高中化学必修一-硅及其化合物.doc

高中化学必修一 硅及其化合物
复习重点
1.了解C,Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2. 了解C,Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3.重点物质：碳、硅、CO2、SiO2。、硅酸、硅酸盐、无机非金属材料
知识梳理
一、碳族元素
成员： 位于 族
在元素周期表中的位置（周期、族、原子序数）
表示方法：原子结构示意图、电子式
比较
原子结构 相同点：最外层电子数相同，都是 个
不同点：电子层数不同
相似性： 得失电子，易形成共价键，难形成离子键，最高正价为 ，最低价为 。
主要性质 递变性：随原子序数递增，元素金属性 ，非金属性 ；氢化物稳定性 （CH4可燃，SiH4易自燃）；最高价氧化物对应水化物酸性 ，碱性 ，Ge(OH)4呈两性。
碳族元素的金属性比同周期氮族元素 ，且自上而下由非金属性向金属性递变比氮族更为明显。
1、碳族元素的主要特征
（1）C是非金属，Si貌似金属，但大多数情况下显示非金属性，Ge的金属性比非金属性强，Sn、Pb都是金属。
（2）碳族主要化合价是 ，除Pb的+2价化合物稳定外，其他元素的 价化合物稳定。
（3）金刚石、石墨、C60互为 ，金刚石的硬度最大。
（4） 元素是形成化合物种类最多的元素。
（5）在所有非金属元素形成的气态氢化物中， 含氢量最大（25%）。
（6）硅在地壳中的含量仅次于氧，是良好的半导体材料。
2、碳族元素单质的重要性质
元素符号
C
Si
Ge
Sn
Pb
金刚石
石墨
晶体硅
颜色

银灰色
银白色
蓝白色
状态
都是 体
密度g/cm3
3.51
2.25
2.34
5.35
7.28
11.34
熔沸点
较高，无明显规律
导电性
不导电
导体
半导体
半导体
导体
导体
二、碳及其化合物
1、单质
（1）同素异形体
金刚石： 构型、空间网状结构的晶体。无色透明，熔沸点高，硬度大，难溶于溶剂，不导电。用途：钻具、装饰品。
石墨：平面层状正六边形结构，层间以范德华力结合。熔点很高，质软，有滑腻感，电的良导体。用途：润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料。
C60：形似足球，俗称“足球烯”，是分子晶体。
无定形碳：木炭、活性炭（有吸附性）等，实际是石墨的微小晶体和少量杂质组成。
（2）化学性质
① 氧化性：
② 还原性： （与O2、浓H2SO4、CuO、H2O）
、
、
2、气态氢化物——CH4
3、一氧化碳CO
（1）物理性质： 色 味的气体， 溶于水，有剧毒（与血红蛋白作用）
（2）化学性质：高温下表现出强还原性（与O2、Fe2O3、CuO）
、

4、二氧化碳CO2
（1）结构：电子式为 ，结构式为 ，空间构型为 型。属于由 键构成的 分子，固态时为 晶体。
（2）物理性质： 色 味的气体， 溶于水，干冰能升华。
（3）化学性质： ① 弱氧化性 （Mg、C）
、
② 具有酸性氧化物的性质（H2O、NaOH、Ca(OH)2、CaCO3、Ca(ClO)2）

（4）制法
① 工业制法：
② 实验室制法：
5、碳酸H2CO3
结构 ，二元弱酸，不稳定，易分解，具有酸的通性。
在化学方程式中写成CO2和H2O的形式，只有作为水解产物时写成H2CO3的分子式。
6、碳酸盐（正盐、酸式盐）
（1）溶解性

正盐
溶解度比较
酸式盐
K+、Na+、NH4+
可溶
＞
可溶
其它
难溶
＜
可溶
思考 将CO2通入饱和Na2CO3溶液中，可以观察到什么现象，写出反应的离子方程式。

（2）热稳定性
类别
稳定性
分解产物
稳定性变化
正盐
K+、Na+
高温不分解

稳
定
性
减
弱

其它难溶性
常温稳定，高温分解
金属氧化物+CO2
酸式盐
K+、Na+
加热可分解，＜200℃
正盐+CO2+H2O

其它Ca2+、Mg2+等
加热可分解，＜100℃
正盐+CO2+H2O
铵盐
(NH4)2CO3、NH4HCO3
不稳定，常温已分解
NH3+CO2+H2O
（3）相互转化

