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碳、硅及其化合物一、碳族元素1、名稱(chēng);符號(hào);位置
一、碳族元素2.元素性質(zhì)比較CSiGeSnPb相似性遞變性1、最外層都有4個(gè)電子,化合價(jià)主要有+4和+2,易形成共價(jià)化合物。2、氣態(tài)氫化物的通式:RH4,3、最高價(jià)氧化物通式:RO2,對(duì)應(yīng)的水化物通式為H2RO3或R(OH)4原子結(jié)構(gòu)單質(zhì)物性單質(zhì)化性核電荷數(shù)增大電子層增多原子半徑增大熔沸點(diǎn)降低’特殊:熔點(diǎn).Pb>Sn單質(zhì)密度增大非金屬性減弱、金屬性增強(qiáng)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性減弱氫化物的穩(wěn)定性減弱3、特殊性⑴、碳族元素在化合物中多以__價(jià)穩(wěn)定,而__在化合物中則以__價(jià)穩(wěn)定。⑵、錫的+2價(jià)化合物應(yīng)具有較強(qiáng)的___,鉛的+4價(jià)化合物應(yīng)具有較強(qiáng)的___。+4鉛+2還原性氧化性一、碳族元素碳族元素特點(diǎn):1、形成化合物最多的一族,5、單質(zhì)晶體類(lèi)型最多的一族(了解)分子晶體、原子晶體、金屬晶體,過(guò)渡晶體2、易形成共價(jià)化合物一族3、半導(dǎo)體比較集中的一族4、無(wú)機(jī)非金屬材料比較集中的一族金剛石石墨C60同素異形體二.碳1.碳的單質(zhì)109o28'
金剛石是一種具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體,為正四面體立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),金剛石的熔點(diǎn)(>3550℃)和沸點(diǎn)(4827℃)都很高,硬度很大。金剛石金剛石與石墨晶體結(jié)構(gòu)對(duì)比------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------120o共價(jià)鍵范德華力
石墨是層狀結(jié)構(gòu),在每一層內(nèi),碳原子排成六邊形,每個(gè)碳原子與其它3個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合,形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);在層與層之間,是以分子間作用力結(jié)合的。由于同一層的碳原子以較強(qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合,使石墨的熔點(diǎn)很高(比金剛石的還要高),沸點(diǎn)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(dòng),使石墨的硬度很小。石墨C60分子結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵非極性結(jié)構(gòu):籠狀分子,固態(tài)時(shí)是分子晶體,每個(gè)碳原子只跟相鄰的三個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵,60個(gè)碳原子構(gòu)成球形,共32面體,包括12個(gè)五邊形,20個(gè)六邊形。判斷:下列對(duì)碳的同素異形體:金剛石、石墨、和C60的說(shuō)法中,正確的是﹙﹚A它們都是共價(jià)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(yīng)生成CO2D它們的熔點(diǎn)都很高C碳及其化合物的化學(xué)性質(zhì)記憶大搜索:寫(xiě)出有1、C2、CO3、CO2參與的化學(xué)方程式1、C+O2=CO2C+CO2=2CO
C+2CuO=2Cu+CO2↑C+H2O(g)=CO+H2C+2H2SO4(濃)=CO2↑+2SO2↑
+2H2OC+4HNO3(濃)=CO2↑
+4NO2↑
+2H2OC+SiO2=Si+CO↑點(diǎn)燃△△△△△高溫2、2CO+O2=2CO2
3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2
點(diǎn)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3、△點(diǎn)燃{氧化性∶O∶∶C∶∶O∶∶∶CO2電子式CO2的實(shí)驗(yàn)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(yīng)制備氣體可用啟普發(fā)生器制備,當(dāng)制取氣體的量不多時(shí),也可采用簡(jiǎn)易裝置。用飽和NaHCO3溶液除HCl,用濃硫酸等干燥.驗(yàn)滿(mǎn):用燃著的木條,熄滅.或用濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙,使之變紅.檢驗(yàn):使澄清石灰水變渾濁①
分類(lèi)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Na2CO33)碳酸鹽(2)與酸反應(yīng)——H++CO32-=HCO3-
H++HCO3-=CO2↑+H2O思考:鑒定CO32-、HCO3-
下列說(shuō)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(cuò),可能是SO32-
③化學(xué)性質(zhì)(1)熱穩(wěn)定性——正鹽>酸式鹽>酸B、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(wú)色無(wú)味的能使澄清石灰水變渾濁的氣體,則一定有碳酸根。該說(shuō)法對(duì)嗎?
錯(cuò),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(wú)色無(wú)味的能使澄清石灰水變渾濁的氣體,則一定有碳酸根。該說(shuō)法對(duì)嗎?
