无机高教师碳硅

发布时间:


无机非金属材料的主角——碳、硅
细节决定成败
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、C60C70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,通常表现为还原性燃烧反应
②与某些氧化物的反应:CCO2
CH2O
气)
2C+SiO2
③与氧化性酸反应:C2H2SO4(浓)
C4HNO3(浓)
3、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。
可燃性
1/19
态度决定高度
2COC2CuOCO2↑+2Cu
COH2OCOH2的混合气体叫水煤
Si+2CO
CO2↑+2SO2↑+2H2OCO2↑+4NO2↑+2H2O

还原性CO+CuO4二氧化碳:
CO2CuCO+H2O(gCO2+H2O
直线型(OCO)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CaCO32HClCaCl2CO2↑+H2O酸性氧化物一—酸酐
Ca(OH2CO2CaCO3↓+H2O(用于检验CO2氧化性CO2C6、碳酸盐:
溶解性Ca(HCO32>CaCO3Na2CO3>NaHCO3
热稳定性Na2CO3>CaCO3;碱金属正盐>碱金属酸式盐:Na2CO3>NaHCO3相互转化:碳酸正盐二、硅
1硅元素的存在
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
+14284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。
2CO2MgCO22MgOC
碳酸酸式盐(除杂用
注意:①在地壳中的元素含量排前五位是“氧硅铝铁钙”
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F2HF、强碱溶液反应。
2/19

a..Si+2F2SiF4b..Si+4HFSiF4+2H2
c.2Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2.常见的硅酸盐—Na2SiO3
Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,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O2Cl2等反应a.SiO2b.Si2C12
SiO2SiCl4
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:SiO22C
为:Si2C12
SiCl4SiCl4+2H2
Si+4HCl
Si2CO↑,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
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SiO22.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SiO12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围结合4O,每个O周围结合2Si,因此SiO2晶体中不存在单个的二氧化硅
3/19

无机高教师碳硅

相关推荐