碳硅及其化合物课件.ppt

1、 碳的同素异形体碳的同素异形体名称名称金刚石金刚石石墨石墨C C6060晶体晶体结构结构主要主要性质性质主要主要用途用途正四面体、空间正四面体、空间网状网状,原子晶体原子晶体平面层状正六边形平面层状正六边形结构结构,混合型晶体混合型晶体笼状结构笼状结构,形似形似足球足球,分子晶体分子晶体熔沸点较高熔沸点较高,硬硬度大度大,难溶于溶难溶于溶剂剂,不导电不导电钻具钻具,装饰品装饰品熔点很高熔点很高,质软质软,有油腻感有油腻感,导电导电润滑剂、电极、铅润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料笔芯、耐火材料可与金属掺杂可与金属掺杂形成超导体形成超导体高温润滑剂、高温润滑剂、防火材料防火材料 石墨有层状结构，可以

2、看作是由原子纸石墨有层状结构，可以看作是由原子纸一层一层堆叠而成。若将一层或几层这样一层一层堆叠而成。若将一层或几层这样的原子纸卷成圆筒形状，就是钠米碳管。的原子纸卷成圆筒形状，就是钠米碳管。中科院解思深教授制得中科院解思深教授制得0.5nm0.5nm碳管，麻省理碳管，麻省理工学院秦禄昌博士制得最小的钠米碳管工学院秦禄昌博士制得最小的钠米碳管0.4nm0.4nm。碳的其它同素异形体碳的其它同素异形体：纳米碳管纳米碳管1 1、试比较、试比较COCO、COCO2 2性质的差异，并写出相互性质的差异，并写出相互转化的化学方程式。转化的化学方程式。2 2、碳酸盐和碳酸氢盐的比较、碳酸盐和碳酸氢盐的比较

3、 溶解性：酸式盐正盐（溶解性：酸式盐正盐（NaNa、K K特例）特例）稳定性：正盐酸式盐酸稳定性：正盐酸式盐酸 正盐和酸式盐能相互转化正盐和酸式盐能相互转化 碳及其化合物碳及其化合物我我 纯净的纯净的CaCa（HCOHCO3 3）2 2试样在高温下试样在高温下分解分解,当剩余固体是原试样质量的一当剩余固体是原试样质量的一半时半时,它的分解率为它的分解率为()()A A、50%B50%B、75%C75%C、92.5%D92.5%D、100%100%D练习练习1 1：CO2通入下列溶液中，不可能产生沉通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是淀的是 A.CaCl2溶液溶液 B.石灰水石灰水 C.饱和饱和N

4、a2CO3溶液溶液 D.Na2SiO3溶液溶液练习练习2 2：（A）练习练习3：将将 1 L、1 mol/L 的纯碱溶液慢慢滴入的纯碱溶液慢慢滴入 1 L、1.25 mol/L 稀盐酸中；稀盐酸中；将将 1 L、1.25 mol/L 稀盐酸慢慢滴入稀盐酸慢慢滴入1 L、1mol/L的纯碱溶液中。的纯碱溶液中。这两种操作产生的气体的体积比为这两种操作产生的气体的体积比为_5:2 练习练习4：将一小块焦炭和将一小块焦炭和m m g O g O2 2同时放入装有压同时放入装有压力力表的密闭容器中，压强为表的密闭容器中，压强为p p0 0。等充分反应后，恢。等充分反应后，恢复到原温度，压强为复到原温度

5、，压强为p p1 1。（1 1）据）据p p1 1与与p p0 0关系，判断焦炭质量取值范围关系，判断焦炭质量取值范围 p p1 1p p0 0；m m（C C）_g g p p1 12 2p p0 0；m m（C C）_ _ g g p p0 0p p1 12 2p p0 0设设p p1 1/p p0 0a a；m m（C C）_ _ g g（2）当焦炭质量取）当焦炭质量取 m/2 g时，时，p1和和p0的关系式是的关系式是_。3m/83m/43am/8P1/P0=4/3练习练习.写出写出CO2与下列物质反应的化学方程式与下列物质反应的化学方程式(1)Mg_(2)Na2O2_(3)Na2CO

