【课题】碳族元素【考纲要求】1、了解碳族元素性质的相似性和递变性2、掌握碳单质及其化合物的性质3、掌握硅单质及其重要化合物的主要性质4、了解硅酸盐工业和无机非金属材料【教学重点】碳、硅单质及其化合物的性质，以及碳、硅单质与化合物之间的转化关系【基础回顾】碳族元素位于周期表的族，包括元素。
原子最外层都是4个电子，在反应中既不容易失去电子，也不容易得到电子，通常形成共用电子对与其他元素结合。
其主要化合价为+2、+4。
碳族元素从上到下原子半径依次增大，非金属性逐渐减弱，金属性逐渐加强。
大多能形成气态氢化物，其稳定性逐渐减弱。
最高价氧化物对应水化物酸性减弱。
【夯实基础】一、知识网络：碳及其化合物的转化关系.硅及其化合物的转化关系考点一：碳族元素（碳族元素的性质递变关系）元素符号及名称主要化合价单质色、态氢化物主要氧化物最高价氧化物对应水化物相似性递变性考点二碳单质及其化合物1、碳的单质（1）同素异形体金刚石石墨60C结构正四面体，空间网状，原子晶体平面层状正六边形笼状（足球烯）分子晶体主要性质熔、沸点高，硬度大，难溶于溶剂，不导电熔点很高，质软有滑腻感，导电可与金属掺杂形成超导体用途钻石、刻刀、装饰品电极、铅笔芯、润滑剂应用于材料科学注意：常见的同素异形体金刚石、石墨、C60O2、O3P4（白磷）、红磷晶体硅、无定形硅（2）化学性质（可燃性、还原性）2、碳的化合物（1）氧化物（CO、CO2）性质一氧化碳CO 二氧化碳CO2物理性质色、态、味无色无味气体无色无味气体毒性有毒无毒，会造成温室效应但不是大气的污染物密度与空气的比较略小大溶解性难溶于水能溶于水化学性质1、可燃性2CO+O2点燃2CO21、不能燃烧，也不能支持燃烧2、还原性2、氧化性C＋CO2高温2COCuO+CO△Cu+CO 23、能与澄清的石灰水等碱溶液反应 CO 2+Ca （OH ）2= CaCO 3↓+ H 2O4、能与水反应 H 2O+CO 2= H 2CO 32① CO 气体中混有CO 2 (将气体通入装有氢氧化钠溶液的洗气瓶) ② CO2气体中混有CO (将气体通入硬质玻璃管中盛放灼热的CuO) ③ CO2气体中混有O 2 (将气体通入硬质玻璃管中盛放灼热的Cu)④ CO 2气体中混有SO 2 (将气体通入装有碳酸氢钠溶液或酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶) ⑤ CO 2气体中混有HCl (将气体通入装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶) ⑥ CO 2气体中混有H 2S (将气体通入装有硫酸铜溶液的洗气瓶中) （2）NaHCO 3 、Na 2CO 3（在金属及其化合物中提到故省略） 【例题1】（09广东理综）下列除去杂质的方法正确的是 A ．除去CO 2中混有的CO ：用澄清石灰水洗气B ．除去BaCO 3固体中混有BaSO 4的：加过量盐酸后，过滤、洗涤C ．除去FeCl 2溶液中混有的FeCl 3：加入过量铁粉，过滤D ．除去Cu 粉中混有的CuO ：加适量稀硝酸后，过滤、洗涤 考点三 硅单质及其化合物 1.单质硅（1）主要物理性质单质硅有 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。
它的结构类似于金刚石，熔、沸点较高，是良好的半导体材料。
（2）化学性质自然界中没有 游离 态的硅，常见的 化合 态的硅有SiO 2和硅酸盐。
常温下性质稳定，只能与F 2、HF 、NaOH 溶液反应。
加热的情况下可以与O2、Cl2进行的反应： （3）硅的工业制法工业上，用焦炭在电炉中还原SiO 2得到粗硅，化学方程式为：SiO 2+2C Si+2CO ↑ 提纯：① Si ＋ 2Cl 2 SiCl 4 ② SiCl4 ＋ 2H 2 Si ＋ 4HCl （4）硅的用途硅是良好的半导体材料，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器，还可以制造硅太阳能电池。
2.二氧化硅（1）原子 晶体，具有 正四面体 结构，不 溶于水。
以二氧化硅为主要成分的一些物质（硅石、石英、水晶、玛瑙之间的关系）实验室用的石英坩埚、玛瑙饰物、石英光导纤维、 （2）化学性质①酸性氧化物 ②弱氧化性 ③特性（3）用途：1、信息高速公路的骨架-------光导纤维。
2、石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等3、光学仪器、工艺饰品（水晶、玛瑙）思考：1、为什么盛放碱性溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，而用橡皮塞或软木塞。
2、实验室如何保存Na2SiO3等碱性溶液？3、依据生活常识,试比较二氧化碳与二氧化硅的熔沸点高低,为什么?4、如何利用二氧化硅制备硅酸？ 22．（09广东理综）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料高温高温高温A ．①②B ．②③C ．①④D ．③④例题2.指出下列反应中SiO 2所表现的化学性质或作用，在A ～D 选项中选择正确答案填入括号内。
①SiO 2+2NaOH=Na 2SiO 3+H2O( ) ②SiO 2+Na 2CO 3 Na 2SiO 3+CO 2↑( ) ③SiO 2+2C Si+2CO ↑( ) ④SiO 2+4HF=SiF 4↑+2H 2O( )A.作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B.氧化性C.酸性氧化物的通性D.将挥发性的酸酐从其盐中置换出来 例题3.（2008广东高考）硅单质及其化合物应用范围很广。
请回答下列问题：（1） 制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。
三氯甲硅烷（SiHCl 3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：①写出由纯SiHCl 3制备高纯硅的化学反应方程式 。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。
