第章 非金属与其化合物.doc

第四章 非金属及其化合物 第一课时 碳、硅及其化合物 复习目标： 1、掌握碳、硅及其化合物的性质、转化关系。 2、了解硅酸盐工业，新型无机非金属材料的特性及其应用。 基础知识： 一、碳、硅元素的存在及单质的性质和用途 1．存在形态 自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。 2．单质的性质与用途比较 碳 硅 结构 金刚石：空间网状 结构 石墨： 层状结构的晶体 晶体硅：空间网状结构 物理性质 金刚石熔点高、硬度大 石墨熔点高、质软 ，有滑腻感 晶体硅硬度 大、熔点 高 化 学 性[来源:Z|xx|k.Com][来源:Zxxk.Com] 质 与非金属[来源:Z+xx+k.Com] 单质反应 与O2反应：C＋O2=CO2(完全燃烧), 2C＋O2=2CO(不完全燃烧) 与O2、Cl2反应： Si+O2=SiO2[来源:学科网ZXXK] Si+2Cl2=SiCl4 与氧化物 反应 与CuO,SiO2反应C＋2CuO=2Cu＋CO2↑ C+SiO2=Si+2CO↑ 与酸反应 与浓H2SO4、浓HNO3反应： 与氢氟酸的反应： C＋2H2SO4(浓)=CO2↑＋2SO2↑＋2H2O， C＋4HNO3(浓)=CO2↑＋4NO2↑＋2H2O Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑ 与碱反应 Si+2OH-+H2O=SiO+2H2↑ 【例1】 3．碳、硅元素的单质及其化合物的特殊性 ①一般情况，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 ②一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 ③一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化剂＋较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂：SiO2＋2C =Si＋2CO↑，FeO＋C = Fe＋CO↑。 ④硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 ⑤一般情况，较活泼金属＋酸===盐＋氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 ⑥一般情况，碱性氧化物＋酸===盐＋水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 ⑦一般情况，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出H2O中的氢，但C＋H2O(g)=CO+ H2↑。 ⑧一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2O= H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。 4硅与铝的相似性及区别 （1）与强碱溶液反应时相似 ①Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。 ②SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3［Al(OH)3］均与NaOH溶液反应生成盐和水。 ③Na2SiO3、NaAlO2溶液通入过量CO2均生成白色 沉淀。 （2）区别 ①除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反应。 ②Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。 ③Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时现象不同。 二、CO2和SiO2的比较 物质 二氧化硅 二氧化碳 化学式 SiO2 CO2 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，微溶于水 化学性质 与水反应 不反应 CO2＋H2O=H2CO3 与酸反应 SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应 SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡皮塞) CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O CO2＋NaOH=NaHCO3 与盐反应 SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑ Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3 与碱性氧化物反应 SiO2＋CaO=CaSiO3 CO2＋Na2O===Na2CO3 三、硅酸和硅酸盐 1硅酸 (1)溶解性：溶解度很小。 (2)化学性质——弱酸性：酸性比碳酸还弱。Na2SiO3＋CO2+H2O==Na2CO3＋H2SiO3 ↓ 。 (3)制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得： Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ ．硅酸盐 (1)硅酸盐：是由 硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。 (2)硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称 水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 (3)硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 Na2O