高一化學(xué)碳族元素幻燈片課件

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碳 族 元 素,.,1、畫出C、Si 原子結(jié)構(gòu)示意圖。2、指出碳族元素在周期表中的位置。3、根據(jù)各周期所增加元素種類，能否推測出碳族元素的原子序數(shù)。,.,碳族元素在周期表中的位置,.,碳族元素原子結(jié)構(gòu)示意圖,討論：1、碳族元素在原子結(jié)構(gòu)上的異同點？2、能否根據(jù)碳族元素結(jié)構(gòu)上的遞變推導(dǎo)出其性質(zhì)的遞變規(guī)律？,.,碳族元素的化學(xué)性質(zhì),酸性減弱，堿性增強,.,碳族元素性質(zhì)變化的規(guī)律性相似性：1、最外層4個電子，易形成共價鍵2、主要化合價：+4、+23、最高價氧化物：RO2 對應(yīng)水化物：H2RO3或H4RO4 R(OH)4遞變性： C Si Ge Sn Pb 非金屬性減弱，金屬性增強,.,碳族元素的幾種單質(zhì),碳(C) 性質(zhì): 熔點約為3 550 （金剛石），沸點約為4 827 （升華），密度為3.513 g/cm3(金剛石)、2.260 g/cm3(石墨)（20 )。用途: 用于首飾(金剛石)、煉鋼(焦炭)、印刷(炭黑)和精制糖(活性炭)等。 發(fā)現(xiàn):在自然界中以石墨（和金剛石）存在。古代已知有木炭和煙炱。,.,硅(Si) 性質(zhì)：熔點為1410 ，沸點為2 355 ，密度為2.329 g/cm3(20 )。超純半導(dǎo)體晶體是藍灰色，用碳還原砂子得到的無定形硅為黑色。不跟氧氣、水、酸（HF除外）反應(yīng)，但溶于熱堿。用于制半導(dǎo)體、合金和聚合物。用途：用于制半導(dǎo)體、合金和聚合物。 發(fā)現(xiàn)：1823年由貝采里烏斯（J.J.Berzelius）在瑞典制得。,碳族元素的幾種單質(zhì),.,碳族元素的幾種單質(zhì),鍺(Ge) 主要性質(zhì)和用途：熔點為937.5 ,沸點為2 830 ，密度為5.323 g/cm3(20 )。超純鍺是銀白色、脆的類金屬元素。在空氣和水中穩(wěn)定，不跟酸（硝酸除外）和堿反應(yīng)。用于半導(dǎo)體、合金和紅外裝置用的特種玻璃。 發(fā)現(xiàn)：1886年由文克勒（C.A.Winkler）在德國發(fā)現(xiàn)。,.,錫(Sn) 主要性質(zhì)和用途：熔點為232.1 ,沸點為 2 270 ，密度為5.750 g/cm3（）、7.310 g/cm3（）(20 )。軟而柔韌的銀白色金屬。在氧化物膜的保護下不跟氧反應(yīng)，也不跟水反應(yīng)，但溶于酸和堿中。用于焊錫、合金、鍍錫、聚合物添加劑和防腐涂料。 發(fā)現(xiàn)：遠古文明已知。,碳族元素的幾種單質(zhì),.,鉛(Pb) 主要性質(zhì)和用途：熔點為327.7 ，沸點為1 740 ，密度為11.35 g/cm3（20 ）。軟，低強度，有可延展性，暗灰色金屬。在潮濕的空氣中會失去光澤，但對氧和水穩(wěn)定，溶于硝酸。用于蓄電池、電纜、顏料、玻璃、焊接劑、汽油和放射屏蔽等。發(fā)現(xiàn)：遠古文明已知。,碳族元素的幾種單質(zhì),.,.,絢麗多彩的碳材料,碳是自然界分布最普遍的元素之一，也是構(gòu)成地球上一切生命體最重要的元素。以碳元素為主要構(gòu)成的有機高分子材料，包括塑料、橡膠和纖維等，已發(fā)展成為材料學(xué)三個主要學(xué)科方向之一。碳除了自然界存在多種同素異形體的碳材料外，科學(xué)家們通過實驗還合成了許許多多結(jié)構(gòu)和性質(zhì)完全不同的碳材料，如人們熟悉的金剛石和石墨，以及近年來發(fā)現(xiàn)C60為代表的富勒烯以及碳納米粉體、管材、線材等。這些新型碳材料的特性幾乎可涵蓋地球上所有物質(zhì)的性質(zhì)甚至相對立的兩種性質(zhì)，如從最硬到極軟、全吸光全透光、絕緣體半導(dǎo)體高導(dǎo)體、絕熱良導(dǎo)熱、高鐵磁體、高臨界溫度的超導(dǎo)體等。