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第七章 硅和硅酸鹽工業(yè)
學法指導
1.要注意知識的縱向和橫向對比。
縱向，即碳族元素的單質及化合物性質的遞變規(guī)律的研究。如CH4和SiH4的穩(wěn)定性強弱的比較，H2C03和 H2Si03，的酸性強弱的比較等。
橫向，即碳族元素跟同周期的氮族元素、氧族元素和鹵素元素的對比。如Si、P、S、Cl的非金屬強弱的比較，氫化物的穩(wěn)定性、最高價氧化物對應水化物酸性強弱的比較等。
2.要注意知識的歸納總結。如歸納硅及其化合物之間的轉化關系，水泥、玻璃、陶瓷的生產(chǎn)過程等。在歸納時要注意各物質的特殊性，如CO的毒性和還原性，SiO2的特性(與Na2CO3、HF反應)等。
3.要重視所學知識與社會、生產(chǎn)、科技的聯(lián)系。如半導體材料與計算機技術的聯(lián)系，光導纖維與通訊的聯(lián)系等
考點說明
碳、硅等元素知識也是非金屬元素的命題熱點之一，該類試題常以元素及其化合物知識為載體與化學基本概念、基本理論、化學實驗及化學計算密切結合。考查的內(nèi)容主要有：
1.C、CO的還原性；
2.CO、C02的檢驗與鑒別；
3.C02、CO等氣體的制取和收集；
4.C02與Na0H、S02與C等反應產(chǎn)物的確定及計算；
5.幾種新型無機非金屬材料的性能和重要用途；
6.環(huán)境保護，消除碳氧化物污染的綜合應用。
CO2作為化學與生物學相互聯(lián)系的重要物質(CO2是植物光合作用的反應物，是動物新陳代謝的產(chǎn)物)，在今后的綜合測試中應引起重視。
7.金剛石、石墨、晶體硅、二氧化硅的結構和性質
第一講 碳、硅及其化合物
第一節(jié) 碳族元素
碳族元素位于元素周期表的ⅣA族，包括C、S、Ge、 Sn、Pb，最外層電子數(shù)均為4個，易形成共價化合物。
1.碳族元素性質的遞變規(guī)律
元素
性質
碳(C)
硅(Si)
鍺(Ge)
錫(Sn)
鉛（Pb）
主要化合價
+2、+4
+4（只有+4）
+2、+4
+2、+4
+2、+4
單質色、態(tài)
無色或黑色固體
灰黑色固體
灰白色固體
銀白色固體
藍白色固體
氫化物RH4的穩(wěn)定性
主要氧化物
CO、CO2
SiO2
GeO、GeO2
SnO、SnO2
Pb、PbO2
最高價氧化物的水化物
化學式
H2CO3
H2SiO3 H4SiO4
Ge(OH)4
Sn(OH)4
Pb(OH)4
酸堿性
酸性遞減
堿性遞增（多數(shù)有兩性）
金屬性、非金屬性
非金屬性遞減、金屬性遞增
2.碳的化學性質
碳在常溫下性質比較穩(wěn)定，很難被氧化，但在點燃或加熱的條件下也能跟其它物質發(fā)生化學反應。
①還原性：_________________________________________
②可燃性: __________________________________________
③氧化性：__________________________________________
3.一氧化碳和二氧化碳的比較
（1）一氧化碳
物理性質
五色無味氣體，劇毒(結合血紅蛋白)，難溶于水
化學性質
①可燃性
②還原性(與Fe304、CuO、H20的反應)
③不成鹽氧化物
實驗室制法
收集方法:排水法
檢驗方法:點燃后在火焰上方罩上干燥的燒杯，無水霧出現(xiàn)，罩沾有澄清的石灰水的燒杯，出現(xiàn)渾濁
工業(yè)制法主要用途:燃料、還原劑、化工原料
（2）二氧化碳
