碳族元素知识点总结.doc

该【碳族元素知识点总结 】是由【莫比乌斯】上传分享，文档一共【7】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【碳族元素知识点总结 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。碳族元素

、碳族元素化合价为正四价和正二价;
;
、用途。
碳

在常温下碳很稳定,只在高温下能发生反应,通常表现为还原性。
①燃烧反应
②与某些氧化物的反应:C+CO22CO;C+2CuOCO2↑+2Cu;
C+H2OCO+H2O(CO、H2的混合气体叫水煤气);
2C+SiO2Si+2CO↑
③与氧化性酸反应:C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O;
C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O

不溶于水,有毒(CO和血红蛋白结合,使血红蛋白无法和O2结合,而使细胞缺氧引起中毒),但由于CO无色无味因此具有更大的危险性。
①可燃性
②还原性:CO+CuOCO2+Cu,CO+H2O(g)CO2+H2O

直线型(O=C=O)非极性分子,无色能溶于水,密度大于空气,可倾倒,易液化。固态CO2俗称干冰,能升华,常用于人工降雨。实验室制法:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O。
①酸性氧化物一—酸酐
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O(用于检验CO2)
②氧化性:CO2+C2CO;2Mg+CO22MgO+C

①溶解性:Ca(HCO3)2>CaCO3;Na2CO3>NaHCO3。
②热稳定性:Na2CO3>CaCO3;碱金属正盐>碱金属酸式盐:Na2CO3>NaHCO3。
③相互转化:碳酸正盐碳酸酸式盐(除杂用)
硅

灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。它的结构类似于金刚石,熔点和沸点都很高,硬度也很大。它的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。
2、硅的化学性质
,硅的化学性质不活泼。
常温下除了能与***气、氢***酸、强碱反应外,不能与其他物质反应.
Si+2F2=SiF4
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
,能与某些非金属反应。
在加热时,研细的硅能在氧气中燃烧,生成二氧化硅并放出大量热。
Si+O2=SiO2

制备:在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅:SiO2+2CSi+2CO↑,将制得的粗硅,再与C12反应后,蒸馏出SiCl4,然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为:Si十2C12SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl。
二氧化硅

SiO2为原子晶体,是一种坚硬难熔的固体,硬度、熔点都很高。而CO2通常状况下是气体,固体熔点很低。其差别在于晶体类型不同。CO2是分子晶体,故熔点很低。
。
(1).SiO2是酸性氧化物,是硅酸的酸酐,它不溶于水,也不与水反应。
SiO2与CO2化学性质的比较
物质
二氧化硅
二氧化碳
与水反应
不反应
CO2+H2O=H2CO3
与酸反应
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
不反应
与碱反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
生成正盐和酸式盐
与碱性氧化物反应
SiO2+CaO===CaSiO3
CO2+Na2O=Na2CO3
与碳反应
SiO2=+2C===Si+2CO
CO2+C=2CO
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O盛装碱液的试剂瓶不能用玻璃塞,而只能用橡皮塞。生成的硅酸钠具有粘性,要将瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。
二氧化硅是一种特殊的酸性氧化物。酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸,但二氧化硅却不能直接跟水化合,它的对应水化物(硅酸)只能用相应的可溶性硅酸盐跟盐酸作用制得:首先让SiO2和NaOH(或Na2CO3)在熔化条件下反应生成相应的硅酸钠:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2­,然后用酸与硅酸钠作用制得硅酸:Na2SiO3+2HCl→H2SiO3+2NaCl。

SiO2=+3C==SiC+2CO

SiO2+4HF=SiF4+2H2O这就是工业上用氢***酸雕刻玻璃的反应原理。
硅酸、硅酸盐
一、硅酸
硅酸不溶于水,其酸性比碳酸弱。
将CO2通入Na2SiO3的溶液中,会析出原硅酸沉淀。
CO2+Na2SiO3+2H2O=Na2CO3+H4SiO4↓
虽然二氧化硅是酸性氧化物,但不能用二氧化硅跟水直接作用制得硅酸,而只能用相应的可溶性的硅酸盐跟酸作用来制硅酸。
2HCl+Na2SiO3+H2O=2NaCl+H4SiO4↓
原硅酸是一种白色胶状沉淀物。原硅酸几乎不溶于水,是一种弱酸,很不稳定。这种白色胶状物在空气里干燥,失去一部分水后,变成白色粉末即硅酸。
二、硅酸盐
硅酸、原硅酸和由它们缩水结合而成的各种酸所对应的盐,统称硅酸盐。
硅酸盐的种类很多,结构也很复杂,通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。具体表达形式为:活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水。
如硅酸钠Na2SiO3Na2O·SiO2镁橄榄石Mg2SiO42MgO·SiO2
钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
正长石KAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2
可溶性硅酸盐中最常见的是硅酸钠,它的水溶液俗名水玻璃。水玻璃又叫做泡化碱,它是一种无色粘稠的液体,是一种矿物胶,它既不能燃烧又不受腐蚀,在建筑工业上可作粘合剂。可用作耐火材料。
硅及其化合物的特性
,得在高温下碳能将硅从SiO2中还原出来。
,但硅要产生氢气。
,而硅却能与氢***酸反应,且能产生氢气。
,而石墨和硅却具有,且都能导电,硅是常用的半导体材料。
,熔沸点较低,但二氧化硅却是原子晶体,熔点很高。
,而二氧化硅却能与氢***酸反应,生成四***化硅和水。
,而硅酸和原硅酸却难溶于水。
,碳酸的酸性比硅酸的强,二氧化碳与硅酸钠溶液反应生成碳酸钠和硅酸沉淀。在高温下碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳,其原因是在高温条件下,生成的二氧化碳离开反应体系而使反应进行到底。
硅胶
硅胶是很好的干燥剂、吸附剂以及催化剂载体
硅酸盐产品
水泥
玻璃
陶瓷
主要设备
水泥回转窑
玻璃熔炉
原料
石灰石和粘土
纯碱、石灰石、石英
粘土
反应原理
复杂的物理、化学变化
Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
复杂的物理化学变化
生产过程
磨—烧—磨
原料强热为熔体冷却玻璃
混合→成型→干燥→凝结→冷却→陶瓷
主要成分
3CaO·SiO2
2CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
反应条件
高温
高温
高温
种类
不同标号
普通玻璃、特种玻璃
土器、陶器、瓷器等
特性
水硬性
无固定熔沸点,在一定温度范围软化,可制成各种形状
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘体
从玻璃的制取原理中能否证明硅酸的酸性比碳酸强呢?
不能。二氧化硅能与碳酸钙和碳酸钠反应生成二氧化碳,是由于该反应的反应物都是固体,在高温下发生反应时,生成的二氧化碳气体脱离反应体系使反应得以进行,但不能说明硅酸的酸性比碳酸强。酸性强弱的本质是酸电离出氢离子的难易程度。我们所学过的复分解反应的规律仅适用于溶液里的反应。它与Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3并不矛盾。
碳及其化合物的知识网络

