第七章 硅和硅酸盐工业
学法指导
1.要注意知识的纵向和横向对比。
纵向，即碳族元素的单质及化合物性质的递变规律的研究。如CH4和SiH4的稳定性强弱的比较，H2C03和 H2Si03，的酸性强弱的比较等。
横向，即碳族元素跟同周期的氮族元素、氧族元素和卤素元素的对比。如Si、P、S、Cl的非金属强弱的比较，氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物酸性强弱的比较等。
2.要注意知识的归纳总结。如归纳硅及其化合物之间的转化关系，水泥、玻璃、陶瓷的生产过程等。在归纳时要注意各物质的特殊性，如CO的毒性和还原性，SiO2的特性(与Na2CO3、HF反应)等。
3.要重视所学知识与社会、生产、科技的联系。如半导体材料与计算机技术的联系，光导纤维与通讯的联系等
考点说明
碳、硅等元素知识也是非金属元素的命题热点之一，该类试题常以元素及其化合物知识为载体与化学基本概念、基本理论、化学实验及化学计算密切结合。考查的内容主要有：
1.C、CO的还原性；
2.CO、C02的检验与鉴别；
3.C02、CO等气体的制取和收集；
4.C02与Na0H、S02与C等反应产物的确定及计算；
5.几种新型无机非金属材料的性能和重要用途；
6.环境保护，消除碳氧化物污染的综合应用。
CO2作为化学与生物学相互联系的重要物质(CO2是植物光合作用的反应物，是动物新陈代谢的产物)，在今后的综合测试中应引起重视。
7.金刚石、石墨、晶体硅、二氧化硅的结构和性质
第一讲 碳、硅及其化合物
第一节 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，最外层电子数均为4个，易形成共价化合物。
1.碳族元素性质的递变规律
元素
性质
碳(C)
硅(Si)
锗(Ge)
锡(Sn)
铅（Pb）
主要化合价
+2、+4
+4（只有+4）
+2、+4
+2、+4
+2、+4
单质色、态
无色或黑色固体
灰黑色固体
灰白色固体
银白色固体
蓝白色固体
氢化物RH4的稳定性
主要氧化物
CO、CO2
SiO2
GeO、GeO2
SnO、SnO2
Pb、PbO2
最高价氧化物的水化物
化学式
H2CO3
H2SiO3 H4SiO4
Ge(OH)4
Sn(OH)4
Pb(OH)4
酸碱性
酸性递减
碱性递增（多数有两性）
金属性、非金属性
非金属性递减、金属性递增
2.碳的化学性质
碳在常温下性质比较稳定，很难被氧化，但在点燃或加热的条件下也能跟其它物质发生化学反应。
①还原性：_________________________________________
②可燃性: __________________________________________
③氧化性：__________________________________________
3.一氧化碳和二氧化碳的比较
（1）一氧化碳
物理性质
五色无味气体，剧毒(结合血红蛋白)，难溶于水
化学性质
①可燃性
②还原性(与Fe304、CuO、H20的反应)
③不成盐氧化物
实验室制法
收集方法:排水法
检验方法:点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯，无水雾出现，罩沾有澄清的石灰水的烧杯，出现浑浊
工业制法主要用途:燃料、还原剂、化工原料
（2）二氧化碳
二氧化碳物理性质：无色略带酸味气体，无毒，能溶于水(1:1)固体时俗称干冰
化学性质
①不能燃烧，一般情况下不助燃；
②氧化性(与C、Mg的反应)
③酸性氧化物(与碱及碱性氧化物的反应)
④与盐[Ca(Cl0)2、Na2Si03、NaAl02、 C6H5ONa]
收集方法：向上排空气法
体验：使澄清的石灰水变浑浊煅烧石灰石：CaC03=CaO+C02↑
用途：灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素等作用
4.硅及化合物
(1)硅
①晶体结构：与金刚石的晶体结构类似，是正四面体型空间网状结构的原子晶体。
②物理性质：硬度大、熔点高，具有金属光泽，是一种半导体，只能以化合态存在于自然界。
③化学性质：不活泼。注意下列化学反应的条件，前三者常温反应，后四者需加热。
第三个化学反应方程式说明NaOH等碱性溶液不使用玻璃塞的试剂瓶。
第四个化学方程式说明氢氟酸能用玻璃试剂瓶，而应用塑料瓶。
(3)硅酸
①制法：用可溶性硅酸盐与酸反应制取：
(思考，上述反应说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强这是为什么?)
②化学性质
常温可与F2 、HF 、NaOH 反应，加热条件下可与O2、H2 HNO3 Cl2 等物质反应
（2）二氧化硅
结构
化学性质：酸性氧化物（与碱性氧化物反应、碱反应），特殊反应（HF ）,与碳反应
（3）硅酸
制法
化学性质
课堂之外
硅的制取 ： 在半导体及集成电路的发展史上，硅是极其重要的角色，因此研究计算机的地方称为硅谷，集成电路需要超纯度的硅，它是怎样产生的呢?
Si02+2C?Si+2C0↑
主要副反应为：Si02+3C?SiC+2C0↑
因此生产的粗硅所含的杂质有C、Si02、SiC等，它们都是高熔沸点物质。为了提纯硅采用下列方法：
SiCl4的沸点很低，可以采用蒸馏的方法反复提纯，直所需的纯度。
2.铅的化合物与铅污染
铅的应用很广，如铅蓄电池、汽油抗爆震的添加剂四乙基铅[Pb(C2H5)]等，古代也有人用铅制成器皿，但铅是有毒的，古罗马帝国时兴用铅皿煮酒以消除酸味：
Pb+ 2CH3COOH＝(CH3COO)2Pb+H2↑
(醋酸) 铅糖
但由于铅糖是有毒的，不少的人因此而中毒。现代铅污染主要来源于汽车的尾气，环保部门已在很多城市禁止使用含铅汽油。
考题解析
例下列关于硅的说法不正确的是 ( )
A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
D.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应
D.当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应
[解析] 常温下，硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应，加热和高温条件下，硅能与氧气、氢气起反应。选C。
[答案] C
例 下列关于碳族元素的说法中，错误的是( )
A.它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤族元素明显
B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱
C碳族元素原子的最外层都有4个电子
D.主要化合价有+2价和+4价，大多数+2价化合物稳定
[解析] 由碳族元素主要化合价及有关物质性质递变规律,
A、B、C说法正确，D不正确。因为C、Si、Ge、 Sn的+4价化合物都是稳定的，而只有铅的+2价化合物是稳定的。
[答案] D
第七章 硅和硅酸盐工业