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碳、硅及其化合物【课前练习】(1)写出碳族元素的所有元素名称、元素符号C(碳)Si(硅)Ge(锗)Sn(锡)Pb(铅)①二氧化碳与某种金属反应②工业上制取粗硅③氢氟酸腐蚀玻璃④石英与苛性钠溶液反应⑤制取普通玻璃的两个反应⑥硅单质与氢氧化钾溶液反应⑦水玻璃长期放置于空气中变质(2)写出下列反应方程式2Mg+CO22MgO+C点燃2C+SiO22CO↑+Si高温SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑高温SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑高温Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2↑Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓游离化合金刚石石墨C60(2)硅在地壳中的含量占第位，仅次于，全部以态存在，是一种亲元素，单质硅有和形两种。晶体硅是良好的材料，在计算机等电子工业，可用作、大规模等。硅是人类将能转化为能的常用材料，所以硅还用于制造。二氧化合氧晶体无定半导体半导体芯片集成电路太阳电光电池Fe2O3高温碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性Fe2O3＋3C=2Fe＋3CO↑高温SiO2＋2C=Si＋2CO↑CO2＋C=2CO高温(1)C与O2反应O2(足量)O2(不足)与氧化物反应SiO2CO22.C、Si的化学性质C与强氧化性酸反应浓H2SO4浓HNO3均为加热条件(2)Si与非金属单质O2Si＋O2=SiO2△Si＋2F2=SiF4Si＋2Cl2=SiCl4△与氢氟酸反应F2Cl2Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑与碱反应Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑注意：Si与HF、NaOH反应放出氢气是一般非金属单质不具有的性质，证明硅具有一定程度的金属性。(3)1.硅酸硅酸溶于水，其酸性比碳酸，硅酸(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。(1)硅酸不稳定，受热易分解：(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：。不弱不能H2SiO3=SiO2＋H2O∆H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O二、硅酸、硅酸盐(3)硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作。2.硅酸盐(1)硅酸盐由元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠硅酸钠水溶液俗称，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。(3)硅酸盐常用的表示法——氧化物法干燥剂硅、氧和金属水玻璃——泡花碱石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土水泥回转窑玻璃窑2.特殊功能的含硅物质(1)具有金刚石结构，可用作磨料。(2)含硅元素4%的硅钢具有性。(3)硅橡胶具有的性质。3.无机非金属材料的使用无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途，这些知识大多数属于识记知识。除了解前面所讲的传统无机非金属材料外，还应了解新型无机非金属材料的种类和用途：碳化硅导磁既耐高温又耐低温材料类别主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温，强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉硅酸制法——可溶性硅酸盐与酸反应现象结论化学方程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生①Na2SiO3溶液呈碱性②可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓SiO32-+2H+=H2SiO3↓SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓写出硅酸钠溶液通入二氧化碳的化学方程式和离子方程式证明几种酸性强弱的方法要证明酸性CH3COOHH2CO3H2SiO3(或HClO)可以采用如下装置：较强的酸+盐=较弱的酸+新盐实验现象：B中有大量气体产生，C中产生白色沉淀。反应方程式：2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+CO2↑+H2ONa2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓Ca(ClO)2+CO2+H2O=2HClO+CaCO3↓考点精讲考点一碳、硅及其化合物的特性1.碳、硅元素单质及其化合物的特性(1)一般情况，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。(2)一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。(3)一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化剂＋较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑，FeO＋C=====高温Fe＋CO↑。(4)非金属单质与碱反应一般是非金属既作氧化剂又作还原剂，而Si与碱溶液反应却只作还原剂：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。(5)一般情况，较活泼金属＋酸―→盐＋氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。(6)一般情况，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，SiO2是酸性氧化物却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(SiF4不属于盐)。(7)无机酸一般能溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却难溶于水。(8)H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑也能发生(CO2离开反应体系)。(9)一般情况，非常活泼的金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但C＋H2O(g)=====高温CO＋H2。(10)一般情况，酸性氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2＋H22CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。2.硅与铝的相似性及区别(1)与强碱溶液反应时相似①Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。②SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3[Al(OH)3]均与NaOH溶液反应生成盐和水。③Na2SiO3、NaAlO2溶液通入过量CO2均生成白色沉淀。(2)区别①除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其他酸反应。②Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。③Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时现象不同。3.CO2－3的检验向待检验溶液中滴加一定量的Ca2＋或Ba2＋的可溶性盐溶液，有白色沉淀生成，再加入适量的强酸，白色沉淀溶解且生成无色、无味的气体，则待检溶液中有CO2－3。特别提醒(1)不能用Ca(OH)2溶液和Ba(OH)2溶液检验CO2－3和HCO－3，原因是OH－将HCO－3转化为CO2－3；(2)加酸后可根据气体是否有气味排除SO2－3的干扰；(3)不能只用加酸看是否有无色无味气体产生的方法检验，因CO2－3与HCO－3两种离子都有该现象发生。碳及其化合物石墨：C60：金刚石：H2CO3：O＝C＝OH－O－C－O－HOCO2：(直线型，属极性分子，电子式不要求)(直线型，属非极性分子，电子式要求)CH4：(正四面体，属非极性分子，电子式要求)CO：硅及其化合物二氧化硅晶体：晶体硅：H2SiO3：H－O－Si－O－HOSiH4：(正四面体，属非极性分子，电子式要求)H4SiO4：H－O－Si－O－HHOOH碳与硅单质碳及其重要化合物之间的转化关系Ca(HCO3)2CCH4CaCO3CO2CaC2HCOOHCOCS2C2H4C2H2SiCH2C2O4H2CO3硅及其重要化合物之间的转化关系SiF4SiNa2SiO3SiO2CaSiO3SiCl4SiH4H2SiO31、碳酸盐的性质规律例：NaHCO3在溶于水或处于熔融状态（常压）时，都存在的离子是（已知碳酸氢钠的熔点高于其分解温度）A.①③B.②③C.①④D.①②④①Na+②H+③HCO3-④CO32-C（1）溶解性规律：如果碳酸正盐的溶解度较大，则酸式盐的溶解度小（如Na2CO3NaHCO3);如果碳酸正盐的溶解度小，则对应的酸式盐的溶解度较大（如CaCO3Ca(HCO3)2）（2）稳定性规律：难溶性的碳酸盐及碳酸的酸式盐（包括铵盐）受热易分解；可溶性的碳酸盐较稳定，受热难分解。重点、难点剖析2、CO2和SiO2性质比较试分析下列说法是否正确，说明理由。1、SiO2高温时与Na2CO3反应产生CO2，将CO2通Na2SiO3溶液中可产生H2SiO3，说明H2SiO3酸性有时比H2CO3强，有时比H2CO3弱？2、SiO2既能与碱反应又能与酸反应，属两性氧化物。3、NaOH溶液、Na2SiO3溶液和氢氟酸均不应装在玻璃瓶中。NaOH与SiO2常温下的反应十分缓慢，所以NaOH溶液、Na2SiO3溶液可以保存在玻璃瓶中，但不能用磨口的玻璃塞SiO2与HF的反应是SiO2的特殊性质，并非所有的酸都能反应。强酸制弱酸适用于常温下水溶液里的复分解反应，不适用于高温非水体系的反应。4、硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释。现象：生成白色絮状沉淀，又有刺激性气味的气体生成。解释：SiO32−与NH4+发生双水解反应SiO32−+2NH4++2H2O=2NH3·H2O+H2SiO3↓。