元素及其化合物碳族元素

今年的諾貝爾物理獎的獲得者——華裔科學家被譽為“光纖之父”元素及其化合物碳族元素第ⅣA族（碳族元素）元素及其化合物碳族元素

碳、硅單質及其化合物的性質以及碳、硅單質與化合物之間的轉化關系【高考及課標要求】1、掌握碳、硅單質及其化合物的性質2、了解碳族元素性質的相似性和遞變性3、了解碳、硅單質及其重要化合物的應用4、了解硅、碳的氧化物對環(huán)境的影響【教學重點】元素及其化合物碳族元素知識點一碳族元素碳族元素性質遞變規(guī)律元素符號及名稱錫Sn鉛Pb單質色、態(tài)銀白色固體銀白色固體

藍白色固體最外層電子數(shù)主要化合價半徑變化規(guī)律常見氧化物（化學式）氫化物化學式————無穩(wěn)定性遞變規(guī)律————最高價氧化物對應水化物

化學式————————穩(wěn)定性遞變規(guī)律金屬性非金屬性的遞變規(guī)律

特殊性1、硅、鍺單質為半導體材料2、碳、硅、鍺、錫+4價化合物穩(wěn)定3、碳、硅為非金屬，鍺金屬性比非金屬性強，錫、鉛為金屬4、錫比鉛容易跟稀硫酸反應置換出H2

黑色固體黑色固體半徑依次增大4個+4+2CO2COGeO2GeOSnO2SnOPbO2PbOSiO2H2CO3H2SiO3Ge(OH)4穩(wěn)定性依次減弱酸性減弱，堿性增強金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱碳（C）硅（Si）鍺（Ge）

CH4SiH4GeH4元素及其化合物碳族元素知識點一碳族元素關于碳族元素性質及規(guī)律的考查元素及其化合物碳族元素知識點一碳族元素碳族元素性質變化規(guī)律的應用元素及其化合物碳族元素知識點二碳單質及其化合物1、碳的單質（1）同素異形體金剛石石墨C60主要物理性質可與金屬摻雜形成超導體用途應用于材料科學金剛石、石墨、C60O2、O3

白磷、紅磷晶體硅、無定形硅熔、沸點高，硬度大，難溶于溶劑，不導電

鉆石、刻刀、裝飾品

熔點很高，質軟有滑膩感，導電

電極、鉛筆芯、潤滑劑

常見的同素異形體思考：物理性質為何出現(xiàn)差異？元素及其化合物碳族元素1、碳的單質（1）同素異形體（2）化學性質知識點二碳單質及其化合物元素及其化合物碳族元素2、碳的化合物（氧化物CO、CO2）性質一氧化碳CO二氧化碳CO2物理性質色、態(tài)、味毒性密度與空氣的比較溶解性化學性質（每個性質列舉一個相對應的方程式）1、可燃性1、不能燃燒，也不能支持燃燒2、還原性2、弱氧化性3、酸酐（具有酸的通性）

4、能與鹽反應知識點二碳單質及其化合物無色無味氣體有毒略小能溶于水難溶大無毒，會造成溫室效應，不屬于大氣污染物無色無味氣體CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2ONa2CO3

+H2O+CO2=2NaHCO3

C＋CO2=2CO高溫2CO+O2=2CO2

CuO+CO=Cu+CO2

點燃元素及其化合物碳族元素思考：知識點二碳單質及其化合物將除雜所用到的方法進行連線元素及其化合物碳族元素【例題2】（09廣東理綜）下列除去雜質的方法正確的是A．除去CO2中混有的CO：用澄清石灰水洗氣B．除去BaCO3固體中混有BaSO4的：加過量鹽酸后，過濾、洗滌C．除去FeCl2溶液中混有的FeCl3：加入過量鐵粉，過濾D．除去Cu粉中混有的CuO：加適量稀硝酸后，過濾、洗滌知識點二碳單質及其化合物關于碳的氧化物中除雜質氣體的考查3C元素及其化合物碳族元素碳及其化合物小結：元素及其化合物碳族元素二.硅及其化合物的作用硅的用途樹形圖元素及其化合物碳族元素知識點三硅單質及其化合物1.單質硅Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3

