高三一轮复习-碳、硅及其化合物
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二.碳
金刚石
1.碳的单质
同素异 形体
石墨
C60
金刚石与石墨晶体结构对比
金刚石
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。
共价键
------------------------------------------------- - -------- - - ---------------------- - -------- - - ---------------------------------------------------------- ------- - ------- -
碳、硅复习课
一、碳族元素 1、名称;符号;位置
一、碳族元素 2.元素性质比较
C 相似性
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。
递变性
Si Ge Sn Pb
原子结构单质物性单质化性 最 核 原 熔 单 非 高氢 电 子 沸 质 金 价化 荷 半 点 密 属 氧物 数 径 降 度 性 化的 增 增 低 增 减 物稳 2、气态氢化物 大 大 ’ 大 弱 对 定 应性 特 、 电 的通式:RH4, 殊 金 水减 子 属 化弱 熔 层 3、最高价氧化 性 物 点 增 物通式:RO2,对 多 增 的 强 酸 应的水化物通式 性 为H2RO3或 减 R(OH)4 弱 : .Pb>Sn
用H2CO3可制得H2SiO3 ,可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3 弱 。
2.酸性太弱 只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O
3.不稳定(比H2CO3稳定),受热易分解
∆ H2SiO3 == H2O + SiO2
六、硅酸盐
1、由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。 2、结构复杂,一般不溶于水,化学性质很稳定 3、硅酸钠(Na2SiO3),俗名叫泡花碱,白色固 体,易溶 于水,其水溶液俗名叫水玻璃。
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。
一、碳族元素
3、特殊性 +4 ⑴、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。 铅 +2
还原性 ⑵、锡的+2价化合物应具有较强的 ___, 铅的+4价化合物应具有较强的___。 氧化性
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,过渡晶体 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
4 ( B ) A.SiO2 B.CO2 C.由Na2CO3+SiO2 === Na2SiO3+CO2↑可知硅 酸的酸性比碳酸的酸性强 D.SiO2
5、下列物质中不能用化合的方法制得的是 (C ) ①SiO2 ②H2SiO3 ③Na2O2 ④FeCl2 ⑤FeCl3 ⑥CaSiO3 A.①③⑤ B.②④⑥ C.② D.②和④
△
点燃
3、
酸 性 氧 化 物 的 通 性
CO2+H2O=H2CO3
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
CO2+Na2O=Na2CO3
氧化性
{
CO2+C=2CO △
CO2+2Mg=C+2MgO 点燃
∶ ∶ ∶O∶∶C∶∶O∶
CO2电子式
3)碳酸盐
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)2CO3 ②溶解性: (1)只有钾、钠、氨盐可溶. (2)NaHCO3的溶解度小于Na2CO3
Si
3.硅的化学性质
常温下,化学性质不活泼,除氟气、氢氟酸 和强碱外,硅不跟其他物质(如氧气、氯气、 硫酸、硝酸等)起反应。在加热条件下,能跟 一些非金属反应。
(1)常温下能发生的反应
Si+2F2== SiF4 Si+4HF= SiF4 ↑ +2H2↑ Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
(2)高温下能发生的反应
Si+2Cl2
SiCl4
Si+O2
SiO2
Si+C 高温 SiC
四.二氧化硅 Si O
1.晶体结构
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。
(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热 和夹持装置略去):
①装置B中的试剂是
,装置C中的烧杯需要加热,目的是 ,装置D
。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 不能采用普通玻璃管的原因是
,装置D中发生反
应的化学方程式是
。
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的
6、下列变化中,不可能通过一步反应实现的是( B ) A.SiO2→Na2SiO3 B.SiO2→H2SiO3 C.CuSO4→CuCl2 D.Cu(OH)2→CuO
5.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅,同时得到一种可燃性
气体; ②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si+3HCl SiHCl3+H2);
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 △ 2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
BaCO3+CO2+H2O=Ba(HCO3)2
Ba(HCO3)2+2NaOH=BaCO3↓+Na2CO3+2H2O
三、硅
1、晶体硅的结构、存在和物性
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。 ⑶主要物理性质 灰黑色 硬而脆 有金属光泽的固体
注意:盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞,不能用玻璃 塞。为什么?
