高考复习硅及其重要化合物.ppt

1.元素存在元素存在:碳碳:硅硅:一、碳、硅的比较一、碳、硅的比较既有游离态既有游离态,又有化合态又有化合态.以化合态为主以化合态为主.在地壳中主要形成在地壳中主要形成石灰岩石灰岩和和碳酸盐碳酸盐等矿物等矿物;大气大气中的二氧化碳中的二氧化碳;有机物有机物.只以化合态存在只以化合态存在.主要以熔点很高的主要以熔点很高的氧化物氧化物及及硅酸盐硅酸盐的形式存在，的形式存在，为什么？为什么？在地壳中的含量仅次于氧在地壳中的含量仅次于氧,排在第二位排在第二位.亲氧性亲氧性硅硅的的特性特性：1.2.原子结构原子结构:碳碳:硅硅:最外层均有最外层均有4 4个电子个电子,在反应中既难失在反应中既难失去又难得到电子去又难得到电子,化学性质不活泼化学性质不活泼.+642C+142 84Si在周期表中的位置在周期表中的位置：C：A Si:A化合价化合价：C：+4+2 Si:+4一、碳、硅的比较一、碳、硅的比较2.3.物理性质物理性质:碳碳 硅硅无色透明晶体无色透明晶体.硬度最大硬度最大,熔点很高熔点很高.有晶体和无定形两种有晶体和无定形两种.金刚石金刚石:石墨石墨:无定形碳无定形碳:深灰色、有金属光泽、不透明、质深灰色、有金属光泽、不透明、质软的片状固体软的片状固体.有优良的导电性有优良的导电性.疏松多孔疏松多孔,具有吸附能力具有吸附能力.晶体硅晶体硅带有金属光泽的灰黑色固体带有金属光泽的灰黑色固体,熔点高、硬度大熔点高、硬度大、有脆性、有脆性.特性特性:良好的半导体材料良好的半导体材料.金刚石金刚石、硅硅为什为什么有相似之处？么有相似之处？一、碳、硅的比较一、碳、硅的比较3.10928 金刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网状结构空间网状结构的的原子晶体原子晶体，在晶体中，每，在晶体中，每个碳原子都被相邻的个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，处于个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以个碳原子的中心，以共价键与共价键与4个碳原子结合。成为个碳原子结合。成为正四面体结构正四面体结构，这些正四面体向空，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚石的熔点（间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚石的熔点（3550）和沸点（和沸点（4827）都很高）都很高,硬度硬度很大。很大。金刚石金刚石4 4、晶体结构、晶体结构金刚石金刚石、硅硅为什么有相似之处？为什么有相似之处？4.晶体硅的结构跟金刚石相似，都是具有正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。四面体结构的立体网状结构的晶体。Si10928 晶体硅的晶体结构也是晶体硅的晶体结构也是由一个硅原子与由一个硅原子与4个硅原子结合形成个硅原子结合形成正四面体，许多这样的正四面体向正四面体，许多这样的正四面体向周围空间延伸形成空间网状周围空间延伸形成空间网状的结构。的结构。但由于但由于硅原子半径比硅原子半径比碳原子半径大碳原子半径大，所以，所以，其其熔沸点要比金刚石低，熔沸点要比金刚石低，硬度要比金刚石小。硬度要比金刚石小。4 4、晶体结构、晶体结构金刚石金刚石、硅硅为什么有相似之处？为什么有相似之处？5.-120共价键共价键范德华力范德华力 石墨是石墨是层状结构层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在在层与层之间层与层之间，是以是以分子间作用力分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子以结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的较强共价键结合，使石墨的熔点很高熔点很高(比金刚石的还要高）比金刚石的还要高）,沸点沸点与金刚石相同与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的动，使石墨的硬度很小硬度很小。石墨石墨石墨的石墨的晶体结构晶体结构及性质及性质4 4、晶体结构、晶体结构6.5.化学性质化学性质:碳碳:常温下常温下,不活泼不活泼.1.与与O2:C+OC+O2 2(充足充足)=CO)=CO2 2点燃点燃2C+O2C+O2 2(不足不足)=2CO)=2CO点燃点燃2.与某些氧化物与某些氧化物:2CuO+C=2Cu+CO2CuO+C=2Cu+CO2 2高温高温2Fe2Fe2 2OO3 3+3C=4Fe+3CO+3C=4Fe+3CO2 2高温高温碳在参与化学反应时，一碳在参与化学反应时，一般表现般表现还原性举例说明。还原性举例说明。3.与氧化性酸与氧化性酸:一、碳、硅的比较一、碳、硅的比较C+2H2SO4(浓）浓）=CO2+2SO2+2H2O 7.常温下，化学性质不活泼，除常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸氟气、氢氟酸和强碱和强碱外，硅不跟其他物质（如外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟）起反应。在加热条件下，能跟一些非金属（如一些非金属（如氧气、氯气等）氧气、氯气等）反应。反应。