碳族元素教學(xué)課件

第七章硅和硅酸鹽工業(yè)第一節(jié)碳族元素第七章硅和硅酸鹽工業(yè)第一節(jié)碳族元素一、碳族元素二、硅三、二氧化硅一、碳族元素二、硅三、二氧化硅6C14Si32Ge50Sn82Pb6C14Si32Ge50Sn82Pb1、原子結(jié)構(gòu)一、碳族元素(共3個要點(diǎn))碳族元素在周期表中的位置原子結(jié)構(gòu)示意圖相同點(diǎn)

最外層有4個電子，在化學(xué)反應(yīng)中既不易得到電子，也不易失去電子，多數(shù)元素既表現(xiàn)金屬性，又表現(xiàn)非金屬性。遞變性

從碳到鉛，隨著核電荷數(shù)增多，電子層數(shù)遞增，原子半徑增大，核對最外層電子引力減弱，原子得電子能力減弱、失去電子能力增強(qiáng)，元素非金屬性減弱、金屬性增強(qiáng)，單質(zhì)氧化性減弱、還原性增強(qiáng)。1、原子結(jié)構(gòu)一、碳族元素(共3個要點(diǎn))碳族元素在周期表中2、元素單質(zhì)的各種性質(zhì)：

碳

硅

鍺

錫

鉛顏色金：無色墨：灰黑灰黑色銀灰色銀白色藍(lán)白色晶體類型原子晶體原子晶體金屬晶體金屬晶體金屬晶體熔沸點(diǎn)高低較低更低密度

總趨勢：小大導(dǎo)電性金：不導(dǎo)墨：導(dǎo)電半導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體主要價態(tài)

都是+2、+4價穩(wěn)定價態(tài)

都是+4價+2價PbO2+4HCl(濃)=PbCl2+Cl2↑+2H2O2、元素單質(zhì)的各種性質(zhì)：碳硅鍺3、碳的第三種同素異形體：足球烯(1)發(fā)現(xiàn)：1985年，科學(xué)家用激光束照射石墨得灰色氣體，用有機(jī)溶劑萃取得n﹤200的大量簇分子，含60個碳的分子比較多。(2)合成：將幾十伏的電流電壓加在兩根碳棒上，當(dāng)兩根碳棒距離很小時，就會產(chǎn)生電弧放電導(dǎo)致短路，產(chǎn)生的碳煙中含有大量的C60,再用有機(jī)溶劑萃取碳煙。(3)結(jié)構(gòu)：籠狀分子，固態(tài)時是分子晶體，每個碳原子只跟相鄰的三個碳原子形成共價鍵，60個碳原子構(gòu)成球形，共32面體，包括12個五邊形，20個六邊形。C60圖片晶體圖片3、碳的第三種同素異形體：足球烯(1)發(fā)現(xiàn)：1985年，科學(xué)碳族元素教學(xué)課件碳族元素教學(xué)課件(4)性質(zhì)：C60摻雜鉀、銣等有超導(dǎo)性，超導(dǎo)起始溫度達(dá)到18K。北大和科學(xué)院合作制得Rb3C60，超導(dǎo)起始溫度高達(dá)28K，領(lǐng)先于世界先進(jìn)水平。(5)成果：最大的足球烯單晶的直徑僅為6mm，浙江大學(xué)的科學(xué)家制取直徑為1.3㎝的高品質(zhì)單晶，走在世界前列。

1996年的諾貝爾授予羅伯特、克羅特和斯莫利等三位科學(xué)家，表彰他們有關(guān)富勒烯的發(fā)現(xiàn)、制備和性質(zhì)研究。(4)性質(zhì)：C60摻雜鉀、銣等有超導(dǎo)性，超導(dǎo)起始溫度達(dá)到18<鈉米碳管>(1)、發(fā)現(xiàn)：知道了C60的制備以后，人們的注意力全部集中在觀察碳灰上，而日本科學(xué)家飯島澄男卻仔細(xì)觀察了放電后在陽極上產(chǎn)生的沉淀物，是他意外發(fā)現(xiàn)了鈉米碳管。(2)、什么是鈉米碳管？

