碳族元素PPT教学课件

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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？
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• 用教师所提供的材料，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
体
晶体 体 体
熔沸点 高
低
较低
更低
密度
总趋势：小
大
导电性 金：不导 半导体 导体 导体 导体 墨：导电
主要价态
都是+2、+4价
稳定价态
都是+4价
+2价
PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2↑+2H2O
3、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n﹤200的大量簇分子，含 60个碳的分子比较多。
(2)常温与氢氟酸、强碱反应
4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O 2NaOH+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。)
(3)高温时：
高温
SiO2+CaO===CaSiO3
高温
Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑
(3)、应用前景广泛 乘座电梯上太空
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：
硅晶体的结构
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： ①Si+2F2=SiF4 ②Si+4HF=SiF4+2H2↑ ③Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2↑
注意：硅肺病（矽肺病），长期吸入SiO2粉尘
4、硅酸及硅酸盐：
(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+H4SiO4↓ H4SiO4===H2SiO3+H2O(易) (2)硅酸盐： ①多数不溶于水(Na2SiO3易溶)
②金属氧化物形式： Al2(Si2O5)(OH)4
第七章 硅和硅酸盐工业
第一节 碳族元素
一、碳族元素 二、硅 三、二氧化硅
6C 32Ge
14Si 50Sn 82Pb
一、碳族元素 (共3个要点) 1、原子结构
碳族元素在周期表中的位置
原子结构示意图
相
最外层有4个电子，在化学反应中既
同 不易得到电子，也不易失去电子，多数元素既
点 表现金属性，又表现非金属性。
注：其它氧化剂，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常 温下都不与硅起反应。
(2)加热时：与某些非金属反应
Si+O2==SiO2
高温
Si+2H2===SiH4
4、工业制粗硅： 粗硅提纯：
5、用途：
高温
SiO2+2C===Si+2CO↑
高温
Si+2Cl2===SiCl4
高温
SiCl4+2H2===Si+4HCl
有过 •
喷发。
资料：
• 全世界被确认的火山的２５００ 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、
KAlSi3Ox
X=8 K2O·Al2O3·6SiO2
(3)水玻璃： Na2SiO3的水溶液无色粘稠的溶液来自是一种矿物胶，做粘合剂、防腐剂。
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３００千 米
请展示同学们所制作的火山模型：
• 火山的构成：
高温
CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑ 注意： 干态下物质间的反应规律:
高沸点物质（SiO2）制低沸点物质（CO2）
高温
高温
SiO2+2C===Si+2CO↑ Na+KCl===NaCl+K↑
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。
从碳到铅，随着核电荷数增多，电子层
递 变 性
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 灰黑色 银灰 银白色 蓝白色
墨：灰黑
色
晶体类型 原子晶体 原子晶 金属 金属晶 金属晶
(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，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。
<钠米碳管>
(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。
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。
高纯硅：半导体材料。
变压器铁芯（含硅4%的钢有导磁性） 合金：
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) SiO2晶体结构
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。