高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第28講 硅 無機(jī)非金屬材料 課件

第四章

金屬及其化合物第28講

硅

無機(jī)非金屬材料考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳第ⅣA族——碳族元素,有：

C、Si

、

Ge、Sn、Pb、Fl碳族元素1.碳族元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)(1)原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn):最外層均為4e-，其價(jià)電子排布式為

。[難得e-，也難失e-，易形成共價(jià)鍵][判斷]1.某原子難失電子，則一定易得電子()2.碳族元素形成化合物種類最多()3.碳族元素只存在單質(zhì)和共價(jià)化合物中()×√×碳C硅Si鍺Ge錫Sn鉛Pbns2np2考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳碳族元素易形成共價(jià)鍵，但同樣可以存在離子化合物中，如CaC2、Na2CO31.碳族元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)(2)碳元素的存在形態(tài)碳元素游離態(tài)：金剛石、石墨、無定形碳、炭黑、足球烯C60等化合態(tài)：CO、CO2、H2CO3、CaCO3、NaHCO3、CaC2等[互為同素異形體]正四面體高大考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳1.碳族元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)高正六邊形小能正五正六考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳1.碳族元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)(4)碳的氧化物

CO、CO2

COCO2物理性質(zhì)無色無味氣體，密度比空氣略小，難溶于水無色無味氣體，密度比空氣大，可溶于水(溶解度小)毒性有毒(易結(jié)合血紅蛋白)無毒(溫室效應(yīng))考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳1.碳族元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)CO2＋H2O?H2CO3考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳1.碳族元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)(5)碳酸

H2CO3弱酸、不穩(wěn)定。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2＋H2O當(dāng)碳酸用?？键c(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳2.碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)CuO:

(冶煉金屬)碳碳：常溫下,穩(wěn)定;高溫時(shí),一般表現(xiàn)還原性。SiO2+2C===Si+2CO↑高溫2CuO+C==2Cu+CO2↑與O2反應(yīng)O2足量:O2不足:點(diǎn)燃C＋O2===CO2點(diǎn)燃2C＋O2===2CO與氧化物反應(yīng)SiO2:

(制取粗硅)H2O:

(制取水煤氣)C＋H2O(g)===CO+H2高溫與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)濃H2SO4：

濃HNO3：

C+2H2SO4(濃)==CO2↑+2SO2↑+2H2OC+4HNO3(濃)==CO2↑+4NO2↑+2H2O考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳3.硅單質(zhì)硅元素①硅在地殼中含量第二，因有親氧性，所以僅有化合態(tài)

(主要以SiO2和硅酸鹽形式存在)。②硅是構(gòu)成巖石和礦物的主要成分。③單質(zhì)Si：有晶體硅和無定形硅兩大類?？键c(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳3.硅單質(zhì)①晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，其結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔沸點(diǎn)很高、硬度大，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的________材料。半導(dǎo)體考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳3.硅單質(zhì)②高純硅的制備：若C過量：Si

+

C

==

SiC碳化硅(俗名：金剛砂)(三氯硅烷)考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳3.硅單質(zhì)④晶體硅的用途

硅元素位于金屬元素和非金屬元素分界線，

是應(yīng)用最廣泛地半導(dǎo)體材料。④制鋁合金、鐵合金等多種合金電腦中央處理器(CPU)硅太陽能電池例如：含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳4.二氧化硅(2)二氧化硅的性質(zhì)①晶體類型：共價(jià)晶體。高大水晶、石英、瑪瑙、沙子、硅石、硅藻土、脈石等主要成分都是SiO2?？键c(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳(2)二氧化硅的性質(zhì)②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH===________________。③高溫下，Na2CO3、CaCO3與SiO2反應(yīng)制玻璃的化學(xué)方程式為：_____________________________________________________________。④與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_____________________________。Na2SiO3＋H2OSiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2+2C===Si+2CO↑高溫⑤弱氧化性：

