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1、本章知識點：本章知識點：第一節(jié)第一節(jié) 碳族元素及其化合物碳族元素及其化合物第二節(jié)第二節(jié) 硅及其化合物、硅酸鹽工業(yè)簡介硅及其化合物、硅酸鹽工業(yè)簡介第一節(jié)第一節(jié) 碳族元素、碳及其化合物碳族元素、碳及其化合物內容提要：內容提要： 能形成能形成+4價、價、+2價的價的化合物化合物 能形成通式為能形成通式為RH4的氣的氣態(tài)氫化物態(tài)氫化物 最高價氧化物對應水最高價氧化物對應水化物通式為化物通式為H2RO3或或R（OH）4相似性相似性遞變性遞變性1、原子結構、原子結構最外層都有最外層都有4個電子個電子。2、物理性質、物理性質單質都是固體。單質都是固體。3、化學性質、化學性質原子結構原子結構單質物性單質物性化
2、學性質化學性質核電荷數(shù)增加，電子層數(shù)增加核電荷數(shù)增加，電子層數(shù)增加原子半徑增大原子半徑增大熔沸點逐漸降低熔沸點逐漸降低密度逐漸增大密度逐漸增大氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱碳族元素性質的遞變規(guī)律碳族元素性質的遞變規(guī)律 元素元素性質性質碳碳(C)硅硅(Si)鍺鍺(Ge)錫錫(Sn)鉛（鉛（Pb）主要化合價主要化合價單質色、態(tài)單質色、態(tài)氫化物氫化物RH4的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性主要氧化物主要氧化物最高價氧化最高價氧化物的水化物物的水化物化學式化學式酸堿性酸堿性酸性遞減酸性遞減堿性遞增（多數(shù)有兩性）堿性遞增（多數(shù)有兩性）金屬性
3、、非金屬性金屬性、非金屬性+2、+4+2、+4+2、+4+4+2、+4無色或無色或黑色固體黑色固體灰黑色灰黑色固體固體灰白色灰白色固體固體銀白色銀白色固體固體藍白色藍白色固體固體逐漸減弱逐漸減弱CO、CO2SiO2GeOGeO2SnOSnO2PbO、PbO2H2CO3H2SiO3 H4SiO4Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4非金屬性遞減、金屬性遞增非金屬性遞減、金屬性遞增思考題2 2、為什么單質熔點的變化是從低、為什么單質熔點的變化是從低高高低？低？1 1、為什么碳族元素容易形成共價化合物？、為什么碳族元素容易形成共價化合物？ 碳和硅的單質的微粒間的作用力是共價鍵，原子碳和硅的單質的
4、微粒間的作用力是共價鍵，原子晶體，其碳的鍵長比硅的鍵長短，晶體，其碳的鍵長比硅的鍵長短， 共價鍵穩(wěn)定，故碳共價鍵穩(wěn)定，故碳的單質比硅的單質熔點高；而鍺、錫、鉛單質的微粒的單質比硅的單質熔點高；而鍺、錫、鉛單質的微粒間為金屬鍵，其鍵能依次減弱，故其熔點降低。間為金屬鍵，其鍵能依次減弱，故其熔點降低。 碳族元素位于容易失去電子和容易得到電子的碳族元素位于容易失去電子和容易得到電子的主族元素之間的中間位置，既不容易量失去電子，主族元素之間的中間位置，既不容易量失去電子，又不容易得到電子，所以容易形成共價化合物。又不容易得到電子，所以容易形成共價化合物。碳族元素性質的特殊性碳族元素性質的特殊性碳碳(C
5、)、硅、硅(Si)、鍺、鍺(Ge)、錫、錫(Sn)的的+4價化合價化合物是穩(wěn)定的物是穩(wěn)定的, 如如CO2、SiO2、GeO2、SnO2的的氧化性較弱氧化性較弱鉛鉛(Pb)的的+2價化合物是穩(wěn)定的，而價化合物是穩(wěn)定的，而+4價化合價化合物是不穩(wěn)定的，如物是不穩(wěn)定的，如PbO2有較強的氧化性有較強的氧化性,而而PbO是較穩(wěn)定的。是較穩(wěn)定的。碳族元素易形成共價鍵，難形成離子鍵。碳族元素易形成共價鍵，難形成離子鍵。碳元素形成的化合物是最多的。碳元素形成的化合物是最多的。課堂練習課堂練習 1.某金屬氧化物某金屬氧化物A，金屬在，金屬在A中顯中顯+2價和價和+4價兩種化合價，價兩種化合價，已知已知1mol
