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文档简介
1、高三一轮复习高三一轮复习-碳硅及其化合物碳硅及其化合物素材素材碳族元素特点: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、+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物的稳定性减弱2 2、下列气态氢化物最不稳定的是、下列气态氢化物最不稳定的是
3、( )( ) PH3 B. H2SC. HCl D. SiH4碳及其化合物碳及其化合物石墨:石墨:C60:金刚石:金刚石:碳及其化合物碳及其化合物( (续续) )H2CO3:OCOHOC OHOCO2:(直线型,属极性分子,电子式不要求直线型,属极性分子,电子式不要求)(直线型,属非极性分子,电子式要求直线型,属非极性分子,电子式要求)CH4:HHHH C(正四面体正四面体,属非极性分子,属非极性分子,电子式要求电子式要求)CO:硅硅及其化合物及其化合物二氧化硅二氧化硅晶晶体:体:晶晶体硅:体硅:H2SiO3:HOSi OHOSiH4:HHHHSi(正四面体正四面体,属非极性分子,属非极性分子
4、,电子式要求电子式要求)H4SiO4:HOSi OHHOOH硅硅及其化合物及其化合物( (续续) )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碳碳及其重要化合物之间的转化关系及其重要化
5、合物之间的转化关系 Ca(HCO3) 2C CH4CaCO3CO2CaC2HCOOHCOCS2C2H4C2H2SiCH2C2O4H2CO31、CO2CO2 CCO22CO C2CuO2CuCO2 CH2O(g)=CO+H2C+2H2SO4(浓浓)=CO2 +2SO2 +2H2OC+4HNO3(浓浓)=CO2 +4NO2 +2H2OC+SiO2=Si+CO点燃点燃高温高温硅硅及其重要化合物之间的转化关系及其重要化合物之间的转化关系 SiF4Si Na2SiO3SiO2CaSiO3SiCl4SiH4H2SiO3SiOSiO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 32.2.注重注重CO
6、CO2 2和和SiOSiO2 2性质比较性质比较 重点、难点剖析重点、难点剖析 现象:现象:Mg条继续燃烧条继续燃烧 放热放热 有黑色和白色固体物质生成有黑色和白色固体物质生成 SiO2+2C Si+2CO高温高温如:如:2Mg + CO2 2MgO + C点燃点燃碳元素及其化合物的转化碳元素及其化合物的转化 2、2CO+O2=2CO2 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 点燃点燃 CO2+H2O=H2CO3 CO2+Ca(OH)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
7、 C O CO2电子式电子式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: : 块状块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体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, ,使之变红使之变红. .检验检验: :
8、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)碳酸盐只有钾、钠、氨盐可溶)碳酸盐只有钾、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 3. 3.碳酸盐的性质规律碳酸盐的性质规律 CaCO3考虑:考虑:NaHCO3在溶于水或处于熔融状态(常压)时,都存在在溶于水或处于熔融状态(常压)时,都存在的离子是(的离子是( )(已知碳酸氢钠的熔点高于其
9、分解温度)(已知碳酸氢钠的熔点高于其分解温度)A. B. C. D. NaNa+ + H H+ + HCOHCO3 3- - COCO3 32-2- C(1 1)溶解性规律:)溶解性规律:如果碳酸正盐的溶解度较大,则酸式盐的如果碳酸正盐的溶解度较大,则酸式盐的溶解度小(如溶解度小(如Na2CO3 NaHCO3);如果碳酸正盐的溶解度小,如果碳酸正盐的溶解度小,则对应的酸式盐的溶解度较大(如则对应的酸式盐的溶解度较大(如CaCO3 Ca(HCO3)2)(2 2)稳定性规律:)稳定性规律:难溶性的碳酸盐及碳酸的酸式盐(包括铵盐)难溶性的碳酸盐及碳酸的酸式盐(包括铵盐)受热易分解;可溶性的碳酸盐较稳
10、定,受热难分解。受热易分解;可溶性的碳酸盐较稳定,受热难分解。(2)与酸反应)与酸反应H+CO32HCO3 H+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,白色沉淀中、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气体,则一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。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、某溶液中加Ba(OH)2有白色沉淀,白色沉淀有白色沉淀,白色沉淀中加稀盐酸
11、有无色无味的能使澄清石灰水变浑浊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。该说法对吗的气体,则一定有碳酸根。该说法对吗? 错,可能是错,可能是HCO3-C、某溶液中加、某溶液中加CaCl2有白色沉淀,白色沉淀中加有白色沉淀,白色沉淀中加稀盐酸有无色无味的能使澄清石灰水变浑浊的气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。该说法对吗体,则一定有碳酸根。该说法对吗? 对对 (4)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=
12、2NaHCO3 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2OBaCO3+CO2+H2O=Ba(HCO3)2 Ba(HCO3)2+2NaOH=BaCO3+Na2CO3+2H2O跟踪训练跟踪训练4、将足量、将足量CO2通人通人KOH和和Ca(OH)2的混合稀溶的混合稀溶液中,生成沉淀的物质的量(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,无游无游离态离态;在地壳中含量;在地壳中含量居居第二位第二位。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、