二氧化碳物理性質：無色略帶酸味氣體，無毒，能溶于水(1:1)固體時俗稱干冰
化學性質
①不能燃燒，一般情況下不助燃；
②氧化性(與C、Mg的反應)
③酸性氧化物(與堿及堿性氧化物的反應)
④與鹽[Ca(Cl0)2、Na2Si03、NaAl02、 C6H5ONa]
收集方法：向上排空氣法
體驗：使澄清的'石灰水變渾濁煅燒石灰石：CaC03=CaO+C02↑
用途：滅火劑、致冷劑、人工降雨、制純堿、尿素等作用
4.硅及化合物
(1)硅
①晶體結構：與金剛石的晶體結構類似，是正四面體型空間網(wǎng)狀結構的原子晶體。
②物理性質：硬度大、熔點高，具有金屬光澤，是一種半導體，只能以化合態(tài)存在于自然界。
③化學性質：不活潑。注意下列化學反應的條件，前三者常溫反應，后四者需加熱。
第三個化學反應方程式說明NaOH等堿性溶液不使用玻璃塞的試劑瓶。
第四個化學方程式說明氫氟酸能用玻璃試劑瓶，而應用塑料瓶。
(3)硅酸
①制法：用可溶性硅酸鹽與酸反應制�。�
(思考，上述反應說明硅酸的酸性比碳酸的酸性強這是為什么?)
②化學性質
常溫可與F2 、HF 、NaOH 反應，加熱條件下可與O2、H2 HNO3 Cl2 等物質反應
（2）二氧化硅
結構
化學性質：酸性氧化物（與堿性氧化物反應、堿反應），特殊反應（HF ）,與碳反應
（3）硅酸
制法
化學性質
課堂之外
硅的制取 ： 在半導體及集成電路的發(fā)展史上，硅是極其重要的角色，因此研究計算機的地方稱為硅谷，集成電路需要超純度的硅，它是怎樣產(chǎn)生的呢?
Si02+2C?Si+2C0↑
主要副反應為：Si02+3C?SiC+2C0↑
因此生產(chǎn)的粗硅所含的雜質有C、Si02、SiC等，它們都是高熔沸點物質。為了提純硅采用下列方法：
SiCl4的沸點很低，可以采用蒸餾的方法反復提純，直所需的純度。
2.鉛的化合物與鉛污染
鉛的應用很廣，如鉛蓄電池、汽油抗爆震的添加劑四乙基鉛[Pb(C2H5)]等，古代也有人用鉛制成器皿，但鉛是有毒的，古羅馬帝國時興用鉛皿煮酒以消除酸味：
Pb+ 2CH3COOH＝(CH3COO)2Pb+H2↑
(醋酸) 鉛糖
但由于鉛糖是有毒的，不少的人因此而中毒。現(xiàn)代鉛污染主要來源于汽車的尾氣，環(huán)保部門已在很多城市禁止使用含鉛汽油。
考題解析
例下列關于硅的說法不正確的是 ( )
A.硅是非金屬元素，但它的單質是灰黑色有金屬光澤的固體
D.硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料
C硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質起反應
D.當加熱到一定溫度時，硅能與氧氣、氫氣等非金屬反應
[解析] 常溫下，硅可與氟氣、氫氟酸、強堿溶液反應，加熱和高溫條件下，硅能與氧氣、氫氣起反應。選C。
[答案] C
例 下列關于碳族元素的說法中，錯誤的是( )
A.它們從上到下的非金屬性向金屬性遞變的趨勢比鹵族元素明顯
B.碳族元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱
C碳族元素原子的最外層都有4個電子
D.主要化合價有+2價和+4價，大多數(shù)+2價化合物穩(wěn)定
[解析] 由碳族元素主要化合價及有關物質性質遞變規(guī)律,
A、B、C說法正確，D不正確。因為C、Si、Ge、 Sn的+4價化合物都是穩(wěn)定的，而只有鉛的+2價化合物是穩(wěn)定的。
[答案] D
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