碳族元素
ⅰ.課標要求
通過實驗了解矽及其化合物的主要性質，認識其在資訊科技、材料科學等領域的應用。
ⅱ.考綱要求
1.了解單質矽及其重要矽的化合物的主要性質及應用
3.能綜合應用矽及矽的化合物知識
ⅲ.教材精講
1.本考點知識結構
2.碳族元素
①碳族元素的特徵：碳族元素原子最外層電子數為4，既不容易失去電子，又不容易得到電子，易形成共價鍵，難形成離子鍵。碳族元素形成的單質在同週期中硬度最大，熔沸點最高(如金剛石、晶體矽)。
②碳族元素的化合價：碳族元素的主要化合價有+2，+4，其中鉛+2價穩定，其餘元素+4價穩定。
③碳族元素的遞變規律：從上到下電子層數增多，原子半徑增大，原子核對最外層電子的吸引能力減弱，失電子的能力增強，從上到下由非金屬遞變為金屬的變化非常典型。其中碳是非金屬，錫、鉛是金屬，矽、鍺是半導體材料。
④碳族元素在自然界裡的存在：自然界裡碳有游離態和化合態兩種；矽在地殼裡無游離態，主要以含氧化合物的形式存在。
⑤幾種同素異形體：碳：金剛石、石墨、c60、c70等；矽：晶體矽，無定形矽。
3.碳在常溫下碳很穩定，只在高溫下能發生反應，通常表現為還原性。
①燃燒反應
②與某些氧化物的反應：c＋co22co；c＋2cuoco2↑＋2cu；
c＋h2oco＋h2o（co、h2的混合氣體叫水煤氣）；
2c+sio2si+2co↑
③與氧化性酸反應：c＋2h2so4（濃）co2↑＋2so2↑＋2h2o；
c＋4hno3（濃）co2↑＋4no2↑＋2h2o
不溶於水，有毒(co和血紅蛋白結合，使血紅蛋白無法和o2結合，而使細胞缺氧引起中毒)，但由於co無色無味因此具有更大的危險性。
①可燃性
②還原性：co+cuoco2＋cu，co+h2o(g)co2+h2o
直線型（o＝c＝o）非極性分子，無色能溶於水，密度大於空氣，可傾倒，易液化。固態co2俗稱乾冰，能昇華，常用於人工降雨。實驗室制法：
caco3＋2hcl＝cacl2＋co2↑＋h2o。
①酸性氧化物一—酸酐
ca(oh)2＋co2＝caco3↓＋h2o(用於檢驗co2)
②氧化性：co2＋c2co；2mg＋co22mgo＋c
6.碳酸鹽
①溶解性：ca(hco3)2>caco3；na2co3>nahco3。
②熱穩定性：na2co3>caco3；鹼金屬正鹽》鹼金屬酸式鹽: na2co3>nahco3。
③相互轉化：碳酸正鹽碳酸酸式鹽(除雜用)
7.矽①矽在地殼中只有化合態，沒有游離態。其含量在地殼中居第二，僅次於氧，是構成礦物和岩石的主要成分。
②晶體矽是灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體，是半導體，具有較高的硬度和熔點。
③矽的化學性質不活潑，常溫下，只能與氟氣、氫氟酸及強鹼溶液反應:si+2f2＝sif4、si+4hf＝sif4+2h2↑、si+2naoh+h2o＝na2sio3+2h2↑；在加熱條件下，能與氧氣、氯氣等少數非金屬單質化合：si＋o2sio2。
④製備：在電爐裡用碳還原二氧化矽先制得粗矽：sio2＋2csi＋2co↑，將制得的粗矽，再與c12反應後，蒸餾出sicl4，然後用h2還原sicl4可得到純矽。
有關的反應為：si十2c12sicl4、 sicl4+2h2si+4hcl。
⑤矽在高新技術中的應用：高純矽可作半導體材料，晶體矽還可做光電轉換材料及製作dna晶元為代表的生物工程晶元。 [**:學&科&網z&x&x&k]
8.sio2
①sio2為原子晶體，是一種堅硬難熔的固體，硬度、熔點都很高。而co2通常狀況下是氣體，固體熔點很低。其差別在於晶體型別不同。co2是分子晶體，故熔點很低。
②二氧化矽的化學性質很穩定，不能跟酸(氫氟酸除外)發生反應。由於它是一種酸性氧化物，所以能跟鹼性氧化物或強鹼反應。
sio2+caocasio3、sio2+2naoh＝na2sio3+h2o(鹼溶液不能在使用磨口玻璃塞的試劑瓶中)