對(duì)
(4)正鹽與酸式鹽的轉(zhuǎn)化——Na2CO3-----NaHCO3BaCO3--------Ba(HCO3)2寫(xiě)出相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式:Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO32NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2OBaCO3+CO2+H2O=Ba(HCO3)2Ba(HCO3)2+2NaOH=BaCO3↓+Na2CO3+2H2O△2、在同溫同壓下,把5L空氣和5L二氧化碳混合,并使之在高溫下與足量的焦炭反應(yīng)。若氧氣和二氧化碳最后全部轉(zhuǎn)化為一氧化碳,則反應(yīng)后氣體中一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)約是()A、60%B、64%C、70%D、75%1、某二價(jià)金屬的碳酸鹽和碳酸氫鹽的混合物與足量的鹽酸反應(yīng),消耗的H+和產(chǎn)生CO2
的物質(zhì)的量之比為5∶3,該混合物中碳酸鹽和碳酸氫鹽的物質(zhì)的量之比為()A4∶3B4∶1C2∶3D2∶1BD跟蹤訓(xùn)練⑴只有化合態(tài),無(wú)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(wú)定形硅。三、硅1、晶體硅的結(jié)構(gòu)、存在和物性⑶主要物理性質(zhì)灰黑色硬而脆有金屬光澤的固體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高硬度大
硅單質(zhì)有晶體和無(wú)定形兩種,晶體硅的結(jié)構(gòu)跟金剛石相似,都是具有正四面體結(jié)構(gòu)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。Si109o28'
晶體硅的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似,也是由一個(gè)硅原子與4個(gè)硅原子結(jié)合形成正四面體,許多這樣的正四面體向周?chē)臻g延伸形成空間網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)。但由于硅原子半徑比碳原子半徑大,所以,其熔沸點(diǎn)要比金剛石低,硬度要比金剛石小。2、晶體結(jié)構(gòu)3.硅的化學(xué)性質(zhì)
常溫下,化學(xué)性質(zhì)不活潑,除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外,硅不跟其他物質(zhì)(如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等)起反應(yīng)。在加熱條件下,能跟一些非金屬反應(yīng)。Si+2F2==SiF4Si+4HF=SiF4↑
+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
Si+2Cl2SiCl4Si+O2SiO2
Si+CSiC高溫(1)常溫下能發(fā)生的反應(yīng)(2)高溫下能發(fā)生的反應(yīng)4.硅的工業(yè)制取二氧化硅
焦炭
1.晶體結(jié)構(gòu)109o28'SiO四.二氧化硅在二氧化硅晶體中,一個(gè)硅原子跟4個(gè)氧原子結(jié)合,同時(shí)每個(gè)氧原子跟兩個(gè)硅原子結(jié)合。實(shí)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(jié)構(gòu)的晶體。它的熔點(diǎn)(1723℃)沸點(diǎn)(2230℃)高,硬度大,不導(dǎo)電,難溶于一些常見(jiàn)的溶劑。2.物理性質(zhì)物理性質(zhì):硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水.四.二氧化硅3.化學(xué)性質(zhì)有晶體和無(wú)定形兩大類(lèi)。晶體二氧化硅叫石英(水晶或瑪瑙),天然二氧化硅叫硅石。⑴酸性氧化物:但是不溶于水,也不與水反應(yīng)與堿性氧化物化合:SiO2+CaOCaSiO3
SiO2+Na2ONa2SiO3高溫高溫與堿反應(yīng):SiO2+2NaOH
=
Na2SiO3+H2O
注意:盛堿溶液的試劑瓶一般用橡膠塞,不能用玻璃塞。為什么?四.二氧化硅(2)與HF反應(yīng):SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(用于雕刻玻璃)注意:一般用塑料試劑瓶盛氫氟酸,不能用玻璃試劑瓶。為什么?(3)弱氧化性:SiO2+2CSi+2CO↑高溫高溫高溫*(4)與Na2CO3等反應(yīng):
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑試劑二氧化硅氫氧化鈉溶液硝酸銀晶體氫氟酸濃硫酸氯水試劑瓶細(xì)口磨口塞廣口瓶棕色細(xì)口磨口塞細(xì)口橡皮塞棕色廣口瓶細(xì)口塑料瓶
實(shí)驗(yàn)室有六種試劑,根據(jù)它們各自的性質(zhì),必須選擇適當(dāng)?shù)脑噭┢渴⒎牛?qǐng)?jiān)趯?duì)應(yīng)的各種試劑瓶和所裝試劑之間進(jìn)行連線。練習(xí)五.硅酸(H2SiO3)
H2SiO3是SiO2的對(duì)應(yīng)水化物(SiO2
是H2SiO3的酸酐),是一種不溶性酸,是一種白色固體,其酸性比H2CO3還弱。1.制法——可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng):現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色,再滴入稀鹽酸,溶液紅色變淺至無(wú)色,同時(shí)有白色膠狀沉淀產(chǎn)生
a、Na2SiO3溶液呈堿性,b、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓
用H2CO3可制得H2SiO3
,可證明H2SiO3
的酸性比H2CO3
。SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓
SiO32-+2H+==H2SiO3↓寫(xiě)出硅酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)的離子方程式寫(xiě)出硅酸鈉溶液通入二氧化碳的化學(xué)方程式和離子方程式弱2.酸性太弱只能與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)
H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O3.不穩(wěn)定(比H2CO3穩(wěn)定),受熱易分解
?H2SiO3==H2O+SiO2
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