1、- -族元素1復(fù)習(xí)重點1碳族元素原子結(jié)構(gòu)的特點、碳族元素化合價為正四價和正二價2碳族元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律；3碳和硅的性質(zhì)、用途。碳C在常溫下碳很穩(wěn)定，只在高溫下能發(fā)生反應(yīng)，通常表現(xiàn)為還原性。燃燒反應(yīng)與某些氧化物的反應(yīng)：C+CO?巧陽2C0；C+2CuOCO2f+2Cu；c+h2o”汛co+h2o（CO、H2的混合氣體叫水煤氣）;2C+SiO2型二Si+2COf與氧化性酸反應(yīng)：C+2H2SO4（濃）一CO2T+2SO2T+2H2O；C+4HNO3（濃）一CO2T+4NO2T+2H2OCO不溶于水，有毒（CO和血紅蛋白結(jié)合，使血紅蛋白無法和O2結(jié)合，而使細胞缺氧引起中毒），但由于CO無色無味因此

2、具有更大的危險性。可燃性還原性：CO+CuOCO2+Cu,CO+H2O（g）畑：；“CO2+H2OCO2直線型（O=C=O）非極性分子，無色能溶于水，密度大于空氣，可傾倒，易液化。固態(tài)CO2俗稱干冰，能升華，常用于人工降雨。實驗室制法：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2tH2O。酸性氧化物一酸酐Ca(OH)2+CO2=CaCO3；+H2O(用于檢驗CO2)氧化性：CO2+C高溫2CO；2Mg+CO2點燃2MgO+C4.碳酸鹽溶解性：Ca(HCO3)2CaCO3；Na2CO3NaHCO3。熱穩(wěn)定性：Na2CO3熱穩(wěn)定性：Na2CO3CaCO3；相互轉(zhuǎn)化：碳酸正鹽-堿金屬正鹽堿金屬酸式鹽:1

3、JPI理亙Na2CO3NaHCO3o宀寸“n減碳酸酸式鹽（除雜用）硅1.晶體硅的物理性質(zhì)灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。它的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點和沸點都很高，硬度也很大。它的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。2、硅的化學(xué)性質(zhì)1在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。常溫下除了能與氟氣、氫氟酸、強堿反應(yīng)外，不能與其他物質(zhì)反應(yīng).Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4f+2H2fSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2f2在加熱條件下，能與某些非金屬反應(yīng)。在加熱時，研細的硅能在氧氣中燃燒，生成二氧化硅并放出大量熱。Si+O2=SiO2三工業(yè)制法制備：在電爐里用碳還原二氧化硅先制

4、得粗硅：SiOq+ZC溫Si+2COf,將制得的粗硅，再與C12反應(yīng)后，蒸餾出SiCl4,然后用H2還原SiCl4可得到純硅。有關(guān)的反應(yīng)為：Si十2C12高溫SiCl4、SiCl4+2H2高溫Si+4HC1。二氧化硅1.物理性質(zhì)SiO2為原子晶體，是一種堅硬難熔的固體，硬度、熔點都很高。而CO2通常狀況下是氣體，固體熔點很低。其差別在于晶體類型不同。CO2是分子晶體，故熔點很低。SiO2+2NaOHSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O物質(zhì)二氧化硅二氧化碳與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3與酸反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H?O不反應(yīng)與堿反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3

5、+H?O生成正鹽和酸式鹽與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+CaO=CaSiO3CO2+Na2O=Na2CO3與碳反應(yīng)SiO2+2C=Si+2CO2=CO2+C=2CO（1）.SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，它不溶于水，也不與水反應(yīng)。SiO2與CO2化學(xué)性質(zhì)的比較盛裝堿液的試劑瓶不能用玻璃塞，而只能用橡皮塞。生成的硅酸鈉具有粘性，要將瓶塞和瓶頸粘在一起而不能打開。氧化硅是一種特殊的酸性氧化物。酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅卻不能直接跟水化合，它的對應(yīng)水化物（硅酸）只能用相應(yīng)的可溶性硅酸鹽跟鹽酸作用制得：首先讓SiO2和NaOH（或Na2CO3）在熔化條件下反應(yīng)生成相應(yīng)的硅酸鈉：SiO

