1、第七章 硅和硅酸鹽工業第一節第一節 碳族元素碳族元素一、碳族元素二、硅三、二氧化硅6C14Si32Ge50Sn82Pb1、原子構造一、碳族元素 (共3個要點)碳族元素在周期表中的位置原子構造表示圖一樣點 最外層有4個電子，在化學反響中既不易得到電子，也不易失去電子，多數元素既表現金屬性，又表現非金屬性。遞變性 從碳到鉛，隨著核電荷數增多，電子層數遞增，原子半徑增大，核對最外層電子引力減弱，原子得電子才干減弱、失去電子才干加強，元素非金屬性減弱、金屬性加強，單質氧化性減弱、復原性加強。2、元素單質的各種性質： 碳 硅 鍺 錫 鉛顏色金：無色墨：灰黑灰黑色銀灰色銀白色 藍白色晶體類型 原子晶體原子

2、晶體金屬晶體金屬晶體金屬晶體熔沸點高 低 較低 更低密度 總趨勢：小 大 導電性金：不導墨：導電半導體導體導體導體主要價態 都是+2、+4價穩定價態 都是+4價 +2價 PbO2+4HCl(濃)=PbCl2+Cl2+2H2O3、碳的第三種同素異形體：足球烯(1)發現：1985年，科學家用激光束照射石墨得灰色氣體，用有機溶劑萃獲得n200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，當兩根碳棒間隔很小時，就會產生電弧放電導致短路，產生的碳煙中含有大量的C60,再用有機溶劑萃取碳煙。(3)構造：籠狀分子，固態時是分子晶體，每個碳原子只跟相鄰的三個碳原子構成共價

3、鍵，60個碳原子構成球形，共32面體，包括12個五邊形，20個六邊形。 C60圖片晶體圖片(4)性質：C60摻雜鉀、銣等有超導性，超導起始溫度到達18K。北大和科學院協作制得Rb3C60，超導起始溫度高達28K，領先于世界先進程度。(5)成果：最大的足球烯單晶的直徑僅為6mm，浙江大學的科學家制取直徑為1.3的高質量單晶，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家，表揚他們有關富勒烯的發現、制備和性質研討。(1)、發現：知道了C60的制備以后，人們的留意力全部集中在察看碳灰上，而日本科學家飯島澄男卻仔細察看了放電后在陽極上產生的沉淀物，是他不測發現了鈉米碳管。(2

4、)、什么是鈉米碳管？ 石墨有層狀構造，可以看作是由原子紙一層一層堆疊而成。假設將一層或幾層這樣的原子紙卷成圓筒外形，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)、運用前景廣泛二、硅(共5個要點)1、存在和形狀：(1)只需化合態，無游離態；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：灰黑色，有金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點較高。3、化學性質：不活潑(1)常溫下： Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2注：其它氧化劑，如Cl2、O2

5、、H2SO4、HNO3等常溫下都不與硅起反響。硅晶體的構造(2)加熱時：與某些非金屬反響Si+O2=SiO2Si+2H2=SiH44、工業制粗硅：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：半導體資料。合金：變壓器鐵芯含硅4%的鋼有導磁性耐酸設備含硅15%左右的鋼有耐酸性三、二氧化硅(共4個要點)1、物理性質：鞏固難熔的固體 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、化學性質：非常穩定(1)酸性氧化物：但是不溶于水，也不與水反響。(2)常溫與氫氟酸、強堿反響4HF+Si

6、O2=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晶體構造(3)高溫時：SiO2+CaO=CaSiO3高溫Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高溫CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高溫3、用途：光導纖維、光學儀器、電子儀器、工藝品水晶、瑪瑙、石英玻璃、玻璃原料和建筑資料等。留意：硅肺病矽肺病，長期吸入SiO2粉塵干態下物質間的反響規律: 高沸點物質SiO2制低沸點物質CO2 SiO2+2C=Si+2CO高溫Na+KCl=NaCl+K高溫留意：4、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+H4SiO4H4SiO4=H2SiO3+H2O(易)(2)硅酸鹽：多數不溶于水(