专题四、碳族元素

1、CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 碳碳 族族 元元 素素 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 碳族元素碳族元素 碳碳( 6C) 硅硅( 14 Si) 锗锗(32Ge) 锡锡(50Sn) 铅铅( 82Pb) CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO一、碳族元素的性质递变规律 CSiGeSnPb 原子半径原子半径 非金属性非金属性 金属性金属性 得电子能力得电子能力 失电子能力失电子能力 逐渐增大逐渐增大 逐渐减弱逐渐减弱 逐渐增强逐渐增强 逐渐减弱逐渐减弱 逐渐增强逐渐增强 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGS

2、HIXIAO二、碳族元素的性质递变规律 CSiGeSnPb 单质熔沸点单质熔沸点 变化变化 密度密度 主要化合价主要化合价 稳定价态稳定价态 逐渐降低逐渐降低 逐渐增大逐渐增大 +2+2、+4+4价价(C(C、SiSi有有-4-4价价) ) +4+4价价+2价价 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 最高价氧化物对应的水化最高价氧化物对应的水化 物通式为物通式为H H2 2RORO3 3或或R(OH)R(OH)4 4 气态氢化物的通式：气态氢化物的通式：RH4 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 1、碳及其化合物的转化关系、碳及其化合物的转化关

3、系 COCO2 2Mg H H2 2O OC C Ca(ClO)Ca(ClO)2 2Ca(OH)Ca(OH)2 2 H H2 2O Og COCO CuOCuO O O2 2 NaNa2 2COCO3 3 NaAlONaAlO2 2 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO C CO2Na2CO3 NaHCO3 CO CaCO3Ca(HCO3)2 CaC2 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 四、四、 硅硅 没有游离态，只有化合态没有游离态，只有化合态. 1 1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体 2 2、熔、沸点高

4、、硬度大、熔、沸点高、硬度大 3 3、晶体硅是良好的半导体、晶体硅是良好的半导体, ,应用于应用于太阳能太阳能 电池电池 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 常温下，硅的化学性质不活泼，常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟除氢氟 酸、氟气、强碱外酸、氟气、强碱外,不跟其他物质反应。不跟其他物质反应。 Si+2Cl2=SiCl4 Si+O2=SiO2 但在加热情况下，硅也能跟一些非金但在加热情况下，硅也能跟一些非金 属反应。属反应。高温下化学性质活泼高温下化学性质活泼 Si+ C = SiC 高温高温 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 硅：（工

5、业制备原理方法与步骤）硅：（工业制备原理方法与步骤） C 高温高温 二二 氧氧 化化 硅硅 粗粗 硅硅 粗粗 四四 氯氯 化化 硅硅 纯纯 四四 氯氯 化化 硅硅 高高 纯纯 硅硅 Cl2 高高 温温 H2 高温高温 精馏精馏 SiO2 + 2C = Si + 2CO 高温高温 Si+ 2Cl2 = SiCl4 高温高温 SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl 高温高温 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 天然天然 二氧二氧 化硅化硅 晶体晶体(石英、水晶石英、水晶)结构结构 与金刚石相似与金刚石相似 非晶体非晶体(硅藻土硅藻土) 水晶水晶(电子工业、光学仪器

6、和工艺品电子工业、光学仪器和工艺品)； 二氧化硅二氧化硅(光导纤维、石英玻璃光导纤维、石英玻璃)； CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO i、跟碱及碱性氧化物反应、跟碱及碱性氧化物反应 SiO2 +2NaOH=Na2SiO3 +H2O (盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞，不用玻璃塞盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞，不用玻璃塞) ii、跟炭反应、跟炭反应 SiO2 +2C = Si +2CO iii、跟碳酸盐起反应、跟碳酸盐起反应 SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2 iv、跟氢氟酸反应跟氢氟酸反应 SiO2 + 4HF=SiF4 + 2H2O (氢氟酸用塑料瓶装，不能

7、用玻璃瓶装氢氟酸用塑料瓶装，不能用玻璃瓶装) 高温高温 高温高温 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 硅酸不溶于水，是一种酸，它的酸硅酸不溶于水，是一种酸，它的酸 性比碳酸还要弱。性比碳酸还要弱。 Na2SiO3 + 2HCl+H2O =2NaCl +H4SiO4 硅酸盐可以用金属氧化物的形式表示。硅酸盐可以用金属氧化物的形式表示。 高岭石高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4 正长石正长石 KAlSi3O8 硅酸钠硅酸钠 Na2SiO3 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 五、硅酸盐工业五、硅酸盐工业 （1）玻璃）玻璃 石灰石、纯碱、二氧化

8、硅石灰石、纯碱、二氧化硅原料原料 Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2 原理原理 CaCO3+SiO2 = CaSiO3 + CO2 高温高温 Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3 + CO2 高温高温 主要成份主要成份 种类用种类用 途途 普通玻璃、石英玻璃、钢化玻璃普通玻璃、石英玻璃、钢化玻璃 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO （2）水泥）水泥 原料原料 主要过程主要过程 主要成份主要成份 性能用途性能用途 粘土、石灰石、填加料粘土、石灰石、填加料 原料的粉碎和混合原料的粉碎和混合 生料的高温融烧生料的高温融烧 熟料的粉碎熟料的粉碎 硅酸二钙硅酸二钙

9、 、硅酸三钙、硅酸三钙、 铝酸三钙铝酸三钙 水硬性、建筑材料、水硬性、建筑材料、 钢筋混凝土钢筋混凝土 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 无机非金属材料无机非金属材料 材料材料 金属材料金属材料 高分子材料高分子材料 传统非金属材料传统非金属材料 新型无机非金属材料新型无机非金属材料 新型无机非金属材料：超导材料、光导纤维、高温结构材料新型无机非金属材料：超导材料、光导纤维、高温结构材料 硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷 陶瓷：土器、瓷器、炻器陶瓷：土器、瓷器、炻器 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 牛刀小试牛刀小