四.二氧化硅 (2)与HF反应:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (用于雕刻玻璃)
注意:一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸,不能用玻璃 试剂瓶。为什么?
高温
(3)弱氧化性:SiO2 + 2C
Si + 2CO↑
*(4)与Na2CO3等反应: 高温 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 高温 CaSiO3 + CO2↑
120º
石墨
范德华力
相关反应
1、C+O2=CO2
△ 点燃
C+CO2=Baidu NhomakorabeaCO
△
△
C+2CuO=2Cu+CO2↑ C+H2O(g)=CO+H2 C+2H2SO4(浓)=CO2 ↑ +2SO2 ↑ +2H2O
△
C+4HNO3(浓)=CO2 ↑ +4NO2 ↑ +2H2O
C+SiO2=Si+CO↑
高温
△
2、2CO+O2=2CO2 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2
H2SiO3是SiO2的对应水化物( SiO2 是 H2SiO3的酸酐),是一种不溶性酸,是一种白 色固体,其酸性比H2CO3还弱。 1.制法——可溶性硅酸盐与酸反应:
现象 滴入酚酞后溶液变为红色,再滴入稀盐酸,溶 液红色变浅至无色,同时有白色胶状沉淀产生 a、Na2SiO3溶液呈碱性,b、可溶性硅酸 盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。
2、关于硅的化学性质的叙述中,正确的是 ( C ) A.常温时不和任何酸反应 B.常温时硅与卤素单质均不反应 C.单质硅比金刚石熔点低 D.单质硅比碳的非金属性强
3、玻璃的主要成分之一是二氧化硅,能在玻璃上进 C ) 行蚀刻,将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是(
A.烧碱
B.纯碱
C.氢氟酸
D.盐酸
五.硅酸(H2SiO3)
③SiHCl3与过量的H2在1 100~1 200 ℃的温度下反应制得纯硅,已 知SiHCl3能与水剧烈反应,在空气中易自燃。请回答:
(1)第一步制取粗硅的化学方程式为
。
(2)粗硅与HCl气体反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)
中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点-84.7 ℃),提纯SiHCl3 采用的方法为 。
水玻璃是无色粘稠的液体,不能燃烧,不易被腐蚀, 热稳定性强。可用作肥皂填料,木材、织物的防腐剂和 防火剂,建筑、纸张的黏胶剂。
六、硅酸盐
4、硅酸盐组成的表示方法: (1)盐化学式法: 如:Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3 等 (2)氧化物化学式法: 金属氧化物•二氧化硅•水 如: 高岭石(黏土):Al2O3•2SiO2•2H2O 石 棉:3MgO•CaO•4SiO2 沸 石:Na2O•Al2O3•3SiO2•2H2O 云 母:K2O•3Al2O3•6SiO2•2H2O 滑 石:3MgO•4SiO2•H2O
结论
化学 方程 式
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓
写出硅酸钠溶液与盐酸反应的离子方程式 SiO32- + 2H+ == H2SiO3↓
写出硅酸钠溶液通入二氧化碳的化学方程式和离子方程式
Na2SiO3 + H2O + CO2 == Na2CO3 + H2SiO3↓
SiO32- + H2O + CO2== CO32- + H2SiO3↓
③化学性质 (1)热稳定性—— 正盐 > 酸式盐> 酸 (2)与酸反应——H++CO32-=HCO3- H++HCO3-=CO2↑+H2O 思考:鉴定CO32-、HCO3-
(4)正盐与酸式盐的转化—— Na2CO3-----NaHCO3 BaCO3--------Ba(HCO3)2 写出相互转化的化学方程式:
四.二氧化硅 2. 物理性质
物理性质:硬度大、熔点高、难溶于水.
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。
3. 化学性质
⑴酸性氧化物:但是不溶于水,也不与水反应 高温 与碱性氧化物化合:SiO2+CaO
高温
CaSiO3
SiO2+Na2O Na2SiO3 与碱反应:SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O
气密性,控制好反应温度以及
。
答案:(1)2C+SiO2=Si+2CO↑ (2)分馏(或蒸馏) (3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 在此反应温度下,普通 玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl ③排尽装置中的空气
熔点、沸点高 硬度大
2、晶体结构
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。
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。