1、非金屬及其化合物碳族元素復(fù)習(xí)講解一、碳同素異形體一、碳同素異形體金剛石金剛石： 色色_ _晶體晶體, 鍵角鍵角_，硬度，硬度 ， 導(dǎo)電導(dǎo)電石墨：石墨： 色不透明色不透明, 金屬光澤金屬光澤,滑膩滑膩, 導(dǎo)電導(dǎo)電無(wú)定形碳：包括炭黑、木炭、活性炭、無(wú)定形碳：包括炭黑、木炭、活性炭、焦炭焦炭C60:“足球烯足球烯”，屬，屬_晶體晶體無(wú)無(wú)原子晶體原子晶體109028高高不不黑黑有有能能分子晶體分子晶體10928 金剛石是一種具有金剛石是一種具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的的原子晶體原子晶體，在晶體中，每，在晶體中，每個(gè)碳原子都被相鄰的個(gè)碳原子都被相鄰的4個(gè)碳原子包圍，處于個(gè)碳原子包圍，處于4個(gè)碳原子的中

2、心，以個(gè)碳原子的中心，以共價(jià)鍵與共價(jià)鍵與4個(gè)碳原子結(jié)合。成為個(gè)碳原子結(jié)合。成為正四面體結(jié)構(gòu)正四面體結(jié)構(gòu)，這些正四面體向空，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。金剛石的熔點(diǎn)（間發(fā)展，構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。金剛石的熔點(diǎn)（3550）和沸點(diǎn)（和沸點(diǎn)（4827）都很高）都很高,硬度硬度很大。很大。金剛石金剛石- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

3、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

4、 - - 120共價(jià)鍵共價(jià)鍵范德華力范德華力 石墨是石墨是層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，碳原子排成六邊形，每個(gè)碳原，在每一層內(nèi)，碳原子排成六邊形，每個(gè)碳原子與其它子與其它3個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；在層與在層與層之間層之間，是以是以分子間作用力分子間作用力結(jié)合的。由于同一層的碳原子以較強(qiáng)共結(jié)合的。由于同一層的碳原子以較強(qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合，使石墨的價(jià)鍵結(jié)合，使石墨的熔點(diǎn)很高比金剛石的還要高熔點(diǎn)很高比金剛石的還要高） ,沸點(diǎn)與金剛石沸點(diǎn)與金剛石相同相同。但由于層與層之間的分子間作用力很弱，容易滑動(dòng)，使石墨。但由于層與層之間的分子間作用力很弱，容易

5、滑動(dòng)，使石墨的的硬度很小硬度很小。石墨石墨C60二、單質(zhì)碳的性質(zhì)二、單質(zhì)碳的性質(zhì) C+H2O = CO+H2高溫高溫 CO+H2O(g) = CO2+H2高溫高溫2、還原性、還原性 C+2CuO= CO2 +2Cu高溫高溫 C + O2= CO2 2C + O2(不足不足) = 2CO點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃1、可燃性：可燃性：（1）物理性質(zhì)）物理性質(zhì)（2）化學(xué)性質(zhì)）化學(xué)性質(zhì)、 可燃性：可燃性：2CO + O2 = 2CO2 (用點(diǎn)燃方法除用點(diǎn)燃方法除CO)點(diǎn)燃點(diǎn)燃還原性：還原性：Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 (煉鐵煉鐵) CuO + CO = Cu + CO2 （3）毒性）毒性三

6、、一氧化碳的性質(zhì)三、一氧化碳的性質(zhì)四、二氧化碳的性質(zhì)四、二氧化碳的性質(zhì)1、氧化性、氧化性CO2+C = 2CO2Mg+CO2 = 2MgO+C點(diǎn)燃2、酸性氧化物、酸性氧化物CO2+NaOHCO2+Ca(OH)2Na2CO3(飽和飽和) + CO2 + H2O = 2NaHCO3 3 二氧化碳的制法二氧化碳的制法: 工業(yè)制法工業(yè)制法 CaCO3 = CaO + CO2 高溫高溫 實(shí)驗(yàn)室制法實(shí)驗(yàn)室制法 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 3.一氧化碳與二氧化碳的比較一氧化碳與二氧化碳的比較 一氧化碳一氧化碳 二氧化碳二氧化碳物理性質(zhì)物理性質(zhì)無(wú)色、無(wú)味、無(wú)色、無(wú)味、有毒