＋2H2↑（2）化學性質常溫下性質穩(wěn)定，只能與F2、HF、NaOH溶液反應。Si＋2F2=SiF4Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑晶體硅無定形硅灰黑色半導體游離化合Si＋

O2=SiO2

Si＋

2Cl2=SiCl4

高溫高溫加熱的情況下可以與O2、Cl2進行的反應

（1）主要物理性質單質硅有

和

兩種，晶體硅是

色、有金屬光澤、硬而脆的固體。它的結構類似于金剛石，熔、沸點較高，是良好的

材料,自然界中沒有

態(tài)的硅，常見的

態(tài)的硅有SiO2和硅酸鹽.元素及其化合物碳族元素知識點三硅單質及其化合物

硅也是將太陽能轉化成電能的常用材料，利用高純硅單質的半導體性能，可制成光電池，將光能直接轉化成電能。光電池目前的應用范圍:計算器人造衛(wèi)星火星探測器太陽能動力車登月車元素及其化合物碳族元素2.二氧化硅（1）

晶體，具有

結構，

溶于水。以二氧化硅的為主要成分的物質有石英、水晶、瑪瑙（2）化學性質①酸性氧化物

②弱氧化性

③特性

（3）用途：1、信息高速公路的骨架-------光導纖維。

2、石英坩堝、石英玻璃、石英鐘表等

3、光學儀器、工藝飾品（水晶、瑪瑙）知識點三硅單質及其化合物原子正四面體不SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+2C=Si+2CO↑高溫SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑高溫高溫[SiO4]四面體結構元素及其化合物碳族元素1、為什么盛放堿性溶液（NaOH溶液、Na2SiO3溶液等）可以用玻璃試劑瓶，但卻不能用玻璃塞，而用橡皮塞或軟木塞？

思考：知識點三硅單質及其化合物【解析】玻璃成分中含SiO2，而SiO2常溫下能與強堿緩慢反應，普通玻璃表面光滑，不易與NaOH溶液反應，所以可以盛放。但在磨口處易反應，且生成黏性好的硅酸鈉，所以不能用磨口玻璃塞，防止試劑瓶黏結無法打開。盛放硅酸鈉溶液的試劑瓶更不能用磨口玻璃塞。【解析】

HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。2.實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？元素及其化合物碳族元素2、二氧化碳與二氧化硅性質小結知識點三硅單質及其化合物CO2SiO2物理性質無色氣體，能溶于水。熔、沸點低。堅硬、難溶的固體，不溶于水。石英晶體也具有立體網狀結構化學性質（1）酸酐、具有酸性氧化物的通性（1）酸酐、具有酸性氧化物的通性與堿及堿性氧化物反應與堿以及堿性氧化物反應與水反應生成對應的酸不能與水反應生成對應的酸（2）弱氧化性（2）弱氧化性（3）與鹽反應（3）與鹽反應CO2+H2O=H2CO3

CaO+SiO2

CaSiO3

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCaO+CO2

CaCO3

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3

SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

（4）特性：與氫氟酸反應SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O（腐蝕玻璃）CO2+C2COSiO2+2CSi+2CO↑元素及其化合物碳族元素硅及其化合物小結：元素及其化合物碳族元素

硅及其化合物知識中的特例

1.非金屬單質一般為非導體（如硫），但Si卻為半導體。

2.非金屬單質與堿反應一般是非金屬發(fā)生歧化反應（非金屬既作氧化劑，又作還原劑），而Si與堿液反應卻只作還原劑。Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑(Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O)、Si同屬ⅣA族，還原性是Si大于C，而C卻能將Si從SiO2中還原出來（條件是高溫），原因是產物CO氣體迅速從反應體系中逸出。

