高一碳族复习

1、Made by 解靖海 一、硅 1在自然界中的存在 存在形态：只有化合态（非常强的亲氧元素），在地壳中的含量居第2位，主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在。 硅是构成矿物与岩石的主要元素硅是构成矿物与岩石的主要元素 2原子结构原子结构 碳是构成有机物的主要元素碳是构成有机物的主要元素 如图，既不易失也不易得电子，主要价态+4价， 与C相似又不同，位于元素周期表第二周期第 A族 无定形无定形 单质形态单质形态 物理性质：金属光泽、物理性质：金属光泽、 黑灰黑灰 晶体晶体 熔点高、硬度大、熔点高、硬度大、 有脆性、不溶于水有脆性、不溶于水色固体色固体 3化学性质：稳定常温下硅只与F2，HF，OH-反应

2、，加热条件下便能与O2，Cl2，H2，C等反应。与酸（与酸（HFHF除外）不反应除外）不反应与碱反应：与碱反应：Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2 5用途： (1)晶体硅是良好的半导体材料（硅芯片），在计算机等电子工业，可用作半导体芯片，大规模集成电路等。 (2)硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料，所以硅还用于制造光电池（太阳能电池）。二碳 1.在自然界中的存在 碳以多种形式存在于大气和地壳中， 有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。 2、原子结构 如图，主要价态+4价，位于元素周期表第二周期第A族。 单质形态 无定形：煤无定形

3、：煤晶体：金刚石晶体：金刚石 石墨等石墨等单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。各有各的外观、密度、熔点等。 3、化学性质、化学性质 （1）与氧气的反应 C+O2=CO2（氧气充足） 2C+O2=2CO（氧不足） （2）还原金属氧化物 CuO+C=Cu+CO2 3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2 （3）还原CO2 C+CO2=2CO点燃点燃高温高温高温 4、用途、用途测量古物中碳测量古物中碳14的含量，可以得知其年代，这叫做碳的含量

4、，可以得知其年代，这叫做碳14断代法。断代法。石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不同硬度的铅芯。金刚石除了装饰之外（钻石），还可使切削用同硬度的铅芯。金刚石除了装饰之外（钻石），还可使切削用具更锋利（玻璃刀）。活性炭由于具有极大的表面积，被用来具更锋利（玻璃刀）。活性炭由于具有极大的表面积，被用来吸收毒气、废气。吸收毒气、废气。三、碳、硅的氧化物三、碳、硅的氧化物 1一氧化碳 (1)物理性质：无色气体，有毒，不溶于水。 (2)化学性质 燃烧：2COO2=2CO2 还原：COCuO=CuCO2点燃 2二氧化碳和二氧化硅的比较

5、物质物质二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳结构结构空间网状立体结构，不存在空间网状立体结构，不存在单个分子单个分子存在单个存在单个CO2分子分子主要物理性主要物理性质质硬度大，熔、沸点高，常温硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温熔、沸点低，常温下为气体，微溶于下为气体，微溶于水水化化学学性性质质与水与水反应反应不反应不反应CO2H2OH2CO3与酸与酸反应反应只与氢氟酸反应：只与氢氟酸反应：不反应不反应SiO24HF=SiF42H2O 注意：SiO2是由原子构成的晶体，不存在分子，故SiO2只叫化学式，不叫分子式。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O

6、橡胶橡胶 CO22NaOH=Na2CO3H2O或或CO2NaOH=NaHCO3 Ba（NO3）2+CO2+H2O=BaCO3+2H2O 三、硅酸和硅酸盐 1硅酸 (1)物理性质 硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。 (2)化学性质 硅酸不稳定，受热易分解：。 硅酸能与强碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为 。 硅酸在水中易聚合形成胶体，硅胶吸附水分能力强，常用作。H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O干燥剂干燥剂 制备：制备：【原理：较强酸制弱酸原理：较强酸制弱酸】 操作：向操作：向Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再逐滴加入稀盐酸，边加溶液中滴入酚酞，再

7、逐滴加入稀盐酸，边加 边振荡，至溶液红色后产生透明凝胶。边振荡，至溶液红色后产生透明凝胶。 现象：滴入酚酞溶液呈红色，滴盐酸后产生透明凝胶现象：滴入酚酞溶液呈红色，滴盐酸后产生透明凝胶 Na2SiO3+2HCl=H2SiO32NaCl 2硅酸钠 (1)物理性质物理性质 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃俗称水玻璃（也叫泡花碱），（也叫泡花碱），有黏性。有黏性。 (2)化学性质化学性质 水解显碱性。水解显碱性。 与酸性比硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：与酸性比硅酸强的酸反应，化学方程式分别为： 与盐酸反应：与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl=H