7、、難溶于有毒、難溶于水水無(wú)色、略帶酸味、能溶于無(wú)色、略帶酸味、能溶于水、固態(tài)稱干冰水、固態(tài)稱干冰化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)1、可燃性、可燃性1、不能燃燒、不助燃、不能燃燒、不助燃2、還原性、還原性2、氧化性、氧化性3、不成鹽氧化、不成鹽氧化物物3、酸性氧化物、酸性氧化物實(shí)驗(yàn)室制實(shí)驗(yàn)室制法法 略略CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O工業(yè)制法工業(yè)制法 高溫高溫 C+H2O=CO+H2 高溫高溫 CaCO3=CaO+CO2五、碳酸和碳酸鹽1、碳酸碳酸常見(jiàn)的不穩(wěn)定酸有：常見(jiàn)的不穩(wěn)定酸有：H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3等，其中等，其中: :a. a.H2CO3極不穩(wěn)定極不穩(wěn)定

8、; ;b. b.光照能加快光照能加快HClO、HNO3的分解的分解; ;c. c.H2SiO3受熱時(shí)才分解。受熱時(shí)才分解。常見(jiàn)的酸性比碳酸弱的酸（或酚）有：常見(jiàn)的酸性比碳酸弱的酸（或酚）有：H2S、HClO、H2SiO3、C6H6OH 、Al(OH)3等等常見(jiàn)的反應(yīng)有：常見(jiàn)的反應(yīng)有：CO2+H2O+Ca(ClO)2 =CaCO3+2HClOCO2+ H2O + Na2SiO3=Na2CO3+H2 SiO3CO2+ H2O + C6H5ONa C6H6OH + NaHCO3CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3 + NaHCO32 2 、碳酸鹽碳酸鹽 (1)碳酸正鹽與酸式鹽的比較碳酸正鹽

9、與酸式鹽的比較: : 正正 鹽鹽 酸式鹽酸式鹽水溶性水溶性鉀鈉銨鹽易溶于水、其與難溶鉀鈉銨鹽易溶于水、其與難溶都溶于水都溶于水熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定性性K2CO3、Na2CO3受熱難分解受熱難分解CaCO3、(NH4)2CO3受熱易分解受熱易分解 2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O與酸反與酸反應(yīng)應(yīng)CO32- +2H+= CO2+H2OCaCO3+ 2H+= Ca2+CO2+H2O HCO3- +H+= CO2+H2O與堿反與堿反應(yīng)應(yīng)Na2CO3+Ca(OH)2= CaCO3+2NaOHNaHCO3+NaOH= Na2CO3+H2O轉(zhuǎn)化關(guān)轉(zhuǎn)化關(guān)系系 Na2CO3+CO2+H2O= 2NaHCO3

10、 2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O(2)碳酸鹽的熱穩(wěn)定性規(guī)律碳酸鹽的熱穩(wěn)定性規(guī)律 Na2CO3、K2CO3的熱穩(wěn)定性極強(qiáng)，在高溫熔化下也難分解。的熱穩(wěn)定性極強(qiáng)，在高溫熔化下也難分解。 CaCO3、BaCO3 、MgCO3、CuCO3等熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，但在高等熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，但在高溫下能分解，生成金屬氧化物和二氧化碳。溫下能分解，生成金屬氧化物和二氧化碳。 NaHCO3、KHCO3的熱穩(wěn)定性較差，在固態(tài)時(shí)加熱易分解：的熱穩(wěn)定性較差，在固態(tài)時(shí)加熱易分解： 2NaHCO3=Na2CO3+ CO2+ H2O 2KHCO3=K2CO3+ CO2+ H2O NH4HCO3、(NH4)2CO3不穩(wěn)定

11、，在常溫、常壓下就開(kāi)始分解，不穩(wěn)定，在常溫、常壓下就開(kāi)始分解，加熱后分解更快：加熱后分解更快： NH4 HCO3=NH3+ CO2+ H2O (NH4)2CO3 =2NH3+ CO2+ H2O Ca(HCO3)2 、 Mg(HCO3)2的熱穩(wěn)定性也很差，在水溶液中受的熱穩(wěn)定性也很差，在水溶液中受熱易分解：熱易分解： 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、只有化合態(tài)，無(wú)游離態(tài)；在地殼中含量居第二位。、只有化合態(tài)，無(wú)游離態(tài)；在地殼中含量居第二位。2 2、兩種同素異形體：晶體硅和無(wú)

12、定形硅、兩種同素異形體：晶體硅和無(wú)定形硅。灰黑色，有金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點(diǎn)較高灰黑色，有金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點(diǎn)較高。3 3、化學(xué)性質(zhì)：、化學(xué)性質(zhì)：不活潑不活潑(1)(1)常溫下：常溫下：Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4 +2H2Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2注意：其它氧化劑，如注意：其它氧化劑，如ClCl2 2、O O2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3等等常溫下都不與硅起反應(yīng)。常溫下都不與硅起反應(yīng)。硅晶體的結(jié)構(gòu)：硅晶體的結(jié)構(gòu)：正四面體正四面體（類似于金剛石）原子晶體（類似于金剛石）原子晶體(2)(2)加熱時(shí)：與某些非金屬反應(yīng)加熱時(shí)：

