碳、硅及其重要化合物

碳、硅及其重要化合物1二、碳及其重要化合物的性質C→CO2

→H2CO3

→Na2CO3

→NaHCO3三、硅及其重要化合物的性質Si→SiO2→H2SiO3→Na2SiO3→CaSO3一、ⅣA族元素性質遞變規(guī)律四、無機非金屬材料簡介2碳族元素3一、碳族元素1、名稱；符號；位置4一、碳族元素2.元素性質比較CSiGeSnPb相似性遞變性1、最外層都有4個電子，化合價主要有+4和+2，易形成共價化合物。2、氣態(tài)氫化物的通式：RH4,3、最高價氧化物通式:RO2,對應的水化物通式為H2RO3或R(OH)4原子結構單質物性單質化性核電荷數(shù)增大電子層增多原子半徑增大熔沸點降低’特殊:熔點.Pb>Sn單質密度增大非金屬性減弱、金屬性增強最高價氧化物對應水化物的酸性減弱氫化物的穩(wěn)定性減弱53、特殊性碳族元素在化合物中多以＿＿價穩(wěn)定，而＿＿在化合物中則以＿＿價穩(wěn)定。＋4鉛＋2一、碳族元素例1、資料上說：“‥‥‥碳、硅、鍺、錫的+4價化合物是穩(wěn)定的，而鉛的+2價化合物是穩(wěn)定的”。（1）根據(jù)上一句話判斷：錫的+2價化合物（SnCl2）應該具有較強的_______性，鉛的+4價化合物（PbO2）應該具有較強的_______性。（2）PbO2與濃鹽酸可發(fā)生氧化還原反應生成Cl2,該反應的化學方程式為還原氧化PbO2+4HCl(濃)=PbCl2+Cl2↑+2H2O64.碳族元素特點：(1)、形成化合物最多的一族,(2)、單質晶體類型最多的一族分子晶體、原子晶體、金屬晶體，混合晶體(3)、易形成共價化合物一族(4)、半導體比較集中的一族(5)、無機非金屬材料比較集中的一族7碳8金剛石石墨C60同素異形體碳(一).碳的單質C20、C40、C70。。。9109o28'

金剛石是一種具有空間網(wǎng)狀結構的原子晶體，為正四面體立體網(wǎng)狀結構，金剛石的熔點（>3550℃）和沸點（4827℃）都很高,硬度很大。金剛石金剛石與石墨晶體結構對比10------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------120o共價鍵范德華力

石墨是層狀結構，在每一層內，碳原子排成六邊形，每個碳原子與其它3個碳原子以共價鍵結合，形成平面的網(wǎng)狀結構；在層與層之間，是以分子間作用力結合的。由于同一層的碳原子以較強共價鍵結合，使石墨的熔點很高(比金剛石的還要高）,沸點與金剛石相同。但由于層與層之間的分子間作用力很弱，容易滑動，使石墨的硬度很小。石墨11C60分子結構示意圖共價鍵非極性結構：籠狀分子，固態(tài)時是分子晶體，每個碳原子只跟相鄰的三個碳原子形成共價鍵，60個碳原子構成球形，共32面體，包括12個五邊形，20個六邊形。12補充：碳及其化合物H2CO3：O＝C＝OH－O－C－O－HOCO2：(直線型，屬極性分子，電子式不要求)(直線型，屬非極性分子，電子式要求)CH4：HHHH－C－(正四面體，屬非極性分子，電子式要求)CO：13判斷：下列對碳的同素異形體：金剛石、石墨、和C60的說法中，正確的是﹙﹚A它們都是共價化合物B1mol金剛石和石墨都含有1molC－C鍵C在一定條件下與O2反應生成CO2D它們的熔點都很高C142、碳的化學性質C+O2==CO2點燃2C+O2==2CO點燃

C+2CuO==CO2↑+2Cu?可燃性、弱氧化性、較強還原性⑴與非金屬單質化合：H2、O2⑵還原金屬氧化物、非金屬氧化物⑶與強氧化劑反應，如濃H2SO4、濃HNO3

C+H2O==CO+H2

(水煤氣)，用合成氨制氫氣高溫2C+SiO2==2CO↑

+Si高溫

C+2H2SO4（濃）==2SO2↑+CO2↑+2H2O?

