碳族元素学案646.pdf

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1、高中化学总复习学案元素化合物 1 第六节 碳族元素 成员：位于 族 一、碳族元素 在元素周期表中的位置（周期、族、原子序数）表示方法：原子结构示意图、电子式 原子结构 相同点：最外层电子数相同，都是 个 不同点：电子层数不同 相似性：得失电子，易形成 键，难形成 键，最高正价为 ，最低价为 。主要性质 递变性：随原子序数递增，元素金属性 ，非金属性 ；氢化物稳定性 （CH4可燃，SiH4易自燃）；最高价氧化物对应水化物酸性 ，碱性 ，Ge(OH)4呈两性。碳族元素的金属性比同周期氮族元素，且自上而下由非金属性向金属性递变比氮族更为明显。1、碳族元素的主要特征 （1）C 是非金属，Si 貌似金属

2、，但大多数情况下显示非金属性，Ge 的金属性比非金属性强，Sn、Pb 都是金属。（2）碳族主要化合价是 ，除 Pb 的 价化合物稳定外，其他元素的 价化合物稳定。（3）金刚石、石墨、C60互为 ，金刚石的硬度最大。（4）元素是形成化合物种类最多的元素。（5）在所有非金属元素形成的气态氢化物中，含氢量最大（25%）。（6）硅在地壳中的含量仅次于氧，是良好的半导体材料。2、碳族元素单质的重要性质 元素符号 C Si Ge Sn Pb 金刚石 石墨 晶体硅 颜色 银灰色 银白色 蓝白色 状态 都是 体 密度 g/cm3 3.51 2.25 2.34 5.35 7.28 11.34 熔沸点 较高，无明

3、显规律 导电性 比较 高中化学总复习学案元素化合物 2 二、碳及其化合物 1、单质（1）同素异形体 金刚石：构型、空间网状结构的晶体。无色透明，熔沸点高，硬度大，难溶于溶剂，不导电。用途：钻具、装饰品。石墨：结构，层间以 结合。熔点很高，质软，有滑腻感，电的良导体。用途：润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料。C60：形似足球，俗称“足球烯”，晶体。无定形碳：木炭、活性炭（有吸附性）等，实际是石墨的微小晶体和少量杂质组成。（2）化学性质 氧化性：还原性：2、气态氢化物CH4 甲烷的化学性质将在有机化学中复习。3、一氧化碳 CO（1）物理性质：色 味的气体，溶于水，有剧毒（与血红蛋白作用）（2）化学性质

4、：高温下表现出强还原性 4、二氧化碳 CO2 （1）结构：电子式为 ，结构式为 ，空间构型为 型。属于由 键构成的 分子，固态时为 晶体。（2）物理性质：色 味的气体，溶于水，干冰能升华。（3）化学性质：弱氧化性 具有酸性氧化物的性质 高中化学总复习学案元素化合物 3 思考 将 a mol CO2通入含 b mol Ca(OH)2的澄清石灰水中，讨论当 ab 为何值时，（1）产物为 CaCO3和 H2O，ab ；（2）产物为 CaCO3、Ca(HCO3)2和 H2O，；（3）产物为 Ca(HCO3)2，ab 。（4）制法 工业制法：实验室制法：5、碳酸 H2CO3 结构 ，二元弱酸，不稳定，易

5、分解，具有酸的通性。6、碳酸盐（正盐、酸式盐）（1）溶解性 正盐 溶解度比较 酸式盐 K+、Na+、NH4+其它 思考 将 CO2通入饱和 Na2CO3溶液中，可以观察到什么现象，写出反应的离子方程式。（2）热稳定性 类别 稳定性 分解产物 稳定性变化 正盐 K+、Na+其它难溶性 酸式盐 K+、Na+其它 Ca2+、Mg2+等 铵盐(NH4)2CO3、NH4HCO3 思考 分别在 80和 120条件下使(NH4)2CO3、NH4HCO3完全分解，求所得混合气体的平均分子量。（3）相互转化 高中化学总复习学案元素化合物 4 7、碳化物（1）SiC，金刚砂，晶体。、（2）CaC2、MgC2等，极

6、易水解。电子式为 。三、硅及其化合物 1、硅 在地壳中含量仅次于氧居第 位。在自然界中以 存在，是构成矿物和岩石的主要成分。（1）结构 类似金刚石的 晶体，构型，空间网状结构。（2）物理性质 灰黑色有金属光泽的固体，熔沸点高，硬度大，良好的半导体材料。（3）化学性质 常温下，硅的化学性质不活泼，除 外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。在加热条件下，硅能跟一些非金属反应。常温下：高温下：（4）工业制法 工业生产粗硅：提纯方法：（5）用途：略。2、二氧化硅 SiO2 （1）结构：空间网状结构的 晶体。1 个 Si 原子同 个 O 原子形成共价键，1 个O 原子同 个 Si 原子形

7、成共价键。1mol SiO2晶体中约含 个 SiO 共价键？构成一个最小的环需要 个原子。（2）物理性质：也叫硅石，熔沸点高，硬度大。高中化学总复习学案元素化合物 5（3）化学性质：二氧化硅的化学性质不活泼，不与水反应，也不与酸（氢氟酸除外）反应，但能与碱性氧化物或强碱反应生成盐。（4）用途：光导纤维，光学仪器，玻璃原料等。3、硅酸 H2SiO3 原硅酸 H4SiO4（1）结构、物理性质：原硅酸是白色胶状沉淀，失水变成硅酸。（2）特性：不溶于水的二元弱酸，分散在水中形成胶体。热分解产物为 SiO2和 H2O （3）制法：思考 1、如何由二氧化硅制得硅酸？、2、设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强

8、弱？4、硅酸盐 一般 溶于水（1）硅酸钠 可溶于水，水溶液俗称 ，是一种无色粘稠的液体。用途：；。（2）硅酸盐 硅酸、原硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐，统称硅酸盐。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示成 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示成 高岭石 Al2Si2O5(OH)4表示成 正长石 KAlSi3O8 表示成 （3）粘土：主要成分属于硅酸盐，可用于制造 和 。高中化学总复习学案元素化合物 6 四、硅酸盐工业 1、水泥 主要原料：主要设备：普通水泥的主要成分：性质：具有 性（跟水掺和搅拌后容易凝固变硬）加入石

9、膏的作用：应用：水泥砂浆、混凝土 2、玻璃 主要原料：主要成分：反应原理：有色玻璃：Co2O3 色、Cu2O 色 3、陶瓷 主要原料：粘土 成分：硅酸盐 五、无机非金属材料 1、材料分为 、。2、无机非金属材料分为传统无机非金属材料（硅酸盐材料）和新型无机非金属材料。3、新型无机非金属材料具有以下几个方面的特性 A、，B、，C、，D、，E、4、高温结构陶瓷指的是一类物质例如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等。这类陶瓷能经受高温，不怕氧化，耐腐蚀，耐磨损，密度小等优点。是金属材料所不具有的。5、光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光的玻璃纤维，制取的基本原料是 ，它具有通信信息量大，原料来源广，重量小，成本低，性能好，保密性强等特点。