高三一轮复习_碳、硅及其化合物

1、 高三一轮总复习高三一轮总复习第四章非金属及其化合物第四章非金属及其化合物 第一讲第一讲 碳、硅及其重要的化合物碳、硅及其重要的化合物 一、本讲教学主要内容一、本讲教学主要内容 1总结碳、硅两种元素的知识网络总结碳、硅两种元素的知识网络 2比较碳、硅的两种单质和氧化物比较碳、硅的两种单质和氧化物 二、重点、难点剖析及典型例析二、重点、难点剖析及典型例析 1、碳和硅及其重要化合物间的相互转化、碳和硅及其重要化合物间的相互转化 一、碳族元素一、碳族元素1 1、名称；符号；位置、名称；符号；位置一、碳族元素一、碳族元素2.2.元素性质比较元素性质比较C SiGe Sn Pb相似性相似性 递变性递变性

2、1、最外层都有、最外层都有4个电子，化合价个电子，化合价主要有主要有+4和和+2，易形成共价化合易形成共价化合物。物。2、气态氢化物、气态氢化物的通式：的通式：RH4,3、最高价氧化、最高价氧化物通式物通式:RO2,对对应的水化物通式应的水化物通式为为H2RO3或或R(OH)4原子结构原子结构单质物性单质物性单质化性单质化性核电荷数增大电子层增多核电荷数增大电子层增多原子半径增大原子半径增大熔沸点降低熔沸点降低特殊特殊:熔点熔点.PbSn单质密度增大单质密度增大非金属性减弱、金属性增强非金属性减弱、金属性增强最高价氧化物对应水化物的酸性减弱最高价氧化物对应水化物的酸性减弱氢化物的稳定性减弱氢化

3、物的稳定性减弱3 3、特殊性、特殊性4铅铅2还原性还原性氧化性氧化性一、碳族元素一、碳族元素碳族元素特点：碳族元素特点：1、形成化合物最多的一族、形成化合物最多的一族,2、单质晶体类型最多的一族、单质晶体类型最多的一族分子晶体、原子晶体、金属晶体，过渡晶体分子晶体、原子晶体、金属晶体，过渡晶体3、易形成共价化合物一族、易形成共价化合物一族4、半导体比较集中的一族、半导体比较集中的一族5、无机非金属材料比较集中的一族、无机非金属材料比较集中的一族3、已知：还原性、已知：还原性 Sn2+Fe2+，氧化性，氧化性PbO2Cl2，试写出下列化学方程式：，试写出下列化学方程式：氯气与锡共热：氯气与锡共热

4、：_氯气与铅共热：氯气与铅共热：_PbO2浓盐酸共热浓盐酸共热_能说明能说明Sn2+还原性比还原性比Fe2+还原性强的离子方还原性强的离子方程式是程式是_. 把棕色的把棕色的PbO2投入亚硫酸溶液中充分反应，投入亚硫酸溶液中充分反应，可观察到把棕色的可观察到把棕色的PbO2逐渐变成白色固体物质逐渐变成白色固体物质Sn+2Cl2=SnCl4Pb+Cl2= PbCl2PbO2+4HCl(浓浓)= = PbCl2+Cl2+2H2OPbO2+H2SO3=PbSO4+H2OSn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+金刚石金刚石石墨石墨C60同素异同素异形体形体二二. .碳碳1.碳的单质碳的单质10928 金

5、刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网状结构空间网状结构的的原子原子晶体晶体，为，为正四面体立体网状结构正四面体立体网状结构，金刚石的，金刚石的熔点（熔点（3550）和沸点（）和沸点（4827）都很高）都很高,硬度硬度很大。很大。金刚石金刚石金刚石与石墨晶体结构对比金刚石与石墨晶体结构对比- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

6、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120共价键共价键范德华

7、力范德华力 石墨是石墨是层状结构层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；网状结构；在层与层之间在层与层之间，是以是以分子间作用力分子间作用力结合的。结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点熔点很高很高 (比金刚石的还要高）比金刚石的还要高） ,沸点与金刚石相同沸点与金刚石相同。但由于。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的硬度很小硬度很

8、小。石墨石墨C C6060分子结构示意图分子结构示意图共共价价键键非极性非极性结构：笼状分子，固态时是分子晶体，每个结构：笼状分子，固态时是分子晶体，每个碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，6060个碳原子构成球形，共个碳原子构成球形，共3232面体，包括面体，包括1212个个五边形，五边形，2020个六边形。个六边形。判断：下列对碳的同素异形体：金刚石、石判断：下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、墨、 和和C60的说法中，正确的是的说法中，正确的是 A 它们都是共价化合物它们都是共价化合物 B 1mol金刚石和石墨都含有金刚石和石墨都含有1molCC键