SiHCl 3遇水剧烈反应生成H 2SiO 3、HCl 和另一种物质，写出配平的化学反应方程式 ；H 2还原SihCl 3过程中若混02，可能引起的后果是 。
（2）下列有关硅材料的详法正确的是 （填字母）。
A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水混B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂的，其熔点很高D.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅(3)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 。
3.硅酸、硅酸盐 （一）硅酸（1）性质：硅酸是难溶于水的 弱 酸，其酸性比碳酸 还弱 ，硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。
①硅酸不稳定，受热易分解：H 2SiO 3 SiO 2+H 2O 。
②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH 溶液反应的化学方程式为： H 2SiO 3+2NaOH=Na 2SiO 3+2H 2O 。
③硅酸在水中易聚合形成胶体。
浓度较小时—— 无色透明溶液 ；浓度较大时—— 凝胶 。
硅酸凝胶干燥部分脱水后形成的多孔状固体，→硅酸干胶，又称硅胶，吸附水分能力强(物理吸附法)，常用作干燥剂，也用作催化剂的载体。
（2）制备：硅酸可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，反应的化学方程式为：Na 2SiO 3+2HCl= 2NaCl+H 2SiO 3↓ ,Na 2SiO 3+CO 2+H 2O= Na 2CO 3+H 2SiO 3↓ 。
（二）硅酸盐（1）硅酸盐是由 硅 、氧 和 金属 组成的化合物的总称。
硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都 不溶于水 。
化学性质很 稳定 ，通常用 二氧化硅 和金属氧化物 的形式表示其组成。
（2）用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成。
①硅酸钠：Na 2SiO 3 Na 2O ·SiO 2 ； ②硅酸钙：CaSiO 3 CaO ·SiO 2 ；高温高温加热③高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O 。
特别提醒硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物形式来表示。
氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
注意事项：①氧化物之间以“·”隔开；②系数配置出现分数应化为整数。
硅及其化合物知识中的特例深化理解硅的特殊性：1.非金属单质一般为非导体（如硫），但Si却为半导体。
2.非金属单质与碱反应一般是非金属发生歧化反应（非金属既作氧化剂，又作还原剂），而Si与碱液反应却只作还原剂。
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑(Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O)3.C、Si同属ⅣA族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来（条件是高温），原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出。
SiO2+2C高温Si+2CO↑4.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而Si却能与HF发生反应。
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑5.酸性氧化物一般不与酸发生非氧化还原反应，但SiO2却能与HF作用。
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O6.无机酸一般易溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却难溶于水。
7.“玻璃非玻璃，名碱却是盐”，这是Na2SiO3的写照，该物质的水溶液俗名为“水玻璃”，但它与玻璃却大相径庭；Na2SiO3因水解显碱性，俗名“泡花碱”，但它却不是碱，而是盐。
8.硅酸盐中，硅只显+4价，在SiH4、Mg2Si中显-4价。
例题3(2008·黄冈模拟)石棉是一类压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐高温、耐酸碱腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。
石棉有毒，人吸入石棉纤维后易患肺癌。
“9·11”事件发生后，在清理世贸大厦的废墟时人们发现有很多石棉，其中一种叫做矿青石棉，它的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。
（1）该石棉化学式中与5个铁原子形成氧化物的氧原子数目是_______个。
（2）该石棉化学式中铁元素的“平均化合价”（或氧化数）可视为_______。
（3）将该石棉的化学式改写为氧化物的形式：_________________。
（4）这种石棉属于传统的无机非金属材料，下列哪些不属于传统的无机非金属材料（）A.光导纤维B.水泥C.耐高温的金属钛D.氧化铝陶瓷E.混凝土（5）该石棉与酸或碱反应可以看作是各氧化物分别与酸或碱反应，若将这种石棉溶于足量的稀硝酸中，充分反应后过滤，滤渣主要是_____，滤液中的盐类物质主要有_______________（填写化学式）。
例题4.如下图所示。
已知单质I可作为半导体材料，单质G是密度最小的气体，化合物H是无色无味的有毒气体，能在空气中燃烧，化合物E极易溶于水形成无氧酸，该无氧酸在常温时能够与氧化物A起反应。
请填空：（1）氧化物A的化学式是______________。