碳硅及其化合物.ppt
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1、碳碳硅及其化合物硅及其化合物1课前体验课前体验1.回答下列问题回答下列问题(1)写出碳族元素的所有元素名称、元素符号。写出碳族元素的所有元素名称、元素符号。C(碳)Si(硅)Ge(锗)Sn(锡)Pb(铅)二氧化碳与某种金属反应二氧化碳与某种金属反应实验室制取二氧化碳实验室制取二氧化碳工业上制取粗硅工业上制取粗硅氢氟酸腐蚀玻璃氢氟酸腐蚀玻璃石英与苛性钠溶液反应石英与苛性钠溶液反应制取普通玻璃的两个主要反应制取普通玻璃的两个主要反应(2)写出下列反应方程式写出下列反应方程式2Mg+CO2 2MgO+CCaCO3+2HCl 2CaCl2+H2O+CO22C+SiO2 2CO+SiSiO2+4HF S
2、iF4+2H2OSiO2+2NaOH Na2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO22课前体验课前体验硅单质与氢氧化钾溶液反应硅单质与氢氧化钾溶液反应水玻璃长期放置于空气中变质:水玻璃长期放置于空气中变质:工业上制取水煤气工业上制取水煤气Si+2KOH+H2O K2SiO3+2H2Na2SiO3+H2O+CO2 Na2CO3+H2SiO3C+H2O CO+H23课前体验课前体验1.回答下列问题回答下列问题(3)把下列式子改写成氧化物的形式,请填入横线上:把下列式子改写成氧化物的形式,请填入横线上:硅酸钙:硅酸钙:CaSiO3高岭石
3、:高岭石:Al2(Si2O5)(OH)4滑石:滑石:Mg3(Si4O10)(OH)2钙沸石:钙沸石:Ca(Al2Si3O7)(OH)6CaOSiO2Al2O32SiO22H2O3MgO4SiO2H2OCaOAl2O33SiO23H2O【解析解析】分别将各种元素写成氧化物形式,然后根据原子分别将各种元素写成氧化物形式,然后根据原子 数配出氧化物的比例。数配出氧化物的比例。4课前体验课前体验2.下下列列说说法法均均摘摘自自某某些些科科普普杂杂志志,你你认认为为无无科科学学性性错错误误的事的事A.铅铅笔笔芯芯的的原原料料是是重重金金属属铅铅,儿儿童童在在使使用用时时不不可可以以用用嘴嘴吮吸铅笔,以免
4、引起铅中毒吮吸铅笔,以免引起铅中毒B.CO有有毒毒,生生有有煤煤炉炉的的居居室室,可可放放置置数数盆盆清清水水,这这样样可可有效的吸收有效的吸收CO,防止煤气中毒,防止煤气中毒C.汽汽水水浇浇灌灌农农田田有有一一定定的的道道理理,其其中中二二氧氧化化碳碳的的缓缓释释,有利于作物的光合作用有利于作物的光合作用D.用加酶洗衣粉洗涤衣服时,热水比温水好用加酶洗衣粉洗涤衣服时,热水比温水好【解解析析】铅铅笔笔芯芯原原料料是是石石墨墨不不是是铅铅,A错错;CO不不能能被被水水吸吸收收,B错错;酶酶作作为为催催化化剂剂,温温度度如如果果太太高高会会失失去去活活性性,D错。错。5课前体验课前体验3.有关材料
5、分类正确的是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构材料【解解析析】硅硅酸酸盐盐材材料料属属于于传传统统无无机机非非金金属属材材料料,A错错;高高温温结结构构陶陶瓷瓷不不是是金金属属材材料料,B错错;氮氮化化硅硅陶陶瓷瓷属属于于新新型无
6、机非金属材料,是高温结构材料,型无机非金属材料,是高温结构材料,D错。错。6 4.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:步骤如下:高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;粗硅与干燥粗硅与干燥HCl气体反应制得气体反应制得SiHCl3:Si+3HCl SiHCl3+H2;SiHCl3与过量与过量H2在在10001100反应制得纯硅。已反应制得纯硅。已知知SiHCl3,能与,能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。强烈反应,在空气中易自燃。请回答下列问题:请回答下列问题:课前体验课前体验300(1)第第步制备粗硅的化学
7、反应方程式为步制备粗硅的化学反应方程式为(2)粗硅与粗硅与HCl反映完全后,经冷凝得到的反映完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点沸点33.0)中含有少量中含有少量SiCl4(沸点沸点57.6)和和HCl(沸点沸点84.7),提纯,提纯SiHCl3采用的方法为采用的方法为 SiO2+2C Si+2CO分馏(或蒸馏)因HCl易溶于水,而SiHCl3遇H2O强烈水解,故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下采用蒸馏的方法进行分离7课前体验课前体验(3)用用SiHCl3与过量与过量H2反应制备纯硅的装置如下反应制备纯硅的装置如下(热源及热源及夹持装置略去夹持装置略去):装置装置B中的试剂是中的试剂