6、A和含和含HCl 8mol的濃鹽酸恰好完全反應生成的濃鹽酸恰好完全反應生成PbCl2、Cl2和和H2O。試解答：。試解答：（1）寫出）寫出A的化學式的化學式_。（2）寫出）寫出A與濃鹽酸反應的與濃鹽酸反應的化學方程式化學方程式_。（3）為什么）為什么A與濃鹽酸反應會有與濃鹽酸反應會有Cl2產生產生_ 。（4）若把）若把Fe3O4看成是看成是“混合氧化物混合氧化物”寫成寫成FeOFe2O3，則用，則用“混合氧化物混合氧化物”表示的表示的A的化學式為的化學式為_。Fe3O4還可以寫成鹽的形式還可以寫成鹽的形式Fe(FeO2)2,則則A寫成鹽的形式為寫成鹽的形式為_。Pb3O4 Pb3O4+8HCl
7、 =3PbCl2+Cl2+4H2OPb2PbO4 因為因為Pb3O4中中 +4價鉛價鉛(PbO2)有較強的氧化性有較強的氧化性2PbO PbO2 2.下列關于碳族元素的說法中，錯誤的是下列關于碳族元素的說法中，錯誤的是( ) A.它們從上到下的非金屬性向金屬性遞它們從上到下的非金屬性向金屬性遞變的趨勢比鹵族元素明顯變的趨勢比鹵族元素明顯 B.碳族元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性從上碳族元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱到下逐漸減弱 C碳族元素原子的最外層都有碳族元素原子的最外層都有4個電子個電子 D.主要化合價有主要化合價有+2價和價和+4價，大多數(shù)價，大多數(shù)+2價化合物穩(wěn)定價化合物穩(wěn)定D課堂練
8、習課堂練習1、碳的同素異形體、碳的同素異形體金剛石金剛石石石 墨墨C60二、碳的單質二、碳的單質二、碳的單質性質二、碳的單質性質1、同素異形體、同素異形體金剛石：金剛石： 色色_晶體晶體, 鍵角鍵角_，硬，硬度度 ， 導電導電石墨：石墨： 色不透明色不透明, 金屬光澤金屬光澤,滑膩滑膩, 導電導電 無定形碳：包括炭黑、木炭、活性炭、焦炭無定形碳：包括炭黑、木炭、活性炭、焦炭C60:“足球烯足球烯”，屬，屬_晶體晶體無無原子晶體原子晶體109028高高不不黑黑有有能能分子晶體分子晶體三、碳及其化合物的轉化關系三、碳及其化合物的轉化關系Ca(HCO3)2CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO
9、3CaC2C2H2O2、HNO3等等O2、SiO2等等CaOH2OMgNaOH、Na2O2等等CCa(OH)2O2等等SiO2、高溫等、高溫等CO2+H2OCa(OH)2或或H+或加熱或加熱CO2+H2ONaOH或加熱或加熱Ca(OH)2Ca(OH)2H+一氧化碳和二氧化碳一氧化碳和二氧化碳 一氧化碳 二氧化碳物理性質物理性質 化化 學學 性性 質質實驗室制法實驗室制法收收 集集 方方 法法 檢檢 驗驗 方方 法法 工工 業(yè)業(yè) 制制 法法無色無毒味氣體，有毒，難溶于水。無色略帶酸味氣體，無毒，能溶于水，固態(tài)時俗稱干冰。1、可燃性2、還原性（跟Fe3O4、CuO、H2OSiO2的反應）3、不成鹽
10、氧化物 1、不能燃燒，一般情況下不助燃2、氧化性（跟C、Mg的反應）3、酸性氧化物（跟堿反應）HCOOH H2O+CO濃H2SO4 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O排水法向上排空氣法 點燃后在火焰上罩上干燥的燒杯和粘有澄清石灰水的燒杯，出現(xiàn)渾濁使澄清石灰水變渾濁水煤氣: C+H2O CO+H2高溫煅燒石灰石： CaCO3 CaO+CO2 高溫針對性訓練針對性訓練反應式反應式反應生產或反應生產或實驗中的實驗中的應用應用CO2+ Na2OCO2 + NaOHCO2 + Ca(OH)2 CO2 + CaCO3 + H2O CO2 + NH3 + H2O CO2 + NH3 + NaC
11、l+ H2O 吸收吸收CO2檢驗檢驗CO2鐘乳石的形成鐘乳石的形成制碳銨制碳銨候氏制堿候氏制堿10928 金剛石是一種具有金剛石是一種具有空間網狀結構空間網狀結構的的原子晶體原子晶體，在晶體中，每在晶體中，每個碳原子都被相鄰的個碳原子都被相鄰的4個碳原子包圍，處于個碳原子包圍，處于4個碳原子的中心，以個碳原子的中心，以共價鍵與共價鍵與4個碳原子結合。成為個碳原子結合。成為正四面體結構正四面體結構，這些正四面體向空這些正四面體向空間發(fā)展，構成彼此聯(lián)結的立體網狀結構。金剛石的熔點（間發(fā)展，構成彼此聯(lián)結的立體網狀結構。金剛石的熔點（3550）和沸點（和沸點（4827）都很高）都很高,硬度硬度很大。很
