非金属及其化合物复非金属及其化合物复习 碳族元素碳族元素 元素符号元素符号CSiGeSnPb原子序数原子序数614325082原子半径的变化原子半径的变化 金属性与非金属金属性与非金属性的变化趋势性的变化趋势 最高正价最高正价 +4 +4 +4 +4 +4 最高价氧化物最高价氧化物 最高价氧化物的最高价氧化物的水化物的化学式水化物的化学式及酸碱性强弱及酸碱性强弱 氢化物的化学式氢化物的化学式及稳定性强弱及稳定性强弱 CH4 SiH4 逐逐 渐渐 增增 大大非金属性减弱、金属性增强非金属性减弱、金属性增强酸性减弱、碱性增强酸性减弱、碱性增强稳稳 定定 性性 减减 弱弱 CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2 H2CO3 H2SiO3 Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4 一、碳同素异形体一、碳同素异形体金刚石金刚石： 色色_ _晶体晶体, 键角键角_，硬度，硬度 ， 导电导电石墨：石墨： 色不透明色不透明, 金属光泽金属光泽,滑腻滑腻, 导电导电无定形碳：包括炭黑、木炭、活性炭、无定形碳：包括炭黑、木炭、活性炭、焦炭焦炭C60:“足球烯足球烯”，属，属_晶体晶体无无原子晶体原子晶体109028高高不不黑黑有有能能分子晶体分子晶体10928 金刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网状结构空间网状结构的的原子晶体原子晶体，在晶体中，每，在晶体中，每个碳原子都被相邻的个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，处于个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以个碳原子的中心，以共价键与共价键与4个碳原子结合。成为个碳原子结合。成为正四面体结构正四面体结构，这些正四面体向空，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（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（和沸点（4827）都很高）都很高,硬度硬度很大。很大。金刚石金刚石- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120共价键共价键范德华力范德华力 石墨是石墨是层状结构层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与在层与层之间层之间，是以是以分子间作用力分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子以较强共结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的价键结合，使石墨的熔点很高比金刚石的还要高熔点很高比金刚石的还要高） ,沸点与金刚石沸点与金刚石相同相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的的硬度很小硬度很小。石墨石墨C60二、单质碳的性质二、单质碳的性质 C+H2O = CO+H2高温高温 CO+H2O(g) = CO2+H2高温高温2、还原性、还原性 C+2CuO= CO2 +2Cu高温高温 C + O2= CO2 2C + O2(不足不足) = 2CO点燃点燃点燃点燃1、可燃性：可燃性：（1）物理性质）物理性质（2）化学性质）化学性质、 可燃性：可燃性：2CO + O2 = 2CO2 (用点燃方法除用点燃方法除CO)点燃点燃还原性：还原性：Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 (炼铁炼铁) CuO + CO = Cu + CO2 （3）毒性）毒性三、一氧化碳的性质三、一氧化碳的性质四、二氧化碳的性质四、二氧化碳的性质1、氧化性、氧化性CO2+C = 2CO2Mg+CO2 = 2MgO+C点燃2、酸性氧化物、酸性氧化物CO2+NaOHCO2+Ca(OH)2Na2CO3(饱和饱和) + CO2 + H2O = 2NaHCO3 3 二氧化碳的制法二氧化碳的制法: 工业制法工业制法 CaCO3 = CaO + CO2 高温高温 实验室制法实验室制法 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 3.