非金属元素及其化合物非金属元素及其化合物 13届高考第一轮复习课件届高考第一轮复习课件 第三单元第三单元含硅物质和信息材料含硅物质和信息材料 CSiGeSnPb碳族（碳族（IVA）：）：C、Si、Ge(锗锗)、Sn(锡锡)、Pb下列气态氢化物最不稳定的是（下列气态氢化物最不稳定的是（ ） A. PH3 B. H2S C. HCl D. SiH4D碳碳族族元元素素外外围围电电子子排排布布ns2np2,在在周周期期表表p区区，C、Si、Ge、Sn 的的+4价价化化合合物物是是稳稳定定的的，而而Pb的的+2价价化化合合物物是是稳稳定定的的, PbO2有有强强氧氧化化性性。如如：稳稳定定性性 SnCl4 SnCl2 ，PbO2 PbO若碳族元素用若碳族元素用R表示，则最高价氧化表示，则最高价氧化 物的通式为物的通式为RO2 ，相应的水化物为相应的水化物为 H4RO4或或H2RO3 ，气态氢化物为，气态氢化物为RH4 强调强调:一、碳及化合物一、碳及化合物 足球烯足球烯C60碳碳的的同同素素异异形形体体金刚石金刚石石墨石墨COCa(HCO3)2CaCO3C工业工业CO2MgSiO2或或H2O或或CO2C浓浓HNO3、浓、浓H2SO4H2OC60分分子子结结构构示示意意图图共共价价键键非极性非极性12个正五边形个正五边形20个正六边形个正六边形单双键数目？晶体类型？单双键数目？晶体类型？必修必修2P19页页题型1 晶体结构知识目前，科学界拟合成一种目前，科学界拟合成一种“二重构造二重构造”的的球型分子，即把球型分子，即把“足球型足球型”的的C60溶进溶进“足足球型球型”的的Si60分子中，外面的硅原子与里面分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法不正确的是（子的说法不正确的是（ ）A、该晶体是一种新型化合物该晶体是一种新型化合物B、该晶体属于分子晶体该晶体属于分子晶体C、是两种单质组成的混合物是两种单质组成的混合物D、相对分子质量为相对分子质量为2400C二、硅及化合物二、硅及化合物1、硅（、硅（Si）在在自然界中，没游离态的硅，自然界中，没游离态的硅，以化合态存在，以化合态存在， 在地壳中含量在地壳中含量居第二位。居第二位。晶体硅的晶体结构与金刚石相似，正四面体晶体硅的晶体结构与金刚石相似，正四面体向周围空间延伸形成空间网状的结构。但由向周围空间延伸形成空间网状的结构。但由于于硅原子半径比碳原子半径大硅原子半径比碳原子半径大，所以，其，所以，其熔熔沸点要比金刚石低，硬度要比金刚石小。沸点要比金刚石低，硬度要比金刚石小。Si10928Si化学化学性质性质试分析第三个反应的氧化还原情况？试分析第三个反应的氧化还原情况？ 常温下常温下，硅的化学性质不活泼，硅的化学性质不活泼， 除氢氟酸、氟气、强碱外除氢氟酸、氟气、强碱外 常温下常温下：与与F2 2与与HF与强碱（如与强碱（如NaOH）Si + 2F2 =SiF4Si + 4HF=SiF4 + 2H2Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 +2H2Si化学化学性质性质Si+C = SiC加热条件加热条件下：下：与氧气与氧气与氢气与氢气与氯气与氯气Si + 2H2 =SiH4高温高温Si + O2 =SiO2点燃点燃Si + 2Cl2 =SiCl4高温高温高温高温与碳与碳硅的制备硅的制备SiO2 粗硅粗硅 SiCl4 Si+C +Cl2 精馏精馏+H2高温高温高温高温高温高温1、 SiO2+2C = 2CO+Si (含杂质的粗硅含杂质的粗硅)2、 Si+2Cl2 = SiCl4 或或 Si+3HCl（气）（气）= SiHCl3+H23、生成的液态生成的液态SiCl4经精馏、除硼、砷等，再用经精馏、除硼、砷等，再用H2还原还原 SiCl4+2H2=4HCl+Si 或或 SiHCl3+H2 = Si+3HCl (纯度高的多晶硅纯度高的多晶硅)高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温2、二氧化硅、二氧化硅1 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。晶体二氧化硅叫石英、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。水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。SiOSiO2 2晶体是一种立体网状晶体是一种立体网状晶体是一种立体网状晶体是一种立体网状结构。每个结构。每个结构。每个结构。