碳族元素知識點(diǎn)總結(jié)

1、碳族元素1復(fù)習(xí)重點(diǎn)1碳族元素原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、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1. 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)： CCO22CO；C 2CuO CO22Cu；CH2OCOH2O（CO、H2 的混合氣體叫水煤氣） ；2C+SiO 2 Si+2CO 與氧化性酸反應(yīng)： C 2H2SO4（濃）CO22SO2 2H2O；C4HNO 3（濃）CO24NO22H2O2. CO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(xì)胞缺氧引起中毒），但由于 CO 無色無味因

2、此具有更大的危險性。 可燃性 還原性： CO+CuOCO2Cu，CO+H2O（g）CO2+H 2O3.CO2直線型（ O CO ）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(shí)驗(yàn)室制法：CaCO32HClCaCl2CO2H2O。酸性氧化物一 酸酐 Ca（OH）2CO2CaCO3H2O（用于檢驗(yàn) CO2） 氧化性： CO2C 高溫 2CO；2Mg CO 2 點(diǎn)燃 2MgO C4.碳酸鹽溶解性： Ca（HCO 3）2>CaCO 3；Na 2CO3>NaHCO 3。熱穩(wěn)定性： Na2CO3>CaCO3；堿金屬正鹽 >

3、堿金屬酸式鹽 : Na2CO3>NaHCO 3。 相互轉(zhuǎn)化：碳酸正鹽 碳酸酸式鹽 （除雜用 ）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(diǎn)和沸點(diǎn)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(qiáng)堿反應(yīng)外，不能與其他物質(zhì)反應(yīng) .Si + 2F2 SiF4Si + 4HF SiF4 + 2H2Si + 2NaOH + H 2O Na2SiO3 + 2H22在加熱條件下，能與某些非金屬反應(yīng)。 在加熱時，研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒，生成二氧化硅并放出大量熱。S

4、i + O2 SiO2 三工業(yè)制法制備：在電爐里用碳還原二氧化硅先制得粗硅：SiO2 2C 高溫 Si2CO，將制得的粗硅， 再與 C12反應(yīng)后， 蒸餾出 SiCl 4，然后用 H2 還原 SiCl 4可得到純硅。 有關(guān)的反應(yīng)為： 高溫 高溫Si 十 2C12SiCl 4、 SiCl 4+2H 2Si+4HCl 。二氧化硅1.物理性質(zhì)SiO2 為原子晶體，是一種堅(jiān)硬難熔的固體，硬度、熔點(diǎn)都很高。而CO2 通常狀況下是氣體，固體熔點(diǎn)很低。其差別在于晶體類型不同。CO2 是分子晶體，故熔點(diǎn)很低。2.化學(xué)性質(zhì)。（1） SiO 2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

5、 化學(xué)性質(zhì)的比較物質(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 2O不反應(yīng)與堿反應(yīng)SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O生成正鹽和酸式鹽與堿性氧化物反應(yīng)SiO2 + CaO CaSiO3CO2 + Na2O Na2CO 3與碳反應(yīng)SiO2= + 2C Si + 2COCO2 + C 2COSiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O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。二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

6、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： SiO2 2NaOH熔化Na2SiO3H2O，SiO2 Na2CO3 熔化 Na2SiO3CO2，然后用酸與硅酸鈉作用制得硅酸：Na2SiO3+2HClH2SiO 3+2NaCl 。2弱的氧化性SiO2= + 3C SiC + 2CO3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

7、出原硅酸沉淀。CO2 + Na2 SiO3+2H 2O Na2CO 3 + H4SiO4 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。2HCl + Na 2SiO3 + H2O 2NaCl + H 4SiO4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?？捎枚趸韬徒饘傺趸锏男问絹肀硎酒浣M 成。具體表達(dá)形式為：活潑

8、金屬氧化物 ·較活潑金屬氧化物 ·二氧化硅 ·水。如硅酸鈉 Na2SiO3Na2O·SiO2鎂橄欖石 Mg2SiO42MgO·SiO 2鈣沸石 Ca(Al2Si3O10)3H2OCaO ·Al 2O3 ·3SiO2 3·H2O正長石 KAlSi 3O8K2O·Al 2O3·6SiO2可溶性硅酸鹽中最常見的是硅酸鈉， 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1硅的

9、還原性比碳強(qiáng)，得在高溫下碳能將硅從SiO2 中還原出來。2非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)一般不產(chǎn)生氫氣，但硅要產(chǎn)生氫氣。3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。 4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。5非金屬氧化物一般是分子晶體， 熔沸點(diǎn)較低， 但二氧化硅卻是原子晶體， 熔點(diǎn)很高。 6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。7無機(jī)酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸卻難溶于水。 8在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)，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