C+4HNO3（濃）==4NO2↑+CO2↑+2H2O?15（1）CO：極性分子物理性質：無色無味、難溶于水，有毒（CO和血紅蛋白結合，使血紅蛋白無法和O2結合，而使細胞缺氧引起中毒）化學性質：（還原性）2CO+O22CO2（淡藍色火焰）點燃3CO+Fe2O33CO2+2Fe（煉鐵）高溫1、如何檢驗CO氣體？2、寫出生成CO的化學反應方程式應用：a作燃料，b除去CO(二).碳的氧化物16（2）CO2：物理性質：無色無味、微溶于水，無毒，不支持燃燒化學性質：氧化性：CO2+C2CO高溫CO2+2Mg2MgO+C點燃酸性氧化物通性：

2NaOH十CO2＝Na2CO3十H2O(用于吸收CO2)

Ca(OH)2十CO2＝CaCO3↓十H2O(用于檢驗CO2)

CO2與堿溶液反應時，隨著反應物量的比例不同，產(chǎn)物不同：

CO2十2NaOH(過量)=Na2CO3十H2O

CO2十NaOH(不足量)＝NaHCO3

Na2CO3(飽和)+CO2+H2O====2NaHCO3思考:1.在飽和Na2CO3溶液中通CO2的現(xiàn)象?侯氏制堿法的原理是什么?2.在澄清石灰水中通足量的CO2的圖象如何,產(chǎn)生同樣的沉淀通入的CO2一樣嗎,如何求解17（3）二氧化碳的制法:①工業(yè)制法CaCO3====CaO+CO2高溫②實驗室制法CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2用途:滅火劑、制純堿、汽水、制冷劑、人工降雨等18CO2的實驗室制法CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O原理:裝置:除雜:塊狀固體與液體的混合物在常溫下反應制備氣體可用啟普發(fā)生器制備，當制取氣體的量不多時，也可采用簡易裝置。用飽和NaHCO3溶液除HCl,用濃硫酸等干燥.驗滿:用燃著的木條,熄滅.或用濕潤的藍色石蕊試紙,使之變紅.檢驗:使澄清石灰水變渾濁19小結：一氧化碳與二氧化碳的比較201、碳酸:不穩(wěn)定易分解的易揮發(fā)二元弱酸,可使指示劑變色①常見的不穩(wěn)定酸有：H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3等，其中:a.H2CO3極不穩(wěn)定;b.光照能加快HClO、HNO3的分解;c.H2SiO3受熱時才分解。②常見的酸性比碳酸弱的酸（或酚）有：HClO、H2SiO3、C6H5OH、Al(OH)3等③常見的反應有：CO2+H2O+Ca(ClO)2

==CaCO3↓+2HClOCO2+H2O+Na2SiO3==Na2CO3+2H2SiO3↓CO2+H2O+C6H6ONa→C6H5OH+NaHCO3CO2+2NaAlO2+3H2O==2Al(OH)3↓+Na2CO3(三).碳酸和碳酸鹽21①分類正鹽如Na2CO3、MgCO3、CaCO3酸式鹽如NaHCO3、Ca(HCO3)2堿式鹽：銅綠Cu2(OH)2CO3堿式碳酸鎂Mg2(OH)2CO3②溶解性：（1）只有鉀、鈉、氨鹽可溶.（2）NaHCO3的溶解度小于Na2CO3(三).碳酸和碳酸鹽2、碳酸鹽22（2）與酸反應——H++CO32－＝HCO3－H++HCO3－＝CO2↑+H2O思考：鑒定CO32-、HCO3-下列說法是否正確：A、某溶液中加氯化鋇有白色沉淀，白色沉淀中加稀鹽酸有能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則一定有碳酸根。錯，可能是SO32-