6、2+2NaOH熔化Na2SiO3+H2O，SiO2+Na2CO3熔化Na2SiO3+CO2，然后用酸與硅酸鈉作用制得硅酸:Na2SiO3+2HCl-H2SiO3+2NaCl。2弱的氧化性Si02+3C=SiC+2CO2=特性SiO2+4HF=SiF4+2H2O這就是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理。硅酸、硅酸鹽一、硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱。將CO2通入Na2SiO3的溶液中，會析出原硅酸沉淀。CO2+Na2SiO3+2H2O=Na2CO3+H4SiO4J雖然二氧化硅是酸性氧化物，但不能用二氧化硅跟水直接作用制得硅酸，而只能用相應(yīng)的可溶性的硅酸鹽跟酸作用來制硅酸。2HC1+Na2SiO3

7、+H2O=2NaCl+H4SiO4J原硅酸是一種白色膠狀沉淀物。原硅酸幾乎不溶于水，是一種弱酸，很不穩(wěn)定。這種白色膠狀物在空氣里干燥，失去一部分水后，變成白色粉末即硅酸。二、硅酸鹽硅酸、原硅酸和由它們縮水結(jié)合而成的各種酸所對應(yīng)的鹽，統(tǒng)稱硅酸鹽。硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，通常可用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成。具體表達形式為：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水。如硅酸鈉Na2SiO3Na2OSiO2鎂橄欖石Mg2SiO42MgOSiO2鈣沸石Ca(Al2Si3O10)3H2OCaOA12O33SiO23H2O正長石KAlSi3O8K2OAl2O36SiO2可溶性硅酸鹽中最常見

8、的是硅酸鈉，它的水溶液俗名水玻璃。水玻璃又叫做泡化堿，它是一種無色粘稠的液體，是一種礦物膠，它既不能燃燒又不受腐蝕，在建筑工業(yè)上可作粘合劑。可用作耐火材料。硅及其化合物的特性硅的還原性比碳強，得在高溫下碳能將硅從SiO2中還原出來。非金屬單質(zhì)與強堿溶液反應(yīng)一般不產(chǎn)生氫氣，但硅要產(chǎn)生氫氣。非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，而硅卻能與氫氟酸反應(yīng)，且能產(chǎn)生氫氣。非金屬單質(zhì)一般不具有金屬光澤，而石墨和硅卻具有，且都能導(dǎo)電，硅是常用的半導(dǎo)體材料。非金屬氧化物一般是分子晶體，熔沸點較低，但二氧化硅卻是原子晶體，熔點很高。酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸反應(yīng)，生成四氟化硅和水。無機

9、酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸卻難溶于水。在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸的強，二氧化碳與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和硅酸沉淀。在高溫下碳酸鈉與二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，其原因是在高溫條件下，生成的二氧化碳離開反應(yīng)體系而使反應(yīng)進行到底。硅膠硅膠是很好的干燥劑、吸附劑以及催化劑載體硅酸鹽產(chǎn)品水泥玻璃陶瓷主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐原料石灰石和粘土純堿、石灰石、石英粘土反應(yīng)原理復(fù)雜的物理、化學(xué)變化Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2復(fù)雜的物理化學(xué)變化生產(chǎn)過程磨燒磨加Tvu加原料強熱為熔體冷卻玻璃混合f成型f干燥f凝結(jié)-冷卻-陶瓷主要成分3CaOS

10、iO22CaOSiO23CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反應(yīng)條件高溫高溫高溫種類不冋標(biāo)號普通玻璃、特種玻璃土器、陶器、瓷器等特性水硬性無固定熔沸點，在一定溫度范圍軟化，可制成各種形狀抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣體從玻璃的制取原理中能否證明硅酸的酸性比碳酸強呢？不能。二氧化硅能與碳酸鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳，是由于該反應(yīng)的反應(yīng)物都是固體，在高溫下發(fā)生反應(yīng)時，生成的二氧化碳氣體脫離反應(yīng)體系使反應(yīng)得以進行，但不能說明硅酸的酸性比碳酸強。酸性強弱的本質(zhì)是酸電離出氫離子的難易程度。我們所學(xué)過的復(fù)分解反應(yīng)的規(guī)律僅適用于溶液里的反應(yīng)。它與Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO

11、3+H2SiO3并不矛盾。碳及其化合物的知識網(wǎng)絡(luò)2難點聚焦碳和硅的化學(xué)性質(zhì)一士處口丿元糸符號CSiGeSnPb原子序數(shù)614325082原子半徑變化趨勢逐漸增加金屬性與非金屬性遞變非金屬性減弱金屬性增強/最咼正價+4取咼正價氧化物化學(xué)式CO2SiO2GeO,Sn。PbO2最咼正價氧化物對應(yīng)的水化物的化學(xué)式及酸堿性強弱H2CO3H2SiO3或H4SiO4Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4酸性減弱堿性增強氫化物的化學(xué)式及穩(wěn)定性強弱CH4SiH4穩(wěn)定性減弱注意：碳族元素的氫化物的寫法是碳族元素在前，氫元素在后。總結(jié)：1。相似性最外層上均有4個電子，易形成共價鍵。最高正價均為+4價,最高價氧化