每个SiSi与与与与4 4个个个个OO形成形成形成形成4 4个共价键，前者位于正四面个共价键，前者位于正四面个共价键，前者位于正四面个共价键，前者位于正四面体的中心后者位于正四面体的中心后者位于正四面体的中心后者位于正四面体的中心后者位于正四面体的顶点；每个体的顶点；每个体的顶点；每个体的顶点；每个SiSi周围有周围有周围有周围有4 4个个个个OO，每个，每个，每个，每个OO的周围有的周围有的周围有的周围有2 2个个个个SiSi，实际上，实际上，实际上，实际上SiOSiO2 2晶体是由晶体是由晶体是由晶体是由SiSi原子和原子和原子和原子和OO原子按原子按原子按原子按1:21:2的比例的比例的比例的比例组成的原子晶体组成的原子晶体组成的原子晶体组成的原子晶体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：酸性氧化物：但是不溶于水，也不与水反应。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+2H2O ( 雕刻玻璃雕刻玻璃 )2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O所以：不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，所以：不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液， 如如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2COCO3 3、NaSiONaSiO3 3等溶液。等溶液。(3)高温时：高温时：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+CaO=CaSiO3高温高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温SiO2+2C=Si+2CO高温高温Na+KCl = NaCl+K高温例如：例如：3 3、用途：光导纤维、用途：光导纤维, ,光学仪器、玻璃原料、建筑材料光学仪器、玻璃原料、建筑材料光学仪器、玻璃原料、建筑材料光学仪器、玻璃原料、建筑材料题型题型2 硅及其化合物的性质硅及其化合物的性质考例考例 指出下列反应中指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作所表现的化学性质或作用，在用，在AE选项中选择正确答案填入括号内选项中选择正确答案填入括号内SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（ ）SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2（ )SiO2+2C Si+2CO（ ）SiO2+3C SiC+2CO（ ）SiO2+4HF=SiF4+2H2O（ ）A、作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B、 氧化剂氧化剂C、酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性D、将挥发性的酸酐从其盐中置换出来将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E、未参加氧化还原反应未参加氧化还原反应高温高温高温CDBEA3 3、硅酸盐：、硅酸盐： 多数不溶于水多数不溶于水 水玻璃：水玻璃： 无色粘稠的溶液，是一种矿物胶，做粘合无色粘稠的溶液，是一种矿物胶，做粘合剂、防腐剂。剂、防腐剂。NaNa2 2SiOSiO3 3的水溶液的水溶液Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H2SiO3Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4 金属氧化物形式表示：金属氧化物形式表示：X=8X=8K2OAl2O36SiO2Na2SiO3AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4KAlSi3OxNa2O SiO2Al2O3 2SiO2 2H2OSiCH4SiO4H2SiO3SiSiO2SiCl4SiH4SiF4Na2SiO3小结：小结：硅及其主要化合物相互之间关系：硅及其主要化合物相互之间关系：Si的反常性质？的反常性质？Na2OCaO6SiO2玻璃窑玻璃窑纯碱、石灰石、纯碱、石灰石、 石英石英陶瓷窑陶瓷窑黏土黏土硅酸三钙、硅酸三钙、硅酸二钙、硅酸二钙、铝酸三钙铝酸三钙水泥回转窑水泥回转窑粘土、石灰石粘土、石灰石和石膏和石膏玻璃玻璃陶瓷陶瓷水泥水泥成分成分设备设备原料原料名称名称三、硅酸盐工业（玻璃、水泥、陶瓷）三、硅酸盐工业（玻璃、水泥、陶瓷） 无机非金属材料无机非金属材料课堂练习课堂练习1:下图分别代表有关反应中的一种物质，请填下以下空白。