7、碳化物
（1）SiC，金刚砂，原子晶体。、
（2）CaC2、MgC2等，极易水解。电子式为 。
三、硅及其化合物
1、硅 在地壳中含量仅次于氧居第 位。在自然界中以 存在，是构成矿物和岩石的主要成分。
（1）结构 类似金刚石的 晶体， 构型，空间网状结构。
（2）物理性质 灰黑色有金属光泽的固体，熔沸点高，硬度大，良好的半导体材料。
（3）化学性质
与碳一样，硅最外层有4个电子。常温下，硅的化学性质不活泼，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，硅能跟一些非金属反应。
常温下：
（与HF反应）

高温下： （研细）
（易自燃）
（4）工业制法
工业生产粗硅：
一般还原剂的还原性大于还原产物，这是一个特例，可从平衡角度解释。
提纯方法：
（5）用途：略。
2、二氧化硅SiO2
（1）结构：空间网状结构的 晶体。1个Si原子4个O原子形成共价键，1个O原子同2个Si原子形成共价键。1mol SiO2晶体中约含4个Si—O共价键？构成一个最小的环需要12个原子。
（2）物理性质：也叫硅石，熔沸点高，硬度大。
（3）化学性质： 二氧化硅的化学性质不活泼，不与水反应，也不与酸（氢氟酸除外）反应，但能与碱性氧化物或强碱反应生成盐。（与CaO、NaOH、HF反应）

（4）用途：光导纤维，光学仪器，玻璃原料等。
3、硅酸H2SiO3 原硅酸H4SiO4
（1）结构、物理性质：原硅酸是白色胶状沉淀，失水变成硅酸。
（2）特性：不溶于水的二元弱酸，分散在水中形成胶体。
热分解产物为SiO2和H2O
（3）制法：
思考1.设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？

4、硅酸盐 一般 溶于水

（1）硅酸钠 可溶于水，水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体。
用途：①制硅酸；②粘合剂；③耐火材料；④防腐剂。
（2）硅酸盐
硅酸、原硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐，统称硅酸盐。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。
例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示成 Na2O·SiO2
镁橄榄石 Mg2SiO4 表示成 2MgO·SiO2
高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示成 Al2O3·2SiO2·2H2O
正长石 KAlSi3O8 表示成 K2O·Al2O3·6SiO2
表示顺序是：活泼金属氧化物，较活泼金属氧化物，二氧化硅，水。
（3）粘土：主要成分属于硅酸盐，可用于制造水泥和陶瓷。
四、硅酸盐工业
1、水泥
① 主要原料： 、
② 主要设备：水泥回转窑
③ 普通水泥的主要成分：3CaO · SiO2、2CaO · SiO2、3CaO · Al2O3
④ 性质：具有水硬性（跟水掺和搅拌后容易凝固变硬）
⑤ 加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度
⑥ 应用：水泥砂浆、混凝土
2、玻璃
① 主要原料：纯碱、石灰石、石英
② 主要成分：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2、Na2O·CaO·6SiO2
③ 反应原理：

④ 有色玻璃：Co2O3蓝色、Cu2O红色
3、陶瓷
① 主要原料：粘土 ② 成分：硅酸盐
五、无机非金属材料
1、材料分为无机非金属材料、金属材料、高分子材料。
2、无机非金属材料分为传统无机非金属材料（硅酸盐材料）和新型无机非金属材料。
3、新型无机非金属材料具有以下几个方面的特性
A、承受高温，B、强度高，C、电学特点，D、光学特性，E、生物功能
4、高温结构陶瓷指的是一类物质例如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等。这类陶瓷能经受高温，不怕氧化，耐腐蚀，耐磨损，密度小等优点。是金属材料所不具有的。
5、光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光的玻璃纤维，制取的基本原料是SiO2，它具有通信信息量大，原料来源广，重量小，成本低，性能好，保密性强等特点。
六、硅及其化合物之间的相互转化关系

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