,.,一、石墨與金剛石金剛石和石墨的化學(xué)成分都是碳(C)，但是它們的結(jié)構(gòu)和性能卻完全不同。金剛石是目前最硬的物質(zhì)，而石墨卻是最軟的物質(zhì)之一。大家都知道鉛筆芯就是用石墨粉和粘土配制而成的，石墨粉含量多筆芯就軟，用“B“表示，粘土摻多了則硬，用“H”表示。礦物學(xué)家用摩氏硬度來表示相對硬度，金剛石為10，而石墨的摩氏硬度只有1。它們的硬度差別之所以這么大，關(guān)鍵在于它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在很大差異。,絢麗多彩的碳材料,.,石墨原子結(jié)構(gòu)圖,石墨內(nèi)部的碳原子呈層狀排列，一個碳原子周圍只有3個碳原子與其相連，碳與碳組成了六邊形的環(huán)狀，無限多的六邊形組成了一層。層與層之間聯(lián)系力非常弱，而層內(nèi)三個碳原子聯(lián)系很牢，因此受力后層間就很容易滑動，這就是石墨很軟能寫字的原因。石墨可用于制造電極、潤滑劑、鉛筆芯、原子反應(yīng)堆中的中子減速劑等，也可以用作坩堝以及合成金剛石的原料。,絢麗多彩的碳材料-石墨,.,天然金剛石是一種珍稀礦物，是寶石之王，因為它是世界上最硬的天然材料。精心琢磨后的金剛石透明有光澤，能呈現(xiàn)出極艷麗的色彩，成為世界上最昂貴的珍寶，也是歷代統(tǒng)治者權(quán)勢和財富的象征。在英國，有一根象征皇權(quán)的英王權(quán)杖，杖上就鑲有一顆稱為“非洲之星”的世界最大的鉆石；而在國王的王冠上，則鑲嵌著象征至高無上皇位的世界第二大鉆石。這兩顆鉆石既是英國曾經(jīng)輝煌于世界的見證，也是工匠們勤勞和智慧的結(jié)晶。有趣的是，既然金剛石是由碳元素組成，而碳在自然界是如此的豐富和廉價，為什么不點石成金？長期以來，人工合成金剛石一直是人類的夢想。自從1954年美國GE公司研制成功了世界上第一顆人造金剛石以來，人造金剛石及其工業(yè)制品已經(jīng)發(fā)展成一個應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛的行業(yè)。,絢麗多彩的碳材料,.,金剛石內(nèi)部的碳原子呈“骨架”狀三維空間排列，一個碳原子周圍有4個碳原子相連，因此在三維空間形成了一個骨架狀，這種結(jié)構(gòu)在各個方向聯(lián)系力均勻，聯(lián)結(jié)力很強，因此金剛石具有高硬度的特性。,絢麗多彩的碳材料金剛石,目前，世界工業(yè)用金剛石產(chǎn)量約15億克拉，其應(yīng)用幾乎涉及國計民生的各個領(lǐng)域。比如，金剛石在光學(xué)玻璃冷加工、地質(zhì)鉆探、陶瓷、汽車零件等機械加工、金屬拉絲等方面引起了革命性的工藝改革，使加工效率、加工精度幾十倍甚至上百倍的提高。,.,二、碳纖維碳纖維是一種主要由碳元素組成的特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有碳素材料的特性，如耐高溫、耐磨擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各項異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維方向表現(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小，有很高的比強度。碳纖維是由含碳量較高、在熱處理過程中不熔融的人造化學(xué)纖維，經(jīng)熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的。,絢麗多彩的碳材料-碳纖維,.,碳纖維復(fù)合材料在高溫條件下以及對材料強度、剛度、重量、疲勞度等有苛刻要求的應(yīng)用領(lǐng)域具有很強的優(yōu)勢。由碳纖維和環(huán)氧樹脂結(jié)合而成的復(fù)合材料，由于其比重小、剛性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。