一氧化碳与二氧化碳的比较一氧化碳与二氧化碳的比较 一氧化碳一氧化碳 二氧化碳二氧化碳物理性质物理性质无色、无味、无色、无味、有毒、难溶于有毒、难溶于水水无色、略带酸味、能溶于无色、略带酸味、能溶于水、固态称干冰水、固态称干冰化学性质化学性质1、可燃性、可燃性1、不能燃烧、不助燃、不能燃烧、不助燃2、还原性、还原性2、氧化性、氧化性3、不成盐氧化、不成盐氧化物物3、酸性氧化物、酸性氧化物实验室制实验室制法法 略略CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O工业制法工业制法 高温高温 C+H2O=CO+H2 高温高温 CaCO3=CaO+CO2五、碳酸和碳酸盐1、碳酸碳酸常见的不稳定酸有：常见的不稳定酸有：H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3等，其中等，其中: :a. a.H2CO3极不稳定极不稳定; ;b. b.光照能加快光照能加快HClO、HNO3的分解的分解; ;c. c.H2SiO3受热时才分解。受热时才分解。常见的酸性比碳酸弱的酸（或酚）有：常见的酸性比碳酸弱的酸（或酚）有：H2S、HClO、H2SiO3、C6H6OH 、Al(OH)3等等常见的反应有：常见的反应有：CO2+H2O+Ca(ClO)2 =CaCO3+2HClOCO2+ H2O + Na2SiO3=Na2CO3+H2 SiO3CO2+ H2O + C6H5ONa C6H6OH + NaHCO3CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3 + NaHCO32 2 、碳酸盐碳酸盐 (1)碳酸正盐与酸式盐的比较碳酸正盐与酸式盐的比较: : 正正 盐盐 酸式盐酸式盐水溶性水溶性钾钠钾钠铵盐易溶于水、其与难溶铵盐易溶于水、其与难溶都溶于水都溶于水热稳定热稳定性性K2CO3、Na2CO3受热难分解受热难分解CaCO3、(NH4)2CO3受热易分解受热易分解 2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O与酸反与酸反应应CO32- +2H+= CO2+H2OCaCO3+ 2H+= Ca2+CO2+H2O HCO3- +H+= CO2+H2O与碱反与碱反应应Na2CO3+Ca(OH)2= CaCO3+2NaOHNaHCO3+NaOH= Na2CO3+H2O转化关转化关系系 Na2CO3+CO2+H2O= 2NaHCO3 2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O(2)碳酸盐的热稳定性规律碳酸盐的热稳定性规律 Na2CO3、K2CO3的热稳定性极强，在高温熔化下也难分解。的热稳定性极强，在高温熔化下也难分解。 CaCO3、BaCO3 、MgCO3、CuCO3等热稳定性较强，但在高等热稳定性较强，但在高温下能分解，生成金属氧化物和二氧化碳。温下能分解，生成金属氧化物和二氧化碳。 NaHCO3、KHCO3的热稳定性较差，在固态时加热易分解：的热稳定性较差，在固态时加热易分解： 2NaHCO3=Na2CO3+ CO2+ H2O 2KHCO3=K2CO3+ CO2+ H2O NH4HCO3、(NH4)2CO3不稳定，在常温、常压下就开始分解，不稳定，在常温、常压下就开始分解，加热后分解更快：加热后分解更快： NH4 HCO3=NH3+ CO2+ H2O (NH4)2CO3 =2NH3+ CO2+ H2O Ca(HCO3)2 、 Mg(HCO3)2的热稳定性也很差，在水溶液中受的热稳定性也很差，在水溶液中受热易分解：热易分解： Ca(HCO3)2 =CaCO3+ CO2+ H2O Mg(HCO3)2 =MgCO3+ CO2+ H2O（MgCO3微溶于水微溶于水） 六、六、硅硅1 1、只有化合态，无游离态；在地壳中含量居第二位。、只有化合态，无游离态；在地壳中含量居第二位。2 2、两种同素异形体：晶体硅和无定形硅、两种同素异形体：晶体硅和无定形硅。灰灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。3 3、化学性质：、化学性质：不不活泼活泼(1)(1)常温下：常温下：Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4 +2H2Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2注意：其它氧化剂，如注意：其它氧化剂，如ClCl2 2、O O2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3等常等常温下都不与硅起反应。