石墨有層狀結(jié)構(gòu)，可以看作是由原子紙一層一層堆疊而成。若將一層或幾層這樣的原子紙卷成圓筒形狀，就是鈉米碳管。中科院解思深教授制得0.5nm碳管，麻省理工學(xué)院秦祿昌博士制得最小的鈉米碳管0.4nm。乘座電梯上太空(3)、應(yīng)用前景廣泛<鈉米碳管>(1)、發(fā)現(xiàn)：知道了C60的制備以后，人們的注意碳族元素教學(xué)課件二、硅(共5個要點(diǎn))1、存在和狀態(tài)：(1)只有化合態(tài)，無游離態(tài)；在地殼中含量居第二位。(2)兩種同素異形體：晶體硅和無定行硅。2、物理性質(zhì)：灰黑色，有金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點(diǎn)較高。3、化學(xué)性質(zhì)：不活潑(1)常溫下：①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4+2H2↑③Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2↑注：其它氧化劑，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常溫下都不與硅起反應(yīng)。硅晶體的結(jié)構(gòu)二、硅(共5個要點(diǎn))1、存在和狀態(tài)：(1)只有化合態(tài)，無游離(2)加熱時：與某些非金屬反應(yīng)Si+O2==SiO2Si+2H2===SiH44、工業(yè)制粗硅：SiO2+2C===Si+2CO↑高溫粗硅提純：Si+2Cl2===SiCl4高溫高溫SiCl4+2H2===Si+4HCl高溫5、用途：高純硅：半導(dǎo)體材料。合金：變壓器鐵芯（含硅4%的鋼有導(dǎo)磁性）耐酸設(shè)備（含硅15%左右的鋼有耐酸性）(2)加熱時：與某些非金屬反應(yīng)Si+O2==SiO2Si+2三、二氧化硅(共4個要點(diǎn))1、物理性質(zhì)：堅硬難熔的固體

有晶體和無定形兩大類。晶體二氧化硅叫石英、水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。2、化學(xué)性質(zhì)：十分穩(wěn)定(1)酸性氧化物：但是不溶于水，也不與水反應(yīng)。(2)常溫與氫氟酸、強(qiáng)堿反應(yīng)4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O2NaOH+SiO2==Na2SO3+H2O(所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、NaSio3等溶液。)SiO2晶體結(jié)構(gòu)三、二氧化硅(共4個要點(diǎn))1、物理性質(zhì)：堅硬難熔的固體(3)高溫時：SiO2+CaO===CaSiO3高溫Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑高溫CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑高溫3、用途：光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子儀器、工藝品（水晶、瑪瑙）、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料等。注意：硅肺?。ㄎ尾。?，長期吸入SiO2粉塵干態(tài)下物質(zhì)間的反應(yīng)規(guī)律:高沸點(diǎn)物質(zhì)（SiO2）制低沸點(diǎn)物質(zhì)（CO2）SiO2+2C===Si+2CO↑高溫Na+KCl===NaCl+K↑高溫注意：(3)高溫時：SiO2+CaO===CaSiO3高溫Na2C4、硅酸及硅酸鹽：(1)硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，屬于弱酸，其酸性比碳酸弱：Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H4SiO4↓H4SiO4===H2SiO3+H2O(易)(2)硅酸鹽：①多數(shù)不溶于水(Na2SiO3易溶)②金屬氧化物形式：Al2(Si2O5)(OH)4KAlSi3OxX=8K2O·Al2O3·6SiO2(3)水玻璃：無色粘稠的溶液，是一種礦物膠，做粘合劑、防腐劑。Na2SiO3的水溶液4、硅酸及硅酸鹽：(1)硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，屬于弱請先回憶：地球的結(jié)構(gòu)：地殼、地幔、地核巖石圈包括：地殼和地幔的頂部，平均厚度約為３００千米請先回憶：地球的結(jié)構(gòu)：碳族元素教學(xué)課件碳族元素教學(xué)課件碳族元素教學(xué)課件請展示同學(xué)們所制作的火山模型：火山的構(gòu)成：

火山錐、火山口、火山通道火山噴發(fā)物：氣體、固體、液體三類

請展示同學(xué)們所制作的火山模型：火山的構(gòu)成：試一試：能完成嗎？

用教師所提供的材料，你能否模擬一下火山噴發(fā)時的情景嗎？（建議用紅色材料表示巖漿，用軟的泡沫來代替地殼）。試一試：能完成嗎？碳族元素教學(xué)課件碳族元素教學(xué)課件請觀察下列不同類型的火山：請觀察下列不同類型的火山：火山的分類：死火山：在人類的歷史上沒有噴發(fā)過活火山：在人類歷史上經(jīng)常噴發(fā)休眠火山：史前曾經(jīng)噴發(fā)過，史上偶爾有過噴發(fā)?；鹕降姆诸悾嘿Y料：全世界被確認(rèn)的火山的２５００余座，它在地球上的分布并不均勻，主要集中分布在某些地區(qū)，如環(huán)太平洋的陸地和周圍海區(qū)，以及地中海－－喜馬拉雅山一帶。資料：碳族元素教學(xué)課件火山的害處和益處：危害：1、2、3、對人類的益處：1、2、3、4、火山的害處和益處：危害：碳族元素教學(xué)課件地震的危害：1、有關(guān)唐山大地震的災(zāi)害報道；2、其它有關(guān)地震災(zāi)害的記錄；地震的危害：思考：