12、物通式為RO2,對應(yīng)水化物通式為H2RO3或R（OH）4，特殊的原硅酸為H4SiO4。氣態(tài)氫化物可表示成RH4。2遞變性隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，失電子能力逐漸增強，元素由非金屬性向金屬性遞變的趨勢明顯。主要化合價碳族元素的化合價主要有+4和+2,碳、硅、鍺、錫的+4價化合物是穩(wěn)定的，而鉛的+2價化合物是穩(wěn)定的。根據(jù)此性質(zhì)可判斷：錫的+2價化合物應(yīng)具有強的還原性，鉛的+4價的化合物應(yīng)具有較強的氧化性。單質(zhì)的物理性質(zhì)碳族元素單質(zhì)的密度是從碳到鉛逐漸增大，熔點、沸點逐漸降低。化學(xué)性質(zhì)碳硅還與單質(zhì)反占燃A原應(yīng)CO點燃CO22Si+O2:SiO2性2c+o點12C

13、O2Si+2F，2SiF4C2S(g)高溫CSSi+2H高溫SiH（不穩(wěn)定）224與氧化物反應(yīng)C+2CuO高溫COT+2Cu23C+FeO高溫3COT+2Fe23Si+2FeO高溫SiO+2Fe2C+SiO電爐2COT+Si222C+SiO高溫2COT+SiC2與酸反應(yīng)A木C+4HNO(濃)COT+4NOT+2HO不與HNO3、HSO等反應(yīng)，243222但有：A人C+2HSO(濃)COT+2SOT+2HOSi+4HF，=SiFT+2HT4224222與水或堿溶液反應(yīng)C+HO(g)高溫CO+H22Si+2NaOH+HO，NaSiO+2HT2232與CaO反應(yīng)3C+CaO高溫CaC+COT2專題三

14、二氧化碳和二氧化硅的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)比較（見表77）項目CO2SiO2類別酸性氧化物酸性氧化物晶體類型分子晶體原子晶體熔點和沸點低高，硬度大化學(xué)性質(zhì)CO+HOHCO2223不溶于水，與水也不反應(yīng)CO+2NaOH二NaCO+HO2232SiO+2NaOH=NaSiO+HO2232SiO+4HF=SiF,+2HO242聯(lián)系NaSiO+CO+2HO=HSiOl+NaCO23224423HSiOSiO+2HO44223硅及其化合物的特性Si的還原性大于C,但C卻能在高溫下還原出Si：SiO2CSi2CO，2非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無H放出，但Si卻放出H2：22Si+2NaOH+HO=NaSiO+2H,Si

15、+4HF=SiF,+2H,223242非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，但Si能與HF作用：非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體，但Si為半導(dǎo)體。SiO2是的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備H2SiO3。非金屬氧化物的熔沸點一般較低，但SiO2的卻很高。酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO+4HF二SiF,+2H,TOC o 1-5 h z2242無機酸一般易溶于水，卻難溶于水。因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能發(fā)生下列反應(yīng):NaSiO+CO+HO=HSiOI+NaCO，但在高溫下23222323NaCO+SiO咼溫NaSiO+CO,也

16、能發(fā)生。232232Na2SiO3的水溶液稱水玻璃，但它與玻璃的成分大不相同，硅酸鈉水溶液（即水玻璃）俗稱泡花堿，但它卻是鹽的溶液，并不是堿溶液。4硅與堿溶液的反應(yīng)特點硅與強堿溶液反應(yīng)的實質(zhì)是什么？究竟哪種物質(zhì)是氧化劑？根據(jù)化學(xué)方程式：Si+2NaOH+HO=NaSiO+2H,2232碳族元素知識點總結(jié)碳族元素知識點總結(jié)進行分析，似乎NaOH和HO都是氧化劑，其實不然。上述反應(yīng)實際分兩步進行2,TOC o 1-5 h zSi+4HOHSiO+2H2442HSiO+2NaOH二NaSiO+3HO44232其中反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)。合并兩式得總反應(yīng)方程式。其中NaOH既不是氧化劑，也不是還原劑，只是反應(yīng)物、起氧化作用的只是H2O。所以H2O是式的氧化劑，也是總反應(yīng)的氧化劑。為表示反應(yīng)的實質(zhì)(或要求標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目時)，可寫成：Si+2NaOH+4HO=NaSiO+2H+3HO2