6、3溶液溶液_(4)Ca(ClO)2溶液溶液_(5)NaAlO2溶液溶液_(6)Na2SiO3溶液溶液_(7)C6H5ONa溶液溶液_硅硅1 1、存在和状态：、存在和状态：(1)(1)只有化合态只有化合态，无游离态；在地壳中含量居第二位。，无游离态；在地壳中含量居第二位。(2)(2)两种同素异形体：晶体硅和无定形硅。两种同素异形体：晶体硅和无定形硅。2 2、物理性质：、物理性质：灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。3 3、化学性质：、化学性质：不活泼不活泼(1)(1)常温下：常温下：Si+2FSi+2F2 2=SiF=SiF4 4Si+4H

7、F=SiFSi+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2Si+2KOH+HSi+2KOH+H2 2O=KO=K2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2注：其它氧化剂，如注：其它氧化剂，如ClCl2 2、O O2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3等常温下都不与硅起反应。等常温下都不与硅起反应。(2)(2)加热时：与某些非金属反应加热时：与某些非金属反应Si+OSi+O2 2=SiO=SiO2 2Si+2HSi+2H2 2=SiH=SiH4 44 4、工业制粗硅：、工业制粗硅：SiOSiO2 2+2C=Si+2CO+2C=Si+2CO高温高温粗硅粗硅提纯：提纯：Si+2ClSi+

8、2Cl2 2=SiCl=SiCl4 4高温高温高温高温SiClSiCl4 4+2H+2H2 2=Si+4HCl=Si+4HCl高温高温5 5、用途：、用途：高纯高纯硅：半导体材料。硅：半导体材料。合金：合金：变压器铁芯（含硅变压器铁芯（含硅4%4%的钢有导磁性）的钢有导磁性）耐酸设备（含硅耐酸设备（含硅15%15%左右的钢有耐酸性）左右的钢有耐酸性）二氧化硅二氧化硅1 1、物理性质：、物理性质：坚硬难熔的固体坚硬难熔的固体二氧化硅又称硅石二氧化硅又称硅石.可分为晶体可分为晶体(石英和水晶石英和水晶)和无定形和无定形(硅藻土硅藻土).).2 2、化学性质：、化学性质：十分稳定十分稳定(1)(1)

9、酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应。酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应。(2)(2)常温与氢氟酸、强碱反应常温与氢氟酸、强碱反应4HF+SiO4HF+SiO2 2=SiF=SiF4 4+2H+2H2 2O O2NaOH+SiO2NaOH+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O(所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2COCO3 3、NaSiONaSiO3 3等溶液。等溶液。)(3)(3)高温时：高温时：SiOSiO2 2+CaO=CaSiO+CaO=CaSiO3 3高温高温NaN

10、a2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2高温高温CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2高温高温3 3、用途：、用途：光导纤维、光导纤维、光学仪器、电子仪器、工艺品（水晶、光学仪器、电子仪器、工艺品（水晶、玛瑙）、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料等。玛瑙）、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料等。注意：注意：硅肺病（矽肺病），长期吸入硅肺病（矽肺病），长期吸入SiOSiO2 2粉尘粉尘此处是高沸点物质（此处是高沸点物质（SiOSiO2 2）制低沸点物质（）制低沸点物质（COCO2 2）Na+KCl

11、Na+KCl=NaCl+KNaCl+K高温高温注意：注意：(4)(4)氧化性：氧化性：SiOSiO2 2+2C=+2C=Si+COSi+CO高温高温 硅硅 酸酸l1 1、性质：不溶于水，酸性比碳酸弱，不、性质：不溶于水，酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状固体。能使指示剂变色，是一种白色粉末状固体。NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+2H+2H2 2O=NaO=Na2 2COCO3 3+H+H4 4SiOSiO4 4 H H4 4SiOSiO4 4=H=H2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O H H2 2SiOSiO3 3=SiO=SiO2 2+H+H2 2