地震既然能夠造成極大的破壞，其釋放出來的能量一定相當(dāng)巨大，這些能量來源于哪里呢？跟我一起來做：思考：碳族元素教學(xué)課件有關(guān)地震的幾個概念：震源：震源深度：震中：震中距：有關(guān)地震的幾個概念：碳族元素教學(xué)課件碳族元素教學(xué)課件如何預(yù)報和防范地震、減小其危害？1、根據(jù)各種表象進(jìn)行判斷（請聽唐山大地震之前的記錄），提前進(jìn)行預(yù)防；2、修建的建筑具有防震功能；3、掌握逃生技巧。如何預(yù)報和防范地震、減小其危害？內(nèi)容小結(jié)：一、火山

1、火山構(gòu)造

2、火山的危害和益處

3、火山的分類、分布二、地震

1、地震的發(fā)生

2、地震的分布內(nèi)容小結(jié)：一、火山第七章硅和硅酸鹽工業(yè)第一節(jié)碳族元素第七章硅和硅酸鹽工業(yè)第一節(jié)碳族元素一、碳族元素二、硅三、二氧化硅一、碳族元素二、硅三、二氧化硅6C14Si32Ge50Sn82Pb6C14Si32Ge50Sn82Pb1、原子結(jié)構(gòu)一、碳族元素(共3個要點(diǎn))碳族元素在周期表中的位置原子結(jié)構(gòu)示意圖相同點(diǎn)

最外層有4個電子，在化學(xué)反應(yīng)中既不易得到電子，也不易失去電子，多數(shù)元素既表現(xiàn)金屬性，又表現(xiàn)非金屬性。遞變性

從碳到鉛，隨著核電荷數(shù)增多，電子層數(shù)遞增，原子半徑增大，核對最外層電子引力減弱，原子得電子能力減弱、失去電子能力增強(qiáng)，元素非金屬性減弱、金屬性增強(qiáng)，單質(zhì)氧化性減弱、還原性增強(qiáng)。1、原子結(jié)構(gòu)一、碳族元素(共3個要點(diǎn))碳族元素在周期表中2、元素單質(zhì)的各種性質(zhì)：

碳

硅

鍺

錫

鉛顏色金：無色墨：灰黑灰黑色銀灰色銀白色藍(lán)白色晶體類型原子晶體原子晶體金屬晶體金屬晶體金屬晶體熔沸點(diǎn)高低較低更低密度

總趨勢：小大導(dǎo)電性金：不導(dǎo)墨：導(dǎo)電半導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體主要價態(tài)

都是+2、+4價穩(wěn)定價態(tài)

都是+4價+2價PbO2+4HCl(濃)=PbCl2+Cl2↑+2H2O2、元素單質(zhì)的各種性質(zhì)：碳硅鍺3、碳的第三種同素異形體：足球烯(1)發(fā)現(xiàn)：1985年，科學(xué)家用激光束照射石墨得灰色氣體，用有機(jī)溶劑萃取得n﹤200的大量簇分子，含60個碳的分子比較多。(2)合成：將幾十伏的電流電壓加在兩根碳棒上，當(dāng)兩根碳棒距離很小時，就會產(chǎn)生電弧放電導(dǎo)致短路，產(chǎn)生的碳煙中含有大量的C60,再用有機(jī)溶劑萃取碳煙。(3)結(jié)構(gòu)：籠狀分子，固態(tài)時是分子晶體，每個碳原子只跟相鄰的三個碳原子形成共價鍵，60個碳原子構(gòu)成球形，共32面體，包括12個五邊形，20個六邊形。C60圖片晶體圖片3、碳的第三種同素異形體：足球烯(1)發(fā)現(xiàn)：1985年，科學(xué)碳族元素教學(xué)課件碳族元素教學(xué)課件(4)性質(zhì)：C60摻雜鉀、銣等有超導(dǎo)性，超導(dǎo)起始溫度達(dá)到18K。北大和科學(xué)院合作制得Rb3C60，超導(dǎo)起始溫度高達(dá)28K，領(lǐng)先于世界先進(jìn)水平。(5)成果：最大的足球烯單晶的直徑僅為6mm，浙江大學(xué)的科學(xué)家制取直徑為1.3㎝的高品質(zhì)單晶，走在世界前列。