（1）常温下能发生的反应）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）高温下能发生的反应 Si+2Cl2 SiCl4 Si+O2 SiO2（3）特性特性:具有亲氧性具有亲氧性.5.化学性质化学性质:硅硅:8.一、碳、硅的比较一、碳、硅的比较碳碳硅硅与与O2与碱与碱 溶液溶液与水与水蒸气蒸气与与F2、HF能反应，且产物能反应，且产物CO、CO2常温下为气体常温下为气体能反应，产物能反应，产物SiO2常温下为固体常温下为固体Si+2OH-+H2O =SiO32-+2H2C+H2O(g)=CO+H2高温高温Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H29.一、碳、硅的比较一、碳、硅的比较n碳、硅单质的特性碳、硅单质的特性1、硅硅不活泼，但自然界无游离态，通常以二不活泼，但自然界无游离态，通常以二氧化硅和硅酸盐形式存在。氧化硅和硅酸盐形式存在。（硅的亲氧性）（硅的亲氧性）2、一般情况下，非金属元素单质的熔沸点低，、一般情况下，非金属元素单质的熔沸点低，硬度小，但硬度小，但硅硅、金刚石金刚石熔沸点高，硬度大，熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质其中金刚石为硬度最大的物质（与晶体结（与晶体结构有关）构有关）3、一般情况下，非金属元素单质为绝缘体，、一般情况下，非金属元素单质为绝缘体，但但硅硅为半导体、为半导体、石墨石墨为导体。为导体。10.一、碳、硅的比较一、碳、硅的比较n碳、硅单质的特性碳、硅单质的特性4、硅硅的还原性比碳强，而碳在高温下能从二的还原性比碳强，而碳在高温下能从二氧化硅中还原出硅。氧化硅中还原出硅。2C+SiO2=Si+CO5、非金属单质与强碱溶液一般不生成氢气，、非金属单质与强碱溶液一般不生成氢气，而而硅硅与与NaOH等强碱溶液反应产生氢气等强碱溶液反应产生氢气 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2高温高温11.一、碳、硅的比较一、碳、硅的比较n碳、硅单质的特性碳、硅单质的特性6、一般情况下，非金属元素单质不与非氧化、一般情况下，非金属元素单质不与非氧化性酸反应，而性酸反应，而硅硅不但与氢氟酸反应，而且不但与氢氟酸反应，而且有氢气生成有氢气生成 Si+4HF=SiF4+2H27、一般情况下，非常活泼金属（、一般情况下，非常活泼金属（Na、K等）等）才能置换水中的氢，但才能置换水中的氢，但 C+H2O(g)=CO+H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2高温高温12.练习1、下列关于硅的说法不正确的是：、下列关于硅的说法不正确的是：A、硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属关、硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属关泽的固体泽的固体B、硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好、硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料的半导体材料C、硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起、硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应反应D、加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金、加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属反应。属反应。C13.练习n2、硅及其化合物的应用范围很广下列说法正确的是、硅及其化合物的应用范围很广下列说法正确的是 ()A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C反应：反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中，中，Si为为还原剂，还原剂，NaOH和和H2O为氧化剂为氧化剂 D盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅A14.6 6、硅的工业制法、硅的工业制法高温在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。法制得粗硅。SiO2 2C Si（粗硅）（粗硅）2CO与氯反应：与氯反应：Si 2Cl2 SiCl4(温度为温度为400500)生成的生成的SiCl4液体通过蒸馏，除去其中的硼、砷液体通过蒸馏，除去其中的硼、砷等杂质。然后用氢气还原：等杂质。然后用氢气还原：SiCl4 2H2 Si 4HCl高温液体液体15.1一氧化碳（不成盐氧化物）一氧化碳（不成盐氧化物）(1)物理性质：物理性质：色气体，色气体，毒，毒，溶于水溶于水(2)化学性质化学性质燃烧：燃烧：.还原还原Fe2O3：.无无有有不不做还原剂做还原剂二、碳、硅的氧化物二、碳、硅的氧化物16.酸性氧化物的性质酸性氧化物的性质:(1)与碱与碱:(2)与水与水:(3)与碱性氧化物与碱性氧化物:.弱氧化性弱氧化性:.特性特性:CO2+CaO=CaCO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+H2O=H2CO3CO2+C=2CO高温高温2Mg+CO2=2MgO+C点燃点燃不燃烧不燃烧,也不支持燃烧也不支持燃烧.2 2、二氧化碳（、二氧化碳（COCO2 2）17.