9、键 C 在一定条件下与在一定条件下与O2反应生成反应生成CO2 D 它们的熔点都很高它们的熔点都很高C碳及其化合物的化学性质碳及其化合物的化学性质记忆大搜索：记忆大搜索：写出有写出有1、C 2、CO 3、CO2参与的化学方程式参与的化学方程式1、CO2CO2 CCO22CO C2CuO2CuCO2 CH2O(g)=CO+H2C+2H2SO4(浓浓)=CO2 +2SO2 +2H2OC+4HNO3(浓浓)=CO2 +4NO2 +2H2OC+SiO2=Si+CO点燃点燃高温高温2、2CO+O2=2CO2 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 点燃点燃 CO2+H2O=H2CO3 CO2+Ca(OH)

10、2=CaCO3+H2O CO2+Na2O=Na2CO3 CO2+C=2CO CO2+2Mg=C+2MgO酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性3、点燃点燃氧化性氧化性 O C O CO2电子式：电子式：2、CO2的实验室制法的实验室制法CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+ H2O原理原理: :装置装置: :除杂除杂: : 块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体可用启普发生器制备，当制取气体的量不多时，可用启普发生器制备，当制取气体的量不多时，也可采用简易装置。也可采用简易装置。用饱和用饱和NaHCONaHCO3 3溶液除溶液除HCl,HCl,用浓硫

11、酸等干燥用浓硫酸等干燥. .验满验满: :用燃着的木条用燃着的木条, ,熄灭熄灭. .或用湿润的蓝色石蕊试纸或用湿润的蓝色石蕊试纸, ,使使之变红之变红. .检验检验: :使澄清石灰水变浑浊使澄清石灰水变浑浊 分类分类 正盐如正盐如Na2CO3、MgCO3、CaCO3 酸式盐如酸式盐如NaHCO3、Ca(HCO3)2 碱式盐：铜绿碱式盐：铜绿Cu2(OH)2CO3 碱式碳酸镁碱式碳酸镁Mg2(OH)2CO3溶解性：溶解性：（1）只有钾、钠、氨盐可溶）只有钾、钠、氨盐可溶.（2）NaHCO3的溶解度小于的溶解度小于Na2CO33 3、碳酸盐、碳酸盐（2）与酸反应）与酸反应H+CO32HCO3 H

12、+HCO3CO2+H2O思考：鉴定思考：鉴定CO32-、HCO3- 下列说法是否正确：下列说法是否正确： A、某溶液中加氯化钡有白色沉淀，白色、某溶液中加氯化钡有白色沉淀，白色沉淀中加稀盐酸有能使澄清石灰水变浑浊的沉淀中加稀盐酸有能使澄清石灰水变浑浊的气体，则一定有碳酸根。气体，则一定有碳酸根。 错，可能是错，可能是SO32- 化学性质化学性质（1）热稳定性）热稳定性 正盐正盐 酸式盐酸式盐 酸酸B、某溶液中加氢氧化钡有白色沉淀，白色、某溶液中加氢氧化钡有白色沉淀，白色沉淀中加稀盐酸有无色无味的能使澄清石灰沉淀中加稀盐酸有无色无味的能使澄清石灰水变浑浊的气体，则一定有碳酸根。该说法水变浑浊的气

13、体，则一定有碳酸根。该说法对吗对吗? 错，可能是错，可能是HCO3-C、某溶液中加氯化钙有白色沉淀，白色沉、某溶液中加氯化钙有白色沉淀，白色沉淀中加稀盐酸有无色无味的能使澄清石灰水淀中加稀盐酸有无色无味的能使澄清石灰水变浑浊的气体，则一定有碳酸根。该说法对变浑浊的气体，则一定有碳酸根。该说法对吗吗? 对对 正盐与酸式盐的转化正盐与酸式盐的转化 Na2CO3-NaHCO3 BaCO3-Ba(HCO3)2写出相互转化的化学方程式：写出相互转化的化学方程式：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2OBaCO3+CO2+H2O=Ba(HCO3)2 Ba(

14、HCO3)2+2NaOH=BaCO3+Na2CO3+2H2O练习、将足量练习、将足量CO2通人通人KOH和和Ca（OH）2的的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入和通入CO2体积（体积（y）的关系正确的是（）的关系正确的是（ ） A B C DD只有化合态，只有化合态，无游离无游离态态；在地壳中含量居；在地壳中含量居第第二位二位。两种同素异形体：晶两种同素异形体：晶体硅和无定形硅。体硅和无定形硅。三、硅三、硅1 1、晶体硅的结构、存在和物性、晶体硅的结构、存在和物性 主要物理性质主要物理性质: :灰黑色灰黑色 、硬而脆、有金属光泽的固体、硬而脆、有金属

15、光泽的固体熔点、沸点高熔点、沸点高 硬度大硬度大硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的结构跟金刚石相似，都是具有正四面体结构结构跟金刚石相似，都是具有正四面体结构的立体网状结构的晶体。的立体网状结构的晶体。Si10928 晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是由一个硅原子与由一个硅原子与4个硅原子结合形成个硅原子结合形成正四面体，许多这样的正四面体向正四面体，许多这样的正四面体向周围空间延伸形成空间网状周围空间延伸形成空间网状的结构。但由于的结构。但由于硅原子半硅原子半径比碳原子半径大径比碳原子半径大，所以，所以，其其熔沸点要比金刚石