碳和硅的化学性质
元素符号
C
Si
Ge
Sn
Pb
原子序数
6
14
32
50
82
原子半径变化趋势
金属性与非金属性递变
最高正价
+4
最高正价氧化物化学式
CO2
SiO2
GeO2
SnO2
PbO2
最高正价氧化物对应的水化物
的化学式及酸碱性强弱
H2CO3
H2SiO3
或H4SiO4
Ge(OH)4
Sn(OH)4
Pb(OH)4
氢化物的化学式及稳定性强弱
CH4
SiH4
——
——
——
注意:碳族元素的氢化物的写法是碳族元素在前,氢元素在后。
总结:1。相似性
①最外层上均有4个电子,易形成共价键。
②最高正价均为+4价,最高价氧化物通式为RO2,对应水化物通式为H2RO3或R(OH)4,特殊的原硅酸为H4SiO4。
③气态氢化物可表示成RH4。

随着原子序数的递增,元素的原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,元素由非金属性向金属性递变的趋势明显。

碳族元素的化合价主要有+4和+2,碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的,而铅的+2价化合物是稳定的。根据此性质可判断:锡的+2价化合物应具有强的还原性,铅的+4价的化合物应具有较强的氧化性。

碳族元素单质的密度是从碳到铅逐渐增大,熔点、沸点逐渐降低。
化学性质
碳
硅
还原性
与单质反应
(不稳定)
与氧化物反应
与酸反应
不与、等反应,但有:
与水或碱溶液反应
与反应
专题三二氧化碳和二氧化硅的结构、性质比较(见表7—7)
项目
类别
酸性氧化物
酸性氧化物
晶体类型
分子晶体
原子晶体
熔点和沸点
低
高,硬度大
化学性质
不溶于水,与水也不反应
联系
3硅及其化合物的特性
,但C却能在高温下还原出Si:
,但Si却放出H2:
,但Si能与HF作用:
,但Si为半导体。
,但它不溶于水,不能直接将它与水作用制备H2SiO3。
,但SiO2的却很高。
,但SiO2能跟HF作用:
,却难溶于水。
,所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应:,但在高温下
也能发生。
,但它与玻璃的成分大不相同,硅酸钠水溶液(即水玻璃)俗称泡花碱,但它却是盐的溶液,并不是碱溶液。
4硅与碱溶液的反应特点
硅与强碱溶液反应的实质是什么?究竟哪种物质是氧化剂?根据化学方程式:
进行分析,似乎和都是氧化剂,其实不然。上述反应实际分两步进行
①
②
其中反应①为氧化还原反应,反应②为非氧化还原反应。合并①②两式得总反应方程式。其中NaOH既不是氧化剂,也不是还原剂,只是反应物、起氧化作用的只是H2O。所以H2O是①式的氧化剂,也是总反应的氧化剂。为表示反应的实质(或要求标出电子转移方向和数目时),可写成:

C
CO2
CaCO3
CaC2
C2H2
CO
有机物
NH4HCO3
CH4
H2CO3
Na2CO3
NaHCO3
O2
SiC、CCl4
不完全燃烧
O2(不足)
O2(不足)
①O2
②CuO
炽
热的碳
NH3·H2O
O2(点燃)
△
H2O
CaO
△
Si、Cl2(△)
Mg(点燃)
①O2(点)
②CuO
(△)
C、CO
Na2O2
NaOH
H2O
NaOH
H+
Ca(OH)2
①高温②H+
Ca2+
CO2、H2O
△
Ca(OH)2
CO2(水)
①OH―
②加热
Ca(HCO3)2


硅及其化合物的知识网络
Na2SiO3
CO2,H2O
NaOH
H2SiO3
SiH4
Si
SiO2
CaSiO3
SiF4
H4SiO4
SiC
SiCl4
O2(自燃)
H2
①O2(△)
②FeO(高温)
F2
HF
Cl2(高温)
H2
(高温)
C(高温)
C(高温)足量
Na2CO3(高温)
NaOH(溶液)
①CaO(△)
②CaCO3(△)
Ca2+
-H2O
C(适量)