13、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 硬而脆硬而脆 有金属光泽的固体有金属光泽的固体熔点、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,晶体硅的结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的立构跟金刚石相似,都是具有正四面体结构的立体网状结构的晶体。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
14、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、氢氟酸氟气、氢氟酸和强碱和强碱外,硅不跟其他物质(如外,硅不跟其他物质(如氧气、氯气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等硫酸、硝酸等)起反应。在加热条件下,能跟)起反应。在加热条件下,能跟一些非金属反应。一些非金属反应。 Si+2F2= SiF4 Si+4HF= SiF4 +2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2Si
15、O3+2H2 Si+2Cl2 SiCl4 Si+O2 SiO2 Si+C SiC高温高温(1)常温下能发生的反应)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,同时每个氧个氧原子结合,同时每个氧原子跟两个硅原子结合。实际上原子跟两个硅原子结合。实际上,二氧化硅晶体是由硅原子和氧,二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子按原子按1 :2的比例所组成的立体网状结构的晶体的比例所组成的立体网状结构的晶体。它的熔点。它的熔点(1723)沸点()沸点(223
16、0)高,硬度大,不导电,难溶于一些常)高,硬度大,不导电,难溶于一些常见的溶剂。见的溶剂。2. 2. 物理性质物理性质物理性质:硬度大、熔点高、难溶于水物理性质:硬度大、熔点高、难溶于水.四四. .二氧化硅二氧化硅3. 3. 化学性质化学性质有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石英有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石英(水晶水晶或玛瑙或玛瑙),天然二氧化硅叫硅石。,天然二氧化硅叫硅石。酸性氧化物:但是不溶于水,也不与水反应酸性氧化物: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 Na2SiO3高温高温高温高温与碱反应:与碱反应:
17、SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O 注意:盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞,不能用玻璃注意:盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞,不能用玻璃塞。为什么?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:一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸,不能用玻璃注意:一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸,不能用玻璃试剂瓶。为什么?试剂瓶。为什么?(3)弱氧化性:弱氧化性:SiO2 + 2C Si + 2CO高温高温高温高温高温高温*(4)与与Na2CO3等反应:等反应: SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 +
18、CaCO3 CaSiO3 + CO2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 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。2、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
19、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C3、玻璃的主要成分之一是二氧化硅,能在玻璃上进、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璃的物质是(行蚀刻,将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是( )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,是一种白的酸酐),是一种不溶性酸,
20、是一种白色固体,其酸性比色固体,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,再滴入稀盐酸,溶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,同时有白色胶状沉淀产生液红色变浅至无色,同时有白色胶状沉淀产生 a、Na2SiO3溶液呈碱性,溶液呈碱性,b、可溶性硅酸、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。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H
21、2CO3 。SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = 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和离子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,白色固),俗名叫泡花碱,白色固体,易溶体,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物的总称。六、硅酸盐六、硅酸盐 水玻璃是无色粘稠的液体,不能燃烧,不易被腐蚀,水玻璃是无色粘稠的液体,不能燃烧,不易被腐蚀,热稳定性强。热稳定性强。可用作肥皂填料,木材、织物的防腐剂和可用作肥皂填料,木材、织物的防
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