碳族元素教学课件.ppt

1、第七章 硅和硅酸盐工业第一节第一节 碳族元素碳族元素一、碳族元素二、硅三、二氧化硅6C14Si32Ge50Sn82Pb1、原子结构一、碳族元素 (共3个要点)碳族元素在周期表中的位置原子结构示意图相同点 最外层有4个电子，在化学反应中既不易得到电子，也不易失去电子，多数元素既表现金属性，又表现非金属性。递变性 从碳到铅，随着核电荷数增多，电子层数递增，原子半径增大，核对最外层电子引力减弱，原子得电子能力减弱、失去电子能力增强，元素非金属性减弱、金属性增强，单质氧化性减弱、还原性增强。2、元素单质的各种性质：碳 硅 锗 锡 铅颜色金：无色墨：灰黑灰黑色银灰色银白色 蓝白色晶体类型 原子晶体原子晶

2、体金属晶体金属晶体金属晶体熔沸点高 低 较低 更低密度 总趋势：小 大 导电性金：不导墨：导电半导体导体导体导体主要价态 都是+2、+4价稳定价态 都是+4价 +2价 PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2+2H2O3、碳的第三种同素异形体：足球烯(1)发现：1985年，科学家用激光束照射石墨得灰色气体，用有机溶剂萃取得n200的大量簇分子，含60个碳的分子比较多。(2)合成：将几十伏的电流电压加在两根碳棒上，当两根碳棒距离很小时，就会产生电弧放电导致短路，产生的碳烟中含有大量的C60,再用有机溶剂萃取碳烟。(3)结构：笼状分子，固态时是分子晶体，每个碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键

3、，60个碳原子构成球形，共32面体，包括12个五边形，20个六边形。C60图片晶体图片(4)性质：C60掺杂钾、铷等有超导性，超导起始温度达到18K。北大和科学院合作制得Rb3C60，超导起始温度高达28K，领先于世界先进水平。(5)成果：最大的足球烯单晶的直径仅为6mm，浙江大学的科学家制取直径为1.3的高品质单晶，走在世界前列。1996年的诺贝尔授予罗伯特、克罗特和斯莫利等三位科学家，表彰他们有关富勒烯的发现、制备和性质研究。(1)、发现：知道了C60的制备以后，人们的注意力全部集中在观察碳灰上，而日本科学家饭岛澄男却仔细观察了放电后在阳极上产生的沉淀物，是他意外发现了钠米碳管。(2)、什

4、么是钠米碳管？石墨有层状结构，可以看作是由原子纸一层一层堆叠而成。若将一层或几层这样的原子纸卷成圆筒形状，就是钠米碳管。中科院解思深教授制得0.5nm碳管，麻省理工学院秦禄昌博士制得最小的钠米碳管0.4nm。乘座电梯上太空(3)、应用前景广泛二、硅(共5个要点)1、存在和状态：(1)只有化合态，无游离态；在地壳中含量居第二位。(2)两种同素异形体：晶体硅和无定行硅。2、物理性质：灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。3、化学性质：不活泼(1)常温下：Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2注：其它氧化剂，如Cl2、O2、H2SO4

5、、HNO3等常温下都不与硅起反应。硅晶体的结构(2)加热时：与某些非金属反应Si+O2=SiO2Si+2H2=SiH44、工业制粗硅：SiO2+2C=Si+2CO高温粗硅提纯：Si+2Cl2=SiCl4高温高温SiCl4+2H2=Si+4HCl高温5、用途：高纯硅：半导体材料。合金：变压器铁芯（含硅4%的钢有导磁性）耐酸设备（含硅15%左右的钢有耐酸性）三、二氧化硅(共4个要点)1、物理性质：坚硬难熔的固体 有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石英、水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。2、化学性质：十分稳定(1)酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应。(2)常温与氢氟酸、强碱反应4HF+SiO2

6、=SiF4+2H2O2NaOH+SiO2=Na2SO3+H2O(所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、NaSio3等溶液。)SiO2晶体结构(3)高温时：SiO2+CaO=CaSiO3高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温3、用途：光导纤维、光学仪器、电子仪器、工艺品（水晶、玛瑙）、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料等。注意：硅肺病（矽肺病），长期吸入SiO2粉尘干态下物质间的反应规律:高沸点物质（SiO2）制低沸点物质（CO2）SiO2+2C=Si+2CO高温Na+KCl=NaCl+K高温注意：4、硅酸及硅

7、酸盐：(1)硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸，其酸性比碳酸弱：Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H4SiO4H4SiO4=H2SiO3+H2O(易)(2)硅酸盐：多数不溶于水(Na2SiO3易溶)金属氧化物形式：Al2(Si2O5)(OH)4KAlSi3OxX=8K2OAl2O36SiO2(3)水玻璃：无色粘稠的溶液，是一种矿物胶，做粘合剂、防腐剂。Na2SiO3的水溶液请先回忆：地球的结构：地壳、地幔、地核 岩石圈包括：地壳和地幔的顶部，平均厚度约为千米请展示同学们所制作的火山模型：火山的构成：火山锥、火山口、火山通道 火山喷发物：气体、固体、液体三类试一试：能完成吗？用教

8、师所提供的材料，你能否模拟一下火山喷发时的情景吗？（建议用红色材料表示岩浆，用软的泡沫来代替地壳）。请观察下列不同类型的火山：火山的分类：死火山：在人类的历史上没有喷发过 活火山：在人类历史上经常喷发 休眠火山：史前曾经喷发过，史上偶尔有过 喷发。资料：全世界被确认的火山的余座，它在地球上的分布并不均匀，主要集中分布在某些地区，如环太平洋的陆地和周围海区，以及地中海喜马拉雅山一带。火山的害处和益处：危害：1、2、3、对人类的益处：1、2、3、4、地震的危害：1、有关唐山大地震的灾害报道；2、其它有关地震灾害的记录；思考：地震既然能够造成极大的破坏，其释放出来的能量一定相当巨大，这些能量来源于哪里呢？跟我一起来做：有关地震的几个概念：震源：震源深度：震中：震中距：如何预报和防范地震、减小其危害？1、根据各种表象进行判断（请听唐山大地震之前的记录），提前进行预防；2、修建的建筑具有防震功能；3、掌握逃生技巧。内容小结：一、火山 1、火山构造 2、火山的危害和益处 3、火山的分类、分布 二、地震 1、地震的发生 2、地震的分布