③二氧化矽是一種特殊的酸性氧化物。
a．酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化矽卻不能直接跟水化合，它的對應水化物(矽酸)只能用相應的可溶性矽酸鹽跟鹽酸作用制得：首先讓sio2和naoh（或na2co3）在熔化條件下反應生成相應的矽酸鈉：sio2＋2naohna2sio3＋h2o，sio2＋na2co3na2sio3＋co2，然後用酸與矽酸鈉作用制得矽酸：
na2sio3+2hcl ===h2sio3+2nacl。
b．酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化矽卻能跟氫氟酸起反應：sio2+4hf＝sif4+2h2o(氫氟酸不能盛放在玻璃容器中)。
④光導纖維：從高純度的sio2或石英玻璃熔融體中，拉出的直徑約100μm的細絲，稱為石英玻璃纖維，這種纖維稱為光導纖維。光纖通訊是一種新技術，它將光訊號在光導纖維中進行全反射傳播，取代了電訊號在銅線中的傳播，達到兩地通訊的目的。
光纖通訊優點：資訊傳輸量大，每根光纜可同時通過10億路**；原料**廣；質量輕，每千公尺27克；不怕腐蝕，鋪設方便；抗電磁干擾，保密性好。
⑤石英、水晶及其壓電效應
石英的主要成分是sio2,可用來製造石英玻璃。石英晶體中有時含有其他元素的化合物,它們以溶解狀態存在於石英中,呈各種顏色。。純淨的sio2晶體叫做水晶,它是六方柱狀的透明晶體,是較貴重的寶石。
水晶或石英在受壓時能產生一定的電場,這種現象被稱為「壓電效應」。後來這種「壓電效應」被應用在電子工業及鐘錶工業和超聲技術上。。
9．矽酸和矽膠
①矽酸：矽酸有多種形式，如h4sio4、h2sio3、h2si2o5等。一般用通式xsio2·yh2o表示，由於「h2sio3」分子式最簡單，習慣採用h2sio3作為矽酸的代表。
②矽酸酸性比碳酸還弱，由下列反應可證明：na2sio3+co2+h2o＝h2sio3↓+na2co3
③矽膠：剛製得的矽酸是單個小分子，能溶於水，在存放過程中，它會逐漸失水聚合，形成各種多矽酸，接著就形成不溶於水，但又暫不從水中沉澱出來的「矽溶膠」。如果向矽溶膠中加入電解質，則它會失水轉為「矽凝膠」。
把矽凝膠烘乾可得到「矽膠」。烘乾的矽膠是一種多孔性物質，具有良好的吸水性。而且吸水後還能烘乾重複使用，所以在實驗室中常把矽膠作為作為乾燥劑。
10.矽及其化合物的「反常」[**:學科網]
①si的還原性大於c，但c卻能在高溫下還原出si：sio2＋2csi＋2co↑
②非金屬單質跟鹼液作用一般無h2放出，但si卻放出h2：si+2naoh+h2o＝na2sio3+2h2↑
③非金屬單質一般不跟非氧化性酸作用，但si能與hf作用：si+4hf＝sif4+2h2↑
④非金屬單質大多為非導體，但si為半導體。
⑤sio2是h2sio3的酸酐，但它不溶於水，不能直接將它與水作用製備h2sio3。
⑥酸性氧化物一般不與酸作用，但sio2能跟hf作用：sio2+4hf＝sif4+2h2o
⑦無機酸一般易溶於水，但h2sio3難溶於水。
⑧因h2co3的酸性大於h2sio3，所以在na2sio3溶液中通人co2能發生下列反應：na2sio3+co2+
h2o＝h2sio3↓+na2co3，但在高溫下sio2+na2co3na2sio3+co2↑也能發生。
⑨na2sio3的水溶液稱水玻璃，但它與玻璃的成分大不相同，矽酸鈉水溶液(即水玻璃)稱泡花鹼，但它卻是鹽的溶液，並不是鹼溶液。
11.矽酸鹽
①矽酸鹽是構成地殼岩石的主要成分，其結構複雜，組成可用氧化物的形式表示。例如：矽酸鈉na2sio3(na2o·sio2)；鎂橄欖石mg2sio4(2mgo·sio2)；高嶺石al2(si2o5)(oh)4(a12o3·2sio2·2h2o)
②雲母、滑石、石棉、高嶺石等，它們都屬於天然的矽酸鹽。
