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1、第七章硅和硅酸盐工业复习 知识点 第一节碳族元素及其化合物 第二节硅及其化合物 硅酸盐工业简介 第一节碳族元素 碳及其化合物 内容提要 碳族元素 碳及其化合物的转化关系 酸式盐性质的一般规律 一氧化碳和二氧化碳 碳酸正盐和酸式碳酸盐 碳及其化合物中的其它知识点 一 碳族元素 能形成 4价 2价的化合物 能形成通式为RH4的气态氢化物 最高价氧化物对应水化物通式为H2RO3或R OH 4 相似性 递变性 1 原子结构 最外层都有4个电子 2 物性 单质都是固体 3 化性 原子结构 单质物性 化性 核电荷数增加 电子层数增加 原子半径增大 熔沸点逐渐降低 密度逐渐增大 氢化物稳定性逐渐减弱 最高价
2、氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱 正二价化合物的稳定性逐渐增强 正四价化合物的稳定性逐渐减弱 二 碳及其化合物的转化关系 C CO2 Na2CO3 NaHCO3 CO CaCO3 Ca HCO3 2 CaC2 C2H2 O2 HNO3等 O2 SiO2等 CaO H2O Mg NaOH Na2O2等 C Ca OH 2 O2等 SiO2 高温等 CO2 H2O Ca OH 2或 H 或加热 CO2 H2O NaOH或加热 Ca OH 2 Ca OH 2 H 三 酸式盐性质的一般规律 1 在水中的溶解性 与正盐比较 2 与酸或碱反应 3 对热的稳定性 一般来说 正盐较难溶于水时 酸式盐较易溶于水
3、如CaCO3难溶于水 Ca HCO3 2易溶于水 但应注意NaHCO3的溶解度比Na2CO3小 强酸的酸式盐只与碱反应而不与酸反应 弱酸的酸式盐与足量强碱反应生成正盐 与足量强酸反应生成弱酸 如 NaHCO3 NaOH Na2CO3 H2ONaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 一般来说 热稳定性大小的顺序是 正盐 酸式盐 多元酸 盐的阳离子相同 成盐的酸相同 四 一氧化碳和二氧化碳 无色无毒味气体 有毒 难溶于水 无色略带酸味气体 无毒 能溶于水 固态时俗称干冰 1 可燃性 2 还原性 跟Fe3O4 CuO H2OSiO2的反应 3 不成盐氧化物 1 不能燃烧 一般情况下不助燃 2
4、氧化性 跟C Mg的反应 3 酸性氧化物 跟碱反应 CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O 排水法 向上排空气法 点燃后在火焰上罩上干燥的烧杯和粘有澄清石灰水的烧杯 出现浑浊 使澄清石灰水变浑浊 五 碳酸正盐和酸式碳酸盐 除钾盐 钠盐 铵盐易溶于水外 其余都不溶于水 都溶于水 较稳定 K2CO3 Na2CO3受热难分解 CaCO3 NH4 2CO3受热易分解 受热易分解 鉴别固体碳酸盐 碳酸氢盐的方法 可溶性正盐水解 同阳离子 同物质的量浓度时HCO3 水解程度比CO32 小 CO32 H CO2 H2O CaCO3 2H Ca2 CO2 H2O HCO3 H CO2 H2O 相同条
5、件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快 Na2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH 苛化法制烧碱的原理 NaHCO3 NaOH Na2CO3 H2O Ca HCO3 2 Ca OH 2 2CaCO3 2H2O Na2CO3 NaHCO3 CO2 H2O 加热或加NaOH 六 碳及其化合物中的其它知识点 1 COX中气体杂质的除去方法 1 CO中混有CO2 2 CO2中混有CO 3 CO2中混有SO2 HCl 2 碳酸正盐热稳定性的比较 通过盛有澄清石灰水的洗气瓶 通过硬质玻璃管中灼热的CuO 通过盛饱和NaHCO3溶液的洗气瓶 一般来说 M2CO3 M CO3M代表碱金属