8、2SiO32NaCl 与与CO2水溶液反应：水溶液反应： Na2SiO3CO2（少）（少）+H2O=H2SiO3Na2CO3 (3)用途：黏合剂用途：黏合剂(矿物胶矿物胶)，耐火阻燃材料。，耐火阻燃材料。 3硅酸盐 (1)概念：由元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (2)表示方法 硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成。硅、氧和金属硅、氧和金属Na2OSiO2K2O3Al2O36SiO22H2O (3)硅酸盐的用途硅酸盐的用途 土壤保肥土壤保肥土壤胶粒土壤胶粒带负电带负电，能吸附，能吸附NH4

9、、K等。等。 硅酸盐产品硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料。陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料。 硅酸盐制品性质稳定，耐压强度高，硬度大、熔点较硅酸盐制品性质稳定，耐压强度高，硬度大、熔点较高，大都难溶于水高，大都难溶于水。排列顺序：低价金属氧化物排列顺序：低价金属氧化物高价金属氧化物高价金属氧化物SiO2H2O 【同价态活泼金属在前同价态活泼金属在前】 系数必须为整数系数必须为整数Si、O、H的价态分别为的价态分别为+4、-2、+1，以此计算其他金属，以此计算其他金属元素的价态元素的价态【特别是位置金属和变价金属特别是位置金属和变价金属】 四、无机非金属材料 1硅酸盐材料 2特殊功能的

10、含硅物质 (1) 具有金刚石结构，可用作磨料。 (2)含硅元素4%的硅钢具有 性。 (3)硅橡胶具有的性质。水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷生产原料生产原料主要设备主要设备陶瓷窑陶瓷窑石灰石、黏土石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英黏土黏土水泥回转窑水泥回转窑玻璃窑玻璃窑碳化硅碳化硅导磁导磁既耐高温又耐低温既耐高温又耐低温 注意： 1.陶瓷是人类最早应用的硅酸盐材料。陶瓷是人类最早应用的硅酸盐材料。 2.玻璃：玻璃： 玻璃不是晶体，没有固定熔点玻璃不是晶体，没有固定熔点 玻璃有多种种类玻璃有多种种类 钢化玻璃与普通玻璃成分相同钢化玻璃与普通玻璃成分相同 石英玻璃主要成分是二氧化硅，不是硅酸

11、盐材石英玻璃主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐材 料料 有色玻璃属于固溶胶有色玻璃属于固溶胶 制玻璃的两个反应：制玻璃的两个反应： Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温 新型硅材料和新型陶瓷：新型硅材料和新型陶瓷：SiC（金刚砂）（金刚砂） SiO2+3C=SiC+2CO高温碳和硅的氢化物：碳和硅的氢化物：CHCH4 4和和SiHSiH4 4 1.CH1.CH4 4 甲烷是最简单的有机物，别名：天然气，沼气。甲烷是最简单的有机物，别名：天然气，沼气。 甲烷是无色、无味的气体。甲烷是无色、无味的气体。 甲烷溶解度很小，在甲烷溶解度很小，在

12、2020、0.10.1千帕时，千帕时，100100单位单位体积的水，能溶解体积的水，能溶解3 3个单位体积的甲烷。同时甲烷个单位体积的甲烷。同时甲烷燃烧产生明亮的淡蓝色火焰。燃烧产生明亮的淡蓝色火焰。2.SiH2.SiH4 4（1 1）物理性质：硅烷在常温常压下为具有恶臭的无色气体。）物理性质：硅烷在常温常压下为具有恶臭的无色气体。该气体通常与空气接触会引起燃烧并放出很浓的白色的无定该气体通常与空气接触会引起燃烧并放出很浓的白色的无定型二氧化硅烟雾。型二氧化硅烟雾。 SiH SiH4 4+2O+2O2 2=SiO=SiO2 2+2H+2H2 2O O燃烧产物为粉状二氧化硅和水，火焰温度较低，常

