碳和硅(1).

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1、碳和硅 知识点一、碳和硅 物质质碳硅 存在形式 同素异形体 物理性质质 化 学 性 质质 与O2反应应 与金属 氧化物 反应应 游离态，化合态 亲氧元素，只有化合态 石墨，金刚石，C60等 晶体硅，无定形硅 C + O2 CO2 2C + O2 2CO Si + O2 SiO2 C+CuO Cu+CO 晶体硅有金属光泽的灰 黑色固体,熔点高,硬度大 ,有脆性 石墨熔点高，硬度小，是电 的良导体；金刚石是硬度最 大的物质。 2FeO+Si=2Fe+SiO2 物质质碳硅 化 学 性 质质 与H2O反 应应 与酸反 应应 与碱反 应应 主要用途 C + 4HNO3(浓) = CO2 +4NO2+2H

2、2O Si + 2NaOH + H2O= Na2SiO3 + 2H2 石墨：铅笔芯，润滑剂，电极 金刚石：切割刀具 半导体材料和合金材料（ 芯片、光电池） Si + 4HF = SiF4+ 2H2 C + H2O(g) CO + H2 仅与氧化性酸反应，生成CO2 只与HF反应 水煤气 2. 能置换水中的氢的非金属单质为 C ; 4.能与碱反应生成氢气的固体单质有Al和Si 元素周期律 推 断 题 的 题 眼 5.非金属单质一般为绝缘体，但硅作为 半导体材料，而石墨为电的良导体。 1. 非金属单质一般熔沸点，硬度小，但硅、金刚石熔沸高 其中金刚石为硬度最大的物质。 3. 非金属单质一般不能和非

3、氧化性酸反应，而 Si不但能和HF反应，且能放出氢气。 硅氧比例：1：2 没有SiO2 分子存在， 只存在硅氧原子 正四面体空间网状结构 SiO2的结构 课堂练习： (2009广东理基)下列关于硅单质及其化合物的说法正 确的是 ( ) 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A B C D 知识点二、碳和硅的氧化物 1、CO （1）物理性质： 色 味 毒的气体， 溶于水. （2）化学性质：可燃性 ， 还原性 。 无 无 有 不 2CO + O2 2CO2 CO + CuO Cu + CO2 2.

4、CO2 和 SiO2 物质质CO2 SiO2 物理性质质 化 学 性 质质 与水反 应应 与酸反 应应 与碱反 应应 与碱性 氧化物 反应应 与盐盐反 应应 与碳反 应应 无色无味的气体，无毒，微 溶于水，固态时叫干冰 硬度大，熔沸点高，常温 下为固体，不溶于水。 CO2+H2O H2CO3 CO2+ 2NaOH= Na2CO3+ H2O SiO2+4HF = SiF4+2H2O SiO2+ 2NaOH= Na2SiO3 + H2O CO2+ CaO=CaCO3 SiO2+ CaO CaSiO3 CO2+ Na2CO3+ H2O = 2NaHCO3 CO2+C 2CO SiO2+ Na2CO3

5、 Na2SiO3 + CO2 SiO2+ 2C Si + 2CO 盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞 不反应 不反应 工业制硅： SiO2+2C=Si+2CO 高温 粗硅 提纯 Si+2Cl2=SiCl4 高温 SiCl4+2H2=Si+4HCl 高温 石英钟 实 验 室 使 用 的 石 英 坩 埚 玛瑙饰品 信息高速公路的骨架-石英光导纤维 1. CO为不成盐氧化物， 2. 酸性氧化物一般不和非氧化性酸反应，而 CO2 和 SiO2为酸性氧化物 SiO2+4HF = SiF4+2H2O 3. 一般酸性氧化物可以和水反应生成对应的酸， 而SiO2和H2O 不反应,但确是H2SiO3和H4SiO4的酸

6、酐 可用于刻蚀玻璃 知识点三：碳酸和硅酸 1. H2CO3弱酸性，不稳定，一般写作 CO2+H2O 2. H2SiO3 (1)物理性质： (2)化学性质 a.弱酸性： b.不稳定性： c.制备：2HCl+ Na2SiO3 = H2SiO3 +2NaCl 2CO2+ Na2SiO3+ 2H2O =H2SiO3+ 2NaHCO3 H2SiO3+ 2NaOH= Na2SiO3 + H2O H2SiO3 SiO2+H2O 难溶于水的透明的胶状固体 酸性比碳酸更弱 硅酸的制备 现现象 结论结论 向Na2SiO3溶液中滴入酚酞后溶液变为红 色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无 色，同时有白色胶状沉淀产生。

7、a、Na2SiO3溶液呈碱性， b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于 水的硅酸， c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶， d、静置则形成硅酸沉淀。 (3)用途硅胶可作干燥剂、催化剂的载体 1. 无机酸一般易溶于水，而硅酸却难溶于水。 2. 碳酸酸性大于硅酸 CO2+ Na2SiO3+ H2O =H2SiO3+ Na2CO3 水溶液中 SiO2+ Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 高温条件下 分析：在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸强，因此发生了反应 生成了硅酸沉液，在高温重要条件下，生成的二氧化碳离 开了反应体系而使反应进行到底（化学平衡）。 知识点四：硅酸盐 （1）硅酸盐：硅酸盐是由 组成的

8、化合物的总 称，是构成地壳岩的主要成分。 （2）硅酸钠的水溶液俗称 ，是无色黏稠液体， 常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。 （3）硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组成形式表示硅酸盐的组成。 例： Na2SiO3 可表示为Na2O SiO2 长石KAlSi3O8 可表示为 。 K2OAl2O3 6SiO2 硅、氧和金属 水玻璃 1. 硅酸盐写法与氧化物写法中的各元素化合价保持一致，原 子个数比相等 2. 氧化物的顺序为：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 3. 氧化物之间以 隔开，系数配置出现分数时化为整数。 4. 硅酸盐组成的表示方法采用的是氧化物法。实际上硅酸 盐

