碳族元素知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、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(jià)為正四價(jià)和正二價(jià)；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；C2CuOCO22Cu；CH2OCOH2O（CO、H2的混合氣體叫水煤氣）；2C+SiO2Si+2CO與氧化性酸反應(yīng)：C2H2SO4（濃）CO22SO22H2O；C4HNO3（濃）CO24NO22H2O2.CO不溶于水，有毒(CO和血紅蛋白結(jié)合，使血紅蛋白無(wú)法和O2結(jié)合，而使細(xì)胞缺氧引起中毒)，但由于CO無(wú)色無(wú)味因此具有更大的危險(xiǎn)性?？扇夹赃€原性：CO+CuOC

2、O2Cu，CO+H2O(g)CO2+H2O3.CO2直線型（OCO）非極性分子，無(wú)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：CO2C2CO；2MgCO22MgOC4.碳酸鹽溶解性：Ca(HCO3)2>CaCO3；Na2CO3>NaHCO3。熱穩(wěn)定性：Na2CO3>CaCO3；堿金屬正鹽>堿金屬酸式鹽: Na2CO3>NaHCO3。相互轉(zhuǎn)化：碳酸正鹽碳酸酸式鹽(除雜用) 硅1.晶體硅的物理性質(zhì)

3、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 + H2O Na2SiO3 + 2H22在加熱條件下，能與某些非金屬反應(yīng)。在加熱時(shí)，研細(xì)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得粗硅：SiO22CSi2CO，將制得的粗硅，再與C12反應(yīng)后，蒸

4、餾出SiCl4，然后用H2還原SiCl4可得到純硅。有關(guān)的反應(yīng)為：Si十2C12SiCl4、 SiCl4+2H2Si+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)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 + 2H2O不反應(yīng)與堿反應(yīng)SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O生成

5、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 + 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(kāi)。 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，但二氧化硅卻不能直接跟水化合，它的對(duì)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：SiO22NaOHNa2SiO3H2O，Si

6、O2Na2CO3Na2SiO3CO2­，然后用酸與硅酸鈉作用制得硅酸：Na2SiO3+2HCl H2SiO3+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(huì)析出原硅酸沉淀。CO2 + Na2SiO3+2H2O Na2CO3 + 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(lái)制硅酸。2HCl + Na2SiO3 + H2

7、O 2NaCl + H4SiO4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(duì)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(lái)表示其組成。具體表達(dá)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Na2SiO3 Na2O·SiO2 鎂橄欖石Mg2SiO4 2MgO·SiO2鈣沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O CaO ·Al2O3

8、83;3SiO2 ·3H2O正長(zhǎng)石KAlSi3O8 K2O·Al2O3·6SiO2可溶性硅酸鹽中最常見(jiàn)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(wú)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硅的還原性比碳強(qiáng)，得在高溫下碳能將硅從SiO2中還原出來(lái)。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

9、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(wú)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(kāi)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Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+

10、SiO2CaSiO3+CO2復(fù)雜的物理化學(xué)變化生產(chǎn)過(guò)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·Al2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反應(yīng)條件高溫高溫高溫種類不同標(biāo)號(hào)普通玻璃、特種玻璃土器、陶器、瓷器等特性水硬性無(wú)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(shí)，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(shuō)

11、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(guò)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+H2ONa2CO3+H2SiO3并不矛盾。碳及其化合物的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)2難點(diǎn)聚焦碳和硅的化學(xué)性質(zhì)元素符號(hào)CSiGeSnPb原子序數(shù)614325082原子半徑變化趨勢(shì)金屬性與非金屬性遞變最高正價(jià)+4最高正價(jià)氧化物化學(xué)式CO2SiO2GeO2SnO2PbO2最高正價(jià)氧化物對(duì)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氫化物的化學(xué)式及穩(wěn)定性強(qiáng)弱CH4SiH4注意：碳族元素的氫化物的寫法是碳族元素在前，氫

12、元素在后。總結(jié)：1。相似性最外層上均有4個(gè)電子，易形成共價(jià)鍵。最高正價(jià)均為+4價(jià)，最高價(jià)氧化物通式為RO2，對(duì)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(qiáng)，元素由非金屬性向金屬性遞變的趨勢(shì)明顯。3主要化合價(jià)碳族元素的化合價(jià)主要有+4和+2，碳、硅、鍺、錫的+4價(jià)化合物是穩(wěn)定的，而鉛的+2價(jià)化合物是穩(wěn)定的。根據(jù)此性質(zhì)可判斷：錫的+2價(jià)化合物應(yīng)具有強(qiáng)的還原性，鉛的+4價(jià)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)

13、逐漸降低?；瘜W(xué)性質(zhì)碳硅還原性與單質(zhì)反應(yīng)（不穩(wěn)定）與氧化物反應(yīng)與酸反應(yīng)不與、等反應(yīng)，但有：與水或堿溶液反應(yīng)與反應(yīng)專題三 二氧化碳和二氧化硅的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)比較（見(jiàn)表77）項(xiàng)目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)不溶于水，與水也不反應(yīng)聯(lián)系 3 硅及其化合物的特性1. Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：2. 非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無(wú)放出，但Si卻放出H2： 3. 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H2SiO3。6. 非

14、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：8. 無(wú)機(jī)酸一般易溶于水， 卻難溶于水。9. 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)：，但在高溫下也能發(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：進(jìn)行分析，似乎和都是氧化劑，其實(shí)不然。上述反應(yīng)實(shí)際分兩步進(jìn)行 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(shí)質(zhì)（或要求標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目時(shí)），可寫成： 11碳及其化合物的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)CCO2 CaCO3 CaC2C2H2 CO有機(jī)物NH4HCO3 CH4 H2CO3 Na2CO3 NaHCO3 O2 SiC 、CCl4不完全燃燒O2(不足)O2 (不足)O2 CuO 熾熱的碳NH3·H2O O2 (點(diǎn)燃)H2O CaO Si、Cl2 ()Mg (點(diǎn)燃)O2 (點(diǎn))CuO ()C、CO Na2O2NaOH H2O NaOH H