8、是 。装置。装置C中的烧瓶需要加热,中的烧瓶需要加热,其目的是其目的是反应一段时间后,装置反应一段时间后,装置D中观察到的现象是中观察到的现象是 ,装置,装置D不能采用普通玻璃管的原因是不能采用普通玻璃管的原因是 ,装置,装置D中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为浓硫酸 有固体物质生成使滴入烧瓶中的使滴入烧瓶中的SiHCl3气化。气化。在反应温度在反应温度下,普通玻璃会软化下,普通玻璃会软化SiHCl3+H2 Si+3HCl因因SiHCl3强烈水解,故强烈水解,故A产生的产生的H2必须干燥,必须干燥,B中中盛装的液体为浓硫酸,烧盛装的液体为浓硫酸,烧瓶需加热是为了使瓶需加热是为了使
9、SiHCl3气化,加快与氢气的反应气化,加快与氢气的反应8课前体验课前体验(3)用用SiHCl3与过量与过量H2反应制备纯硅的装置如下反应制备纯硅的装置如下(热源及热源及夹持装置略去夹持装置略去):为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及置的气密性,控制好反应温度以及为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号填写字母代号)是是a.碘水碘水 b.氯水氯水 c.NaOH溶液溶液 d.KS
10、CN溶液溶液e.Na2SO3溶液溶液排尽装置中的空气bd因高温下氢气和氧气混合容易爆炸,故应先排净装置中的空气铁与盐酸反应生成二价铁,常用氯气先将二价铁氧化然后再加入硫氰化钾进行检验9课前体验课前体验5.硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题:硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题:(1)制制备备硅硅半半导导体体材材料料必必须须先先得得到到高高纯纯硅硅。三三氯氯甲甲硅硅烷烷(SiHCl3)还还原原法法是是当当前前制制备备高高纯纯硅硅的的主主要要方方法法,生生产产过过程程示意图如下:示意图如下:石英砂石英砂焦炭焦炭高温高温粗硅粗硅HCl573K以上以上SiHCl(粗粗)精馏精馏SiH
11、Cl(纯纯)H21357K高纯硅高纯硅写出由纯写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式制备高纯硅的化学反应方程式整个制备过程必须严格控制无水无氧。整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈遇水剧烈反应生成反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学反和另一种物质,写出配平的化学反应方程式应方程式H2还原还原SiHCl3过程中若混过程中若混O2,可能引起的后果是,可能引起的后果是SiHCl3+H2 Si+3HCl13573SiHCl3+3H2O H2SiO3+H2+3HCl 高温下,H2遇O2发生爆炸。10课前体验课前体验(2)下列有关硅材料的说法正确的是下列有关硅
12、材料的说法正确的是(填字母填字母)()A.碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥B.氮化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承氮化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维光导纤维D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的,其熔点很高普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的,其熔点很高E.盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅BC【解解析析】SiC和和Si3N4均均为为原原子子晶晶体体,熔熔点点高高,但但是
