第九节碳、硅及其重要化合物

【考试要点】一、碳单质及其性质二、一氧化碳和二氧化碳的比较三、二氧化碳实验室制法四、碳酸盐及碳酸氢盐的性质分析五、硅及其化合物的性质、用途六、硅及二氧化硅的结构七、无机非金属材料1、结构：在元素周期表中，碳族元素最外层电子数为4，既不容易得到电子，又不易失去电子。一、碳族元素的主要特征

C、Si、Ge、Sn、Pb2、碳族元素性质的相似性和递变性(1)相似性：①碳族元素原子结构最外层都为4个电子②最高正价为+4、负价为-4③非金属元素可形成气态氢化物RH4④非金属元素最高价氧化物对应的水化物为H2RO3，其水溶液呈弱酸性。(2)递变性：①周期表中从上到下，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱金属性逐渐增强。②非金属与H2化合能力逐渐减弱，生成的气态氢化物稳定性逐渐减弱。③最高价氧化物对应的水化物，其溶液酸性逐渐减弱，而碱性逐渐增强。二、碳的多样性与同素异形体

1.同素异形体：由同一种________组成的________不同的几种单质。

元素

性质如：O2和O3；白磷和红磷、S2和S8等石墨、金刚石、C60、C70等都是碳的同素异形体H2、D2、T2是否属于同素异形体？

2.C、CO、CO2的相互转化（能写反应方程式）练习1.下列属于同素异形体的是①金刚石和C60②O2和O3③冰和干冰④H2O和H2O2⑤相对原子质量为12的碳原子和相对原子质量为14的碳原子⑥Br2和I2

A.只有①②B.①②④

C.①②③④D.①②③④⑥解析：首先满足是单质，其次要满足由同种元素组成，故答案为A。

练习2.（2009年安徽卷）石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下图所示），可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是

A.石墨烯与石墨互为同素异形体

B.0.12g石墨烯中含6.02×1022个碳原子C.石墨烯是一种有机物

D.石墨烯中碳原子间以共价键结合AD（1）一氧化碳化学性质（用方程式表示）CO_____________________（淡蓝色火焰）

________________________________CuO

Fe2O3

还原性可燃性

2CO+O22CO2

点燃CuO+COCu+CO2

△Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

△无色、无味、难溶于水、有毒的气体。（2）CO2的化学性质（用方程式表示）

CO2具有酸性氧化物的通性。

③实验室制取原理：____________________________。④用途：灭火、制冷剂、人工降雨、制尿素、光合作用等。CO2

与H2O反应

与碱（NaOH）反应

与碱性氧化物反应

（CaO）

与Na2O2反应

CaCO3

与某些盐反应

____________________________________________________________________________________________________________________________________NaClOCaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O

CO2（少量）+2NaOH=Na2CO3+H2O

CO2（足量）+NaOH=NaHCO3

CO2+CaO=CaCO3

CO2+CaCO3+H2O=Ca（HCO3）2

CO2+2NaClO+H2O=Na2CO3+2HClO

CO2+H2OH2CO3

2Na2O2+2CO2

2Na2CO3+O2

（3）CO和CO2的性质比较

排水法排空气法（NaHCO3）澄清石灰水变混浊①溶解性规律：三、碳酸盐性质规律②稳定性：③酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。一般来说酸式碳酸盐的溶解度比正盐的溶解度大，但Na2CO3的溶解度大于NaHCO3。难溶性的碳酸盐、酸式盐受热易分解；可溶性的碳酸盐较稳定，受热难分解。NaHCO3与少量Ca（OH）2反应NaHCO3与过量Ca（OH）2反应四、硅1、存在和状态：2、化学性质：(1)常温下不活泼：①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4↑

+2H2↑③Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2↑以化合态存在(2)加热时：Si+O2==SiO2Si+2H2===SiH4高温3、工业制粗硅：粗硅提纯：Si+2Cl2===SiCl4高温SiCl4+2H2===4HCl+Si（纯硅）高温SiO2+2C===Si+2CO↑高温粗硅五、二氧化硅1、物理性质：2、化学性质：(1)酸性氧化物(2)常温与氢氟酸、强碱反应4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O2NaOH+SiO2==Na2SiO3+H2O难溶于水、熔点高、硬度大(3)高温时：SiO2+CaO===CaSiO3高温Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑高温CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑高温盛碱液的试剂瓶不能用玻璃塞3.二氧化硅（1）存在形态天然SiO2存在形态有结晶形和无定形，统称________。________、________的主要成分都是SiO2。（2）结构①SiO2晶体的基本结构单元如下图所示，是四面体结构硅石

石英水晶

SiOOOO②晶体中每个Si原子周围有___氧原子，每个氧原子周围有____Si原子，化学式为_____。晶体中无SiO2分子，6克的二氧化硅中含有

Si—O键

4个

2个

SiO2

0.4mol

（3）主要用途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电子工业的重要部件、光学仪器；④工艺饰

六、硅酸及硅酸盐：(1)硅酸：Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H4SiO4↓H4SiO4=H2SiO3+H2O(2)硅酸盐：①除钾、钠、铵的硅酸盐易溶于水其余不溶于水②水玻璃：Na2SiO3的水溶液原硅酸偏硅酸（硅酸）用作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。Na2SiO3+CO2+2H2O=Na2CO3+H4SiO4↓由金属、硅、氧组成的化合物的总称水玻璃的防火实验（教材65页）“取两个小木条或滤纸，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干后，同时分别在酒精灯外焰点燃”。这个实验设计有何特点？请说出其控制实验条件的思路。

采用对比实验，将蘸有蒸馏水（空白实验）和Na2SiO3饱和溶液的小木条，分别放置在酒精灯外焰处，排除Na2SiO3溶液防火实验中水的影响，以证明Na2SiO3可以防火。（3）组成的表示

通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，表示顺序为：活泼金属的氧化物·较活泼金属的氧化物·二氧化硅·水。例如：

硅酸钠（Na2SiO3）________;

普通玻璃（Na2CaSi6O14）___________。

长石（K2Al2Si6O16）

。黏土（H4Al2Si2O9）

。Na2O·SiO2

Na2O·CaO·6SiO2

K2O·Al2O3·6SiO2

Al2O3·2SiO2·2H2O例3、下列关于碳族元素的说法正确的是（）A、单质都是无色晶体B、单质中硅单质熔点最高

C、碳族元素形成的化合物种类最多D、在化合物中最稳定的化合价都是+4价C例4、下列说法正确的是（）A、二氧化硅溶于水显酸性B、二氧化碳通入水玻璃中可以得到原硅酸C、因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性