碳硅及其重要化合物

碳硅及其重要化合物1第一页，共四十七页，2022年，8月28日碳族元素2第二页，共四十七页，2022年，8月28日一、碳族元素1、名称；符号；位置第三页，共四十七页，2022年，8月28日一、碳族元素2.元素性质比较C

SiGe

Sn

Pb相似性递变性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、气态氢化物的通式：RH4,3、最高价氧化物通式:RO2,对应的水化物通式为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熔沸点降低’特殊:熔点.Pb>Sn单质密度增大非金属性减弱、金属性增强最高价氧化物对应水化物的酸性减弱氢化物的稳定性减弱第四页，共四十七页，2022年，8月28日3、特殊性碳族元素在化合物中多以＿＿价稳定，而＿＿在化合物中则以＿＿价稳定。＋4铅＋2一、碳族元素例1、资料上说：“‥‥‥碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的，而铅的+2价化合物是稳定的”。（1）根据上一句话判断：锡的+2价化合物（SnCl2）应该具有较强的_______性，铅的+4价化合物（PbO2）应该具有较强的_______性。（2）PbO2与浓盐酸可发生氧化还原反应生成Cl2,该反应的化学方程式为还原氧化PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2↑+2H2O第五页，共四十七页，2022年，8月28日4.碳族元素特点：(1)、形成化合物最多的一族,(2)、单质晶体类型最多的一族分子晶体、原子晶体、金属晶体，混合晶体(3)、易形成共价化合物一族(4)、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第六页，共四十七页，2022年，8月28日碳7第七页，共四十七页，2022年，8月28日金刚石石墨C60同素异形体碳(一).碳的单质C20、C40、C70。。。第八页，共四十七页，2022年，8月28日109º28'

金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体，为正四面体立体网状结构，金刚石的熔点（>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九页，共四十七页，2022年，8月28日------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------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，形成平面的网状结构；在层与层之间，是以分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高(比金刚石的还要高）,沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。石墨第十页，共四十七页，2022年，8月28日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的三个碳原子形成共价键，60个碳原子构成球形，共32面体，包括12个五边形，20个六边形。第十一页，共四十七页，2022年，8月28日补充：碳及其化合物H2CO3：O＝C＝OH－O－C－O－HOCO2：(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)CH4：HHHH－C－(正四面体，属非极性分子，电子式要求)CO：12第十二页，共四十七页，2022年，8月28日判断：下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、和C60的说法中，正确的是﹙﹚A它们都是共价化合物

B1mol金刚石和石墨都含有1molC－C键

C在一定条件下与O2反应生成CO2D它们的熔点都很高C13第十三页，共四十七页，2022年，8月28日2、碳的化学性质C+O2==CO2点燃2C+O2==2CO点燃

C+2CuO==CO2↑+2Cu∆可燃性、弱氧化性、较强还原性⑴与非金属单质化合：H2、O2⑵还原金属氧化物、非金属氧化物⑶与强氧化剂反应，如浓H2SO4、浓HNO3

C+H2O==CO+H2

(水煤气)，用合成氨制氢气高温2C+SiO2==2CO↑

+Si高温

C+2H2SO4（浓）==2SO2↑+CO2↑+2H2O∆

C+4HNO3（浓）==4NO2↑+CO2↑+2H2O∆14第十四页，共四十七页，2022年，8月28日（1）CO：极性分子物理性质：无色无味、难溶于水，有毒（CO和血红蛋白结合，使血红蛋白无法和O2结合，而使细胞缺氧引起中毒）化学性质：（还原性）2CO+O22CO2（淡蓝色火焰）点燃3CO+Fe2O33CO2+2Fe（炼铁）高温1、如何检验CO气体？2、写出生成CO的化学反应方程式应用：a作燃料，b除去CO(二).碳的氧化物15第十五页，共四十七页，2022年，8月28日（2）CO2：物理性质：无色无味、微溶于水，无毒，不支持燃烧化学性质：氧化性：CO2+C2CO高温CO2+2Mg2MgO+C点燃酸性氧化物通性：

2NaOH十CO2＝Na2CO3十H2O(用于吸收CO2)

Ca(OH)2十CO2＝CaCO3↓十H2O(用于检验CO2)