③化學性質（1）熱穩(wěn)定性——正鹽＞酸式鹽＞酸23B、某溶液中加氫氧化鋇有白色沉淀，白色沉淀中加稀鹽酸有無色無味的能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則一定有碳酸根。該說法對嗎?錯，可能是HCO3-C、某溶液中加氯化鈣有白色沉淀，白色沉淀中加稀鹽酸有無色無味的能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則一定有碳酸根。該說法對嗎?對

24練習、將足量CO2通人KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質的量（n）和通入CO2體積（y）的關系正確的是（）A．B．C．D．D2526硅27⑴只有化合態(tài)，無游離態(tài)；在地殼中含量居第二位。⑵兩種同素異形體：晶體硅和無定形硅。一、晶體硅1、晶體硅的存在和物理性質

⑶主要物理性質灰黑色硬而脆有金屬光澤的固體熔點、沸點高硬度大28

硅單質有晶體和無定形兩種，晶體硅的結構跟金剛石相似，都是具有正四面體結構的立體網(wǎng)狀結構的晶體。Si109o28'晶體硅的晶體結構與金剛石相似，也是由一個硅原子與4個硅原子結合形成正四面體，許多這樣的正四面體向周圍空間延伸形成空間網(wǎng)狀的結構。但由于硅原子半徑比碳原子半徑大，所以，其熔沸點要比金剛石低，硬度要比金剛石小。2、晶體硅的結構29常溫下只和F2、氫氟酸、強堿反應加熱時能和O2、Cl2等反應:Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑

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

Si+O2SiO2

△Si+2Cl2SiCl4△SiCl4+2H2Si+4HCl△△常溫下性質穩(wěn)定3.硅的化學性質304、用途半導體材料、制合金、耐酸設備、太陽能電池板等生氫劑：在野外，用含量高的硅粉與干燥的Ca(OH)2和NaOH混合，并強熱，即可迅速得到氫氣31SiO2+2C=====Si(粗)+2CO↑高溫Si(粗)+2Cl2====SiCl4

△粗硅SiCl4+2H2=======Si(純)+4HCl

高溫5、硅的制備和提純(方法一)32SiO2+2C======Si(粗)+2CO↑高溫Si+3HCl=======SiHCl3+H2523~527K催化劑粗硅（95％－99％）SiHCl3+H2=======Si+3HCl1357K（純度達到9個9）5、硅的制備和提純(方法二)332、二氧化硅石英坩堝光導纖維純凈的二氧化硅是六方柱狀的透明晶體瑪瑙水晶（1）物理性質：硬度大、熔點高、難溶于水的固體有晶體和無定形兩大類。晶體二氧化硅叫石英(水晶或瑪瑙)，天然二氧化硅叫硅石。342.晶體結構109o28'SiO二氧化硅在二氧化硅晶體中，一個硅原子跟4個氧原子結合，同時每個氧原子跟兩個硅原子結合。實際上，二氧化硅晶體是由硅原子和氧原子按1：2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結構的晶體。它的熔點（1723℃）沸點（2230℃）高，硬度大，不導電，難溶于一些常見的溶劑。353、化學性質b、和CaO反應SiO2+CaO

CaSiO3高溫（1）具有酸性氧化物的通性：a、SiO2+H2O不反應CO2+H2O=

。CO2+CaO

?！鱟、和NaOH反應SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O生成的Na2SiO3水溶液具有粘性，俗稱水玻璃。不能用玻璃塞的原因!!CO2+NaOH=

。36（2）熱穩(wěn)定性:與CaCO3、Na2CO3的反應：CaCO3+CO2+H2O=

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

.SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑高溫（3）氧化性:與碳的反應：高溫SiO2+2CSi+2CO↑高溫SiO2+3CSiC+2CO↑CO2+C

