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1、第六单元 非金属及其化合物（3）,授课人：董 啸,一、碳族元素,1、碳族元素：碳族元素位于元素周期表第A族，包括碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)五种元素。2、原子结构特点：最外层都有4个电子，随着核电荷数的递增，电子层数增多，原子半径逐渐增大。,在元素周期表中，碳族元素位于活泼金属(I A)族向活泼非金属(A族)过渡的中间位置，其最外层电子数为4，既不容易得到电子，又不容易失去电子；碳族元素的成键特征是易形成共价键，难形成离子键。碳元素形成的单质(金刚石)硬度最大；碳元素形成的化合物种类最多；在所有非金属形成的气态氢化物中，甲烷中氢元素的质量分数最大；12C是元素相对原
2、子质量的标准原子。,3、物理性质：,单质的密度逐渐增大，单质的熔沸点逐渐降低。硅在地壳中的含量仅次于氧，其单质晶体是一种良好的半导体材料。铅的金属活动性比锡弱。单质铅的颜色为蓝白色，其熔点比锡高。,4、化学性质及递变规律：,主要化合价+2，+4价，氢化物化学式通式为RH4,氧化物的常见形式RO、RO2,最高价氧化物的水化物为H2RO3(或H4RO4)；从上到下元素非金属性逐渐减弱，元素的金属性逐渐增强。气态氢化物RH4稳定性逐渐减弱，最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，H2RO3的酸性逐渐减弱，除Pb外+4价稳定，Pb+2价稳定。,锡、铅不同价态化合物稳定性的应用:,锡的+4价化合物稳定，而铅
3、的+2价化合物稳定，可以推出下列结论：单质与非金属反应生成物价态不同：Sn+2C12=SnCl4 Pb+C12=PbCl2+4价铅的化合物具有强氧化性：PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2+2H2O+2价锡的化合物具有强还原性:SnCl2+2FeCl3=SnCl4+2FeCl2,二、碳和碳的化合物,1、单质碳的性质(1)同素异形体：金刚石、石墨、C60、C70，另外炭黑、木炭、焦炭、活性炭等无定形碳也都是碳的同素异形体，它们的物理性质不同，如活性炭有吸附性等。,(2)化学性质,可燃性：C+O2=CO2 2C+O2(不足)=2CO2还原性：C+2CuO=2Cu+CO2 C+H2O=CO+
4、H2(水煤气)(3)用途：金刚石用于切割、钻头、制装饰品等；石墨用于制造电极、铅笔芯、坩埚、润滑剂等。,2、一氧化碳的性质,(1)物理性质：无色无味的气体，有毒，不溶于水。(2)化学性质：可燃性：2CO+O2=2CO2(用点燃的方法除去CO)还原性：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2(炼铁)CuO+CO=Cu+CO2(除CO)CO+H2O=CO2+H2(工业上用于制H2),(3)毒性：CO有剧毒，与血液里的血红蛋白结合，使人体缺氧而死亡。CO是空气污染物之一，主要来自汽车尾气、煤和石油的朱充分燃烧及钢铁的冶炼等。,3二氧化碳的性质,(1)物理性质：无色无味、密度比空气大的气体，微溶于水，能引
5、起“温室效应”，固体CO2叫做“干冰”。,(2)化学性质：,氧化性：CO2+C=2CO CO2+2Mg=2MgO+C酸性氧化物CO2+H2O=H2CO3 H+HCO3-(弱电离)CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O CO2+CaCO3+H2O=Ca(HCO3)2,常见弱酸的酸性强弱比较：,CH3COOHH2CO3HClOH2SiO3HAlO2、过量的CO2通入到碳酸盐或某些弱酸盐中，生成碳酸的酸式盐，如:CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3 CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2 CO2+NaClO+H2O=HClO+NaHCO3 CO2+H2O+Na2CO3=2NaHC
6、O3,HCO3-与H+、OH-都能发生反应，故不能大量共存:HCO3-+H+=CO2+H2O HCO3-+OH-=CO32-+H2O、CO2通入硅酸钠溶液或偏铝酸钠溶液中，可生成沉淀，是生成碳酸的正盐还是碳酸的酸式盐，应根据通入的CO2的量而定。2CO2(足量)+Na2SiO3+2H2O=H2SiO3+2NaHCO3CO2(少量)+2NaAlO2+3H2O=2A1(OH)3+Na2CO3,知识梳理题型构建,可用CO2制取的弱酸,【小贴士】,知识梳理题型构建,(3)制法：,工业制法(煅烧石灰石):CaCO3=CaO+CO2实验室制法(石灰石和稀盐酸反应)：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O
7、+CO2“固+液制气”型，启普发生器及其简易装置。(4)用途：灭火剂，制纯碱、汽水，致冷剂以及人工降雨。,4、碳酸盐性质规律-碳酸的正盐与酸式盐比较,(1)在水中溶解性：一般来说酸式盐溶解度比同温下正盐的大(Na2CO3和 NaHCO3例外)。(2)热稳定性：难溶性的正盐及(NH4)2CO3及酸式盐受热易分解，可溶性正盐受热难分解。(3)与酸碱的反应：相同条件下与酸反应酸式盐比正盐反应剧烈，酸式盐与碱反应而正盐不能。,(4)酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。如：在Ca(HCO3)2溶液中滴加NaOH溶液。Ca(HCO3)2+NaOH(少量)=CaCO3+NaHCO3+H2O Ca(HC