13、與某些非金屬反應(yīng)Si+O2=SiO2Si+2Cl2=SiCl44、工業(yè)制法、工業(yè)制法SiO2+2C = Si+2CO 高溫Si+2Cl2= SiCl4SiCl4+2H2= Si+4HCl高溫七七、二氧化硅二氧化硅石英坩堝光導(dǎo)纖維純凈的二氧化硅是六純凈的二氧化硅是六方柱狀的透明晶體方柱狀的透明晶體原子晶體原子晶體瑪瑙水晶堅(jiān)硬、難溶固體堅(jiān)硬、難溶固體七、二氧化硅七、二氧化硅1、物理性質(zhì)：、物理性質(zhì)：堅(jiān)硬難熔的固體堅(jiān)硬難熔的固體 （原子晶體）（原子晶體） 有晶體和無(wú)定形兩大類。晶體二氧化硅叫有晶體和無(wú)定形兩大類。晶體二氧化硅叫石英、水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。石英、水晶，天然二氧化硅叫硅石、石

14、英砂。2 2、化學(xué)性質(zhì)：、化學(xué)性質(zhì)：十分穩(wěn)定十分穩(wěn)定(1)(1)酸性氧化物：但是不溶于水，也不與水反應(yīng)。酸性氧化物：但是不溶于水，也不與水反應(yīng)。(2)(2)常溫常溫只只與氫氟酸、強(qiáng)堿反應(yīng)與氫氟酸、強(qiáng)堿反應(yīng)4HF+SiO2=SiF4+2H2O2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O所以：所以：不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2COCO3 3、NaSiNaSiO3 3等溶液。等溶液。) )(3)高溫時(shí)：高溫時(shí)：SiO2+CaO=CaSiO3高溫Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高溫CaCO3+SiO2=CaSi

15、O3+CO2高溫干態(tài)下物質(zhì)間的反應(yīng)規(guī)律干態(tài)下物質(zhì)間的反應(yīng)規(guī)律: : 高沸點(diǎn)物質(zhì)（高沸點(diǎn)物質(zhì)（SiOSiO2 2）制低沸點(diǎn)物質(zhì)（）制低沸點(diǎn)物質(zhì)（COCO2 2） SiO2+2C=Si+2CO高溫Na+KCl = NaCl+K高溫注意：注意：例如：例如：七、硅酸及硅酸鹽：七、硅酸及硅酸鹽：(1)硅酸：硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，屬于弱酸，硅酸、原硅酸都不溶于水，屬于弱酸，其酸性比碳酸弱：其酸性比碳酸弱：Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3(2)(2)硅酸鹽：硅酸鹽： 多數(shù)不溶于水多數(shù)不溶于水(Na(Na2 2SiOSiO3 3易溶易溶) )通常寫成金屬氧化物形式：通常寫成金

16、屬氧化物形式： 如：如：Al2(Si2O5)(OH)4KAlSi3OxX=8K2OAl2O36SiO2( (3)3)水玻璃：水玻璃：無(wú)色粘稠的溶液，是一種礦物膠，做粘合劑、防腐劑。無(wú)色粘稠的溶液，是一種礦物膠，做粘合劑、防腐劑。NaNa2 2SiOSiO3 3的水溶液的水溶液制備：制備：八八、碳酸根離子、碳酸氫根離子和硅酸根離子檢驗(yàn)碳酸根離子、碳酸氫根離子和硅酸根離子檢驗(yàn)1、 CO32-的檢驗(yàn)的檢驗(yàn)原理：原理：CO32-+Ca2+ = CaCO3 CaCO3為白色固體，不溶于水但溶于鹽酸或硝酸，且生成為白色固體，不溶于水但溶于鹽酸或硝酸，且生成 無(wú)色、無(wú)味的氣味。無(wú)色、無(wú)味的氣味。CaCO3+

17、2H+ =Ca 2+CO2+ H2O方法：向待檢溶液中加入過(guò)量的方法：向待檢溶液中加入過(guò)量的CaCl2溶液，若生成白色沉淀，再溶液，若生成白色沉淀，再 加入稀鹽酸或稀硝酸，若白色加入稀鹽酸或稀硝酸，若白色 沉淀又溶解，且生成無(wú)色、沉淀又溶解，且生成無(wú)色、 無(wú)味氣體，則待檢溶液中有無(wú)味氣體，則待檢溶液中有CO32-。注意：試劑注意：試劑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， 原因是無(wú)法排除原因是無(wú)法排除HCO3-的干擾；的干擾； 對(duì)白色沉淀要加入稀鹽酸或稀

