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(使用)碳、硅及其化合物.ppt.ppt

(使用)碳、硅及其化合物.ppt

精品课件库
2019-06-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《(使用)碳、硅及其化合物.pptppt》,可适用于综合领域

*二、非金属及其化合物碳族元素二、碳及其重要化合物的性质C→CO→HCO→NaCO→NaHCO三、硅及其重要化合物的性质Si→SiO→HSiO→NaSiO→CaSO一、ⅣA族元素性质递变规律四、无机非金属材料简介碳族元素在周期表中的位置CSiGeSnPbCSiGeSnPbCSiGeSnPb一、碳族元素族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaGaGeAsSeBrKrRbSrInSnSbTeIXeCsBaTlPbBiPoAtRnFr碳族元素特点:、形成化合物最多的一族,、单质晶体类型最多的一族分子晶体、原子晶体、金属晶体过渡晶体、易形成共价化合物一族、半导体比较集中的一族、无机非金属材料比较集中的一族一、碳族元素(在周期表中位置:第ⅣA族)CiG相似性递变性(随核电荷数增大)()、最外层都有个电子化合价主要有和一般形成共价化合物。()、气态氢化物的通式:RH()、最高价氧化物对应的水化物通式为HRO或R(OH)原子结构单质物性单质化性电子层增多原子半径增大熔沸点降低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碳族元素性质资料上说:“‥‥‥碳、硅、锗、锡的价化合物是稳定的而铅的价化合物是稳定的”。()根据上一句话判断:锡的价化合物(SnCl)应该具有较强的性铅的价化合物(PbO)应该具有较强的性。()FeO若看作混合氧化物可以写成FeO·FeO的形式若看作一种盐又可以写成Fe(FeO),根据化合价规律和这种书写方法PbO用上述形式表示其化学式可写为和。()PbO与浓盐酸可发生氧化还原反应生成Cl,该反应的化学方程式为还原氧化PbO·PbO例、Pb(PbO)()特殊性碳族元素中碳、硅、锗、锡的价是稳定的而铅的价是稳定的。PbO有较强氧化性。二、碳及其化合物、单质()同素异形体:金刚石、石墨、C、C、C、C等º'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(>℃)和沸点(℃)都很高,硬度很大。金刚石金刚石与石墨晶体结构对比石墨º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。C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个碳原子构成球形共面体包括个五边形个六边形。判断:下列对碳的同素异形体:金刚石、石墨、和C的说法中正确的是﹙﹚A它们都是共价化合物Bmol金刚石和石墨都含有molC-C键C在一定条件下与O反应生成COD它们的熔点都很高C碳及其化合物HCO:O=C=OCO:(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)CH:(正四面体属非极性分子电子式要求)CO:、碳的化学性质可燃性、弱氧化性、较强还原性⑴与非金属单质化合:H、O⑵还原金属氧化物、非金属氧化物⑶与强氧化剂反应如浓HSO、浓HNO、氧化物()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O结合而使细胞缺氧引起中毒)化学性质:(还原性)、如何检验CO气体?、写出三个不同类型的生成CO的化学反应方程式应用:a作燃料b除去CO()CO: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:酸性氧化物通性:NaOH十CO=NaCO十HO(用于吸收CO)  Ca(OH)十CO=CaCO↓十HO(用于检验CO)  CO与碱溶液反应时随着反应物量的比例不同产物不同:  CO十NaOH(过量)=NaCO十HO  CO十NaOH(不足量)=NaHCONaCO(饱和)COHO====NaHCO思考:在饱和NaCO溶液中通CO的现象侯氏制碱法的原理是什么在澄清石灰水中通足量的CO的图象如何,产生同样的沉淀通入的CO一样吗,如何求解()二氧化碳的制法:②实验室制法CaCOHCl====CaClHOCO用途:灭火剂、制纯碱、汽水、制冷剂、人工降雨等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。CO的实验室制法CaCOHCl=CaClCO↑HO原理:装置:除杂:用饱和NaHCO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()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、略带酸味、能溶于水、固态称干冰化学性质、可燃性、不能燃烧、不助燃、还原性、氧化性、不成盐氧化物、酸性氧化物实验室制法略CaCOHCl=CaClCO↑HO工业制法高温CHO=COH高温CaCO=CaOCO↑三、碳酸和碳酸盐、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:HCO、HSO、HClO、HNO、HSiO等其中:aHCO极不稳定b光照能加快HClO、HNO的分解cHSiO受热时才分解。