碳及其化合物.pptx

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1、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1页/共32页第一节 碳族元素、碳及其化合物内容提要：碳碳 族族 元元 素素碳碳 及及 其其 化化 合合 物的转化关物的转化关 系系酸酸 式式 盐盐 性性 质质 的的 一一 般般 规规 律律一一 氧氧 化化 碳碳 和和 二二 氧氧 化化 碳碳碳碳 酸酸 正正 盐盐 和和 酸酸 式式 碳碳 酸酸 盐盐碳及其化合物中的其它知识点碳及其化合物中的其它知识点第2页/共32页一、碳族元素第3页/共32页 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、

2、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第4页/共32页二、碳及其化合物的转化关系CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3Ca(HCO3)2CaC2C2H2O2、HNO3等O2、SiO2等CaOH2OMgNaOH、Na2O2等CCa(OH)2O2等SiO2、高温等CO2+H2OCa(OH)2或H+或加热CO2+H2ONaOH或加热Ca(OH)2Ca(OH)2H+第5页/共32页

3、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，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+H2O NaHCO3+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。）第6页/共32页四、一氧化碳和二氧化碳 一氧化碳一氧化碳 二氧化碳二氧化碳物理性质物理性质

4、 化化 学学 性性 质质实验室制法实验室制法收收 集集 方方 法法 检检 验验 方方 法法 工工 业业 制制 法法无色无毒味气体，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、氧化性（跟C、Mg的反应）3、酸性氧化物（跟碱反应）HCOOH H2O+CO浓H2SO4 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水煤气:C+H2O CO+H2高温煅烧石灰石：Ca

5、CO3 CaO+CO2 高温第7页/共32页五、碳酸正盐和酸式碳酸盐 碳酸盐碳酸盐 碳酸氢盐碳酸氢盐水溶性水溶性热稳定性热稳定性水解水解与酸反应与酸反应与碱反应与碱反应转化关系转化关系除钾盐、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：CO32-+H2O HCO3-+OH-HCO3-+H2O H2CO3+OH-同阳离子、同物质的量浓度时HCO3-水解程度比CO32-小CO32-+H+=CO2+H2OCaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OHCO3-

6、+H+=CO2+H2O相同条件下放出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+H2OCa(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3 +2H2OCa(HCO3)2 =CaCO3+CO2+H2O2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O Na2CO3NaHCO3CO2+H2O加热或加NaOH第8页/共32页六、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

7、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。l 一般来说：M2CO3MCO3l M代表碱金属，M代表碱土金属第9页/共32页碳的同素异形体碳的同素异形体金刚石石 墨C60晶体硅及其二氧化硅晶体硅及其二氧化硅晶体硅二氧化硅第10页/共32页10928 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。金刚石金刚石 10金刚石 5磷灰石 9刚玉 4

8、萤石 8黄玉 3方解石 7石英 2石膏 6正长石 1滑石硬度矿物硬度矿物返 回第11页/共32页返 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。石墨第12页/共32页C60返 回第13页/共32页Si10928晶体硅晶体硅返 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

9、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。第14页/共32页二氧化硅二氧化硅返 回10928180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（1723）沸点（2230）高，硬度大，不导电，难溶于一些常见的溶剂。SiO第15页/共32页思考题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：第16页/共32页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

10、刚石石墨C60 B 沸点：金刚石=石墨C60 C 在一定条件下与O2反应生成CO2 D 在一定条件下它们可能相互转化A返回思考题A：第17页/共32页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溶液滴入SnCl2溶液；PbO2遇浓盐酸。答案：2 FeCl3+SnCl22 FeCl2+SnCl4 PbO2+4HClPbCl2+2H2O+Cl2返回第18页/共32页3、BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于锘

11、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。GeBi2Bi2O33GeO2或Bi4（GeO4）3Bi2O3返回第19页/共32页 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

12、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2Bi2O33GeO2或Bi4（GeO4）3的形式。返回第20页/共32页返回4、将n mol木炭粉和1mol FeO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+CO2_。(2)若n1/2，充分反应后，反应器中的固体物质是_，气体产物是_。（3）n4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

13、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n mol,当n1/2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FeOCO2(3)当n1时碳过量，应按式计算。所以n4时，固体产物是Fe和C，气体产物是CO。Fe和CCO(4)当1/2n1时，反应按式进行，气体产物是CO2和CO的混合物1/2n1(5)设混合气体中CO、CO2物质的量均为x，则 FeO+C=Fe+CO 2FeO+

14、C=2Fe+CO2 1 1 1 2 1 1 X X X 2X X X 即X+2X=1 X=1/3mol n=2X n=2/32/3第21页/共32页第二节 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二氧化碳的比较二氧化硅和晶体硅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及其化合物中的其它知识点硅酸盐工业简介硅酸盐工业简介第22页/共32页一、硅及其化合物的转化关系SiO2SiO2HF或F2SiF4NaOHNa2SiO3CSiCHFNaOH 或Na2CO3CaCO3CaSiO3CH2SiO3NaOHH+或C

15、O2或CaO第23页/共32页二、二氧化硅和二氧化碳的比较与Na2CO3或Na2SiO3反应二氧化硅二氧化碳相 同 点不 同 点晶 体 结 构物 理 性 质化 学 性 质与H2O反应与HF反应都是酸性氧化物，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CO2+H2OH2CO3SiO2+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。SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2高温Na2SiO3+2CO2+2H2O 2NaHCO3+H2SiO3第24页/共32页

16、三、二氧化硅和晶体硅的比较二 氧 化 硅 晶 体 硅相 同 点不 同 点晶 体 结 构物 理 性 质化 学 性 质物 质 类 别物 理 性 质与HF反应与F2反应与NaOH反应比 较 项 目都 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+2H2OSi+4HF=SiF4+2H2不 反 应Si+2F2=SiF4SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2第25页/共32页四、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

17、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。3、硅、碳的反常反应：理论上，失电子能力SiC，但反应SiO2+2C Si+2CO却能发生。高温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第26页/共32页五、硅酸盐工业简介主要主要成分成分原理原理设备设备原料原料 陶陶 瓷瓷 玻玻 璃璃 水水 泥泥反应反应条件条件粘土、石灰石石灰石、纯碱、石英粘土

18、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Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温3CaOSiO22CaOSiO23CaOSiO2Na2SiO3、CaSiO3、SiO2高温高温高温第27页/共32页思考题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 D2、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 BD返回第28页/共32页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+NH3CCl4 A 只有 B 只有 C D 全部C返回第29页/共32页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-+H2O B 在小苏打溶液里加入足量的石灰水 Ca2+HCO3-+OH-=CaCO3+H2O C 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-+H2OD返回第30页/共32页第31页/共32页感谢您的观看！第32页/共32页