9、不是以简单氧化物形式出现的，而是以种种结构复杂 的盐存在着的。 课堂练习： 把下列式子改写成氧化物的形式，请填入横线上： 硅酸钙：CaSiO3 高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2 钙沸石：Ca(Al2Si3O7)(OH)6 CaOSiO2 Al2O32SiO22H2O 3MgO4SiO2H2O CaOAl2O33SiO23H2O 硅酸盐有如下用途： （1）土壤保肥胶体粒子带负电，能 吸附阳离子，如NH4+、K+等 （2）硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥 等无机非金属材料。 无 机 非 金 属 材 料 传统无机非金属材料 : 新型无机非金属材料 玻璃、水泥、

10、陶瓷 知识点五：新型无机非金属材料 1.玻璃 （1）含有Na2SiO3,CaSiO3和 SiO2 ， 主要成分是SiO2，玻璃态物质，没有 固定熔点 （2）反应材料： 石灰石，纯碱，石英 （3）反应原理： Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温 2.陶瓷 （1）主要原料： 黏土 Al2O32SiO22H2O （2）釉料 金属及其化合物 使陶瓷表面光滑，不渗水，具有 丰富的色彩。 （3）特性：抗氧化性，抗酸碱腐 蚀，耐高温，易成形。 3.水泥 （1）原料：石灰石，黏土，石膏 （2）主要成分 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 3CaOSi

11、O2 2CaOSiO2 3CaOAl2O3 （3）特性：水硬性，吸水性强 新型无机非金属材料的特征 （1）耐高温、强度高 （2）具有电学性质 （3）具有光学性质 （4）具有生物功能 (二)、几种典型的新型无机非金属材料 1、结构材料高温结构陶瓷 高温结构材料与金属材料的性能比较： 高温结构材料:耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。 金属材料： 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用 (1)氧化铝陶瓷: 熔点高 、硬度大、透明、耐高温 (2)氮化硅陶瓷: 超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温时也抗氧 化；抗冷热冲击而不碎裂；耐高温且不易传热；本身具有润 滑性 (3)人造宝石:红宝石和蓝宝石的主要成分

12、都是Al2O3（刚玉）。 红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色 则是由于其中混有少量含钛化合物。 (三)、其他新型无机非金属材料简介 （1）金刚石:金刚石是目前已知的最硬的材料，可以用来 切削和刻划其他物质，被用于钻探、磨削等行业 （3）足球烯: C60由于其结构的特殊性，使它在超导、磁 性、光学、催化等方面表现出优异的性能。又叫“富勒烯” 。 （4）纳米材料:纳米材料指的是微粒直径在10-710-9m级 的材料，它具有奇特的光、电、磁、热、力和化学性质。 （2）金刚砂（碳化硅）:纯碳化硅是无色透明的晶体。其 硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。可用作 为磨料，可

13、用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等 。 也可作为冶金脱氧剂和耐高温材料。 (三)、其他新型无机非金属材料简介 （5）智能材料:智能材料既能像 人的五官那样感知客观世界， 又能主动对外做功，发射声波、辐射电磁波或热能，甚至能促进化 学反应和改变颜色等类似有生命物质 的智慧反应。 （6）生物材料:生物材料的目标是对人体组织的矫形、修复、再 造以维持其原有的功能。生物材料除了应具有人体的组织或器官的 功能外，还必须有与人体组织的相容性，对肌体无免疫排异反应， 血液相溶性好，无溶血、凝血反应（如人造血），不会引起代谢作 用异常现象，对人体无毒、不致癌。 （7）超导材料:超导材料是一类在低温下（2

14、3.2K或更低温度下 ）电阻可以完全消失的材料。 1、有关材料分类正确的是 A.硅酸盐材料属于新型无机非金属材料 B.高温结构陶瓷属于新型无机金属材料，属于结构材料 C.新型无机非金属材料包括半导体材料，光导纤维，氧化铝 陶瓷等 D.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，但不是高温结构材 料 课堂练习： 2.下列溶液可以盛放在玻璃瓶中， 但不能用磨口玻璃塞的是： A.氢氟酸 B.浓硝酸 C.NaOH溶液 D.氯水 C C 3.关于碳和硅的叙述中,不正确的是: A.其最高价氧化物都能与NaOH溶液反应 B.单质在加热时都能与氧气反应 C.氧化物都能溶于水生成相应的酸 D.在常温下，碳和硅的单质化学性

15、质都不 活泼 C C C C 4、Al2O3 2SiO2 2H2O是 （ ） A、混合物 B、两种氧化物的水化物 C、硅酸盐 D、铝酸盐 5.下列说法正确的是（ ） A.硅是良好的半导体材料，能与盐酸或氢 氧化钠溶液反应 B.二氧化硅不导电，能与盐酸或氢氧化钠 溶液反应 C.硅酸具有多孔性结构，可用作吸附剂或 催化剂载体 D.二氧化硅是酸性氧化物，能与氢氟酸反 应，也能与氢氧化钠溶液反应 D 6.下列离子方程式，书写不正确的是 A.大理石与盐酸反应： CaCO3+2H+=Ca2+CO2 +H2O B.水玻璃中加入稀硫酸： Na2SiO3+2H+=H2SiO3+2Na+ C.二氧化硅与苛性钠溶液反应： SiO2+2OH-=SiO32-+H2O D.澄清石灰水中通