8、O3)2+2NaOH(过量)=CaCO3+Na2CO3+2H2O,(5)CO32-和HCO3-的检验:,待测液中加CaCl2溶液，生成白色沉淀，加盐酸产生无色无味并能使石灰水变浑浊的气体,证明溶液中有CO32-；若加CaCl2溶液，无白色沉淀生成，加盐酸产生无色无味并能使石灰水变浑浊的气体,证明溶液中有HCO3-。,(6)除杂,CO中混有CO2：通过盛有澄清石灰水的洗气瓶。CO2中混有CO：通过硬质玻璃管中灼热的CuO。CO2中混有SO2、HCl：通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。,【C60的结构】,C60是一个由20个六边形和12个五边形构成的32面体，具有空心的类似于足球状结构，在C6
9、0分子的球表面上存在共轭双键(类似1，3一丁二烯中的碳键)，因而被称为巴基球或足球烯或富勒烯，现以富勒烯为它的正式名。,深度思考,深 度 思 考,知识梳理题型构建,1除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：(1)CO(CO2)：_。(2)CO2(CO)：_。(3)CO2(O2)：_。(4)CO2(SO2)：_。(5)CO2(HCl)：_。(6)CO2(H2S)：_。,通过CuSO4溶液,通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶,通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管,通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管,通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液,通过饱和NaHCO3溶液,深度思考,深 度 思 考,知识
10、梳理题型构建,2如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂 质)。将所选答案的编号填入下表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。可供选择的试剂：A.盐酸 B氢氧化钠溶液 C氧气 D水E二氧化碳可选用的操作：水洗；加热；高温灼烧；过滤；结晶。,B,D,A,A,解析可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应；它受热不分解等性质。而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；硅酸、氯化铵能受热分解。通过一定操作，除去杂质。,反应方程式,3标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 molL1 NaOH溶液中，充分反应
11、后溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为(不考虑水解)()A11 B12 C21 D13答案：B解析：n(CO2)0.150 moln(NaOH)0.200 L1.00 molL10.200 mol反应产物为Na2CO3、NaHCO3。,三、硅及其化合物,1、硅(1)硅元素的含量与存在 在地壳里，硅的含量在所有元素中居第二位，仅次于氧，全部以化合态形式存在，是构成矿物和岩石的主要元素。(2)硅晶体的结构与主要物理性质 原子晶体，正四面体的空间网状结构；灰黑色，有金属光泽；硬度较大，熔点和沸点较高，但都低于金刚石。,(3)硅的化学性质,不活泼，在常温下，除F2、HF、强碱溶液外，与其他物质如O2
12、、H2、C12、硫酸、硝酸等都不起反应。Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2,(4)高纯硅的制法,SiO2+2C=Si+2CO(制粗硅)Si+2C12=SiCl4(提纯)SiCl4+2H2=Si+4HCl(提纯),(5)用途：,用来制造集成电路晶体管等半导体材料硅合金用来制变压器铁芯硅钢用来制耐酸设备,知识梳理题型构建,1下列关于硅的说法中，不正确的是()A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B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C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物 质反应D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧
13、气等 非金属反应,C,解析硅在常温下能与F2、氢氟酸等发生反应。,题组一新材料、新技术下C、Si的考查,题组一,题组二,1,2,3,知识梳理题型构建,B,题组一新材料、新技术下C、Si的考查,题组一,题组二,1,2,3,知识梳理题型构建,题组二工业制取高纯硅,分馏(或蒸馏),题组一,题组二,1,2,3,知识梳理题型构建,题组二工业制取高纯硅,浓硫酸,使滴入烧瓶中的SiHCl3气化,在反应温度下，普通玻璃会软化,有固体物质生成,题组一,题组二,1,2,3,知识梳理题型构建,题组二工业制取高纯硅,排尽装置中的空气,bd,题组一,题组二,1,2,3,知识梳理题型构建,题组二工业制取高纯硅,题组一,题