10、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(jìn)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Na 2CO 3+SiO 2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO 2CaSiO3+CO2復(fù)雜的物理化學(xué)變化生產(chǎn)過程磨燒磨原料強(qiáng)熱為熔體冷卻玻璃混合成型 干燥 凝結(jié) 冷卻 陶瓷主要成分3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al 2O3Na2SiO 3、 CaSiO3、 SiO 2反應(yīng)條件高溫高溫高溫種

11、類不同標(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(diǎn)，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(qiáng)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?xì)怏w脫離反應(yīng)體系使反應(yīng)得以進(jìn)行， 但不能說明 硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)。 酸性強(qiáng)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 3+H 2SiO 3并不矛盾。碳及其化合物的知識網(wǎng)絡(luò)2難點(diǎn)聚焦 碳和硅的化學(xué)

12、性質(zhì)元素符號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(qiáng)最高正價+4最高正價氧化物化學(xué)式CO2SiO2GeO2SnO2PbO2最高正價氧化物對應(yīng)的水化物 的化學(xué)式及酸堿性強(qiáng)弱H2CO3H2SiO3 或 H4SiO4Ge(OH) 4Sn(OH) 4Pb(OH) 4酸性減弱堿性增強(qiáng)氫化物的化學(xué)式及穩(wěn)定性強(qiáng)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?？偨Y(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，最高價氧化物通式為 RO2，對應(yīng)水化物通式為 H2RO3或 R（OH

13、） 4， 特殊的原硅酸為 H4SiO 4。 氣態(tài)氫化物可表示成 RH 4。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(qiáng)，元素由非金屬性向金屬性遞變的趨勢明顯。3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(qiáng)的還原性，鉛的 +4 價的化合物應(yīng)具有較強(qiáng)的氧化性。4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(diǎn)、沸點(diǎn)逐漸降低。化學(xué) 性質(zhì)碳硅還 原與單質(zhì)反 應(yīng)點(diǎn)燃C O2 CO 2Si O2SiO2性點(diǎn)燃2C+

14、O2 2COSi 2F2SiF4C 2S(g )高溫CS2Si 2H 2高溫 SiH 4 （不穩(wěn)定）與氧化物 反應(yīng)高溫C 2CuO CO22Cu3C Fe2O3高溫 3CO2Fe電爐2C SiO22COSi 2FeO高溫 SiO2 2FeSi2C SiO2高溫 2COSiC與酸反應(yīng)4NO2不與 HNO 3、H 2 SO4 等反應(yīng)，C 4HNO3 (濃)CO22H 2O但有：C 2H 2SO4(濃)CO22SO22H2OSi 4HFSiF42H 2與水或堿 溶液反應(yīng)C H 2O(g )高溫 COH2Si 2NaOH H2O Na 2 SiO3 2H 2與 CaO 反應(yīng)3C CaO高溫CaC 2C

15、O項(xiàng)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(diǎn)和沸點(diǎn)低高，硬度大化學(xué)性質(zhì)CO2 H 2OH2CO3不溶于水，與水也不反應(yīng)CO2 2NaOH Na2CO3 H 2OSiO2 2NaOH Na2SiO3 H 2OSiO2 4HF SiF4 2H 2O聯(lián)系Na 2 SiO3 CO2 2H 2O H 4 SiO4 Na2CO3H 4SiO4SiO2 2H 2O3 硅及其化合物的特性高溫1. Si 的還原性大于 C，但 C卻能在高溫下還原出 Si： SiO2 2C Si 2CO2. 非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無 H 2放出，但 Si 卻放出 H2：Si 2NaOH H2O Na2

16、SiO3 2H2 Si 4HF Si F42H23. 非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，但 Si能與 HF作用：4. 非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體，但 Si 為半導(dǎo)體。5. SiO2 是的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備H 2SiO 3。6. 非金屬氧化物的熔沸點(diǎn)一般較低，但SiO2 的卻很高。7. 酸性氧化物一般不與酸作用，但 SiO2能跟 HF 作用： SiO2 4HF SiF42H28. 無機(jī)酸一般易溶于水， 卻難溶于水。9. 因 H2CO3 的酸性大于 H 2SiO 3，所以在 Na2SiO3 溶液中通入 CO2 能發(fā)生下列反應(yīng)： Na 2 SiO3 CO2 H2O H 2SiO3 Na 2CO3 ，但在高溫下高溫Na2CO3 SiO2Na 2 SiO3 CO2 也能發(fā)生。10. Na2SiO3 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(diǎn)硅與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的實(shí)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 H 2O Na2 SiO3 2H 2進(jìn)行分析，似乎 NaOH 和 H2O 都是氧化