一轮复习.无机非金属材料的主角碳硅名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

华侨中学温俊谋无机非金属材料的主角－－碳、硅第1页一、碳族元素1、名称；符号；位置第2页

第3页一、碳族元素2.元素性质比较CSiGeSnPb相同性递变性1、最外层都有4个电子，化合价主要有+4和+2，易形成共价化合物。2、气态氢化物通式：RH4,3、最高价氧化物通式:RO2,对应水化物通式为H2RO3或R(OH)4原子结构单质物性单质化性核电荷数增大电子层增多原子半径增大非金属性减弱、金属性增强最高价氧化物对应水化物酸性减弱氢化物稳定性减弱第4页金刚石石墨C60同素异形体二.碳1.碳单质第5页109º28'

金刚石是一个含有空间网状结构原子晶体，在晶体中，每个碳原子都被相邻4个碳原子包围，处于4个碳原子中心，以共价键与4个碳原子结合。成为正四面体结构，这些正四面体向空间发展，组成彼此联结立体网状结构。金刚石熔点（>3550℃）和沸点（4827℃）都很高,硬度很大。金刚石金刚石与石墨晶体结构对比第6页------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------120º共价键范德华力

石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面网状结构；在层与层之间是以分子间作用力结合。因为同一层碳原子以较强共价键结合，使石墨熔点很高(比金刚石还要高）,沸点与金刚石相同。但因为层与层之间分子间作用力很弱，轻易滑动，使石墨硬度很小。石墨第7页C60第8页C60分子结构示意图共价键非极性结构：笼状分子，固态时是分子晶体，每个碳原子只跟相邻三个碳原子形成共价键，60个碳原子组成球形，共32面体，包含12个五边形，20个六边形。第9页碳及其化合物化学性质记忆大搜索：写出有1、C2、CO3、CO2参加化学方程式第10页1、C＋O2＝CO2C＋CO2＝2CO

C＋2CuO＝2Cu＋CO2↑C＋H2O(g)=CO+H2C+2H2SO4(浓)=CO2↑+2SO2↑

+2H2OC+4HNO3(浓)=CO2↑

+4NO2↑

+2H2OC+SiO2=Si+CO↑点燃△△△△△高温第11页2、2CO+O2=2CO2

3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2

点燃△第12页

CO2+H2O=H2CO3

CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O

CO2+Na2O=Na2CO3

CO2+C=2CO

CO2+2Mg=C+2MgO｛酸性氧化物通性3、△点燃｛氧化性∶O∶∶C∶∶O∶∶∶CO2电子式第13页CO2试验室制法CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O原理:装置:除杂:块状固体与液体混合物在常温下反应制备气体可用启普发生器制备，当制取气体量不多时，也可采取简易装置。用饱和NaHCO3溶液除HCl,用浓硫酸等干燥.验满:用燃着木条,熄灭.或用湿润蓝色石蕊试纸,使之变红.检验:使澄清石灰水变浑浊第14页三、硅1、硅存在和分布：存在：

分布：没有游离态，只有化合态自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是组成矿物和岩石基本元素。2、硅结构：硅原子结构示意图：+14284正四面体第三周期第IVA族第15页

硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅结构跟金刚石相同，都是含有正四面体结构立体网状结构晶体。Si109º28'晶体硅晶体结构与金刚石相同，也是由一个硅原子与4个硅原子结合形成正四面体，许多这么正四面体向周围空间延伸形成空间网状结构。但因为硅原子半径比碳原子半径大，所以，其熔沸点要比金刚石低，硬度要比金刚石小。2、晶体结构第16页硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体，

晶体硅结构类似于金刚石。属于原子晶体。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆、熔沸点高固体。单质硅是良好半导体材料。3、硅物理性质：4、硅化学性质不活泼，除常温下与

反应外，加热时也可与

反应。F2、HF、强碱O2、Cl2、H2练习1：请写出硅分别与氧气、氢气、氢氧化钠溶液、氢氟酸反应方程式。第17页Si＋O2SiO2Si＋2H2SiH4（不稳定）高温Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑第18页(1)2C+SiO2

