第七章硅和硅酸盐工业第一节碳族元素[基础知识]一.碳族元素1.包括元素：碳（6C），硅（14Si），锗（32Ge），锡（50Sn），铅（82Pb）2.在周期表中的位置：第ⅣA族，第2-6周期.3.原子结构特点：最外层有4个电子.4.元素性质的变化规律.元素符号核电荷数原子半径主要化合价单质的性质颜色状态密度熔点C6增大+2,+4金刚石：无色石墨：灰黑色C60固体增大减小Si14+2,+4晶体硅：灰黑色固体Ge32+2,+4银灰色固体937.4℃Sn50+2,+4银白色固体231.9℃Pb82+2,+4蓝白色固体327.5℃C60的结构示意图注意：①锡的熔点比铅低，是低熔点金属②铅的稳定价态为+2价，（其它碳元素+4价稳定），且铅的金属活动性强于锡二.碳的化合物COCO2物理性质无色无味气体，有毒，难溶于水无色略带酸味气体，有毒，能溶于水化学性质1.可燃性：2.还原性：3.不成盐氧化物1.不能燃烧，一般情况下不助燃2.氧化性：3.酸性氧化物：1实验室制法略检验方法点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯和沾有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊使澄清的石灰水变浑浊三.硅的单质1.在自然界中的存在形态：化合态（没有游离态）2.同素异形体：晶体硅，无定形硅3.物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，熔点高，硬而脆的固体，具有单向导电性，是良好的半导体材料4.化学性质：晶体硅在常温下化学性质不活泼，无定形硅比晶体硅活泼，其主要化学性质如下：①与非金属反应：1）Si在常温下只能与F2反应Si+2F2=SiF4（气体）2）Si在高温下能与其它卤素和非金属单质反应：400℃时（液态）600℃时（研细的Si在氧气中燃烧，放出大量的热）1300℃时与N2反应得Si3N4（氮化硅），氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，在2000℃时与碳反应生成SiC，它是无色晶体，具有金刚石结构，又名金刚砂。②与酸反应：常温时硅不与H2SO4,HNO3等起反应但它能与氢氟酸反应③与碱反应：无定形Si能猛烈地与强碱反应，放出H25.工业制法：工业上用焦炭在电炉中将石英砂还原得到粗Si粗Si可通过下列反应转变为纯Si6.用途：硅作为良好的半导体材料，用于制造集成电路，晶体管，硅整流器等半导体器件。硅的合金用途也很广泛，含硅量较高的硅钢可以抗化学腐蚀，有良好的耐酸性，可用于制某些化工设备。硅钢片则是制发电机和变压器不可缺少的材料。2四.硅的氧化物——二氧化硅:（）1.存在及物理性质：广泛地存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。硅石，石英，水晶的主要成分都是SiO2，纯净的SiO2晶体，具有不溶于水，硬度大，难于熔化的性质。2.化学性质：不活泼，不与水反应，除氢氟酸（HF）外不与酸反应。属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的性质。①与氢氟酸反应：②与碱反应：（盛放碱液的试剂瓶不用玻璃塞）③与碱性氧化物反应：④SiO2虽不能与水反应，但它对应的水化物是硅酸（H2SiO3），H2SiO3不溶于水，是一种弱酸，其酸性弱于碳酸，H2SiO3不能由SiO2直接制得，只能通过可溶性硅酸盐与酸反应制取，例：3.用途：光导纤维的主要原料是SiO2，透明的石英晶体，就是我们常说的水晶，水晶电子工业中的重要部件，SiO2还可制石英电子表，石英钟，耐高温的化学仪器，高级工艺品，眼镜片等。五.硅酸盐：构成地壳岩石的主要成分。1.组成表示方法：金属氧化物·SiO2·H2O2.典型硅酸盐：硅酸钠（Na2SiO3）硅酸钠酸溶液俗称水玻璃，泡花碱，是无色粘稠的液体，是一种矿物胶，可作为建筑上的粘合剂。硅酸钠不燃烧，不易腐蚀，可用作防腐剂。[方法指导]根据碳族元素在元素周期表中的位置，你认为碳族元素易形成离子键吗？单质及化合物都有什么特征？答：在元素周期表中；碳族元素位于活泼金属（IA族）向活泼非金属（VIIA族）过渡的中间位置，其最外层电子数为4，既不容易得到电子，又不易失去电子，所以碳族元素难形成离子键。碳元素形成的单质（金刚石）硬度最大；碳元素形成的化合物种类最多；在所有非金属形成的气态氢化物中，甲烷中氢元素的质量分数最大；硅在地壳中含量仅次于氧，其单质晶体是一种良好的半导体材料。[典型例题]1.待发现的原子序数为114的元素X，位于元素周期表中第七周期IVA族，下列关于X的叙述正确的是（）A．有稳定的气态氢化物XH4B．最高价氧化物为XO2C．最高价氧化物溶于水后...
