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1、第七章复习课第七章复习课 碳族元素碳族元素 无机非金属材料无机非金属材料2021/8/9 星期一1一、碳族元素一、碳族元素C26+2、+4Si314+4Ge432+2、+4Sn550+2、+4Pb682+2、+4 位位于于周周期期表表里里容容易易失失去去电电子子和和容容易易得得到到电电子子的的主主族元素的中间族元素的中间位置，位置，容易生成共价化合物。容易生成共价化合物。硅和锗硅和锗都是重要的都是重要的半导体材料半导体材料。周期表的位置：第周期表的位置：第IVAIVA族族2021/8/9 星期一2元素符号元素符号原子序数原子序数原子半径的变化趋势原子半径的变化趋势金属性与非金属性变金属性与非金
2、属性变化趋势化趋势主要化合价主要化合价稳定价态稳定价态 都是都是+4 +2最高价氧化物化学式最高价氧化物化学式最高价氧化物的水化最高价氧化物的水化物的化学式及酸碱性物的化学式及酸碱性强弱强弱氢化物的化学式及氢化物的化学式及稳定性强弱稳定性强弱 C Si Ge Sn Pb6 14 32 50 82逐渐增大逐渐增大非金属性减弱、金属性增强非金属性减弱、金属性增强CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2 酸性减弱、碱性增强酸性减弱、碱性增强稳定性减弱稳定性减弱H2 CO3 H2 SiO3 Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4 CH4 SiH4 GeH4 SnH4 PbH4+2+4+2
3、+4+2+4+2+4+2+4二、碳族元素性质的相似性和递变性二、碳族元素性质的相似性和递变性2021/8/9 星期一3三、硅的性质和制备方法三、硅的性质和制备方法（1 1）物物理理性性质质：灰灰黑黑色色，有有金金属属光光泽泽，硬硬而而脆脆，熔熔点点较较高高沸沸点点较高，半导体。较高，半导体。（2 2）化化学学性性质质：常常温温下下不不活活泼泼，如如ClCl2 2、O O2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3等等常常温温下下都都不不与硅起反应。与硅起反应。但与氟、氢氟酸、强碱溶液反应。如但与氟、氢氟酸、强碱溶液反应。如：Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2 Si
4、+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2加热时，硅还能与氧气、氯气反应：加热时，硅还能与氧气、氯气反应：Si+O2=SiO2。（3 3）制备与提纯：）制备与提纯：SiO2+2C=Si(粗硅)+2CO Si(粗硅)+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl高温硅晶体的结构与金刚石的结构相似，但硬度及熔沸点不如金刚石硅晶体的结构与金刚石的结构相似，但硬度及熔沸点不如金刚石硅元素在地壳中的含量居硅元素在地壳中的含量居第二位第二位。以以化合态化合态存在。存在。(二氧化硅和硅酸盐二氧化硅和硅酸盐)2021/8/9 星期一4四、二氧化硅四、二氧化硅1 1、物理性质：、物理性质：坚硬难熔的固
5、体坚硬难熔的固体 （原子晶体）（原子晶体）有有晶晶体体和和无无定定形形两两大大类类。晶晶体体二二氧氧化化硅硅叫叫石石英英、水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。2 2、化学性质：、化学性质：十分稳定十分稳定(1)(1)酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应。酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应。(2(2)常温常温只只与氢氟酸、强碱反应与氢氟酸、强碱反应4HF+SiO2=SiF4+2H2O2NaOH+SiO2=Na2SO3+H2O所所以以：盛盛碱碱性性溶溶液液的的试试剂剂瓶瓶不不能能用用磨磨口口玻玻璃璃塞塞，如如NaOH、KOH、Na2CO3、NaSiO3等溶液。
6、等溶液。2021/8/9 星期一5(3)(3)高温时：高温时：SiO2+CaO=CaSiO3高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温干态下物质间的反应规律干态下物质间的反应规律:高沸点物质（高沸点物质（SiOSiO2 2）制低沸点物质（）制低沸点物质（COCO2 2）SiO2+2C=Si+2CO高温Na+KCl=NaCl+K高温注意：注意：例如：例如：2021/8/9 星期一6五、硅酸及硅酸盐：五、硅酸及硅酸盐：(1)(1)硅酸：硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸，硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸，其酸性比碳酸弱：其酸性比碳酸弱：
7、Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3(2)(2)硅酸盐：硅酸盐：多数不溶于水多数不溶于水(Na(Na2 2SiOSiO3 3易溶易溶)通常写成金属氧化物形式通常写成金属氧化物形式：如：如：Al2(Si2O5)(OH)4KAlSi3OxX=8K2OAl2O36SiO2(3)(3)水玻璃水玻璃：无色粘稠的溶液，是一种矿物胶，做粘合剂、防腐剂。无色粘稠的溶液，是一种矿物胶，做粘合剂、防腐剂。NaNa2 2SiOSiO3 3的水溶液的水溶液制备：制备：2021/8/9 星期一7（4 4）硅酸盐组成的表示方法）硅酸盐组成的表示方法硅硅酸酸盐盐的的种种类类很很多多，结结构构也也很很复
8、复杂杂，通通常常可可用用二二氧氧化化硅硅和和金金属属氧氧化化物物的的形形式式来来表表示示其其组组成。成。表表示示方方法法：金金属属元元素素氧氧化化物物写写在在前前面面，再再写写SiO2，最最后后写写H2O；氧氧化化物物之之间间用用“”“”隔隔开。开。硅酸钠硅酸钠：Na2SiO3可以写成可以写成Na2O SiO2高岭石高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4钙长石钙长石：CaAl2SiO6Al2O3 2SiO2 2H2OCaO Al2O3 SiO22021/8/9 星期一8六、无机非金属材料六、无机非金属材料材料金属材料无机非金属材料有机高分子材料传统非金属材料新型非金属材料新型无机非金属材料：超
9、导材料、光导纤维、高温结构材料硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷陶瓷：土器、瓷器、炻器2021/8/9 星期一9碳及其化合物的转化关系碳及其化合物的转化关系CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3Ca(HCO3)2CaC2C2H2O2、HNO3等等O2、SiO2等等CaOH2OMgNaOH、Na2O2等等CCa(OH)2O2等等SiO2、高温等高温等CO2+H2OCa(OH)2或或H+或加热或加热CO2+H2ONaOH或加热或加热Ca(OH)2Ca(OH)2H+2021/8/9 星期一10石灰石、粘 土复杂的物理化学变化3CaO.SiO2、2CaO.SiO2、3CaO.Al2O3具有水硬性，热膨胀系数几跟铁一样普通水泥、矿渣硅酸盐水泥、沸石岩水泥等石灰石、纯碱、石英CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2Na2SiO3、CaSiO3、SiO2没有一定的熔点，能在一定的温度范围内软化普通玻璃、硼酸玻璃、铅玻璃、有色玻璃、钢化玻璃-H2OSiNa2SiO3Na2SiO3SiO2SiF4H4SiO4H2SiO3NaOHO2HFCaOCaSiO3NaOHNaOHHClCO2HClCF2HF2021/8/9 星期一112021/8/9 星期一12