因為航天飛行器的重量每減少1公斤，就可使運載火箭減輕500公斤。同樣，飛機重量的減輕也可以減少油耗，提高航速。據(jù)報道，美國航天飛機上3級火箭推進器的關(guān)鍵部件以及先進的MX導(dǎo)彈發(fā)射管等，都是用先進的碳纖維復(fù)合材料制成的。此外，還廣泛應(yīng)用于體育器械、紡織、化工機械及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。,絢麗多彩的碳材料-碳纖維,.,三、富勒烯C60 1985年，美國化學(xué)家史莫利與英國化學(xué)家科爾托利用激光照射石墨，使其蒸發(fā)而成碳灰。質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，這些碳灰中含有兩種不明物質(zhì)，其分子量分別為碳的60倍與70倍，故將它們分別命名為 C60與C70。C60中20個正六邊形和12個正五邊形構(gòu)成圓球形結(jié)構(gòu)，共有60個頂點，分別由60個碳原子所占有，經(jīng)證實它們屬于碳的第三種同素異形體，命名為富勒烯(Fullerene）。,絢麗多彩的碳材料-C60,.,C60結(jié)構(gòu)示意圖,C60晶胞,內(nèi)藏一個金屬原子鋰(Li)的C60,.,C60與堿金屬形成的系列化合物就成為超導(dǎo)體，如K3C60。這種超導(dǎo)體具有很高的超導(dǎo)臨界溫度。與氧化物超導(dǎo)體比較，C60系列超導(dǎo)體具有完美的三維超導(dǎo)性，電流密度大，穩(wěn)定性高，易于展成線材等優(yōu)點，是一類極具價值的新型超導(dǎo)材料。與超導(dǎo)性一樣，鐵磁性是物質(zhì)世界的另一種奇特性質(zhì)。C60和有機分子作用可形成不含金屬的軟鐵磁性材料，以廉價的碳材料制成磁鐵替代價格昂貴的金屬磁鐵具有非常重要的意義。C60分子具有良好的光學(xué)性能。由于它具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)和高穩(wěn)定性等特點，C60作為新型非線性光學(xué)材料具有重要的研究價值，有望在光計算、光記憶、光信號處理及控制等方面有所應(yīng)用。,絢麗多彩的碳材料-C60,.,就結(jié)構(gòu)而言，碳納米管可以看作是普通石墨的一個奇異變種。碳納米管的結(jié)構(gòu)相當于把石墨的平面組織卷成管狀，于是黑色的丑小鴨馬上就化做美麗的白天鵝，石墨管搖身一變成為納米科技的新寵。純碳納米管每克售價1000元，價格為黃金的10倍。在科學(xué)家的手中，碳納米管就像是魔術(shù)棒，不斷變換出各種新花樣。 碳納米管是目前人類制成的最細的管子，其粗細不超過頭發(fā)的萬分之一。,絢麗多彩的碳材料-碳納米管,.,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，碳納米管具有強度高、韌性好、重量輕、性能穩(wěn)定、柔軟靈活、導(dǎo)熱性好、表面積大等諸多優(yōu)點。如果沿碳納米管邊沿的六邊形是沿著長軸方向平行排列的，那么碳納米管就具有金屬特性，能夠?qū)щ?。但是，如果管壁的六邊形呈螺旋狀排列，那么該碳納米管就具有半導(dǎo)體的性質(zhì)。 在材料科學(xué)領(lǐng)域，碳納米管的長度是其直徑的幾千倍，被稱為“超級纖維”。它的強度比鋼高100倍，但密度只有鋼的六分之一。它們非常微小，5萬個并排起來才有人的一根頭發(fā)那么寬。利用碳納米管可以制成高強度碳纖維材料。碳納米管還被認為是新一代平面顯示材料，從而制成更薄的電視機。在能源領(lǐng)域，碳納米管可以在較低的氣壓下存儲大量的氫，因此有望利用碳納米管超強的儲氫能力制成安全、清潔的新型電池。,絢麗多彩的碳材料-碳納米管,.,1、下列各級物質(zhì)中既不是同素異形體，又不是同位素的是（ ）A 金剛石和石墨； B 37Cl和35Cl；C H2和D2； D O2和O3。