重要非金屬元素-碳硅及其重要化合物（無機(jī)化學(xué)課件）

?無機(jī)化學(xué)硅元素及其化合物知識(shí)框架1.硅存在形式物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)制備2.SiO2存在結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)3.硅酸物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)用途硅酸及硅膠的制備4.硅酸鹽概念表示形式常見的硅酸鹽及硅酸鹽材料玻璃的制備。項(xiàng)目碳硅在自然界中的存在既有化合態(tài)又有游離態(tài)在地殼中僅以化合態(tài)存在，含量居第二原子結(jié)構(gòu)示意圖

物理性質(zhì)黑色，固體，金剛石：硬度大，熔點(diǎn)高，不導(dǎo)電；石墨:熔點(diǎn)高，質(zhì)軟，能導(dǎo)電金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)高，硬度大，有脆性，半導(dǎo)體材料主要化合價(jià)0，+40，+4主要用途金剛石，石墨等硅芯片（半導(dǎo)體），硅太陽能電池一.硅（Si）1.存在及物理性質(zhì)Si+14842+642C2.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)碳硅與非金屬單質(zhì)反應(yīng)C+O2=CO2;（氧氣充足）2C+O2=2CO;（氧氣不足）Si+2F2=SiF4;Si+O2=SiO2;Si+2Cl2=SiCl4;與氧化物反應(yīng)C+2CuO=2Cu+CO2↑，

C+H2O（g）==CO+H2

不反應(yīng)與酸反應(yīng)與濃硫酸，濃硝酸反應(yīng)Si+HF=SiF4↑+2H2↑（硅只與HF反應(yīng)）與堿反應(yīng)不反應(yīng)Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑（唯一與堿反應(yīng)放氫氣的非金屬）高溫點(diǎn)燃高溫高溫3.硅的制備反應(yīng)原理：（1）制粗硅：主要以SiO2為原料：SiO2+2C

==

Si+2CO↑；（粗硅）（2）粗硅提純：Si（粗硅）+2Cl2==SiCl4；SiCl4+H2==Si+4HCl（純硅）高溫二.硅的化合物(一)SiO21.存在：結(jié)晶形。例如：玻璃，水晶，瑪瑙，石英，硅石，沙子。無定形。3.物理性質(zhì)熔點(diǎn)高硬度大難溶于水2.結(jié)構(gòu)SiO2晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。不存在SiO2分子，是以Si和O原子構(gòu)成。通常用SiO2來表示二氧化硅的組成。

SiO2不是分子式，而是化學(xué)式（晶體中原子個(gè)數(shù)最簡單的整數(shù)比）4.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)CO2SiO2與水生成碳酸不反應(yīng)與CCO2+C==

2COSiO2＋2C＝Si＋2CO↑與酸不反應(yīng)SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（用于刻蝕玻璃）與氫氧化鈉CO2(少)+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2(多)+Na2CO3+H2O=2NaHCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3++H2O與堿性氧化物CO2+CaO==

CaCO3

SiO2+CaO==

CaSiO3與鹽反應(yīng)CO2+Na2CO3

+H2O==2NaHCO3CO2+

Na2SiO3

+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3

SiO2+Na2CO3==

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3==

CaSiO3+CO2↑

兩者相同點(diǎn)都是酸性氧化物，都能與強(qiáng)堿和堿性氧化物反應(yīng)都有弱氧化性高溫高溫高溫高溫SiO2的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了它具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，加上SiO2在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用著。光導(dǎo)纖維石英坩堝玻璃儀器精美瓷器5.用途（二）硅酸（H2SiO3）1.物理性質(zhì)：溶解度很小，難溶于水2.化學(xué)性質(zhì)（1）弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使指示劑變色Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓（強(qiáng)酸制弱酸）

H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3（2）不穩(wěn)定性（比H2CO3穩(wěn)定）：受熱易分解H2SiO3==H2O+SiO2?3.用途硅膠可用作干燥劑，也可作催化劑的載體4.硅酸的制備(強(qiáng)酸制弱酸)可用可溶性的硅酸鈉和其他酸制備，所得溶液凝成硅酸溶膠。SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓5.硅膠的制備H2SiO3硅酸凝膠硅酸干凝膠“硅膠”干燥脫水聚合(四)硅酸鹽1.定義：硅酸鹽由硅，氧，和金屬元素組成的化合物的總稱2.表示形式：①化學(xué)式法（表示組成簡單的硅酸鹽）如：硅酸鈉：Na2SiO3

②氧化物法（表示復(fù)雜的硅酸鹽）用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成例：石棉CaMg3Si4O12：CaO·3MgO·4SiO2（氧化物的順序按化學(xué)式中元素的排列順序）長石KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2（分?jǐn)?shù)化整）【注意：（1）氧化物順序：活潑金屬氧化物——較活潑金屬氧化物——二氧化硅——水；氧化物之間用“?”連接。（2）各原子總個(gè)數(shù)比符合原來的組成，分?jǐn)?shù)化整數(shù)?！?、最簡單的硅酸鹽——硅酸鈉可溶于水，水溶液呈堿性，其水溶液叫水玻璃，又叫泡花堿，可用于制備硅膠，做木材防火劑等。5、硅酸鹽材料的制備：原料：水泥：石灰石和黏土玻璃：純堿，石灰石，石英陶瓷：黏土

4.三大傳統(tǒng)的硅酸鹽材料產(chǎn)品：水泥、玻璃、陶瓷；水泥主要成分：3CaO?SiO2,2CaO?SiO2,3CaO?Al2O3玻璃的主要成分：Na2O?CaO?6SiO2陶瓷的主要成分：黏土Al2O3?SiO2?2H2O課程小結(jié)1.硅存在形式物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)制備2.SiO2存在結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)3.硅酸物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)用途硅酸及硅膠的制備4.硅酸鹽概念表示形式常見的硅酸鹽及硅酸鹽材料玻璃的制備。?無機(jī)化學(xué)碳元素及其單質(zhì)案例導(dǎo)入神奇的碳元素石墨木炭活性炭炭黑金剛石富勒烯碳納米管石墨烯01碳元素（C）02目錄碳元素單質(zhì)CONTENTS碳元素（C）01一、碳元素（C）一、碳元素（C）

碳的同位素碳元素單質(zhì)02二、碳元素單質(zhì)1金剛石自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)金剛石結(jié)構(gòu)每個(gè)碳原子都與另外4個(gè)碳原子互相連接形成共價(jià)鍵，按四面體成鍵方式，組成無限的三維骨架二、碳元素單質(zhì)1金剛石硬度高折光性好金剛石鉆頭鉆戒二、碳元素單質(zhì)2石墨自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)六邊形層狀結(jié)構(gòu)石墨結(jié)構(gòu)層與層之間的作用力很小且間距較大二、碳元素單質(zhì)2石墨硬度較低，具有一定的潤滑性、可塑性潤滑劑油墨鉛筆二、碳元素單質(zhì)3石墨烯將石墨分離成為層狀結(jié)構(gòu)就得到了石墨烯，它是一種二維晶體，非常牢固堅(jiān)硬，強(qiáng)度比鋼鐵還要高100多倍石墨烯碳納米管二、碳元素單質(zhì)二、碳元素單質(zhì)4足球烯