高温
SiO2 ＋ CaO
CaSiO3
高温
SiO2＋2C 高温 Si ＋ 2CO↑
SiO2 + CaCO3
CaSiO3 + CO2 ↑
二氧化硅与二氧化碳的比较
二氧化碳CO2 二氧化硅SiO2
物质分类
均属于酸性氧化物
与碱性氧化 物反应
CO2 ＋ CaO＝CaCO3
高温 CaO＋SiO2 CaSiO3
与碱反应 与水反应
(Cr 3+)
[Cr(OH)3 (s)]
3. 碳酸盐的热稳定性较差，它们的差别可用极化理 论解释(如碱土金属的碳酸盐)，金属离子极化力越大，
稳定性越差。稳定性的顺序为：
碳酸盐﹥酸式盐﹥碳酸
碳酸正盐与酸式盐的比较
正盐
酸式盐
水溶 性
热稳 定性
钾钠铵盐易溶于水、其它难溶
K2CO3、Na2CO3受热难分解 CaCO3、(NH4)2CO3受热易分解
通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示。主要用
于建筑材料，实验室常见的有分子筛与沸石（铝硅酸 盐）。见打★的阅读材料。
硅酸钠：Na2SiO3可以写成 Na2O ·SiO2
高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4
Al2O3 ·2SiO22H2O
钙长石：CaAl2SiO6
CaO ·Al2O3 ·SiO2
特殊玻璃： 钢化玻璃、光学玻璃、 化学玻璃、有色玻璃、 变色玻璃、电加温玻璃、钾玻璃、 微晶玻璃、 石英玻璃
§13.2
碳族元素包括：
碳族元素----P555-582
碳C、硅Si、锗Ge、锡Sn、铅Pb
碳族元素的价层电子构型：
ⅣA —— ns2np2
本节要求：
1. 熟悉C、Si元素及其化合物的结构特点和性质 2. 熟悉碳的主要化合物(CO、CO2、碳酸、碳酸盐) 的结构特点和性质； 3. 熟悉Sn2+的还原性、Pb2+的溶解性、PbO2和 NaBiO3的氧化性及其它们氢氧化物的酸碱性规律。
金刚石Βιβλιοθήκη 石墨C60(富勒烯)
晶体 结构
正四面体，空 平面层状六边形 32面体，具有12个
间网状的原子 结构，层間以范 五边形，20个六边
晶体
德华力结合
形，类似足球形状
熔、沸点高， 熔点高，质软有 主要 硬度大，难溶，滑腻感，良导体 熔点较低 性质 不导电
主要 用途
形成的化合物有超 钻具、装饰品 润滑剂、电极、 导性。有些可作高
高温
CaCO3＝CaO+CO2↑
H2CO3和碳酸盐：
CO2溶于水后，大部分以水合分子的形式存在，所
以溶于水生成碳酸的量少，浓度小；碳酸为二元弱酸， 二级解离常数小(10-4、10-7)。
碳酸盐有两种，它们的特性有：
1. 碳酸盐除碱金属和铵外，一般难溶于水。而难 溶的碳酸盐所对应的酸式盐溶解度较大；反之，易溶 的碳酸盐所对应的酸式盐溶解度较小（原因是氢键在
石灰石、粘 土
石灰石、纯碱、石英
复杂的物理化学变化
CaCO3 + SiO2== CaSiO3 + CO2 Na2CO3 + SiO2==Na2SiO3 + CO2
3CaO.SiO2、2CaO.SiO2、
Na2SiO3、 CaSiO3、SiO2
3CaO.Al2O3 没有一定的熔点，能在一定的温
具有水硬性，热膨胀系数几跟铁一样 度范围内软化
—惰性电子对效应)。
碳族元素及其单质的一些重要性质
元 元 原子 主要
单质的性质
素素 名符
半径
化合价
颜色、状态
称 号 (nm)
密度 熔点 ( g·cm-3) (℃)
沸点 (℃)
碳C
0.077 +2,+4
金刚石： 无色固体
石墨： 灰黑色固体
3.51 3550
4827
2.25 3652~36 4827
97(升华)
二、碳单质及其主要化合物
——没有碳就不会有生命
1. 碳单质—— 金刚石、石墨、C60(同素异形体) 金刚石与石墨物理性质差别大的原因主要是它们的 结构不同：
金刚石是原子晶体; 石墨是层状晶体(混合晶体)
古代的“药金”外观与金相似，被认为是金子。 冶炼方法如下：将碳酸锌、赤铜（Cu2O）、木炭混 合加热至800℃得金光闪闪的“药金”。 （1）“药金”的主要成分是Zn, Cu （2）有关冶炼的化学方程式是 ZnCO3 = ZnO + CO2↑、C + 2Cu2O = 4Cu + CO2↑
CO2 ＋2NaOH＝
SiO2 ＋2NaOH＝
Na2CO3+H2O
Na2SiO3+H2O
CO2 ＋ H2O＝H2CO3
不反应
Si与B的单质和化合物性质相似(对角线规则)
二氧化硅的物理性质和用途