(1)与碱与碱:(2)与水与水:(3)与碱性氧化物与碱性氧化物:.弱氧化性弱氧化性:.特性特性:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不反应不反应2C+SiO2=2CO+Si高温高温SiO2+CaO=CaSiO3高温高温.酸性氧化物酸性氧化物的性质的性质:用什么试剂瓶来装用什么试剂瓶来装氢氟酸？氢氟酸？酸中只与酸中只与HF(氢氟酸氢氟酸)反应反应.SiO2+4HF=SiF4+2H2O3 3、二氧化硅、二氧化硅18.4二氧化碳和二氧化硅的比较二氧化碳和二氧化硅的比较物质物质二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳结构结构 结构，结构，不存在单个分子不存在单个分子存在单个存在单个CO2分子分子主要物理主要物理性质性质硬度硬度 ，熔、沸点，熔、沸点 ，常温下为，常温下为 体，不溶体，不溶于水于水熔、沸点熔、沸点 ，常温，常温下为气体，微溶于水下为气体，微溶于水化化学学性性质质与水与水反应反应与酸与酸反应反应只与氢氟酸反应：只与氢氟酸反应：空间网状立体空间网状立体大大高高固固低低SiO24HF=SiF42H2O不反应不反应不反应不反应原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体13页19.二氧化硅的晶体结构模型二氧化硅的晶体结构模型每个每个Si原子周围结合原子周围结合 个个O原子原子,成为成为 结构结构;每个每个O原子跟原子跟 个个Si原子结合原子结合,成为成为 结构结构.晶体中晶体中Si、O原子原子的个数比为的个数比为 .18010928SiO共价键共价键421:2正四面体正四面体直线型直线型20.物质物质二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳化化学学性性质质与碱与碱(NaOH)液反应液反应 (盛碱盛碱液的试剂瓶用液的试剂瓶用 塞塞)与盐与盐反应反应如与如与Na2CO3反应：反应：如与如与Ca(ClO)2反应：反应：与碱与碱性氧化性氧化物反应物反应如与如与CaO反应：反应：如与如与Na2O反应：反应：用途用途光导纤维、光学仪器、电光导纤维、光学仪器、电子部件子部件制饮料、制碳酸盐制饮料、制碳酸盐SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O或或CO2NaOH=NaHCO3Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClONa2SiO3CO2橡胶橡胶2二氧化碳和二氧化硅的比较二氧化碳和二氧化硅的比较具有酸性氧化物的通性具有酸性氧化物的通性利用利用SiO2的的难挥发性难挥发性21.1、SiO2既能和酸既能和酸(氢氟酸氢氟酸)反应，又能和碱反应，又能和碱反应，它是两性氧化物吗？反应，它是两性氧化物吗？提示：提示：不是，与酸不是，与酸(氢氟酸氢氟酸)反应时，生成的反应时，生成的SiF4不不属于盐所以属于盐所以SiO2是酸性氧化物是酸性氧化物22.试剂试剂二氧化硅二氧化硅氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液硝酸银晶体硝酸银晶体 氢氟酸氢氟酸浓硫酸浓硫酸 氯水氯水试剂瓶试剂瓶细口磨口塞细口磨口塞广口瓶广口瓶棕色细口磨口塞棕色细口磨口塞细口橡皮塞细口橡皮塞棕色广口瓶棕色广口瓶细口塑料瓶细口塑料瓶 2 2、实验室有六种试剂，根据它们各自的性质，必、实验室有六种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。装试剂之间进行连线。23.三、硅酸和硅酸盐三、硅酸和硅酸盐1硅酸硅酸(1)物理性质物理性质硅酸硅酸 溶于水，其酸性比碳酸溶于水，其酸性比碳酸 ，硅酸，硅酸 (填填“能能”或或“不能不能”)使紫色石蕊试液变红色使紫色石蕊试液变红色不不弱弱不能不能24.(2)硅酸的化学性质硅酸的化学性质硅酸不稳定，受热易分解：硅酸不稳定，受热易分解：.硅酸能与碱溶液反应，如与硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学溶液反应的化学方程式为方程式为 .硅酸在水中易聚合形成胶体硅胶吸附水分能力强，硅酸在水中易聚合形成胶体硅胶吸附水分能力强，常用作常用作 H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O干燥剂干燥剂25.2硅酸钠硅酸钠少数几种可溶性的硅酸盐少数几种可溶性的硅酸盐(1)物理性质物理性质白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ，有黏性，有黏性(2)化学性质化学性质水解显水解显 性性水玻璃水玻璃碱碱26.与酸性较硅酸与酸性较硅酸强强的酸反应，化学方程式分别为：的酸反应，化学方程式分别为：与盐酸反应：与盐酸反应：.与与CO2水溶液反应：水溶液反应：.(3)用途：黏合剂用途：黏合剂(矿物胶矿物胶)，耐火阻燃材料，耐火阻燃材料Na2SiO32HCl=H2SiO32NaClNa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO32硅酸钠硅酸钠少数几种可溶性的硅酸盐少数几种可溶性的硅酸盐酸性强弱：酸性强弱：H2CO3 H2SiO327.