14、组二,1,2,3,(3)因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，故B中的液体一定为浓H2SO4，且C中烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3气化，加快与H2的反应。根据题给信息石英管中产生的物质应为硅，故D中现象应有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1 0001 100，此温度下普通玻璃容易软化。因高温下H2与O2容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。铁与盐酸反应产生Fe2，其检验方法常常采用先将Fe2氧化为Fe3然后再加入KSCN溶液,看是否变血红色来检验。,2、氧化硅(SiO2),(1)晶体结构：晶体二氧化硅是硅原子和氧原子以共价键形成的原子晶体，因此硬度大，熔、沸点高，
15、不导电，难溶于水。(2)物理性质：天然SiO2分为晶体和无定形两大类。石英的主要成分是SiO2，自然界透明的六方柱状石英晶体，即水晶；天然产SiO2又叫硅石；无定形SiO2有硅藻土。,(3)化学性质：,具有酸性氧化物的性质与碱性氧化物、强碱等反应：SiO2+CaO=CaSiO3 SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(盛放碱溶液的试剂瓶常用塑料瓶，不用玻璃塞)与弱酸HF的反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O(HF腐蚀玻璃)氧化性：SiO2+2C=Si+2CO,【思考与交流】,为什么不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液？SiO2既能和NaOH溶
16、液反应又能和HF溶液反应，一定是两性氧化物吗？下列叙述正确的是()A因为Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强B碳和硅都是A族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸,知识梳理题型构建,题组一二氧化硅的结构与性质,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,知识梳理题型构建,题组一二氧化硅的结构与性质,A,C,D,B,E,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,知识梳理题型构建,题组一二氧化硅的结构与性质,题组一,1,2,
17、题组二,3,4,5,6,题组三,3用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误 的是(),知识梳理题型构建,题组二二氧化碳与弱酸盐溶液反应的规律,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,知识梳理题型构建,题组二二氧化碳与弱酸盐溶液反应的规律,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,答案 B,知识梳理题型构建,题组二二氧化碳与弱酸盐溶液反应的规律,4下列实验过程中，始终无明显现象的是()ANH3通入FeSO4溶液中BCO2通入CaCl2溶液中CAlCl3溶液中滴入NaHCO3溶液D向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2,B,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题
18、组三,知识梳理题型构建,题组三CO2与碱溶液反应产物的定量判断,B,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,知识梳理题型构建,题组三CO2与碱溶液反应产物的定量判断,6向含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96 L(0，1.01105 Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)(),题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,知识梳理题型构建,题组三CO2与碱溶液反应产物的定量判断,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三
19、,答案 C,知识梳理题型构建,1反应顺序的判断,当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是CO2先与Ba(OH)2反应。,2CO2与碱反应产物的定量判断,CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO
20、2与碱之间量的关系。,知识梳理题型构建,3、硅酸、硅酸盐性质,(1)硅酸：性质：不溶于水、弱酸，其酸性比碳酸还要弱。Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O 制法：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,(2)硅酸盐：,是指含有金属元素、Si元素、氧元素的一类物质。如Na2SiO3(水溶液俗称水玻璃)。硅酸盐组成的氧化物形式：硅酸钠：Na2SiO3 石棉：3MgOCaO4SiO2 正长石：K2O、A12O36SiO2普通玻璃：Na2OCaO6SiO2 水泥主要成分：3CaOSiO2，2CaOSiO2，3CaOA1
21、2O3 黏土的主要成分：A12O32SO22H2O,硅酸钠(Na2SiO3)：,白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为与盐酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。与CO2水溶液反应：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。,(3)硅酸盐工业,、水泥：原料：石灰石和黏土。生产设备：水泥回转窑。主要成分：3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOA12O3。水泥是一种混合物，它的水硬过程是一个复杂的物理化学过程。,、玻璃：,原料：纯碱、石灰石和石英。生产
22、设备：玻璃融炉。反应原理：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2；CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2。【思考与交流】反应Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3，说明H2CO3的酸性强于H2SiO3。反应Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，能否说明H2SiO3的酸性强于H2CO3？主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。【说明】玻璃不是晶体，它没有固定的熔点。,、陶瓷,主要原料：黏土 主要生产过程：混合成型干燥烧结冷却 主要设备：陶瓷窑 主要性质：抗氧化，抗酸碱腐蚀，耐高温，绝缘，易成型等。,、新型无机非金属材料,(1)传统无机非金属材料：是指硅酸盐
23、无机非金属材料。(2)新型无机非金属材料：新开发利用的如氮化硅(Si3N4)、刚玉(A12O3)等陶瓷，光导纤维等无机非金属材料。这些材料具有特殊结构、特殊功能，如半导体材料，超硬耐高温材料，发光材料等，都称为新型无机非金属材料。,知识梳理题型构建,题组一无机非金属材料的组成和性质,解析制普通玻璃的原料主要有石灰石、纯碱和石英，A项不正确；,普通玻璃是混合物，没有固定的熔点，B正确。,A,题组一,1,2,题组二,3,4,知识梳理题型构建,题组一无机非金属材料的组成和性质,B,题组一,1,2,题组二,3,4,知识梳理题型构建,题组一无机非金属材料的组成和性质,A,题组一,1,2,题组二,3,4,
24、知识梳理题型构建,(1)不要混淆二氧化硅和硅的用途,用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。,(2)水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。,知识梳理题型构建,题组二碳、硅及其化合物的综合推断,SiO2 CaSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3,12,题组一,1,2,题组二,3,4,知识梳理题型构建,题组二碳、硅及其化合物的综合推断,题组一,1,2,题组二,3,4,知识梳理题型构建,(1)解答无机推断题的思维模型,(2)解答硅及其化合物的推断题，高温反应条件、特征反应、单质与碱反应、盐溶
25、液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的“突破口”。,探究高考明确考向,解析SiO2不能导电。,解析合成纤维不是无机非金属材料而是有机物。,解析应用橡胶塞。,1,2,3,(2012广东理综，12B),(2012新课标全国卷，8B),(2012新课标全国卷，8D),(2011浙江理综，8A),(2012海南，4B),探究高考明确考向,(6)SiO2与酸、碱均不反应()(2012天津理综，2B)(7)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀，则 H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强()(2012江苏，13C)(8)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂()(2010江苏，4B),解析SiO2与氢氟酸、NaOH均反应。,解析酸性H2CO3H2SiO3。,1,2,3,(2012天津理综，2B),(2012江苏，13C),(2010江苏，4B),探究高考明确考向,1,2,3,探究高考明确考向,1,2,3,答案 D,探究高考明确考向,1,2,3,探究高考明确考向,SiCl4沸点较低，用冷却液可得到液态SiCl4,平衡气压,浓H2SO4,Al、B、P,1,2,3,探究高考明确考向,1,2,3,