1996年的諾貝爾授予羅伯特、克羅特和斯莫利等三位科學(xué)家，表彰他們有關(guān)富勒烯的發(fā)現(xiàn)、制備和性質(zhì)研究。(4)性質(zhì)：C60摻雜鉀、銣等有超導(dǎo)性，超導(dǎo)起始溫度達(dá)到18<鈉米碳管>(1)、發(fā)現(xiàn)：知道了C60的制備以后，人們的注意力全部集中在觀察碳灰上，而日本科學(xué)家飯島澄男卻仔細(xì)觀察了放電后在陽極上產(chǎn)生的沉淀物，是他意外發(fā)現(xiàn)了鈉米碳管。(2)、什么是鈉米碳管？

石墨有層狀結(jié)構(gòu)，可以看作是由原子紙一層一層堆疊而成。若將一層或幾層這樣的原子紙卷成圓筒形狀，就是鈉米碳管。中科院解思深教授制得0.5nm碳管，麻省理工學(xué)院秦祿昌博士制得最小的鈉米碳管0.4nm。乘座電梯上太空(3)、應(yīng)用前景廣泛<鈉米碳管>(1)、發(fā)現(xiàn)：知道了C60的制備以后，人們的注意碳族元素教學(xué)課件二、硅(共5個要點(diǎn))1、存在和狀態(tài)：(1)只有化合態(tài)，無游離態(tài)；在地殼中含量居第二位。(2)兩種同素異形體：晶體硅和無定行硅。2、物理性質(zhì)：灰黑色，有金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點(diǎn)較高。3、化學(xué)性質(zhì)：不活潑(1)常溫下：①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4+2H2↑③Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2↑注：其它氧化劑，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常溫下都不與硅起反應(yīng)。硅晶體的結(jié)構(gòu)二、硅(共5個要點(diǎn))1、存在和狀態(tài)：(1)只有化合態(tài)，無游離(2)加熱時：與某些非金屬反應(yīng)Si+O2==SiO2Si+2H2===SiH44、工業(yè)制粗硅：SiO2+2C===Si+2CO↑高溫粗硅提純：Si+2Cl2===SiCl4高溫高溫SiCl4+2H2===Si+4HCl高溫5、用途：高純硅：半導(dǎo)體材料。合金：變壓器鐵芯（含硅4%的鋼有導(dǎo)磁性）耐酸設(shè)備（含硅15%左右的鋼有耐酸性）(2)加熱時：與某些非金屬反應(yīng)Si+O2==SiO2Si+2三、二氧化硅(共4個要點(diǎn))1、物理性質(zhì)：堅硬難熔的固體

有晶體和無定形兩大類。晶體二氧化硅叫石英、水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。2、化學(xué)性質(zhì)：十分穩(wěn)定(1)酸性氧化物：但是不溶于水，也不與水反應(yīng)。(2)常溫與氫氟酸、強(qiáng)堿反應(yīng)4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O2NaOH+SiO2==Na2SO3+H2O(所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、NaSio3等溶液。)SiO2晶體結(jié)構(gòu)三、二氧化硅(共4個要點(diǎn))1、物理性質(zhì)：堅硬難熔的固體(3)高溫時：SiO2+CaO===CaSiO3高溫Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑高溫CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑高溫3、用途：光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子儀器、工藝品（水晶、瑪瑙）、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料等。注意：硅肺病（矽肺?。L期吸入SiO2粉塵干態(tài)下物質(zhì)間的反應(yīng)規(guī)律:高沸點(diǎn)物質(zhì)（SiO2）制低沸點(diǎn)物質(zhì)（CO2）SiO2+2C===Si+2CO↑高溫Na+KCl===NaCl+K↑高溫注意：(3)高溫時：SiO2+CaO===CaSiO3高溫Na2C4、硅酸及硅酸鹽：(1)硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，屬于弱酸，其酸性比碳酸弱：Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H4SiO4↓H4SiO4===H2SiO3+H2O(易)(2)硅酸鹽：①多數(shù)不溶于水(Na2SiO3易溶)②金屬氧化物形式：Al2(Si2O5)(OH)4KAlSi3OxX=8K2O·Al2O3·6SiO2(3)水玻璃：無色粘稠的溶液，是一種礦物膠，做粘合劑、防腐劑。Na2SiO3的水溶液4、硅酸及硅酸鹽：(1)硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，屬于弱請先回憶：地球的結(jié)構(gòu)：地殼、地幔、地核巖石圈包括：地殼和地幔的頂部，平均厚度約為３００千米請先回憶：地球的結(jié)構(gòu)：碳族元素教學(xué)課件碳族元素教學(xué)課件碳族元素教學(xué)課件請展示同學(xué)們所制作的火山模型：火山的構(gòu)成：

火山錐、火山口、火山通道火山噴發(fā)物：氣體、固體、液體三類

請展示同學(xué)們所制作的火山模型：火山的構(gòu)成：試一試：能完成嗎？

用教師所提供的材料，你能否模擬一下火山噴發(fā)時的