CO2与碱溶液反应时，随着反应物量的比例不同，产物不同：

CO2十2NaOH(过量)=Na2CO3十H2O

CO2十NaOH(不足量)＝NaHCO3

Na2CO3(饱和)+CO2+H2O====2NaHCO3思考:1.在饱和Na2CO3溶液中通CO2的现象?侯氏制碱法的原理是什么?2.在澄清石灰水中通足量的CO2的图象如何,产生同样的沉淀通入的CO2一样吗,如何求解16第十六页，共四十七页，2022年，8月28日（3）二氧化碳的制法:①工业制法CaCO3====CaO+CO2高温②实验室制法CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2用途:灭火剂、制纯碱、汽水、制冷剂、人工降雨等17第十七页，共四十七页，2022年，8月28日CO2的实验室制法CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O原理:装置:除杂: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，也可采用简易装置。用饱和NaHCO3溶液除HCl,用浓硫酸等干燥.验满:用燃着的木条,熄灭.或用湿润的蓝色石蕊试纸,使之变红.检验:使澄清石灰水变浑浊18第十八页，共四十七页，2022年，8月28日小结：一氧化碳与二氧化碳的比较一氧化碳二氧化碳物理性质无色、无味、有毒、难溶于水无色、无味、能溶于水、固态称干冰化学性质1、可燃性1、不能燃烧、不助燃2、还原性2、氧化性3、不成盐氧化物3、酸性氧化物实验室制法略CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O工业制法高温

C+H2O=CO+H2

高温

CaCO3=CaO+CO2↑19第十九页，共四十七页，2022年，8月28日1、碳酸:不稳定易分解的易挥发二元弱酸,可使指示剂变色①常见的不稳定酸有：H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3等，其中:a.H2CO3极不稳定;b.光照能加快HClO、HNO3的分解;c.H2SiO3受热时才分解。②常见的酸性比碳酸弱的酸（或酚）有：HClO、H2SiO3、C6H5OH、Al(OH)3等③常见的反应有：CO2+H2O+Ca(ClO)2

==CaCO3↓+2HClOCO2+H2O+Na2SiO3==Na2CO3+2H2SiO3↓CO2+H2O+C6H6ONa→C6H5OH+NaHCO3CO2+2NaAlO2+3H2O==2Al(OH)3↓+Na2CO3(三).碳酸和碳酸盐20第二十页，共四十七页，2022年，8月28日①分类正盐如Na2CO3、MgCO3、CaCO3

酸式盐如NaHCO3、Ca(HCO3)2

碱式盐：铜绿Cu2(OH)2CO3

碱式碳酸镁Mg2(OH)2CO3②溶解性：（1）只有钾、钠、氨盐可溶.（2）NaHCO3的溶解度小于Na2CO3(三).碳酸和碳酸盐2、碳酸盐第二十一页，共四十七页，2022年，8月28日（2）与酸反应——H++CO32－＝HCO3－

H++HCO3－＝CO2↑+H2O思考：鉴定CO32-、HCO3-

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。错，可能是SO32-

③化学性质（1）热稳定性——正盐＞酸式盐＞酸第二十二页，共四十七页，2022年，8月28日B、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水变浑浊的气体，则一定有碳酸根。该说法对吗?

错，可能是HCO3-C、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变浑浊的气体，则一定有碳酸根。该说法对吗?

对

第二十三页，共四十七页，2022年，8月28日练习、将足量CO2通人KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入CO2体积（y）的关系正确的是（）A．B．C．D．D第二十四页，共四十七页，2022年，8月28日25第二十五页，共四十七页，2022年，8月28日硅26第二十六页，共四十七页，2022年，8月28日⑴只有化合态，无游离态；在地壳中含量居第二位。⑵两种同素异形体：晶体硅和无定形硅。一、晶体硅1、晶体硅的存在和物理性质⑶主要物理性质灰黑色硬而脆有金属光泽的固体熔点、沸点高硬度大第二十七页，共四十七页，2022年，8月28日

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体网状结构的晶体。Si109º28'晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是由一个硅原子与4个硅原子结合形成正四面体，许多这样的正四面体向周围空间延伸形成空间网状的结构。但由于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、晶体硅的结构第二十八页，共四十七页，2022年，8月28日常温下只和F2、氢氟酸、强碱反应加热时能和O2、Cl2等反应:Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑

+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+2NaOH+4H2O=Na2SiO3+2H2↑+3H2O4e-

Si+O2SiO2

△Si+2Cl2SiCl4△SiCl4+2H2Si+4HCl△△常温下性质稳定3.硅的化学性质29第二十九页，共四十七页，2022年，8月28日4、用途半导体材料、制合金、耐酸设备、太阳能电池板等生氢剂：在野外，用含量高的硅粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH混合，并强热，即可迅速得到氢气30第三十页，共四十七页，2022年，8月28日SiO2+2C=====Si(粗)+2CO↑高温Si(粗)+2Cl2====SiCl4△粗硅SiCl4+2H2=======Si(纯)+4HCl高温5、硅的制备和提纯(方法一)31第三十一页，共四十七页，2022年，8月28日SiO2+2C======Si(粗)+2CO↑高温Si+3HCl=======SiHCl3+H2523~527K催化剂粗硅（95％－99％）SiHCl3+H2=======Si+3HCl1357K（纯度达到9个9）5、硅的制备和提纯(方法二)32第三十二页，共四十七页，2022年，8月28日2、二氧化硅石英坩埚光导纤维纯净的二氧化硅是六方柱状的透明晶体玛瑙水晶（1）物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水的固体有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石英(水晶或玛瑙)，天然二氧化硅叫硅石。33第三十三页，共四十七页，2022年，8月28日2.晶体结构109º28'SiO二氧化硅在二氧化硅晶体中，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原子按1：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。它的熔点（1723℃）沸点（2230℃）高，硬度大，不导电，难溶于一些常见的溶剂。34第三十四页，共四十七页，2022年，8月28日3、化学性质b、和CaO反应SiO2+CaOCaSiO3高温（1）具有酸性氧化物的通性：a、SiO2+H2O不反应