12、O O H H2 2SiOSiO3 3+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2O Ol2 2、制法：、制法：NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=2NaCl+H+2HCl=2NaCl+H2 2SiOSiO3 33、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫泡花碱，白色固体，），俗名叫泡花碱，白色固体，易溶于水，其水溶液俗名叫水玻璃。易溶于水，其水溶液俗名叫水玻璃。2、结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定、结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定1、由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。、由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐硅酸盐Na2SiO3

13、溶液可作木材、纸张的防火剂溶液可作木材、纸张的防火剂4、硅酸盐组成的表示方法：、硅酸盐组成的表示方法：（1）盐化学式法：）盐化学式法：如：如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3 等等（2）氧化物化学式法：）氧化物化学式法：金属氧化物金属氧化物二氧化硅二氧化硅水水硅酸钠硅酸钠 Na2SiO3 Na Na2 2O OSiOSiO2 2高岭石高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4 Al Al2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O镁橄榄石镁橄榄石 Mg2SiO4 2MgO2MgOSiOSiO2 2 正长石正长石 KAlSi3O8 K K2 2O OAlAl2 2O O3

14、36SiO6SiO2 2 钙铝石榴子石钙铝石榴子石 Ca3Al2Si3O12 3CaOAl2O33SiO2我我我我我 以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称为硅酸盐工业。如制造水泥、玻璃、陶的工业称为硅酸盐工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业都属硅酸盐工业。瓷等产品的工业都属硅酸盐工业。硅酸盐工业的特点：硅酸盐工业的特点：(1)(1)原料：含硅的物质、碳酸盐等。原料：含硅的物质、碳酸盐等。(2)(2)反应条件：高温。反应条件：高温。(3)(3)反应原理：复杂的物理、化学变化。反应原理：复杂的物理、化学变化。(4)(4)生成物：硅酸盐。生成物：硅

15、酸盐。硅酸盐工业硅酸盐工业硅酸盐产品硅酸盐产品水泥水泥玻璃玻璃普通陶瓷普通陶瓷主要设备主要设备原料原料反应原理反应原理主要成分主要成分反应条件反应条件水泥回转窑水泥回转窑 玻璃熔炉玻璃熔炉石灰石、石灰石、黏土黏土纯碱、石灰石纯碱、石灰石石英石英黏土黏土复杂的物理复杂的物理化学变化化学变化SiO2与与CaCO3Na2CO3反应反应复杂的物理复杂的物理化学变化化学变化3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3Na2SiO3CaSiO3SiO214001500最高可达最高可达15001000以上以上1 1、反应原理、反应原理2 2、组成：、组成：NaNa2 2O O CaOCaO 6SiO6

16、SiO2 2NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2高温高温 CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2CaSiOCaSiO3 3+CO+CO2 2高温高温玻璃玻璃练练5：三硅酸镁是一种胃病患者常用的制酸剂，该物质：三硅酸镁是一种胃病患者常用的制酸剂，该物质难溶于水，服用后能中和过多的胃酸。把三硅酸镁的难溶于水，服用后能中和过多的胃酸。把三硅酸镁的化学式化学式 Mg2 Si3O8n H2O改写成氧化物的形式改写成氧化物的形式式式 ，写出它中和胃酸（主要是，写出它中和胃酸（主要是HCl）的化学方程式：）的化学方程式：2MgO3SiO2n H2O Mg2Si3O8n H2O+4HCl=2MgCl2+3SiO2+(n+2)H2O 写出标有序号的化学方程式写出标有序号的化学方程式写出标有序号的化学方程式写出标有序号的化学方程式