②常见的酸性比碳酸弱的酸(或酚)有:HClO、HSiO、CHOH、Al(OH)等③常见的反应有:COHOCa(ClO)==CaCO↓HClOCOHONaSiO==NaCOHSiO↓COHOCHONa→CHOHNaHCOCONaAlOHO==Al(OH)↓NaCO①分类正盐如NaCO、MgCO、CaCO酸式盐如NaHCO、Ca(HCO)碱式盐:铜绿Cu(OH)CO碱式碳酸镁Mg(OH)CO②溶解性:()只有钾、钠、氨盐可溶()NaHCO的溶解度小于NaCO)碳酸盐、碳酸盐()碳酸正盐与酸式盐的比较:正盐酸式盐水溶性钾钠铵盐易溶于水、其余难溶都溶于水热稳定性KCO、NaCO受热难分解CaCO、(NH)CO受热易分解△NaHCO=NaCOCO↑HO与酸反应COH=CO↑HOCaCOH=CaCO↑HOHCOH=CO↑HO与碱反应NaCOCa(OH)=CaCO↓NaOHNaHCONaOH=NaCOHO转化关系NaCOCOHO=NaHCO△NaHCO=NaCOCO↑HO【思考】如何鉴别NaCO与NaHCO:方法一:方法二:方法三:分别取少量两种固体配成的溶液然后分别向两种溶液中滴入氯化钙溶液不反应的是NaHCO出现沉淀的是 NaCO。分别取少量两种固体分别加热若有能使澄清石灰水变浑浊的气体生成的是NaHCO没有现象的是NaCO。分别取少量两种固体配成同一浓度的溶液然后分别向两种溶液中逐滴滴入稀盐酸一开始反应剧烈并产生气泡的是NaHCO另一为NaCO。天然碱(NaCO·NaHCO·nHO)两种著名的制碱技术()氨碱法制纯碱(索尔维制碱法)()联合制碱法(侯氏制碱法)两种著名的制碱技术总原理相同:NaClNH+CO+HO==NaHCO↓NHCl原料来源和副产物不同NaClNH+CO+HO==NaHCO↓NHCl氨碱法制纯碱原理(索尔维法)分析:索尔维采取了怎样的措施提高了氨的利用率?、先在饱和食盐水中通NH至饱和制得氨化的饱和食盐水再与CO反应思考:为什么不能先在饱和食盐水中通CO至饱和再与氨反应?、改进了气体反应物(CO)和液体反应物(氨化的饱和食盐水)的接触方式使CO与氨化的饱和食盐水在合成塔中逆流接触、母液与熟石灰作用重新生成氨NHClCa(OH)=NH↑HOCaCl结论:索尔维采取了以下措施以提高氨的利用率?、先制得氨化的饱和食盐水再与CO反应、使CO与氨化的饱和食盐水在合成塔中逆流接触、母液与熟石灰作用重新生成氨优点:不足:联合制碱法(侯氏制碱法)PNaClNH+CO+HO==NaHCO↓NHClCONH细小的NaCl颗粒CO一、硅存在和物理性质:含量居第二(O、Si、Al、Fe)无游离态是构成矿物和岩石的主要成分。有晶体和无定形两种同素异形体灰黑色、有金属光泽硬而脆的固体,熔沸点很高硬度很大(结构类似金刚石)、是半导体化学性质稳定  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。Siº'晶体硅的晶体结构与金刚石相似也是由一个硅原子与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。、晶体结构常温下只和F、HF、强碱反应加热时能和O、Cl等反应:SiF=SiFSiHF=SiFH↑SiNaOHHO=NaSiOH↑常温下性质稳定、用途半导体材料、制合金、耐酸设备、太阳能电池等生氢剂:在野外用含量高的硅粉与干燥的Ca(OH)和NaOH混合并强热即可迅速得到氢气粗硅(%-%)(纯度达到个)()、硅的制备和提纯、二氧化硅纯净的二氧化硅是六方柱状的透明晶体()物理性质:坚硬、难溶固体晶体结构º'SiO二氧化硅在二氧化硅晶体中一个硅原子跟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:的比例所组成的立体网状结构的晶体。它的熔点(℃)沸点(℃)高硬度大不导电难溶于一些常见的溶剂。、化学性质b、和CaO反应()具有酸性氧化物的通性:a、SiOHO不反应COHO=。c、和NaOH反应SiONaOH=NaSiOHO生成的NaSiO水溶液具有粘性俗称水玻璃。不能用玻璃塞的原因!!CONaOH=。()热稳定性:与CaCO、NaCO的反应:CaCOCOHO=NaCOCOHO=()氧化性:与碳的反应:()特殊性质:与氢氟酸反应雕刻玻璃SiOHF=SiF↑HO、SiO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、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SiOHHO=HSiO↓SiOHOCO=HSiO↓CO生成的HSiO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SiO。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。