18、硝酸溶之以排除對(duì)白色沉淀要加入稀鹽酸或稀硝酸溶之以排除Ag+、 SiO32-的干擾。但不可用硫酸溶液，原因是的干擾。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. 白色沉淀溶解之后還要通過(guò)氣體及其氣味來(lái)進(jìn)一步排除白色沉淀溶解之后還要通過(guò)氣體及其氣味來(lái)進(jìn)一步排除 等等SO32-的干擾。的干擾。2、HCO3-的檢驗(yàn)的檢驗(yàn)原理：原理：HCO3-的鹽易溶于水，易與的鹽易溶于水，易與H+反應(yīng)；反應(yīng)； HCO3-+H+ = CO2+ H2O, CO2為無(wú)色無(wú)味氣味。為無(wú)色無(wú)味氣味。方法：向待檢溶液中加入足量的方法：向待檢溶液中加入足量的Ca2+或或Ba2+的

19、可溶性鹽溶液。若無(wú)的可溶性鹽溶液。若無(wú) 明顯現(xiàn)象，再向溶液中加入足量的酸（如鹽酸、硝酸、醋明顯現(xiàn)象，再向溶液中加入足量的酸（如鹽酸、硝酸、醋 酸等）溶液，若溶液中逸出無(wú)色、無(wú)味的氣體，則待檢溶酸等）溶液，若溶液中逸出無(wú)色、無(wú)味的氣體，則待檢溶 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-將將HCO3-轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CO32-；加酸后要通過(guò)氣體的氣味排；加酸后要通過(guò)氣體的氣味排 除除HSO3-的干擾。的干擾。3、 SiO32-的檢驗(yàn)的檢驗(yàn)原理：原理：SiO32-+2H+ = H2 SiO3

20、或或SiO32-+2H+ H2O = H4SiO4 H2SiO3 、H4SiO4是白色固體，不溶于水和酸是白色固體，不溶于水和酸(H+)。方法：向待檢溶液中加入過(guò)量的稀硝酸，若生成白色沉淀，則待檢方法：向待檢溶液中加入過(guò)量的稀硝酸，若生成白色沉淀，則待檢 溶液中有溶液中有SiO32-。注意：若用鹽酸代替硝酸，則有注意：若用鹽酸代替硝酸，則有Ag+等干擾；若用稀硫酸代替硝等干擾；若用稀硫酸代替硝 酸，則有酸，則有Ba2+等干擾。等干擾。九、硅及其化合物的特殊性九、硅及其化合物的特殊性1、硅的還原性比碳強(qiáng)，而碳在高溫下能從二氧化、硅的還原性比碳強(qiáng)，而碳在高溫下能從二氧化硅中還原出硅硅中還原出硅2、

21、非金屬單質(zhì)只有硅能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成氫氣、非金屬單質(zhì)只有硅能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成氫氣3、非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，而硅不、非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，而硅不但與氫氟酸反應(yīng)，而且有氫氣生成但與氫氟酸反應(yīng)，而且有氫氣生成5、無(wú)機(jī)酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸、無(wú)機(jī)酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸卻難溶于水卻難溶于水4、酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，、酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸反應(yīng)而二氧化硅卻能與氫氟酸反應(yīng)十、硅酸鹽工業(yè)簡(jiǎn)介十、硅酸鹽工業(yè)簡(jiǎn)介主要成分原理設(shè)備原料 陶 瓷 玻 璃 水 泥反應(yīng)條件粘土、石灰石粘土、石灰石石灰石、純堿、石英石灰石、純堿、石英

22、粘土粘土水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯玻璃窯復(fù)雜的物理復(fù)雜的物理化學(xué)變化化學(xué)變化復(fù)雜的物理復(fù)雜的物理化學(xué)變化化學(xué)變化Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高溫高溫3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、4SiO2高溫高溫高溫高溫高溫高溫( (一一) )什么是無(wú)機(jī)非金屬材料什么是無(wú)機(jī)非金屬材料十一、無(wú)機(jī)非金屬材料十一、無(wú)機(jī)非金屬材料1、材料、材料2 2、材料的幾種分類方法、材料的幾種分類方法(1)(1)按化學(xué)組成和特性分按化學(xué)組成和特性分無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料 傳統(tǒng)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料 新型新型無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料 金屬材料金屬材料高分子材料：塑料、合成橡膠、合成纖維高分子材料：塑料、合成橡膠、合成纖維(2)(2)按用途分按用途分結(jié)構(gòu)材料：結(jié)構(gòu)材料：利用材料的力學(xué)和理、化性質(zhì)，利用材料的力學(xué)和理、化性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、工程建廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、工程建設(shè)、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)工業(yè)部門設(shè)、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)工業(yè)部門功能材料：功能材料： 利用材料的熱、光、電、磁等性能用利用材料的熱、光、電、磁等性能用于電子、激光、通訊、能源和生物工