无机高教师碳硅

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1、态度决定高度细节决定成败无机非金属材料的主角——碳、硅一、碳族元素：①碳族元素的特征：碳族元素原子最外层电子数为4，既不容易失去电子，又不容易得到电子，易形成共价键，难形成离子键。碳族元素形成的单质在同周期中硬度最大，熔沸点最高(如金刚石、晶体硅)。②碳族元素的化合价：碳族元素的主要化合价有+2，+4，其中铅+2价稳定，其余元素+4价稳定。③碳族元素的递变规律：从上到下电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引能力减弱，失电子的能力增强，从上到下由非金属递变为金属的变化非常典型。其中碳是非金属，锡、铅是金属，硅、锗是半导

2、体材料。④碳族元素在自然界里的存在：自然界里碳有游离态和化合态两种；硅在地壳里无游离态，主要以含氧化合物的形式存在。⑤几种同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60、C70等；硅：晶体硅，无定形硅。2、碳：在常温下碳很稳定，只在高温下能发生反应，通常表现为还原性。①燃烧反应②与某些氧化物的反应：C＋CO22CO；C＋2CuOCO2↑＋2Cu；C＋H2OCO＋H2O（CO、H2的混合气体叫水煤气）；2C+SiO2Si+2CO↑③与氧化性酸反应：C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋

3、2H2O3、一氧化碳：不溶于水，有毒(CO和血红蛋白结合，使血红蛋白无法和O2结合，而使细胞缺氧引起中毒)，但由于CO无色无味因此具有更大的危险性。①可燃性19/19②还原性：CO+CuOCO2＋Cu，CO+H2O(g)CO2+H2O4、二氧化碳：直线型（O＝C＝O）非极性分子，无色能溶于水，密度大于空气，可倾倒，易液化。固态CO2俗称干冰，能升华，常用于人工降雨。实验室制法：CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O。①酸性氧化物一—酸酐Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O(用于检验CO2)②氧化性：CO2＋C2

4、CO；2Mg＋CO22MgO＋C6、碳酸盐：①溶解性：Ca(HCO3)2>CaCO3；Na2CO3>NaHCO3。②热稳定性：Na2CO3>CaCO3；碱金属正盐>碱金属酸式盐:Na2CO3>NaHCO3。③相互转化：碳酸正盐碳酸酸式盐(除杂用)二、硅1．硅元素的存在284+14硅元素在地壳中的含量仅次于氧元素，居第二位，硅酸盐及二氧化硅构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。2.硅的原子结构示意图：其原子既不易失去电子也不易得到电子，所以性质不活泼，较难形成离子化合物，主要形成四价化合物。注意：①在地壳中的元素含量排前五位是“氧硅

5、铝铁钙”②硅元素虽然比较稳定，但因为其为亲氧元素，故自然界中只有化合态无游离态。二、硅单质单质硅有晶体和无定形两类（与碳相似），其结构与金刚石相似。1.硅的性质⑴物理性质：晶体硅是一种灰黑色、具有金属光泽的固体，硬度大、熔沸点高、有脆性，是良好的半导体材料。⑵化学性质：①很稳定，常温下，与常见的物质如：不反应。②常温下除F2、HF、强碱溶液反应。19/19a..Si+2F2＝SiF4、b..Si+4HF＝SiF4+2H2↑c.2Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑注.常见的硅酸盐—Na2SiO3Na2SiO3的水溶

6、液俗称水玻璃，溶液呈碱性，能制备硅胶、木材防火剂、粘胶剂等。③加热时可与O2、Cl2等反应a.Si＋O2SiO2。b.Si十2C12SiCl4、④高温下条件下与碳反应生成SiC（金刚砂）.2.硅的用途它在元素周期表中处于金属与非金属的过渡位置，故可做半导体，用于制造大规模集成电路板、大功率晶体管、硅芯片，光电池，太阳能板等。3.硅的制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑，将制得的粗硅，再与C12反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：Si十2C12SiCl4、Si

7、Cl4+2H2Si+4HCl。SiO2+2CSi(粗硅)+2CO↑（制取粗硅）；Si(粗硅)+2Cl2SiCl4（提纯）SiCl4+2H2Si(精硅)+4HCl（还原）三、二氧化硅(SiO2)1.SiO2的存在SiO2主要以晶体和无定形两大形态存在，统称天然二氧化硅为硅石。沙子、石英、玛瑙和水晶的主要成分是结晶的SiO2。2.SiO2的结构SiO2为原子晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。SiO2晶体是有Si和O按1：2的比例所组成的立体结构，基本结构单元为(正四面体)。每个Si周围结合4个O，每个O周围结合2个Si，因

8、此SiO219/19晶体中不存在单个的二氧化硅分子而CO2通常状况下是气体，固体熔点很低。其差别在于晶体类型不同。CO2是分子晶体，故熔点很低。3.SiO2的物理性质熔点高、硬度大、不溶于水的固体4.SiO2的化学性质二氧化硅的化学性质很稳定，不能