CO2+H2O=

。CO2+CaO

。△c、和NaOH反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O生成的Na2SiO3水溶液具有粘性，俗称水玻璃。不能用玻璃塞的原因!!CO2+NaOH=

。35第三十五页，共四十七页，2022年，8月28日（2）热稳定性:与CaCO3、Na2CO3

的反应：CaCO3+CO2+H2O=

.高温SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑Na2CO3+CO2+H2O=

.SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑高温（3）氧化性:与碳的反应：高温SiO2+2CSi+2CO↑高温SiO2+3CSiC+2CO↑CO2+C

。高温高温高温高温(4)特殊性质:与氢氟酸反应—雕刻玻璃SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O36第三十六页，共四十七页，2022年，8月28日4、SiO2的用途

①光导纤维②石英玻璃③水晶、玛瑙：装饰品及光学仪器5、硅酸①性质

:不溶水的二元弱酸，酸性比碳酸还弱，不能使指示剂变色，不稳定。②制法SiO32-+2H++H2O

=H4SiO4↓SiO32-+2H2O+CO2=H4SiO4↓+CO32-[生成的H4SiO4叫原硅酸，是一种白色胶状物，不溶于水，在干燥的空气中易失去水变成硅酸，硅酸在加条件下会进一步失水得SiO2。H4SiO4==H2SiO3+H2OH2SiO3SiO2+H2O△H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+H2O37第三十七页，共四十七页，2022年，8月28日[演示]：取两根一样干的布条（其中一根在硅酸钠溶液中浸过），在火焰上燃烧。简介:硅胶是由多个单分子硅酸在水中逐渐聚合而成的硅酸凝胶，经充分洗涤、干燥、脱水后形成的多孔状固体，对水等极性物质都有极强的吸附作用，是很好的干燥剂，吸附剂以及催化剂。38第三十八页，共四十七页，2022年，8月28日二氧化碳与二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2晶体类型原子晶体分子晶体主要物理性质硬度大，熔沸点高、常温下为固体，不溶于水熔沸点低、常温下为气体，溶于水化学性质①与水反应不反应CO2+H2OH2CO3②与酸反应SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O不反应③与碱反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O盛碱液的试剂瓶用橡皮塞CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O或CO2+NaOH==NaHCO3④与盐反应SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2的难挥发性Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3+2HClOCO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3⑤与碱性氧化物反应SiO2+CaOCaSiO3CO2+Na2O===Na2CO3高温高温39第三十九页，共四十七页，2022年，8月28日三、硅酸盐：多数不溶于水1、硅酸盐化学式的氧化物表示方法:2、重要的硅酸盐:Na2SiO3Na2SiO3易溶于水,其水溶液俗称“水玻璃”、“泡花碱”.书写规则：金属氧化物写在最前面，然后写二氧化硅，最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开硅酸钠：Na2SiO3可以写成Na2O·SiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4钠长石:NaAlSi3O8正长石:KAlSi3O8Al2O3·2SiO2·

2H2ONa2O·Al2O3·6SiO2K2O·Al2O3·6SiO2水玻璃是无色粘稠的液体40第四十页，共四十七页，2022年，8月28日硅及其化合物的特性Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：

SiO2+2C==Si+2CO(高温)2.非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑3.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si+4HF=SiF4+2H2↑4.非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。5.SiO2是H2SiO3和H4SiO4的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3和H4SiO4。6.非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的却很高。7.酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：

SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O8.无机酸一般易溶于水，H2SiO3却难溶于水。41第四十一页，共四十七页，2022年，8月28日9.因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3，但在高温下Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑也能发生。10.Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同。高温42第四十二页，共四十七页，2022年，8月28日总结：碳酸根离子、碳酸氢根离子和硅酸根离子检验1、

CO32-的检验原理：CO32-+Ca2+===CaCO3↓CaCO3+2H+==Ca2++CO2↑+H2O方法：向待检溶液中加入过量的CaCl2溶液，若生成白色沉淀，再加入稀盐酸或稀硝酸，若白色沉淀又溶解，且生成无色、