温下都不与硅起反应。硅硅晶体的结构：晶体的结构：正四面体正四面体（类似于金刚石）原子晶体（类似于金刚石）原子晶体(2)(2)加热时：与某些非金属反应加热时：与某些非金属反应Si+O2=SiO2Si+2Cl2=SiCl44、工业制法、工业制法SiO2+2C = Si+2CO 高温Si+2Cl2= SiCl4SiCl4+2H2= Si+4HCl高温七七、二氧化硅二氧化硅石英坩埚光导纤维纯净的二氧化硅是六纯净的二氧化硅是六方柱状的透明晶体方柱状的透明晶体原子晶体原子晶体玛瑙水晶坚硬、难溶固体坚硬、难溶固体七、二氧化硅七、二氧化硅1、物理性质：、物理性质：坚硬难熔的固体坚硬难熔的固体 （原子晶体）（原子晶体） 有晶体和无定形两大类。晶体二氧化硅叫石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。英、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=Na2SiO3+H2O所以：所以：不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2COCO3 3、NaSiNaSiO3 3等溶液。等溶液。) )(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：七、七、硅酸及硅酸盐：硅酸及硅酸盐：(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：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：八八、碳酸根离子、碳酸氢根离子和硅酸根离子检验碳酸根离子、碳酸氢根离子和硅酸根离子检验1、 CO32-的检验的检验原理：原理：CO32-+Ca2+ = CaCO3 CaCO3为白色固体，不溶于水但溶于盐酸或硝酸，且生成为白色固体，不溶于水但溶于盐酸或硝酸，且生成 无色、无味的气味。无色、无味的气味。CaCO3+2H+ =Ca 2+CO2+ H2O方法：向待检溶液中加入过量的方法：向待检溶液中加入过量的CaCl2溶液，若生成白色沉淀，再溶液，若生成白色沉淀，再 加入稀盐酸或稀硝酸，若白色加入稀盐酸或稀硝酸，若白色 沉淀又溶解，且生成无色、沉淀又溶解，且生成无色、 无味气体，则待检溶液中有无味气体，则待检溶液中有CO32-。注意：注意：试剂试剂CaCl2溶液也可用溶液也可用Ca(NO3)2 、BaCl2、Ba(NO3)2 等的溶液代之，但不能用等的溶液代之，但不能用Ca(OH)2 溶液或溶液或Ba(OH)2 溶液，溶液， 原因是无法排除原因是无法排除HCO3-的干扰；的干扰； 对白色沉淀要加入稀盐酸或稀硝酸溶之以排除对白色沉淀要加入稀盐酸或稀硝酸溶之以排除Ag+、 SiO32-的干扰。但不可用硫酸溶液，原因是的干扰。但不可用硫酸溶液，原因是H2 SO4溶解溶解 CaCO3 或或BaCO3的效果不佳的效果不佳. 白色沉淀溶解之后还要通过气体及其气味来进一步排除白色沉淀溶解之后还要通过气体及其气味来进一步排除 等等SO32-的干扰。的干扰。2、HCO3-的检验的检验原理：原理：HCO3-的盐易溶于水，易与的盐易溶于水，易与H+反应；反应； HCO3-+H+ = CO2+ H2O, CO2为无色无味气味。为无色无味气味。方法：向待检溶液中加入足量的方法：向待检溶液中加入足量的Ca2+或或Ba2+的可溶性盐溶液。若无的可溶性盐溶液。若无 明显现象，再向溶液中加入足量的酸（如盐酸、硝酸、醋明显现象，再向溶液中加入足量的酸（如盐酸、硝酸、醋 酸等）溶液，若溶液中逸出无色、无味的气体，则待检溶酸等）溶液，若溶液中逸出无色、无味的气体，则待检溶 液中有液中有HCO3-。注意：注意：Ca2+或或Ba2+的溶液不可用的溶液不可用Ca(OH)2 溶液或溶液或Ba(OH)2溶液，原溶液，原 因是因是OH-将将HCO3-转化为转化为CO32-；加酸后要通过气体的气味排加酸后要通过气体的气味排 除除HSO3-的干扰。的干扰。3、 SiO32-的检验的检验原理：原理：SiO32-+2H+ = H2 SiO3或或SiO32-+2H+ H2O = H4SiO4 H2SiO3 、H4SiO4是白色固体，不溶于水和酸是白色固体，不溶于水和酸(H+)。方法：向待检溶液中加入过量的稀硝酸，若生成白色沉淀，则待检方法：向待检溶液中加入过量的稀硝酸，若生成白色沉淀，则待检 溶液中有溶液中有SiO32-。注意：若用盐酸代替硝酸，则有注意：若用盐酸代替硝酸，则有Ag+等干扰；若用稀硫酸代替硝等干扰；若用稀硫酸代替硝 酸，则有酸，则有Ba2+等干扰。