13、温下稳定燃烧产物为粉状二氧化硅和水，火焰温度较低，常温下稳定在在300300开始分解，开始分解，600600时分解加速，时分解加速，10001000时完全分时完全分解成硅和氢。解成硅和氢。 SiH SiH4 4=Si+2H=Si+2H2 21000（2 2）硅烷的强还原性：）硅烷的强还原性： 主要表现为可以从许多重金属盐溶液中析出重金主要表现为可以从许多重金属盐溶液中析出重金属属（AgAg、CuCu、HgHg等）等） SiHSiH4 4+8AgNO+8AgNO3 3+2H+2H2 2O=SiOO=SiO2 2+8HNO+8HNO3 3+8Ag+8Ag SiH SiH4 4+2KMnO+2KMn

14、O4 4=2MnO=2MnO2 2+K+K2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O+HO+H2 2（3 3）SiHSiH4 4和和N N2 2及及NHNH3 3的反应的反应 常温下常温下SiHSiH4 4和和N N2 2及及NHNH3 3在一起都是很稳定的，但当氨中在一起都是很稳定的，但当氨中存存在负氨离子（在负氨离子（ NHNH2 2）时，硅烷中的氢原子就被）时，硅烷中的氢原子就被NHNH2 2所取代，所取代，生成生成SiSi（NHNH2 2）4 4和氢气：和氢气： SiHSiH4 4+4NH+4NH3 3= Si= Si（NHNH2 2）4 4+4H+4H2 2 高温或放电，硅烷可以与氨或

15、氮反应生成玻璃状的氮高温或放电，硅烷可以与氨或氮反应生成玻璃状的氮化硅化硅和氢气：和氢气： 3SiH3SiH4 4+4NH+4NH3 3= Si= Si3 3N N4 4+12H+12H2 2 3SiH 3SiH4 4+2N+2N2 2= Si= Si3 3N N4 4+6H+6H2 2 高温或放电高温或放电除此之外，硅烷还能与卤素单质及卤化物反应，因反应涉及卤素除此之外，硅烷还能与卤素单质及卤化物反应，因反应涉及卤素衍生物，在此不讨论衍生物，在此不讨论（4 4）与碱反应）与碱反应 SiHSiH4 4+2OH+2OH- -+H+H2 2O=SiOO=SiO3 3+4H+4H2 2 (2)反应后

16、溶质成分的判断H H+ +NaNa2 2COCO3 3逐滴逐滴滴入滴入1.CO1.CO3 32-2-+H+H+ +=HCO=HCO3 3- -2.HCO2.HCO3 3- -+H+H+ +=CO=CO2 2+H+H2 2O O现象：现象：先无变化，一段先无变化，一段 时间后产生无色气体时间后产生无色气体NaHCONaHCO3 3H H+ +逐滴逐滴滴入滴入COCO3 32-2-+2H+2H+ +=CO=CO2 2+H+H2 2O O立即产生无色气体立即产生无色气体NaNa2 2COCO3 3H H+ +逐滴逐滴滴入滴入HCOHCO3 3- -+H+H+ +=CO=CO2 2+H+H2 2O O

17、立即产生无色气体立即产生无色气体反向滴加：方程、反向滴加：方程、现象等完全相同！现象等完全相同！1.Na1.Na2 2COCO3 3与与H H+ +无需任何试剂，就可鉴别：无需任何试剂，就可鉴别：2.2.同浓度同浓度NaNa2 2COCO3 3与与NaHCONaHCO3 3滴入同浓度滴入同浓度H H+ +: :（ NaHCONaHCO3 3) )产生产生气体更快气体更快3.Na3.Na2 2COCO3 3与与H H+ +反应反应, ,滴加顺序不同滴加顺序不同: : 反应现象反应现象( ),( ), 产生的产生的COCO2 2( ) ( ) 产生产生COCO2 2的量的量n(Hn(H+ +) n

18、(CO) n(CO3 32-2-) )n(COn(CO3 32-2-) ) n(Hn(H+ +) ) 2n(CO2n(CO3 32-2-) )n(Hn(H+ +) ) 2n(COn(CO3 32-2-) ) 3.3.重要重要结论结论：化学式为：化学式为C Cx xH Hy yO Oz z的可燃物在的可燃物在足量足量O O2 2 中完全燃烧后通过中完全燃烧后通过足量足量NaNa2 2O O2 2: :m m加加=(CO)=(CO)x xH Hy y 2与盐溶液的反应 (1)CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3 (2)CO2(少量)Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO (3)CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3 4CO32、HCO3的检验离子离子CO32HCO3原理原理 CO32Ca2=Ca