12、大。金剛石金剛石 10金剛石金剛石 5 5磷灰石磷灰石 9剛玉剛玉 4 4螢石螢石 8黃玉黃玉 3方解石方解石 7石英石英 2石膏石膏 6正長石正長石 1滑石滑石硬度礦物硬度礦物返 回返 回- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
13、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120共價鍵共價鍵范德華力范德華力 石墨是層狀結構，在每一層內，碳原子排成六邊形，每個碳原子與其它3個碳原子以共價鍵結合，
14、形成平面的網狀結構；在層與層之間，是以分子間作用力結合的。由于同一層的碳原子以較強共價鍵結合，使石墨的熔點很高 (比金剛石的還要高） ,沸點與金剛石相同。但由于層與層之間的分子間作用力很弱，容易滑動，使石墨的硬度很小。石墨石墨C60C60分子結構分子結構C60晶體晶體返 回下列對碳的同素異形體：金剛石、石墨、和C60的說法中，錯誤的是 A 熔點：金剛石石墨C60 B 沸點：金剛石=石墨C60 C 在一定條件下與O2反應生成CO2 D 在一定條件下它們可能相互轉化A雙基鞏固證明證明CO有還原實驗裝置有還原實驗裝置CuO澄清石灰水研究性試題研究性試題一、硅一、硅1 1、只有化合態(tài)，無游離態(tài)；在地殼
15、中含量居第二位。、只有化合態(tài)，無游離態(tài)；在地殼中含量居第二位。是構成礦物和巖石的主要成分是構成礦物和巖石的主要成分 ，是良好的半導體材料，是良好的半導體材料2 2、兩種同素異形體：晶體硅和無定行硅、兩種同素異形體：晶體硅和無定行硅?；液谏?，有金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點較高灰黑色，有金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點較高。3 3、化學性質：、化學性質：不活潑不活潑(1)(1)常溫下：常溫下：Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2硅晶體的結構：硅晶體的結構：正四面體正四面體（類似于金剛石）原子晶體（類似于金剛石）原子晶體(2)(2)加熱時：
16、與某些非金屬反應加熱時：與某些非金屬反應Si+O2=SiO2Si+2H2=SiH4高溫高溫注意：注意：其它氧化劑，如其它氧化劑，如ClCl2 2、O O2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3等等常溫下都不與硅起反應。常溫下都不與硅起反應。二、二氧化硅二、二氧化硅1 1、物理性質：、物理性質：堅硬難熔的固體堅硬難熔的固體有晶體和無定形兩大類有晶體和無定形兩大類。3 3、化學性質：、化學性質：十分穩(wěn)定十分穩(wěn)定(1)(1)酸性氧化物：酸性氧化物：但是不溶于水，也不與水反應。但是不溶于水，也不與水反應。(2)(2)常溫常溫只只與氫氟酸、強堿反應與氫氟酸、強堿反應4HF+SiO2=SiF
17、4+2H2O2NaOH+SiO2=Na2SO3+H2O所以：所以：不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2COCO3 3、NaSioNaSio3 3等溶液。等溶液。) )2、結構：、結構：正四面體結構，原子晶體正四面體結構，原子晶體(3)高溫時：高溫時：SiO2+CaO=CaSiO3高溫高溫Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高溫高溫CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高溫高溫干態(tài)下物質間的反應規(guī)律干態(tài)下物質間的反應規(guī)律: : 高沸點物質（高沸點物質（SiOSiO2 2）制低沸點物質（）制低沸點物質（COCO2