③人造矽酸鹽：主要有玻璃、水泥、各種陶瓷、磚瓦、耐火磚、水玻璃以及某些分子篩等。
④矽酸鹽製品性質穩定，熔點較高，難溶於水，有很廣泛的用途。最簡單矽酸鹽是矽酸鈉，其水溶液俗稱水玻璃，是一種礦物膠，可作粘合劑，防腐劑。
12.水泥、玻璃、陶瓷[**:學科網zxxk]
①普通水泥的主要成分是矽酸三鈣（3cao·sio2）、矽酸二鈣（2cao·sio2）和鋁酸三鈣（3cao·al2o3），水泥具有水硬性，水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。
②制玻璃的主要原料是純鹼、石灰石和石英，主要反應是：sio2+na2co3na2sio3+co2↑、sio2+caco3casio3+co2↑，玻璃是無固定熔點的混合物。加入氧化鈷後的玻璃呈藍色，加入氧化亞銅後的玻璃呈紅色，普通玻璃一般呈淡綠色，這是因為原料中混有二價鐵的緣故。
③製造陶瓷的主要原料是黏土，黏土的主要成分：al2o3·2sio2·2h2o。
13.無機非金屬材料
無機非金屬材料包含除傳統陶瓷外的各種效能優異的精細陶瓷：耐高溫的二氧化鋯（zro2）陶瓷、高熔點的氮化矽（si3n4）和碳化矽（sic）陶瓷；透明的氧化鋁、砷化鎵（gaas）、硫化鋅（zns）、硒化鋅（znse）、氟化鎂（mgf2）、氟化鈣（caf2）等氧化物或非氧化物陶瓷；生物陶瓷；超細微粉體粒子製造的奈米陶瓷等。
ⅳ.典型例題
例1、（06全國理綜)在呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉作為供氧劑。請選用適當的化學試劑和實驗用品，用圖中的實驗裝置進行實驗，證明過氧化鈉可作供氧劑。
⑴a是製取c02的裝置。寫出a中發生反應的化學方程式
⑵填寫表中空格：
⑶寫出過氧化鈉與二氧化碳反應的化學方程式
⑷試管f中收集滿氣體後，下一步實驗操作是
【解析】命題意圖就是驗證過氧化鈉與水或二氧化碳的反應及對供氧劑資訊的理解認識。實驗儀器中的a是二氧化碳發生裝置，b、d是除雜裝置，c是反應裝置，e是收集裝置。本實驗可能存在的雜質氣體有：
製取二氧化碳的是hcl和水，但由於過氧化鈉與二氧化碳和水都能反應產生氧氣，故水不必除去。
答案：⑴ caco3+2hcl=cacl2+h2o+co2↑
⑵ b 飽和nahco3 除co2中的hcl[**
c na2o2粉末反應物
d naoh溶液除去未反應的co2
⑶ 2na2o2+2co2=2na2co3+o2
⑷ 把e中的導管移出水面，關閉分液漏斗活塞，用姆指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管口內，木條復燃，證明試管中收集的氣體是氧氣。
2019屆高考化學考點詳析複習教案
金屬材料與金屬的冶煉 i.課標要求 1 了解合金的定義，了解合金的優良效能 了解銅合金 鋁合金 鐵合金等金屬材料的基礎知識 2 了解金屬冶煉的基本方法 3 初步學會正確地選用金屬材料。ii.考綱要求 學 科 網z x x k 1 了解科學 技術 社會的相互關係 如化學與生活 材料 能源 不幸 生命過...
2019屆高考化學考點專題歸納複習
9 由極性鍵構成的分子可以是極性分子，也可以是非極性分子。非極性分子中不一定含有非極性鍵。10 原子晶體中只存在共價鍵。11 原子晶體 離子晶體中都沒有單個的分子存在。c p sio2 nacl都不能反映其真實的分子組成。但氯化鈉蒸氣中存在單個的分子。12 晶體中有陽離子存在的不一定有陰離子，如金屬...
09屆高考化學考點解析複習專題輔導
本資料 於 七彩教育網 考點解析複習專題輔導48 有機物分子式和結構式的確定 複習重點 1 了解確定有機物實驗式 分子式的方法，掌握有關有機物分子式確定的計算 2 有機物分子式 結構式的確定方法 難點聚焦 一 利用有機物燃燒反應的方程式進行計算 有關化學方程式 由上可知，相同碳原子數的烯烴 環烷烴 ...