6、M 代表碱土金属 碳的同素异形体 金刚石 石墨 C60 晶体结构动画 晶体硅及其二氧化硅 晶体硅 二氧化硅 109 28 金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体 在晶体中 每个碳原子都被相邻的4个碳原子包围 处于4个碳原子的中心 以共价键与4个碳原子结合 成为正四面体结构 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 3550 和沸点 4827 都很高 硬度很大 金刚石 返回 返回 120 共价键 范德华力 石墨是层状结构 在每一层内 碳原子排成六边形 每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合 形成平面的网状结构 在层与层之间 是以分子间作用力结合的 由于同一层的碳原子以较强
7、共价键结合 使石墨的熔点很高 比金刚石的还要高 沸点与金刚石相同 但由于层与层之间的分子间作用力很弱 容易滑动 使石墨的硬度很小 石墨 C60 返回 Si 109 28 晶体硅 返回 晶体硅的晶体结构与金刚石相似 也是由一个硅原子与4个硅原子结合形成正四面体 许多这样的正四面体向周围空间延伸形成空间网状的结构 但由于硅原子半径比碳原子半径大 所以 其熔沸点要比金刚石低 硬度要比金刚石小 二氧化硅 返回 109 28 180 在二氧化硅晶体中 一个硅原子跟4个氧原子结合 同时每个氧原子跟两个硅原子结合 实际上 二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子按1 2的比例所组成的立体网状结构的晶体 它的熔点 17
8、23 沸点 2230 高 硬度大 不导电 难溶于一些常见的溶剂 Si O 思考题A 第一题 第二题 第三题 第四题 第一题 第二题 第三题 第四题 思考题B 1 下列对碳的同素异形体 金刚石 石墨 和C60的说法中 错误的是 A熔点 金刚石 石墨 C60B沸点 金刚石 石墨 C60C在一定条件下与O2反应生成CO2D在一定条件下它们可能相互转化 A 返回 思考题A 2 锡 铅两种元素的主要化合价是 2价和 4价 其中 2价锡和 4价铅的化合物是不稳定的 2价锡离子有强还原性 4价铅化合物有强氧化性 如Sn2 比Fe2 还原性强 PbO2比Cl2氧化性强 写出下列反应的化学方程式 FeCl3溶液
9、滴入SnCl2溶液 PbO2遇浓盐酸 答案 2FeCl3 SnCl2 2FeCl2 SnCl4 PbO2 4HCl PbCl2 2H2O Cl2 返回 3 BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料 曾用于锘贝尔奖获得者丁肇中的著名实验 它是锗酸铋的简称 若知 BGO中 锗处于最高价态 在BGO中 铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同 在此氯化物中铋具有最外层8个电子稳定机构 BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物 且在BGO晶体的化学式中 这两种氧化物所含的总质量相同 请填空 锗和铋的元素符号分别是 和 BGO晶体的化学式是 BGO晶体中所含铋的氧化物的化学式是 Ge
10、 Bi 2Bi2O3 3GeO2或Bi4 GeO4 3 Bi2O3 返回 因为在BGO中 锗处于最高价 即 4价 其氧化物的化学式可写成GeO2 而铋的价态跟氯化铋相同 且因为在此化合物中铋具有8个电子的稳定结构 可知铋的化合价应是 3价 则铋的氧化物的化学式可写成Bi2O3 又因为在BGO中这两种氧化物中氧元素的总质量相同故根据第 点可知 BGO的化学式可写成2Bi2O3 3GeO2 或Bi4 GeO4 3的形式 返回 返回 4 将nmol木炭粉和1molFeO在反应器中混合 隔绝空气加强热 1 可能发生的反应有 FeO C Fe CO 2FeO C 2Fe CO2 FeO CO Fe CO