18、2） SiO2+2C=Si+2CO高溫Na+KCl = NaCl+K高溫高溫注意：注意：例如：例如：三、硅酸及硅酸鹽：三、硅酸及硅酸鹽：(1)硅酸：硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，屬于弱酸，硅酸、原硅酸都不溶于水，屬于弱酸，其酸性比碳酸弱：其酸性比碳酸弱：Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3(2)(2)硅酸鹽：硅酸鹽： 多數(shù)不溶于水多數(shù)不溶于水(Na(Na2 2SiOSiO3 3易溶易溶) )通常寫成金屬氧化物形式：通常寫成金屬氧化物形式： 如：如：Al2(Si2O5)(OH)4KAlSi3OxX=8K2OAl2O36SiO2(3)(3)水玻璃：水玻璃：無色粘稠的溶液，是一
19、種礦物膠，做粘合劑、防腐劑。無色粘稠的溶液，是一種礦物膠，做粘合劑、防腐劑。NaNa2 2SiOSiO3 3的水溶液的水溶液制備：制備：四、硅酸鹽工業(yè)：四、硅酸鹽工業(yè)：1、水泥：、水泥： 原料：黏土、石灰石、石膏原料：黏土、石灰石、石膏 成分：成分：3CaOSiO2 2CaOSiO2、 3CaOAl2O3 2、玻璃、玻璃：原料：純堿、石灰石、石英原料：純堿、石灰石、石英成分：成分：Na2SiO3、 CaSiO3、 SiO2練練 習：習： 1、往下列溶液中通入、往下列溶液中通入CO2，直至過量，整個過，直至過量，整個過程中始終沒有沉淀出現(xiàn)的是（程中始終沒有沉淀出現(xiàn)的是（ ） A、FeCl2 B、
20、Ca(NO3)2 C、飽和、飽和Na2CO3 D、Na2SiO3 A B2下列變化不可能一步實現(xiàn)的是下列變化不可能一步實現(xiàn)的是 A、SiO2 CaSiO3 B、CO2 H2CO3 C、SiO2 H2SiO3 D、CO2 CaCO3C3能證明硅酸比碳酸酸性弱的理由是能證明硅酸比碳酸酸性弱的理由是A、碳酸溶于水，硅酸不溶于水、碳酸溶于水，硅酸不溶于水 B、CO2可溶于水，可溶于水，SiO2不溶于水不溶于水C、 SiO2和和Na2CO3在高溫下能生成在高溫下能生成NaSiO3和和CO2D、Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3+ Na2CO3D證明PBO中有氧的裝置返回2、 BGO
21、是我國研制的一種閃爍晶體材料，曾用于锘貝爾獎是我國研制的一種閃爍晶體材料，曾用于锘貝爾獎獲得者丁肇中的著名實驗，它是鍺酸鉍的簡稱。若知：獲得者丁肇中的著名實驗，它是鍺酸鉍的簡稱。若知： BGO中，鍺處于最高價態(tài)；中，鍺處于最高價態(tài)；在在BGO中，鉍的價態(tài)與鉍跟中，鉍的價態(tài)與鉍跟氯形成某種共價氯化物時所呈的價態(tài)相同，在此氯化物中鉍氯形成某種共價氯化物時所呈的價態(tài)相同，在此氯化物中鉍具有最外層具有最外層8個電子穩(wěn)定結構；個電子穩(wěn)定結構；BGO可看成是由鍺和鉍兩可看成是由鍺和鉍兩種元素的氧化物所形成的復雜氧化物，且在種元素的氧化物所形成的復雜氧化物，且在BGO 晶體的化晶體的化學式中，這兩種氧化物所
22、含的總質量相同。請?zhí)羁眨簩W式中，這兩種氧化物所含的總質量相同。請?zhí)羁眨?鍺和鉍的元素符號分別是和。鍺和鉍的元素符號分別是和。 BGO晶體的化學式是。晶體的化學式是。 BGO晶體中所含鉍的氧化物的化學式是。晶體中所含鉍的氧化物的化學式是。GeBi2Bi2O33GeO2或或Bi4（GeO4）3Bi2O3 因為在因為在BGO中，鍺處于最高價（即中，鍺處于最高價（即+4價），其氧化價），其氧化物的化學式可寫成物的化學式可寫成GeO2。而鉍的價態(tài)跟氯化鉍相同，且因。而鉍的價態(tài)跟氯化鉍相同，且因為在此化合物中鉍具有為在此化合物中鉍具有8個電子的穩(wěn)定結構，可知鉍的化合個電子的穩(wěn)定結構，可知鉍的化合價應是價應是+3價，則鉍的氧化物的化學式可寫成價，則鉍的氧化物的化學式可寫成Bi2O3，又因為，又因為在在BGO中這兩種氧化物中氧元素的總質量相同故根據(jù)第中這兩種氧化物中氧元素的總質量相同故根據(jù)第點點可知：可知：BGO的化學式可寫成的化學式可寫成2Bi2O33GeO2或或Bi4（GeO4）3的形式。的形式。解析解析
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