10、试 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 1、写出、写出Fe3O4与盐酸、硝酸反应的方与盐酸、硝酸反应的方 程式程式_ _ （1）Pb3O4也可用氧化物的形式表示组也可用氧化物的形式表示组 成，请写出氧化物形式成，请写出氧化物形式_， （2）铅的）铅的4价化合物具有较强的氧化价化合物具有较强的氧化 性。性。PbO2与浓盐酸可发生氧化还原反应与浓盐酸可发生氧化还原反应 生成氯气。试写出生成氯气。试写出Pb3O4与浓盐酸发生与浓盐酸发生 反应的化学方程式。反应的化学方程式。 Pb3O4+8HCl(浓 浓)=3PbCl2+Cl2+4H2O 2PbOPbO2 CHAOYANGS

11、HIXIAOCHAOYANGSHIXIAO （3）+2价锡的化合物具有较强价锡的化合物具有较强 的还原性，例实验室保存的的还原性，例实验室保存的 SnCl2溶液易被空气氧化，故制溶液易被空气氧化，故制 时常加入时常加入 。 试写出下列反应的化学方程式：试写出下列反应的化学方程式： 氯气与锡共热氯气与锡共热_ 氯气与铅共热氯气与铅共热_； 金属锡金属锡 Sn Sn + 2Cl + 2Cl2 2 = SnCl = SnCl4 4 PbPb + Cl + Cl2 2= PbClPbCl2 2 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO （4）能说明）能说明Sn2+还原性比还原性比F

12、e2+还还 原性强的离子方程式是原性强的离子方程式是 _. （5）把棕色的）把棕色的PbO2投入亚硫酸溶投入亚硫酸溶 液中充分反应，可观察到把棕色的液中充分反应，可观察到把棕色的 PbO2逐渐变成白色固体物质写出逐渐变成白色固体物质写出 该反应的离子方程式：该反应的离子方程式： _ Sn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+ PbO2+H2SO3=PbSO4+H2O CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 2、向下列溶液中通入过量、向下列溶液中通入过量CO2，最终出，最终出 现浑浊的是（）现浑浊的是（） A. 氢氧化钙饱和溶液氢氧化钙饱和溶液 B. 苯酚钠饱和溶液苯酚钠饱和溶

13、液 C. 醋酸钠饱和溶液醋酸钠饱和溶液 D. 氯化钙饱和溶液氯化钙饱和溶液 E.硅酸钠饱和溶液硅酸钠饱和溶液 F.偏铝酸钠饱和溶液偏铝酸钠饱和溶液 BEF CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 300 应应 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO （3）用）用SiHCl3与过量与过量H2反应制备纯硅的装反应制备纯硅的装 置如下（热源及夹持装置略去）：置如下（热源及夹持装置略去）： 装置装置B中的试剂是中的试剂是 。装置。装置C中的烧瓶中的烧瓶 需要加热，其目的是需要加热，其目的是 。 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO （

14、3）用）用SiHCl3与过量与过量H2反应制备纯硅的装反应制备纯硅的装 置如下（热源及夹持装置略去）：置如下（热源及夹持装置略去）： 反应一段时间后，装置反应一段时间后，装置D中观察到的现象中观察到的现象 是是 ，装置，装置D不能采用普通玻璃管的原不能采用普通玻璃管的原 因是因是 ，装置，装置D中发生反应的化学方中发生反应的化学方 程式为程式为 。 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO （3）用）用SiHCl3与过量与过量H2反应制备纯硅的装反应制备纯硅的装 置如下（热源及夹持装置略去）：置如下（热源及夹持装置略去）： 为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键为保证制备纯硅

15、实验的成功，操作的关键 是检查实验装置的气密性，控制好反应温度是检查实验装置的气密性，控制好反应温度 以及以及 。 排净装置中的空气排净装置中的空气 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO （3）用）用SiHCl3与过量与过量H2反应制备纯硅的装反应制备纯硅的装 置如下（热源及夹持装置略去）：置如下（热源及夹持装置略去）： 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用 稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填 写字母代号）是写字母代号）是 。 a碘水碘水 b氯水氯水 cNaOH溶液溶液 dKS

16、CN溶液溶液 eNa2SO3溶液溶液 CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 若胃液酸度增高就会患胃酸过多症，下列物若胃液酸度增高就会患胃酸过多症，下列物 质不适宜用做治疗胃酸过多症药物的主要质不适宜用做治疗胃酸过多症药物的主要 成分的是成分的是。但胃溃疡病患者胃。但胃溃疡病患者胃 酸过多适宜选用的药物的主要成分是酸过多适宜选用的药物的主要成分是。 A.小苏打粉小苏打粉B.氢氧化铝粉氢氧化铝粉 C.氧化钙粉氧化钙粉D.纯碳酸钙粉纯碳酸钙粉 （2）三硅酸镁晶体（三硅酸镁晶体（Mg2Si3O8nH2O）是是 一种常见的用来治疗胃溃疡的药物，该药一种常见的用来治疗胃溃疡的药物，该药 物溶于水，但能中和胃酸，作用持久。写物溶于水，但能中和胃酸，作用持久。写 出该药物中和胃酸的化学方程式出该药物中和胃酸的化学方程式_ CHAOYANGSHIXIAOCHAOYANGSHIXIAO 3、工业上用重晶石（、工业上用重晶石（