11、2 2 若n 1 2 充分反应后 反应器中的固体物质是 气体产物是 3 n 4充分反应后 反应器中的固体物质是 气体产物是 4 若反应的气体产物是混合物 n的取值范围是 5 若反应的气体产物是混合物 且混合物中CO和CO2的物质的量相等 则n值为 CO2 C 2CO 2 解析 在上述4个反应方程式中 计算时可用的方程为 FeO C Fe CO 2FeO C 2Fe CO2 由于为1mol C为nmol 当n 1 2时 碳少量应按 式计算 所以固体物质是Fe和FeO 气体物质是CO2 Fe和FeO CO2 3 当n 1时碳过量 应按 式计算 所以n 4时 固体产物是Fe和C 气体产物是CO Fe
12、和C CO 4 当1 2 n 1时 反应按 式进行 气体产物是CO2和CO的混合物 1 2 n 1 5 设混合气体中CO CO2物质的量均为x 则FeO C Fe CO2FeO C 2Fe CO2111211XXX2XXX即X 2X 1X 1 3moln 2X n 2 3 2 3 第二节硅及其化合物 硅酸盐工业简介 内容提要 硅及其化合物的转化关系 二氧化硅和二氧化碳的比较 二氧化硅和晶体硅的比较 硅及其化合物中的其它知识点 硅酸盐工业简介 一 硅及其化合物的转化关系 Si O2 SiO2 HF 或F2 SiF4 NaOH Na2SiO3 C SiC HF NaOH 或Na2CO3 CaCO3
13、 CaSiO3 C H2SiO3 NaOH H 或CO2 或CaO 二 二氧化硅和二氧化碳的比较 都是酸性氧化物 如都能与强碱 CaO反应 原子晶体 分子晶体 熔沸点高 硬度大 不溶于水 熔沸点低 硬度小 能溶于水 不与水反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 不反应 SiO2在高温下与固体Na2CO3反应 CO2可与Na2SiO3水溶液反应 三 二氧化硅和晶体硅的比较 都是原子晶体 熔点都很高 硬度都很大 常温下化学性质都不活泼 氧化物 单质 不导电 半导体 SiO2 4HF SiF4 2H2O Si 4HF SiF4 2H2 不反应 Si 2F2 SiF4 SiO2 2NaOH Na2
14、SiO3 H2O Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 四 硅及其化合物中的其它知识点 1 盛碱液和水玻璃的试剂瓶不能用磨口玻璃塞塞 应用橡胶塞塞 2 硅及其化合物与F2 HF等反应生成SiF4 这是硅的 亲氟性 根据这种性质可理解氢氟酸不能盛放在玻璃器皿中 4 用氧化物形式表示硅酸盐的方法 表示成氧化物形式的顺序是 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 例如 高岭石 Al2 Si2O5 OH 4表示成氧化物的方法是 Al2O3 2 SiO2 2H2O 五 硅酸盐工业简介 粘土 石灰石 石灰石 纯碱 石英 粘土 水泥回转窑 玻璃窑 复杂的物理化学变化 复杂的物理化学变化
15、3CaO SiO22CaO SiO23CaO SiO2 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 高温 高温 高温 思考题B 1 用过量的砂 纯碱和生石灰熔化生成 水泥 玻璃 瓷器 混凝土 一种硅酸盐产品A B C D 2 实验室有下列试剂 NaOH溶液 水玻璃 Na2S溶液 澄清石灰水 NH4CL溶液 Na2CO3溶液 浓H2SO4 其中必须用带胶塞的试剂瓶保存的是 A B C D B D 返回 3 下列物质的晶体或分子空间构型为正四面体的是 SiO2 晶体硅 金刚石 NH4 NH3 CCl4A只有 B只有 C D全部 C 返回 4 下列反应的离子方程式不正确的是 A石英与氢氧化钾溶液加热SiO2 2OH SiO32 H2OB在小苏打溶液里加入足量的石灰水Ca2 HCO3 OH CaCO3 H2OC在水玻璃中通人CO2气体SiO32 CO2 2H2O H4SiO4 CO32 D在烧碱溶液中通人足量CO2气体2OH CO2 CO32 H2O D 返回
