碳、硅及其化合物
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【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)
(2)写出下列反应方程式 ①二氧化碳与某种金属反应 ②工业上制取粗硅
2Mg+CO2 点燃 2MgO+C 2C+SiO2 高温 2CO↑+Si
③氢氟酸腐蚀玻璃
SiO2+4HF = SiF4+2H2O
(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)。
反应方程式：
2CH3COOH+Na2CO3 = 2CH3COONa+CO2↑+H2O
Na2SiO3+CO2+H2O = Na2CO3+H2SiO3↓
Ca(ClO)2+CO2+H2O = 2HClO+CaCO3↓
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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)
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二、硅酸、硅酸盐 1.硅酸 硅酸 不 溶于水，其酸性比碳酸 弱 ，硅酸 不能 (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：
H2SiO3 = SiO2＋H2O (2)硅酸能与碱溶液反应，如与 NaOH 溶液反应的化 学方程式为： H2SiO3＋2NaOH = Na2SiO3＋2H2O 。
均为加热条件
浓HNO3

(2)Si
与非金属单质 与氢氟酸反应
O2
Si＋O2
△
= SiO2
F2 Si＋2F2 =△SiF4 Cl2 Si＋2Cl2 = SiCl4
Si＋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。
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(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 干燥剂 。
2.硅酸盐 (1)硅酸盐 由 硅、氧和金属 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 ——泡花碱 硅酸钠水溶液俗称 水玻璃 ，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
现象
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
结论
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
化学方 程式
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓ SiO32- + 2H+ = 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
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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
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硅酸制法——可溶性硅酸盐与酸反应
(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↑。
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(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)。
④石英与苛性钠溶液反应 ⑤制取普通玻璃的两个反应
SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O SiO2+Na2CO3 高温 Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3 高温 CaSiO3+CO2↑
⑥硅单质与氢氧化钾溶液反应 Si+2KOH+H2O = K2SiO3+2H2↑
⑦水玻璃长期放置于空气中变质
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(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＋
高温 C=====
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↑。
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石灰石、 纯碱、石灰石、
黏土
黏土
石英
水泥回
玻璃窑
转窑
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2. 特殊功能的含硅物质 (1) 碳化硅 具有金刚石结构，可用作磨料。 (2)含硅元素 4%的硅钢具有 导磁 性。 (3)硅橡胶具有 既耐高温又耐低温 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：
Na2SiO3+H2O+CO2 = Na2CO3+H2SiO3↓
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金刚石
游离 石墨
化合 C60
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(2)硅在地壳中的含量占第 二 位，仅次于 氧 ， 全部以 化合 态存在，是一种亲 氧 元素，单质硅有 晶体 和 无定 形两种。晶体硅是良好的 半导体 材 料，在计算机等电子工业，可用作 半导体芯片 、 大规模 集成电路 等。硅是人类将 太阳 能转化为
电 能的常用材料，所以硅还用于制造 光电池 。
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2. C、Si的化学性质
碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性
(1)C
与O2反应 O2(足量) O2(不足)
Fe2O3
Fe2O3＋3C
高温
=
2Fe＋3CO↑
与氧化物反应
SiO2
高温
SiO2＋2C = Si＋2CO↑
高温
CO2 CO2＋C = 2CO
浓H2SO4 C与强氧化性酸反应
Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3↓
SiO32- + H2O + CO2 = CO32- + H2SiO3↓
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证明几种酸性强弱的方法
较强的酸+盐=较弱的酸+新盐
要证明酸性CH3COOH>H2CO3>H2SiO3(或HClO) 可以采用如下装置：
实验现象： B中有大量气体产生，C中产生白色沉淀。