Si（粗）+2CO↑(2)Si（粗）+2Cl2SiCl4(3)SiCl4+2H2Si+4HCl5、硅工业制法6、硅用途（1）制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料；（2）含硅4%钢可制变压器铁芯；（3）含硅15%钢含有耐酸性，制耐酸设备；（4）制造“光电池”将太阳能转换为电能。第19页硅用途集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还能够制成太阳能电池、硅合金可用来制造变压器铁芯等。集成电路

晶体管硅橡胶第20页硅太阳能电池电脑中央处理器（CPU）含硅物质用途----电子产品第21页四、二氧化硅1、物理性质SiO2也叫硅石，石英砂、玻璃、沙子主要成份也为SiO2，SiO2为坚硬固体，纯SiO2是无色透明晶体，称之为水晶,熔点高，硬度大，不溶于水（为原子晶体）。第22页2、组成与结构在SiO2晶体中，每个硅原子与___个氧原子结合，每个氧原子与_____个硅原子结合，即SiO2晶体是由Si和O按_______百分比所组成_________________结构晶体。1molSiO2晶体中含有____molSi—O键。421：2立体空间网状4Sio第23页（1）酸性氧化物通性：①与碱性氧化物反应：②与强碱反应：③与盐反应：④不与水反应：3、化学性质：（3）特征：与氢氟酸反应（2）弱氧化性SiO2+2C==Si+2CO↑高温SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑高温高温SiO2+CaO=CaSiO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O高温SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O用于雕刻玻璃第24页

思索：试验室盛装NaOH溶液试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为何吗？

预防玻璃中SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起第25页二氧化硅与CO2化学性质比较：状态二氧化硅二氧化碳固体气体晶体类型原子晶体分子晶体熔沸点高低第26页二氧化硅与CO2化学性质比较：物质CO2(酸性氧化物)SiO2(酸性氧化物)与水反应与酸反应不反应与碱反应与酸性氧化物反应与盐反应CO2+H2OH2CO3CO2+2OH-=CO32-+2H2OCO2+OH-=HCO3-CO2+CaO

=CaCO3

CO2+H2O+Na2SiO3==Na2CO3

+H2SiO3↓SiO2+4HF==SiF4↑+2H2OSiO2+2OH-==SiO32-+H2OSiO2+CaO

==CaSiO3

高温SiO2+Na2CO3

===Na2SiO3

+CO2↑高温不反应(故不能直接与水反应制硅酸)第27页物质CO2(酸性氧化物)SiO2(酸性氧化物)制法CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑用途灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素等H2SiO3===SiO2+H2O△光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件二氧化硅与CO2化学性质比较：第28页1、关于硅化学性质叙述中，正确是（）A．常温时不和任何酸反应B．常温时硅与卤素单质均不反应C．单质硅比金刚石熔点低D．单质硅比碳非金属性强C2、玻璃主要成份之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃物质是（）A．烧碱B．纯碱C．氢氟酸D．盐酸C第29页二氧化硅及用途制光导纤维水晶制品第30页通信用光缆第31页1、硅酸（1）制取：可溶性硅酸盐与酸反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓白色胶状（2）性质：①白色胶状，难溶脱水形成“硅胶”②弱酸性（酸性H2SiO3<H2CO3）Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3（用作干燥剂）三、硅酸和硅酸盐③不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解∆H2SiO3==H2O+SiO2第32页2、硅酸盐

硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液又叫水玻璃。可用作肥皂填料、木材防腐剂、防火剂及黏胶剂。（1）可溶性硅酸盐（2）硅酸盐表示方法硅酸盐种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物形式来表示其组成。表示方法：金属元素氧化物写在前面，再写SiO2，最终写H2O；氧化物之间用“·”隔开。硅酸钠Na2SiO3—高岭土Al2(Si2O5)(OH)4—正长石KAlSi3O8—Na2O·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2OK2O·Al2O3·6SiO2第33页硅酸盐工业水泥玻璃（普通）陶瓷原料

反应——主要成份——特征石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土复杂物理化学改变3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3Na2SiO3CaSiO3SiO2水硬性（加石膏调整硬化速度）玻璃态物质（在一定温度范围内软化）非晶体抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型、艺术珍品第34页新型无机非金属材料种类和用途材料类别主要特征示例用途高温结构陶瓷能承受高温、强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具半导体