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第17讲
碳族元素 无机非金属材料
诊断性评价
【2022·广东，3】广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是
文物
选项 A.南宋鎏金饰品 B.蒜头纹银盒 C.广彩瓷咖啡杯 D.铜镀金钟座
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碳量子点
一.碳单质
元素在元素周期表中的位置？元素分区？第IVA族价电子排布？
碳的同素异形体
共价晶体
分子晶体
混合晶体
二.硅单质
第三周期、IV A族，
处于金属和非金属的过渡位置
元素位置
硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于制造芯片和太阳能电池。
结构特点
最外层4个电子
不易得失电子
与氢气化合的难易程度（难）
简单气态氢化物的稳定性（差）
Si+2H2 SiH4
高温
【2021·浙江6月选考，26(1)】已知3种共价晶体的熔点数据如下表：
金刚石 碳化硅 晶体硅
熔点/℃ >3 550 2 600 1 415
金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是_________________________________________
_________________________________________________________________________。
共价晶体中，原子半径越小，共价键键能越大，熔点越高，原子半径：C＜Si(或键长：C—C＜Si—Si)，键能：C—C＞Si—Si
粗硅的制备
SiO2＋2C==Si+2CO↑
高温
三.SiO2
类别视角
酸性氧化物
SiO2＋2NaOH==Na2SiO3＋H2O
SiO2＋H2O==H2SiO3
不能反应
SiO2＋CaO==CaSiO3
高温
SiO2+Na2CO3（熔融）== Na2SiO3+CO2↑
虽然其为酸性氧化物，但与CO2、SO2不同，SiO2为原子直接构成的物质（共价晶体），它是一种高熔点、高硬度的无色晶体，不溶于水。
已知玻璃中含有SiO2
盛装的试剂瓶应该使用何种塞子？
硅氧四面体
价态视角
硅为+4价，最高价
具有氧化性
SiO2＋2C==Si+2CO↑
高温
特性视角
常温下对于盐酸、
硫酸等显惰性
但可与氢氟酸（HF）反应
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
雕刻玻璃
折射率合适，能够发生全反射，储量丰富，成本价格较为低廉，用于制造光导纤维
四.传统无机非金属材料
陶瓷
原料：黏土(含水的铝硅酸盐)
玻璃
原料：纯碱、石灰石和石英砂（主要成分SiO2）
水泥
原料：黏土、石灰石、石膏
基于元素周期律H2CO3>H2SiO3
强酸制弱酸
向硅酸盐中通入CO2或者加盐酸等强酸
Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3
硅酸钠水溶液俗称：水玻璃
有时也写作
硅酸胶体
硅酸物质特性
单聚硅酸根
橄榄石
Mg2SiO4
也可写作
2MgO·SiO2
二聚硅酸根
钪硅石
Sc2Si2O7
Sc2O3·2SiO2
链聚硅酸根
石棉
Mg3[(OH)4Si2O5]
片层状聚硅酸根
云母
KMg3(OH)2Si3AlO10
KAlO2·3MgO·3SiO2·H2O
3MgO·2SiO2·2H2O
【2013全国卷】天然硅酸盐组成复杂，阴离子的基本结构单元是 四面体，如图(a)，通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式，图(b)为一种无限长双链的多硅酸根，其中Si与O的原子数之比为________
1∶3
五.新型无机非金属材料
SiC
俗称金刚砂
BN
其主要成分是钛酸钡和钛酸铅。压电陶瓷对外力极为敏感，可将极其微弱的机械振动转换成电信号。
碳纳米管导电浆料分散稳定、导电性能优异，可作为锂离子电池的正负极材料的导电剂，能够显著降低电池内阻，提高充放电功率密度，提高活性材料压实密度、克容量发挥，显著降低导电剂用量，改善高低温放电及循环性能，提高活性材料比例及能量密度，增强电解液吸收,从而延长电池使用寿命。
六.碳族其他元素
Sn通常有0，+2，+4价
配置SnCl2溶液需要注意几点？
SnCl4极易水解，潮湿空气中发烟
Sn＋2Cl2(g)=SnCl4(l)
Pb通常有0，+2，+4价
铅丹，Pb3O4，红色
铅酸蓄电池
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
充电
放电
终结性评价
1.(2022·河北，1)定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是
A.传统陶瓷是典型的绝缘材料
B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO
C.陶瓷烧制的过程为物理变化
D.白瓷的白色是因铁含量较高
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2.(2019·全国卷Ⅰ,7)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
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