等干扰。九、硅及其化合物的特殊性九、硅及其化合物的特殊性1、硅的还原性比碳强，而碳在高温下能从二氧化、硅的还原性比碳强，而碳在高温下能从二氧化硅中还原出硅硅中还原出硅2、非金属单质只有硅能与强碱溶液反应生成氢气、非金属单质只有硅能与强碱溶液反应生成氢气3、非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅不但、非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅不但与氢氟酸反应，而且有氢气生成与氢氟酸反应，而且有氢气生成5、无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却、无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水难溶于水4、酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应，、酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应，而二氧化硅却能与氢氟酸反应而二氧化硅却能与氢氟酸反应十、硅酸盐工业简介十、硅酸盐工业简介主要成分原理设备原料 陶 瓷 玻 璃 水 泥反应条件粘土、石灰石粘土、石灰石石灰石、纯碱、石英石灰石、纯碱、石英粘土粘土水泥回转窑水泥回转窑玻璃窑玻璃窑复杂的物理复杂的物理化学变化化学变化复杂的物理复杂的物理化学变化化学变化Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、4SiO2高温高温高温高温高温高温( (一一) )什么是无机非金属材料什么是无机非金属材料十一、无机非金属材料十一、无机非金属材料1、材料、材料2 2、材料的几种分类方法、材料的几种分类方法(1)(1)按化学组成和特性分按化学组成和特性分无机非金属材料无机非金属材料 传统传统无机非金属材料无机非金属材料 新型新型无机非金属材料无机非金属材料 金属材料金属材料高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维(2)(2)按用途分按用途分结构材料：结构材料：利用材料的力学和理、化性质，利用材料的力学和理、化性质，广泛应用于机械制造、工程建设、广泛应用于机械制造、工程建设、交通运输等各个工业部门交通运输等各个工业部门功能材料：功能材料： 利用材料的热、光、电、磁等性能用利用材料的热、光、电、磁等性能用于电子、激光、通讯、能源和生物工于电子、激光、通讯、能源和生物工程等许多高新技术领域。程等许多高新技术领域。隐形飞机（特殊光学材料）隐形飞机（特殊光学材料）4、新型无机非金属材料的特征、新型无机非金属材料的特征（1）耐高温、强度高）耐高温、强度高 （2）具有电学性质）具有电学性质 （3）具有光学性质）具有光学性质 （4）具有生物功能）具有生物功能 二、几种典型的新型无机非金属材料二、几种典型的新型无机非金属材料1 1、结构材料、结构材料高温结构陶瓷高温结构陶瓷(1)(1)氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷: :熔点高熔点高 、硬度大、透明、耐高温、硬度大、透明、耐高温 (2)(2)氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷: : 超硬度，耐磨损；超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温时也抗氧抗腐蚀，高温时也抗氧化；化；抗冷热冲击而不碎裂；抗冷热冲击而不碎裂；耐高温且不易传热；耐高温且不易传热；本身具有润本身具有润滑性滑性 (3)(3)人造宝石人造宝石:红宝石和蓝宝石的主要成分都是红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。（刚玉）。光导纤维（二氧化硅）光导纤维（二氧化硅）主要特性主要特性抗干扰性能好，不发生辐射；抗干扰性能好，不发生辐射；通通讯质量好；讯质量好；质量轻、耐腐蚀质量轻、耐腐蚀主要用途主要用途 除用于通讯外，还用于医疗、信除用于通讯外，还用于医疗、信息处理、息处理、传能传像、遥测遥控、照明传能传像、遥测遥控、照明等。等。是高质量传导光的玻璃纤维，信是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公路的息高速公路的“基石基石”光导纤维的特点和用途：光导纤维的特点和用途：2 2、功能材料、功能材料光导纤维（光纤）光导纤维（光纤）