高中化学必修一硅及其化合物

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

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

比较

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

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

其它Ca 2+、Mg 2+

等 加热可分解，＜100℃ 正盐+CO 2+H 2O 减 弱

铵盐

(NH 4)2CO 3、NH 4HCO 3

不稳定，常温已分解

NH 3+CO 2+H 2O

（3）相互转化

7、碳化物

（1）SiC ，金刚砂，原子晶体。、

（2）CaC 2、MgC 2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：

)(242g SiF F Si =+

（与HF 反应）

↑+=++232222H SiO Na O H NaOH Si

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SiO 2

（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