4.二氧化硅考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳注意幾個(gè)問題：(1)不能依據(jù)反應(yīng)2C＋SiO2==Si＋2CO↑來說明C的還原性比Si強(qiáng)，也不能依據(jù)反應(yīng)SiO2＋Na2CO3==Na2SiO3＋CO2↑來說明SiO2水化物的酸性比H2CO3強(qiáng)。(2)SiO2雖然能與NaOH溶液、HF溶液反應(yīng)，但不屬于兩性氧化物，屬于酸性氧化物，但與水不能直接反應(yīng)。(3)氫氟酸能腐蝕玻璃并用于雕刻玻璃，盛放氫氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。盛放堿性溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，因?yàn)镾iO2與堿溶液反應(yīng)生成具有黏性的Na2SiO3?？键c(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳5.二氧化硅的用途(1)建筑材料(2)制作首飾與工藝品（水晶、瑪瑙）(3)制作光學(xué)儀器（石英玻璃、石英坩堝）(4)制造光導(dǎo)纖維考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳6.硅酸弱硅酸在水中易聚合形成膠體

→

硅膠H2SiO3

硅酸凝膠硅酸干凝膠“硅膠”逐漸聚合干燥脫水硅膠多孔，吸附水份能力強(qiáng)，常用作干燥劑，也可以用作催化劑的載體。考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳回顧：怎樣由SiO2制取H2SiO3？Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓或Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O反應(yīng)原理：較強(qiáng)酸制較弱酸考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳7.硅酸鹽—硅酸鈉

①性質(zhì)硅酸鈉是白色、可溶于水的粉末狀固體，固體稱為泡花堿，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。寫出下列反應(yīng)的離子方程式：與鹽酸反應(yīng)：_________________________。與CO2水溶液反應(yīng)：_______________________________________。②用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱考點(diǎn)一

碳族元素

硅和二氧化碳考點(diǎn)二

無機(jī)非金屬材料1.硅酸鹽材料(1)陶瓷陶瓷以______

(主要成分為含水的__________)為主要原料，經(jīng)______燒結(jié)而成的。(2)玻璃普通玻璃的主要成分為_____________________________________，它是以______________________為主要原料，經(jīng)混合、粉碎，在________中熔融，發(fā)生復(fù)雜的____________________而制得的，玻璃可用于生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，還可制造__________，用于高強(qiáng)度__________等。黏土鋁硅酸鹽高溫Na2SiO3、CaSiO3和SiO2純堿、石灰石和石英砂玻璃窯物理變化和化學(xué)變化玻璃纖維復(fù)合材料主要成分：Al2Si2H4O9考點(diǎn)二

無機(jī)非金屬材料1.硅酸鹽材料(3)水泥普通硅酸鹽水泥的主要原料是______________，二者與其他輔料經(jīng)混合、研磨后在____________中煅燒，發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化，加入適量石膏調(diào)節(jié)水泥__________，再研成細(xì)粉得到普通水泥?；炷潦撬唷⑸匙雍退槭扰c水混合得到的。黏土和石灰石水泥回轉(zhuǎn)窯硬化速率主要成分：Ca3SiO5、Ca2SiO4、Ca3Al2O6

考點(diǎn)二

無機(jī)非金屬材料2.新型無機(jī)非金屬材料(1)新型陶瓷新型陶瓷在組成上不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能。(2)新型陶瓷的種類與用途材料類型主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷耐高溫、抗氧化、耐磨蝕碳化硅、氮化硅與某些金屬氧化物等燒結(jié)而成火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的尾管及燃燒室、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫電極材料等SiO2+2C(過量)===SiC+CO2↑

高溫SiC俗稱金剛砂,結(jié)構(gòu)與金剛石類似,硬度大,高溫抗氧化性能強(qiáng)?？键c(diǎn)二

無機(jī)非金屬材料2.新型無機(jī)非金屬材料壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化鈦酸鹽、鋯酸鹽濾波器、揚(yáng)聲器、聲納探傷器、點(diǎn)火器等透明陶瓷優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好氧化鋁、氧化釔、氮化鋁、氟化鈣高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗等超導(dǎo)陶瓷在某一臨界溫度下電阻為零

可用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域考點(diǎn)二

無機(jī)非金屬材料(3)碳納米材