2、下列關(guān)于碳族元素性質(zhì)的敘述正確的是（ ）隨原子序數(shù)的增加單質(zhì)的熔點逐漸升高；單質(zhì)中硅的熔點最高；單質(zhì)均為無色晶體；是由非金屬向金屬過渡的典型族；碳族元素的價電子是4個，介于易失電與易得電子的元素之間，幫故一般不易形成離子化合物；碳族元素形成的化合物種類最多；它們均以+4價為穩(wěn)定價態(tài)；從碳到鉛，A族元素最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性逐漸增強。A； B； C； D,鞏固訓(xùn)練,C,B,.,3、閱讀下列材料，回答下列問題：錫、鉛兩種元素的主要化合價是+2價和+4價，其中+2價錫元素的+4價鉛元素的化合物均是不穩(wěn)定的，+2價錫離子有強還原性，+4價鉛元素的化合物有強氧化性。例如：還原性Sn2+Fe2+ 氧化性PbO2Cl2。寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式氯氣與錫共熱氯氣與鉛共熱 PbO2與濃鹽酸共熱能說明還原性Sn2+Fe2+的離子方程式,Sn+2Cl2=SnCl4,Pb+Cl2=PbCl2,PbO2+4HCl(濃)=PbCl2+Cl2+2H2O,Sn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+,.,再 見,.,； http:/www.duoaixiao.com 四件套 枕芯 被芯 sub73rvs 爺，您還是吃點兒米粥吧。您這樣熬著，不但幫不了梁奶奶的忙，倒把自己也給拖垮了??！要知道，您也受傷了，也需要好好修養(yǎng)的！”老爺子還是流著老淚搖頭。耿直拉著哥哥的手，看看這個，又看看那個，一句話也說不出來。隔壁的年輕男人說：“要不我去看著兩個娃兒，叫我家婆姨給梁爺爺做碗面湯吧。今兒個娃娃們鬧騰得很，她一直脫不開身呢！”張老大的婆姨哼哈著沒有再說什么。年輕男人正要起身回家，張老大背著藥箱，攙扶著張郎中進了小院兒。年輕男人就不再走了，站在一邊看著。這張郎中果然年紀不小了，雪白的胡須飄了半個胸脯。雖然走得很慢，但已經(jīng)是微微氣喘的樣子了。耿正見了，快步出來從另一邊攙扶著張郎中進屋。進屋后，張老大和耿正先把張老郎中攙扶到昏迷不醒的老婦人身邊。張老郎中坐下后，先揪起老婦人松弛的眼皮仔細看看其雙目瞳孔的反應(yīng)情況，再摸一摸她的額頭，然后用自帶的小木板把老人沒牙的癟嘴巴翹開了看一看，最后又檢查了她后腦勺上的傷口。輕輕地嘆一口氣說：“唉，傷得不輕呢！待我給她把把脈再說吧?！惫⒂②s快輕輕揭開被子拿出老婦人的一只手臂。張老郎中抬眼看看耿英，開始為老婦人把脈。把完這個手臂之后，張老郎中又換個位置把了另一只手臂的脈，一時無話。一旁躺著的老梁頭著急了，哭著問：“張郎中啊，我老伴兒還有的救嗎？”大家也都焦急地看著張老郎中，但這老先生并不急于回答。沉吟了好一會兒之后才說：“從脈象上看，一時半會兒還沒有事兒。只是她倘若不能很快蘇醒過來，這光是干渴饑餓，就足以使她斃命的了。”耿正說：“請問老先生，難道就沒有辦法能夠讓梁奶奶盡快蘇醒過來嗎？”張老郎中說：“辦法倒也有一個，可是，唉，看來也是行不通的啊！”一直沒有說話，也沒有動手幫忙的耿直一聽這話就急了，也顧不了禮貌，直沖沖地對張老郎中說：“既然有辦法，怎么就行不通呢？”張老郎中并不介意，也不看任何人，只是茫然地望著面前的墻壁，慢慢地說：“那種藥彌足珍貴，一般人是吃不起的?。　?2第六十回 身心疲累睡過頭|（身心疲累睡過頭，耿正感慨淚長流；房東夫婦備便飯，飯后去看受傷人。）且說那兩個倒霉的伙計，在高腳凳子上坐到這會兒，感覺已經(jīng)好多了。耿英感到很對不起這倆人，就說了好多表示歉意的話。耿直也慢慢地不再太害怕了，踮起腳來給這個揉一揉頭，又轉(zhuǎn)過去給那個捏一捏腰，像大人一樣安慰著，可愛的模樣兒倒把倆人都給逗樂了，疼痛似乎就減輕了不少?？吹焦⒄^來，倆人都站了起來。一個伙計問：“兩個老人怎么樣了？”另一個伙計問：“老奶奶可醒過來了？”耿正說：“老爺爺問題不大，都是一些皮外傷；可老奶奶的頭被磕得挺重的，一直沒有醒過來！你們,.,