SiO2+2CSi+2CO↑4.非金屬單質一般不跟非氧化性酸作用，而Si卻能與HF發(fā)生反應。Si+4HF=SiF4↑+2H2↑5.酸性氧化物一般不與酸發(fā)生非氧化還原反應，但SiO2卻能與HF作用。SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O知識點三硅單質及其化合物元素及其化合物碳族元素【變式演練2】判斷下列表述是否正確：①人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅（）②化學家采用瑪瑙研缽研磨固體反應物進行無溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽（）③提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥成分是二氧化硅（）④太陽能電池可采用硅材料制作，其應用有利于環(huán)保、節(jié)能（）【例題2】

（07年廣東）下列說法正確的是（）A．硅材料廣泛應用于光纖通訊B．工藝師利用鹽酸刻腐石英制作藝術品C．水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽產品D．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應A關于硅及其化合物材料應用的考查元素及其化合物碳族元素【例題3】（06·天津理綜）晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅②粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2③SiHCl3與過量H2在1000～1100℃反應制得純硅已知SiHCl3能與H2O強烈反應，在空氣中易自燃。請回答下列問題：（1）第①步制備粗硅的化學反應方程式為

。（2）粗硅與HCl反應完全后，經冷凝得到的SiHCl3（沸點33.0℃)中含有少量SiCl4（沸點57.6℃)和HCl（沸點-84.7℃),提純SiHCl3采用的方法為________℃300關于晶體硅的制備及提純實驗的考查SiO2+2CSi+2CO↑分餾（或蒸餾）元素及其化合物碳族元素

（3）用SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如下（熱源及夾持裝置略去）：①裝置B中的試劑是_______________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是__________________。②反應一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是________________________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是________________________________，裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為__________________________________。③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及_______________________________________________。④為鑒定產品硅中是否含微量鐵單質，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑（填寫字母代號）是_______。

a.碘水b.氯水溶液溶液e.Na2SO3溶液濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化有固體物質生成在反應過程中，普通玻璃會軟化SiHCl3+H2Si+3HCl排盡裝置中的空氣bd解析：本題考查了硅的工業(yè)制法和粗硅提純，較全面地考查了物質的分離、除雜、制備、檢驗、現(xiàn)象描述等內容，以及實驗能力、觀察能力和思維能力。

元素及其化合物碳族元素本節(jié)課小結：碳族元素：知識點一了解碳族元素的遞變規(guī)律知識點二掌握碳單質及其化合物（氧化物）的性質知識點三掌握硅單質及其化合物（氧化物）的性質元素及其化合物碳族元素1、（09廣東理綜）下列關于硅單質及其化合物的說法正確的是（）①硅是構成一些巖石和礦物的基本元素②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料A．①②B．②③C．①④D．③④C鞏固訓練元素及其化合物碳族元素2、（09廣東理綜）下列除去雜質的方法正確的是（）A．除去CO2中混有的CO：用澄清石灰水洗氣B．除去BaCO3固體中混有BaSO4的：加過量鹽酸后，過濾、洗滌C．除去FeCl2溶液中混有的FeCl3：加入過量鐵粉，過濾D．除去Cu粉中混有的CuO：加適量稀硝酸后，過濾、洗滌鞏固訓練3、下列反應的離子方程式，正確的是（）

A.二氧化硅與氫氟酸反應SiO2+4H+=Si4++2H2OB.硅與氫氧化鉀溶液反應Si+2OH-+H2O=SiO2+2H2↑C.把水玻璃溶液滴入鹽酸中SiO32-+2H+=H2SiO3↓D.碳酸鋇溶于稀硝酸CO3

2-+2H+=H2O+CO2↑CC元素及其化合物碳族元素4．（09浙江卷28）（15分）單晶硅是信息產業(yè)中重要的基礎材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硫、磷等雜質），粗硅與氯氣反應生成四氯化硅（反應溫度450-500°C），四氯