下图分别代表有关反应中的一种物质，请填下以下空白。 （1）、的化学式分别的化学式分别 、 、 。（2）与与反应的化学方程式是反应的化学方程式是 。探究练习探究练习2 2：某科研小组用高岭土（主要成分是某科研小组用高岭土（主要成分是 AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O并含少量并含少量CaOCaO、FeFe2 2O O3 3）研制新型净水剂（铝的化合物）。研制新型净水剂（铝的化合物）。其实验步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，其实验步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣。滤液用盐酸冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣。滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液为净水剂。酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液为净水剂。 （1 1）写出熔融时主要成分与纯碱的反应方程式）写出熔融时主要成分与纯碱的反应方程式 （AlAl2 2O O3 3与纯碱的反应和与纯碱的反应和SiOSiO2 2与纯碱的反应类似）与纯碱的反应类似） _，_。 （2 2）最后的沉淀物是）最后的沉淀物是_，生成该沉淀的，生成该沉淀的 离子方程式是离子方程式是_。 （3 3）实验室中常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚）实验室中常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩锅。本实验在熔融土样时应选用和铁坩锅。本实验在熔融土样时应选用_坩埚。坩埚。把把河河砂砂（主主要要成成分分SiOSiO2 2）跟跟MgMg粉粉按按质质量量比比大大约约为为15241524混混合合后后，装装入入试试管管中中加加热热约约1 1分分钟钟后后剧剧烈烈反反应应，生生成成一一种种白白色色固固体体化化合合物物和和一一种种硅硅化化物物，混混合合物物冷冷却却后后，加加入入稀稀H H2 2SOSO4 4，立立即即产产生生气气泡泡，并并伴伴有有爆爆炸炸声声，产产生生的的气气体体是是一一种种能能在空气中自燃的气态氢化物。在空气中自燃的气态氢化物。 (1)(1)河砂和镁粉加热的化学方程式：河砂和镁粉加热的化学方程式： ，该该反反应应为为 反应（填放热或吸热反应（填放热或吸热) )(2)(2)生生成成物物与与稀稀H H2 2SOSO4 4反反应应产产生生的的气气体体是是 , ,产生产生“爆炸声爆炸声”的化学方程式：的化学方程式： 。SiO2 +4Mg= 2MgO + Mg2Si 放热放热SiH4SiH4+ 2O2 = SiO2+2H2O课堂练习课堂练习3:题型题型3 碳族元素化合物对环境的影响碳族元素化合物对环境的影响考例考例 汽车尾气（含有烃类、汽车尾气（含有烃类、CO、SO2 、NO等物质）是城市空等物质）是城市空气污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个气污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催催化剂转换器化剂转换器”（用铂、钯合金作催化剂），它的特点是能使（用铂、钯合金作催化剂），它的特点是能使CO与与NO反应，生成可参与大气循环的无毒气体，并促使烃类充分反应，生成可参与大气循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及燃烧及SO2的转化。的转化。（1）写出）写出CO与与NO反应的化学方程式：反应的化学方程式：（2）“催化剂转换器催化剂转换器”的缺点之一是在一定程度上提高了空气的缺点之一是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是：的酸度，其原因是：（3）以下措施能控制城市污染源的是）以下措施能控制城市污染源的是 （填选项）。（填选项）。A、开发氢能源开发氢能源 B、使用电动车使用电动车 C、植树造林植树造林 D、多修高大烟囱多修高大烟囱2CO+2NO 2CO2+N2 催化剂由于催化剂能促进SO2的转化，即SO2转化为SO3 进而产生H2SO4酸雾，提高空气酸度。 