。高溫高溫高溫高溫(4)特殊性質:與氫氟酸反應—雕刻玻璃SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O374、SiO2的用途

①光導纖維②石英玻璃③水晶、瑪瑙：裝飾品及光學儀器5、硅酸①性質:不溶水的二元弱酸，酸性比碳酸還弱，不能使指示劑變色，不穩(wěn)定。②制法SiO32-+2H++H2O

=H4SiO4↓SiO32-+2H2O+CO2=H4SiO4↓+CO32-[生成的H4SiO4叫原硅酸，是一種白色膠狀物，不溶于水，在干燥的空氣中易失去水變成硅酸，硅酸在加條件下會進一步失水得SiO2。H4SiO4==H2SiO3+H2OH2SiO3SiO2+H2O△H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+H2O38[演示]：取兩根一樣干的布條（其中一根在硅酸鈉溶液中浸過），在火焰上燃燒。簡介:硅膠是由多個單分子硅酸在水中逐漸聚合而成的硅酸凝膠，經(jīng)充分洗滌、干燥、脫水后形成的多孔狀固體，對水等極性物質都有極強的吸附作用，是很好的干燥劑，吸附劑以及催化劑。39二氧化碳與二氧化硅的比較高溫高溫40三、硅酸鹽：多數(shù)不溶于水1、硅酸鹽化學式的氧化物表示方法:2、重要的硅酸鹽:Na2SiO3Na2SiO3易溶于水,其水溶液俗稱“水玻璃”、“泡花堿”.書寫規(guī)則：金屬氧化物寫在最前面，然后寫二氧化硅，最后寫水，而且氧化物之間用“.”隔開硅酸鈉：Na2SiO3可以寫成Na2O·SiO2高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4鈉長石:NaAlSi3O8正長石:KAlSi3O8Al2O3·2SiO2·

2H2ONa2O·Al2O3·6SiO2K2O·Al2O3·6SiO2水玻璃是無色粘稠的液體41硅及其化合物的特性Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO2+2C==Si+2CO(高溫)2.非金屬單質跟堿液作用一般無H2放出，但Si卻放出H2：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑3.非金屬單質一般不跟非氧化性酸作用，但Si能與HF作用：Si+4HF=SiF4+2H2↑4.非金屬單質一般為非導體，但Si為半導體。5.SiO2是H2SiO3和H4SiO4的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備H2SiO3和H4SiO4。6.非金屬氧化物的熔沸點一般較低，但SiO2的卻很高。7.酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O8.無機酸一般易溶于水，H2SiO3卻難溶于水。429.因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能發(fā)生下列反應：Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3，但在高溫下Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑也能發(fā)生。10.Na2SiO3的水溶液稱水玻璃，但它與玻璃的成分大不相同。高溫43總結：碳酸根離子、碳酸氫根離子和硅酸根離子檢驗1、

CO32-的檢驗原理：CO32-+Ca2+===CaCO3↓CaCO3+2H+==Ca2++CO2↑+H2O方法：向待檢溶液中加入過量的CaCl2溶液，若生成白色沉淀，再加入稀鹽酸或稀硝酸，若白色沉淀又溶解，且生成無色、無味氣體，則待檢溶液中有CO32-。注意：①試劑CaCl2溶液也可用Ca(NO3)2

、BaCl2、Ba(NO3)2

但不能用Ca(OH)2

溶液或Ba(OH)2溶液，原因是無法排除HCO3-的干擾；

②對白色沉淀要加入稀鹽酸或稀硝酸溶之以排除Ag+、SiO32-的干擾。但不可用硫酸溶液，原因是H2SO4溶解CaCO3或BaCO3的效果不佳.

442、HCO3-的檢驗原理：HCO3-的鹽易溶于水，易與H+反應；HCO3-+H+=