16、低，熔沸点要比金刚石低，硬度要比金刚石小。硬度要比金刚石小。2 2、晶体结构、晶体结构3.3.硅的化学性质：硅的化学性质： 常温下，化学性质不活泼，除常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟氟气、氢氟酸和强碱酸和强碱外，硅不跟其他物质（如外，硅不跟其他物质（如氧气、氯氧气、氯气、硫酸、硝酸等气、硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，）起反应。在加热条件下，能跟一些非金属反应。能跟一些非金属反应。 Si+2F2= SiF4 Si+4HF= SiF4 +2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+2Cl2 SiCl4 Si+O2 SiO2 Si+C SiC高温高温（1）常温下能发生的

17、反应：）常温下能发生的反应：（2）高温下能发生的反应：）高温下能发生的反应：1.1.晶体结构：晶体结构：10928SiO四四. .二氧化硅二氧化硅在二氧化硅晶体中，一个硅原子跟在二氧化硅晶体中，一个硅原子跟4个氧原子结合，个氧原子结合，同时每个氧原子跟两个硅原子结合。实际上同时每个氧原子跟两个硅原子结合。实际上，二，二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子按氧化硅晶体是由硅原子和氧原子按1 ：2的比例所组的比例所组成的立体网状结构的晶体成的立体网状结构的晶体。它的熔点（。它的熔点（1723）沸点（沸点（2230）高，硬度大，不导电，难溶于一）高，硬度大，不导电，难溶于一些常见的溶剂。些常见的溶剂。2.

18、2. 物理性质：物理性质：物理性质：物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水.3. 3. 化学性质：化学性质：有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石英英(水晶或玛瑙水晶或玛瑙)，天然二氧化硅叫硅石。，天然二氧化硅叫硅石。酸性氧化物：酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应但是不溶于水，也不与水反应与碱性氧化物化合：与碱性氧化物化合：SiO2+CaO CaSiO3SiO2+Na2O Na2 SiO3高温高温高温高温与碱反应：与碱反应：SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O 注意：注意：盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞，不能盛碱溶液的试剂

19、瓶一般用橡胶塞，不能用玻璃塞。为什么？用玻璃塞。为什么？四四. .二氧化硅：二氧化硅：(2)与与HF反应：反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O（用于雕刻玻璃）（用于雕刻玻璃）注意：注意：一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸，不能用一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸，不能用玻璃试剂瓶。为什么？玻璃试剂瓶。为什么？(3)弱氧化性：弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO高温高温*(4)与与Na2CO3等反应：等反应： SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2高温高温高温高温试剂试剂二氧化硅二氧化硅氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液硝酸银晶体硝酸银晶体

20、氢氟酸氢氟酸浓硫酸浓硫酸 氯水氯水试剂瓶试剂瓶细口磨口塞细口磨口塞广口瓶广口瓶棕色细口磨口塞棕色细口磨口塞细口橡皮塞细口橡皮塞棕色广口瓶棕色广口瓶细口塑料瓶细口塑料瓶 1 1、实验室有六种试剂，根据它们各自的性、实验室有六种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。1、关于硅的化学性质的叙述中，正确的是、关于硅的化学性质的叙述中，正确的是 A常温时不和任何酸反应常温时不和任何酸反应 B常温时硅与卤素单质均不反应常温时硅与卤素单质均不反应 C单质硅比金刚石熔点低单质硅比

21、金刚石熔点低 D单质硅比碳的非金属性强单质硅比碳的非金属性强C2、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（璃的物质是（ ）A烧碱烧碱 B纯碱纯碱 C氢氟酸氢氟酸 D盐酸盐酸C五五. .硅酸（硅酸（H H2 2SiOSiO3 3） H2SiO3是是SiO2的对应水化物（的对应水化物（ SiO2 是是H2SiO3的酸酐），是一种不溶性酸，是一种的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比白色固体，其酸性比H2CO3还弱。还弱。1.制法制法可溶性硅酸盐与酸反应：可溶性硅酸盐与酸

22、反应：现象现象结论结论化学化学方程方程式式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生白色胶状沉淀产生a、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性硅、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 用用H2CO3可制得可制得H2SiO3 ，可证明，可证明H2SiO3 的酸性比的酸性比H2CO3 。SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + C

23、O2 = Na2CO3 + H2SiO3SiO32- + 2H+ = H2SiO3写出硅酸钠溶液与盐酸反应的离子方程式：写出硅酸钠溶液与盐酸反应的离子方程式：写出硅酸钠溶液通入二氧化碳的化学方程式写出硅酸钠溶液通入二氧化碳的化学方程式和离子方程式：和离子方程式：弱弱2.2.酸性太弱：酸性太弱：只能与强碱发生中和反应只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O3.3.不稳定不稳定（比（比H H2 2COCO3 3稳定），受热易分解稳定），受热易分解 H2SiO3 = H2O + SiO23、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫泡花碱，白），俗名叫泡花碱，白色固体，易溶色固体，易溶 于水，其水溶液俗名叫水玻璃。于水，其水溶液俗名叫水玻璃。2、结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定、结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定1、由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。、由硅、氧和金属元素组成的化合