13、是碳碳化化硅硅容容易易和和氧氧气气反反应应,不不适适于于做做耐耐高高温温材材料料;A错错B正正确确。光光导导纤纤维维的的材材料料为为SiO2,C正正确确。普普通通玻玻璃璃的的主主要要成成分分为为Na2SiO3和和CaSiO3,它它是是以以石石英英砂砂(SiO2)、石石灰灰石石(CaCO3)和和纯纯碱碱(Na2CO3)为为主主要要原原料料反反应应制制成成的的。Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2;CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2,但是玻璃没有固定熔点,但是玻璃没有固定熔点,D错正确。常温下,错正确。常温下,Si只能与只能与HF反应不与反应不与HCl反应,反应,E错。错。11课
14、前体验课前体验(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中,逐滴加入饱和氯化铵溶液,振荡。写出实验现象并中,逐滴加入饱和氯化铵溶液,振荡。写出实验现象并给予解释给予解释 生成白色絮状沉淀,又刺激性气味的气体生成;解释:SiO32与NH4+发生双水解反应,SiO32+2NH4+2H2O 2NH3H2O+H2SiO3。12典例精析典例精析【例例1 1】将将足足量量CO2通通入入KOH和和Ca(OH)2的的混混合合稀稀溶溶液液中中,生生成成沉沉淀淀的的物物质质的的量量(n)和和通通入入CO2体体积积(V)的的关关系系正正确确的的是是 ()D【解
15、析解析】混合溶液中有混合溶液中有KOH和和Ca(OH)2,反应过程按顺,反应过程按顺 序如下:序如下:Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O2KOH+CO2 K2CO3+H2OK2CO3+H2O+CO2 2KHCO3CaCO3+H2O+CO2 Ca(HCO3)213典例精析典例精析D【例例1 1】将将足足量量CO2通通入入KOH和和Ca(OH)2的的混混合合稀稀溶溶液液中中,生生成成沉沉淀淀的的物物质质的的量量(n)和和通通入入CO2体体积积(V)的的关关系系正正确确的的是是 ()14典例精析典例精析变式变式变式变式1 1 向向MgSO4和和Al2(SO4)3的的混混合合溶溶液液中中,逐逐
16、滴滴加加入入NaOH溶溶液液。下下列列图图象象中中,能能正正确确表表示示上上述述反反应应的的是是(横横坐坐标标表表示示加加入入NaOH溶溶液液的的体体积积,纵纵坐坐标标表表示示反反应应生生成成沉淀的质量沉淀的质量)()A15典例精析典例精析【解解析析】向向混混合合溶溶液液中中逐逐滴滴加加入入NaOH溶溶液液,NaOH溶溶液液先先后后与与Al2(SO4)3溶溶液液、MgSO4溶溶液液反反应应生生成成氢氢氧氧化化铝铝、氢氢氧氧化化镁镁沉沉淀淀,当当沉沉淀淀达达到到最最多多时时,继继续续加加入入的的NaOH溶溶液液将将氢氢氧氧化化铝铝沉沉淀淀溶溶解解,但但氢氢氧氧化化镁镁不不能能与与过过量量的的Na
17、OH溶溶液液反反应应,所所以以应应该该沉沉淀淀的的量量先先增增加加后后减减少少,最后不变,故只有最后不变,故只有A符合题意。符合题意。16典例精析典例精析【例例2】“温温室室效效应应”是是全全球球关关注注的的环环境境问问题题之之一一。CO2是是目目前前大大气气中中含含量量最最高高的的一一种种温温室室气气体体。因因此此,控控制制和和治治理理CO2是解决温室效应的有效途径。是解决温室效应的有效途径。(1)下列措施中,有利于降低大气中下列措施中,有利于降低大气中CO2浓度的有:浓度的有:。(填字母填字母)a.减少化石燃料的使用减少化石燃料的使用 b.植树造林,增大植被面积植树造林,增大植被面积c.采
18、用节能技术采用节能技术 d.利用太阳能、风能利用太阳能、风能abcd植物能吸收二氧化碳,减少化石燃料的使用、采用节能技术、利用太阳能、风能都能减少化石燃料使用,减少二氧化碳的产生。17典例精析典例精析(2)将将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成转化成有机物的例子很多,如:有机物的例子很多,如:a.6CO2+6H2O C6H12O6+6O2b.CO2+3H2 CH3OH+H2Oc.CO2+CH4 CH3COOHd.2CO2+6H2 +4H2O以上反应中,最节能的是以上反应中,最节能的是 ,原子利用率最高,原子利用率最高 的是的是 。光合作用催化剂催化剂
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- 及其 化合物
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