A B例例 、将炭和、将炭和8g氧气在密闭容器中使之发生反应，氧气在密闭容器中使之发生反应，反应后冷反应后冷 却到原来的温度，压强为起始时的却到原来的温度，压强为起始时的1.5倍，倍，则其反应的则其反应的 结果是（结果是（ ） A、生成生成CO、CO2体积相等体积相等 B、生成生成CO、CO2的物质的量之比的物质的量之比1：2 C、生成生成CO、CO2的物质的量之比的物质的量之比2：1 D、消耗炭消耗炭4.5gC D例例4、第三周期元素、第三周期元素R，它的原子核外最外层上达它的原子核外最外层上达到饱和所到饱和所 需电子数是最内层电子数的整数倍，且需电子数是最内层电子数的整数倍，且小于次外层电子数的小于次外层电子数的3/4，则关于，则关于R的判断正确的的判断正确的是（是（ ） A、常温时，能稳定存在的常温时，能稳定存在的R的氧化物都能的氧化物都能与烧碱溶与烧碱溶 液反应液反应 B、R的最高价氧化物的水化物为强酸的最高价氧化物的水化物为强酸 C、R的单质在固态时均属于分子晶体的单质在固态时均属于分子晶体 D、R的气态氢化物在常温下都能稳定存在的气态氢化物在常温下都能稳定存在A 设计一个实验，能通过观察到的明设计一个实验，能通过观察到的明显的现象，说明显的现象，说明COCO2 2与与NaOHNaOH溶液发生了溶液发生了反应。反应。 实验用品：集气瓶、烧瓶、分液漏实验用品：集气瓶、烧瓶、分液漏斗、长颈漏斗、导管、橡皮管、弹簧斗、长颈漏斗、导管、橡皮管、弹簧夹、烧杯、量筒、水、夹、烧杯、量筒、水、COCO2 2气体、气体、NaOHNaOH溶液以及你认为所能用到的仪器和药溶液以及你认为所能用到的仪器和药品。现有五位同学设计了下图品。现有五位同学设计了下图AEAE五五个装置，试回答：个装置，试回答：课堂练习课堂练习4: （1 1）对对图图A A，当当将将分分液液漏漏斗斗中中的的NaOHNaOH溶溶液液滴滴入入烧烧瓶瓶时时，如如果果看看到到水水槽槽中中的的水水被被吸吸入入到到烧烧瓶瓶中中，则则证证明明COCO2 2与与NaOHNaOH溶溶液液发发生生了了反反应应。请请写写出出NaOHNaOH溶溶液液与与过过量量COCO2 2反应的离子方程式反应的离子方程式 。 （2 2）对对图图B BE E，请请指指出出能能达达到到实实验验目目的的的的装装置置 （用用B B、C C、D D、E E填填空空），并并选选出出其其中中一一种种，说说明明能能证证明明COCO2 2与与NaOHNaOH溶溶液液发发生生了了反反应应的的操操作作及及实实验验现现象，将结果填入下表象，将结果填入下表COCO2 2+OH+OH- -=HCO=HCO3 3- -B C D EB C D E所选装置所选装置操作方法操作方法实验现象实验现象B BC CD DE E将将COCO2 2的试管的的试管的橡皮塞打开橡皮塞打开水槽中水槽中NaOHNaOH溶液上升到溶液上升到试管中试管中通过分液漏斗向通过分液漏斗向COCO2 2气体的集气瓶气体的集气瓶a a中加入中加入NaOHNaOH溶液溶液b b瓶中的瓶中的NaOHNaOH溶液不能排溶液不能排入烧杯中入烧杯中向向a a瓶中通入瓶中通入COCO2 2气体气体b中无气泡中无气泡冒出冒出将滴管中将滴管中NaOHNaOH溶溶液挤入烧瓶中液挤入烧瓶中产生喷泉产生喷泉现象现象某无色混合气体中可能含有某无色混合气体中可能含有H H2 2、COCO、COCO2 2、HClHCl、NHNH3 3及水蒸气中的两种或多种，当混合气体依次通及水蒸气中的两种或多种，当混合气体依次通过：（1 1）澄清石灰水（无）澄清石灰水（无浑浊现象）；（象）；（2 2）氢氧化氧化钡（有（有浑浊现象）；（象）；（3 3）浓硫酸（无硫酸（无现象）；（象）；（4 4）灼灼热氧化氧化铜（变红色）；（色）；（5 5）无水硫酸）无水硫酸铜（变蓝色）。色）。试分析分析该混合气体中肯定有混合气体中肯定有_，肯定没有肯定没有_，可能有，可能有_。4、将足量、将足量CO2通人通人KOH和和Ca（OH）2的混合稀溶的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入）和通入CO2体积体积（y）的关系正确的是（）的关系正确的是（ ） A B C DD 3 3、G GB BO O是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称。若知：铋的简称。若知：在在GBOGBO中，锗处于其最高价态中，锗处于其最高价态 在在GBOGBO中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层层8 8电子稳定结构电子稳定结构 GBOGBO可看作是由锗和铋两种元可看作是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在GBOGBO晶体的晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。请填空：请填空：（1 1）锗和铋的元素符号分别是）锗和铋的元素符号分别是 和和 。 （2 2）GBOGBO晶体的化学式是晶体的化学式是 。GeBi2Bi2O33GeO2或或Bi4（GeO4）3