二氧化碳与二氧化硅的比较P物质二氧化硅二氧化碳化学式SiOCO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COHOHCO②与酸反应SiOHF===SiF↑HO不反应③与碱反应SiONaOH=NaSiOHO盛碱液的试剂瓶用橡皮塞CONaOH==NaCOHO或CONaOH==NaHCO④与盐反应SiONaCONaSiOCO↑SiO的难挥发性Ca(ClO)COHO=CaCOHClOCONaCOHO=NaHCO⑤与碱性氧化物反应SiOCaOCaSiOCONaO===NaCO四、硅酸盐:多数不溶于水、硅酸盐化学式的氧化物表示方法:、重要的硅酸盐:NaSiONaSiO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:NaSiO可以写成NaO·SiO高岭石:Al(SiO)(OH)钠长石:NaAlSiO正长石:KAlSiOAlO·SiO·HONaO·AlO·SiOKO·AlO·SiO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:SiOC==SiCO(高温)非金属单质跟碱液作用一般无H放出但Si却放出H:SiNaOHHO==NaSiOH↑非金属单质一般不跟非氧化性酸作用但Si能与HF作用:SiHF=SiFH↑非金属单质一般为非导体但Si为半导体。SiO是HSiO和HSiO的酸酐但它不溶于水不能直接将它与水作用制备HSiO和HSiO。非金属氧化物的熔沸点一般较低但SiO的却很高。酸性氧化物一般不与酸作用但SiO能跟HF作用:SiOHF==SiF↑HO无机酸一般易溶于水HSiO却难溶于水。因HCO的酸性大于HSiO所以在NaSiO溶液中通入CO能发生下列反应:NaSiOCOHO==HSiO↓NaCO但在高温下NaCOSiO==NaSiOCO↑也能发生。NaSiO的水溶液称水玻璃但它与玻璃的成分大不相同硅酸钠的水溶液(即水玻璃)俗称泡花碱但它却是盐的溶液并不是碱溶液。高温五、碳酸根离子、碳酸氢根离子和硅酸根离子检验、CO的检验原理:COCa===CaCO↓CaCO为白色固体不溶于水但溶于盐酸或硝酸且生成无色、无味的气味。CaCOH==CaCO↑HO方法:向待检溶液中加入过量的CaCl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、无味气体则待检溶液中有CO。注意:①试剂CaCl溶液也可用Ca(NO)、BaCl、Ba(NO)等的溶液代之但不能用Ca(OH)溶液或Ba(OH)溶液原因是无法排除HCO的干扰②对白色沉淀要加入稀盐酸或稀硝酸溶之以排除Ag、SiO的干扰。但不可用硫酸溶液原因是HSO溶解CaCO或BaCO的效果不佳③白色沉淀溶解之后还要通过气体及其气味来进一步排除等SO的干扰。、HCO的检验原理:HCO的盐易溶于水易与H反应HCOH===CO↑HO,CO为无色无味气味。方法:向待检溶液中加入足量的Ca或Ba的可溶性盐溶液。若无明显现象再向溶液中加入足量的酸(如盐酸、硝酸、醋酸等)溶液若溶液中逸出无色、无味的气体则待检溶液中有HCO。注意:Ca或Ba的溶液不可用Ca(OH)溶液或Ba(OH)溶液原因是OH将HCO转化为CO加酸后要通过气体的气味排除HSO的干扰。、SiO的检验原理:SiOH==HSiO↓HSiO是白色固体不溶于水和酸(H)。方法:向待检溶液中加入过量的稀硝酸若生成白色沉淀则待检溶液中有SiO。注意:若用盐酸代替硝酸则有Ag等干扰若用稀硫酸代替硝酸则有Ba等干扰。.制造光导纤维的主要原料是A.晶体硅B.二氧化硅C.石墨D.硅酸钠.下列叙述正确的是A.自然界存在大量单质硅B.SiO与任何酸都不起反应C.光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输D.SiO的化学性质活泼能与很多物质发生化学反应BC无机非金属材料指某些元素的氧化物碳化物氮化物硼化物硫系化合物和硅酸盐钛酸盐铝酸盐磷酸盐等为主要成分的无机材料五、无机非金属材料优点:抗腐蚀、耐高温缺点:质脆、经不起热冲击。①承受高温,强度高②具有光学特性③具有电学特性④具有生物功能():传统无机非金属材料(水泥玻璃陶瓷石棉石英石灰等)():新型无机非金属材料世纪以来发展起来的具有特殊性质和用途的材料如:压电半导体超导磁性光导耐高温高强度结构材料纳米生物等传统无机非金属材料:水泥、玻璃、陶瓷生产比较高温高温水泥玻璃陶瓷主要原料石灰石粘土石英纯碱石灰石 粘土主要设备回转炉玻璃熔炉陶瓷窑反应条件高温高温高温反应原理复杂的物理、化学变化NaCOSiO===NaSiOCOCaCOSiO===CaSiOCO复杂的物理化学变化主要成分CaO·SiOCaO·SiOCaO·AlONaSiOCaSiOSiO成分复杂特性水硬性玻璃态物质抗氧化酸碱腐蚀耐高温绝缘新型无机非金属材料高温结构陶瓷:氮化硅陶瓷光学材料:光导纤维半导体陶瓷:氧化锡陶瓷生物陶瓷:氧化铝陶瓷例化合物A、B、C、D、E、F是中学常见的物质这些化合物之间存在如下关系其中A和B的反应是一种重要化工生产中的主要反应。据此判断:()A、C、F中含有相同的元素是()该工业称为化合物C的化学式为,化合物A可溶于水,水溶液显性()C的水溶液和D能否反应其理由是Na制玻璃(硅酸盐工业)NaCO碱能,酸性HCO>HSiO例工业上用生石灰与碳在oC高温作用下制电石和CO现从理论上分析以Mg和石灰石为原料按下图制取乙炔试填写:()C的分子式是()G与E反应的化学方程式()B与D反应的化学方程式该反应中氧化剂与还原剂的质量比是MgO:

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