• 物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水 • 用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪
器、耐高温化学仪器。利用石英晶体制造石英电 子表、石英钟等。
乳 石 英
玛瑙
(iii)SiO2化学性质主要为： ➢ 是酸性氧化物，可跟强碱溶液或熔融条件下反 应 (如NaOH、Na2CO3)。
➢(实弱验氧室化里性盛放碱液的Si试O2剂＋瓶2常O用H橡－＝皮S塞iO，32而－＋不用H2玻O璃塞)
➢与盐反应（固体）生成硅酸盐
➢与氟(氢化氟氢酸反用应塑(腐料蚀瓶玻装璃，不) S能iO用2 玻+ 4璃H瓶F装=S) iF4 + 2H2O
普通水泥、矿渣硅酸盐水泥、沸石 岩水泥等
普通玻璃、硼酸玻璃、铅玻璃、 有色玻璃、钢化玻璃
Na2SiO3
硅 Si 0.117 +2,+4 晶体硅：
2.32~ 1410 2355
灰黑色固体 2.34
锗 Ge 0.122 +2,+4 银灰色固体 5.35 937.4 2830
锡 Sn 0.141 +2,+4 银白色固体 7.28 231.9 2260
铅 Pb 0.175 +2,+4 蓝白色固体 11.34 327.5 1740
泛的硅胶，硅胶表面积大，吸附能力强，可用作干燥
剂和催化剂的载体。
(ii) 硅酸盐： 大部分难溶于水(除常见的K2SiO3、Na2SiO3即水 玻璃)，一般具有特征颜色。
水 中 花 园
正長石(KAlSi3O8)
天然硅酸盐都难溶，结构复杂，但基本结构单元
都是四面体骨架SiO4
(a) [SiO4]4- (b) Si2O76- (c) Si4O128- (d) Si6O1812-
CO2↑+H2O
NaHCO3+NaOH＝
Na2CO3+H2O
2NaHCO3 ＝
Na2CO3+CO2 ↑+H2O
三. 硅单质及其主要化合物：
硅单质
大规模集成电路
太阳能电池
玛瑙
1. 硅(silicon)单质
硅的分布与存在
• 存在：没有游离态，只有化合态 • 分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅
都溶于水
2NaHCO3＝
Na2CO3+CO2↑+H2O
与酸 反应
与碱 反应 转化 关系
CO32- +2H+ ＝CO2↑+H2O CaCO3+ 2H+ ＝
Ca2++CO2↑+H2O
Na2CO3+Ca(OH)2 ＝
CaCO3 ↓+2NaOH
Na2CO3+CO2+H2O= 2NaHCO3
HCO3- +H+ ＝
CO2： (i)作用 —— 产生温室效应(一方面有利于植物的 生长；另一方面又使地球温度上升)；易液化(分子间 作用力大)可用在人工降雨和制冷；不助燃可作灭火剂 (不能用来灭燃烧的镁)。 (ii)结构 — 二重键，二个σ键、二个大π键 ：
π4 3
(iii)化学性质 —— 不活泼，与水反应，具有酸性氧 化物的性质。
石墨
硅(矽)
Si
錫
是一種重金屬，有毒 (慢性中毒，尤其對小 孩嚴重，輕則智力低 下、重則弱智)。
鉛
钻
玻
石
璃
鱼
地
缸
砖
水晶
石英盐
紫 晶
黑曜石
缟玛瑙
玛瑙
水
泥
瓷
人面鱼纹陶盆（陕西半坡出土）
石英玻璃坩埚
氮化硅陶瓷制品
光导纤维
太阳能汽车
一. 碳族元素性质规律的概述
递变性
相似性
原子结构 单质物性 化性 弱 最
次于氧。是构成矿物和岩石的主要成分。
硅的物理性质
• 硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有 金属光泽、硬而脆的固体；
• 硅的结构类似于金刚石，难溶于水、熔点和沸点都 很高，硬度大；
• 导电性介于导体和绝缘体之间，主要用于半导体材 料中。
晶
体
Si
硅
结
构
硅的化学性质
常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强 碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、硫酸、硝酸 等）起反应。在加热条件下，能跟一些非金属反应。
原子结构
最 外 层 都 有 4 个 电 子
高
原 子 半 径 增 大
熔 沸 点 逐 渐 降 低
密强 非 度金 逐属 渐性 增减 大弱
、 金 属 性 增
氢 化 物 稳 定 性 逐 渐 减 弱
氧 化 物 对 应 水 化 物 的 酸 性
逐
此外，从上到下+4价化合物稳定性降低，而+2价渐化