第二章物质结构基础报告.ppt

温室效应(Greenhouse Effect) 经过对世界13个地区进行的考察发现，在200年至2000年间，北半球气温在异常情况下低于正常气温0~0.4℃，直到20世纪最后10年才突然攀升，变为高于正常气温0.8℃。这表明，在北半球， 20世纪最后10年是过去2000年来最热的时期，南半球的情况也基本相似。 硅 硅和铝一起分布在铝硅酸盐矿物中。最有工业价值的矿物是石英砂(SiO2)。 无 定 型 体：石英玻璃，硅藻土，燧石 晶 体：天然为石英(原子晶体) 纯 石 英：水晶 含有杂质的石英：玛瑙 在2000℃以上的电弧炉中以焦炭还原石英砂制得的硅是冶金级硅： 2000℃ SiO2 + 2 C Si + 2 CO 冶金级硅的世界年产量约5×105 t，硅铁的年产量约为这个数字的10倍。冶金级硅的65%用于制造合 金, 约 30%用于制造硅橡胶， 约 4% 用于制造半导体和高 分散度的二氧化硅。大量硅 铁被用作炼钢过程的除氧剂。 晶态 SiO2是Si采用 sp3 杂化轨道与 O 形成硅氧四面体, 处于四面体顶端的氧原子均为周围的四面体共用，这种结构导致其化学性质很稳定 。 二氧化硅、硅酸盐和硅酸 共用一个顶点的二硅酸 根离子[Si2O7]6- 绿柱石中共用两个顶 点的环状[Si6O18]12- 共用两个顶点的链状 翡翠 NaAl(SiO3)2 不活泼，高温时只能被Mg、Al 或 B 还原 说明不能用磨口玻璃瓶盛碱！ 说明可用HF在玻璃上刻字！录像1 2 SiO2 + 2 NaOH Na2SiO3 + 2 H2O SiO2 + 2 Na2CO3 Na2SiO3 + CO2(g) SiO2(s) + CaO(s) CaSiO3(s) 加热 熔融 SiO2 + 2 Mg 2 MgO + Si 高温 高温 SiO2 + 4HF SiF4(g) + 2H2O 氮 大气中N2的总量估计约达4×1015 t。利用氮和氧沸点(N2: -196℃; O2: -183℃)的不同, 工业上通过精馏分离液态空气的方法大规模制备N2。 ? 　 ? 　 ? 　 ? 　 天津 杭州 上海 国内大型氮气制造厂家 TiO2, C2H2, hv 313K, 101kPa 4NH3 + 3O2 2N2(空气) + 6H2O 氮的固定 既难氧化也难还原： ● 豆科植物根部可固氮(是人们每年 合成的40倍) ● 金属锂在空气中可生成1:2的Li2O 和Li3N黑色壳 ● 雷电下，空气中的N2和O2合化合 成氮的氧化物 ● 光催化合成： 但这种稳定又是相对的: 羽毛炸弹 研究常温常压下固氮的途径是模拟根瘤菌中固氮酶的组成、结构和固氮过程。 生物固氮以 ATP为还原剂，相关的半反应为： N2 + 16 MgATP + 8 e- + 8H+ 2 NH3 + 16 MgADP + 16 Pi + H2 生产尿素的反应和工艺流程 尿素是最重要的含氮肥料，也是当今世界上最大的含氮化合物 。 工业上生产尿素以 NH3 和 CO2为原料： CO2(g) + 2 NH3(l) = NH2COONH4(l) NH2COONH4(l) = H2NCONH2(l) + H2O(l) 现代化流程实行CO2 和 NH3 的全循环，NH3的收率可达 98.6%～ 99.5% 。 卤素 卤素主要以卤化物形式存在于自然界。氟的资源是 CaF2（荧石）和磷灰石；氯、溴的资源是海水和盐湖卤水；碘的资源是碘酸盐沉积。 卤素单质工业制备方法比较 F2 电解法 Cl2 电解法 化学法 Br2 化学法 I2 化学法 困难的程度 ⑴ 历史最久的汞阴极法(mercury-cell process) ⑵ 当今使用最普遍的隔膜法(diaphragm process