硅与碳的化学性质比较
碳,氮两元素比较
三比较攻克碳族元素之一（碳与硅的比较）在碳族元素的学习中，有三个重要的知识点需要同学们额外的重视。
展开来就是碳与硅的性质（比较）、一氧化碳与二氧化碳的性质（比较）以及（二氧化碳与）二氧化硅的性质（比较）。
碳元素及其重要化合物的性质相信大家都比较熟悉，在学习硅的过程中我们就是要利用同族元素性质的相似性，在对碳熟悉的层次上运用比较、辨析的方法快速掌握硅元素的性质。
我们将用三个专题来系统地介绍碳族元素的学习，在陆续的三个专题中同学们可以体会到比较法应用到学习中的优厚之处。
大思路通过碳来学习硅，这是整体思路。
总的说来，像碳一样硅原子最外层有四个电子，但是由于硅原子比碳原子多一个电子层，半径比较大。
硅元素的非金属性比碳元素弱。
常温下，硅的化学性质比较稳定，但能与氟气、氢氟酸反应。
在一定条件下能够与氢氧化钠、氯气、氧气反应。
硅的工业制法：用焦炭在高温下还原SiO2可制得含有少量杂质的粗硅：SiO2 + 2C Si + 2CO↑有趣的是，尽管单质硅的性质比较稳定，但是自然界中的硅元素并不以游离态的硅存在，只以化合态存在。
因此，科学家认为在地球形成时代温度很高，硅与其他元素形成化合物，这些化合物又十分稳定。
所以硅在自然界中以化合态存在。
下面的表格我们了运用比较的方法，把碳和硅从原子半径、成键特征、化学性质、用途等方面进行了详细比较，这样有利于同学们把前后知识联系起来。
希望同学们能仔细阅读思考一下。
体验1下列关于碳族元素的说法正确的是 [ ]A．单质都是无色晶体B．单质中硅单质熔点最高C．碳族元素形成的化合物种类最多D．在化合物中最稳定的化合价都是+4价体验思路：对选项A：在碳族元素所形成的单质中，只有金刚石为无色晶体，故A是错的。
对选项B：在碳族元素形成的单质中，金刚石、晶体硅为原子晶体，金刚石的熔点比晶体硅高。
本族单质的熔点与卤族元素单质熔点递变趋势不同，卤族单质熔点从F2→I2依次升高，碳族元素单质由C→Pb熔点呈降低趋势，故B项是错误的。
碳硅及其重要化合物间的转化关系
碳硅及其重要化合物间的转化关系全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：碳硅是一种重要的元素，它们在自然界中广泛存在并且具有许多重要的化合物。
碳和硅是两种非金属元素，它们在化学性质上有一些相似之处，因此在一些化学反应中可以相互转化。
在本文中，我们将探讨碳硅及其重要化合物之间的转化关系。
让我们来看一下碳的化合物。
碳是一种非金属元素，它在自然界中存在于多种形式中，如石墨、金刚石和全新炭等。
碳在化学反应中通常以四价的形式存在，它可以与氧、氢、氮等元素形成许多不同的化合物。
碳酸盐是碳循环中的一个重要环节，它在地壳中有着广泛的存在，并且可以通过各种化学反应转化为其他碳化合物，如石灰石、煤炭等。
硅是一种具有金属性质的元素，它在自然界中存在于硅石、石英和硅酸盐等形式中。
硅与氧形成的硅酸盐是地壳中的主要组成，它们可以通过地球内部的热液作用、熔融作用等过程来形成。
硅也可以与其他元素形成许多重要化合物，如硅烷、硅酸等。
碳硅在化学性质上有一些相似之处，因此它们在一些化学反应中可以相互转化。
碳可以与硅直接反应，生成碳硅化合物，如碳化硅。
碳化硅是一种重要的半导体材料，它具有优良的导电性能和热导率，被广泛应用于电子器件、太阳能电池等领域。
碳硅材料还可以通过不同的方法制备，如化学气相沉积、烧结等。
碳硅及其重要化合物之间存在着多种转化关系，它们在材料科学、化工等领域中有着广泛的应用前景。
通过深入研究碳硅化学性质及其相互转化关系，我们可以更好地利用这些重要元素和化合物，推动科学技术的发展，实现材料的创新和应用。
希望本文能够帮助读者更深入地了解碳硅及其重要化合物之间的转化关系，激发对这一领域的兴趣和热情。
希望碳硅化学的研究能够为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
【2000字】。
第二篇示例：碳硅是一种重要的元素，其在自然界中的存在形式有许多，包括石墨、金刚石等，而碳硅也是一种重要的金属loid，其在化学反应中具有独特的性质和作用。
碳硅及其重要化合物间的转化关系，既包括碳硅之间的相互转化，也包括碳硅与其他元素形成的化合物之间的转化关系。
硅知识点总结
硅及其化合物年月日硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。
硅的原子结构示意图为，硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族，硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。
1、单质硅（Si）：（1）物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。
（2）化学性质：①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。
Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。
Si＋O2SiO2Si＋2Cl2SiCl4（3）用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。
（4）硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。
SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl2、二氧化硅（SiO2）：（1）SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。
（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。
（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。
②与氢氟酸反应[SiO2的特性]：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。
③高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO CaSiO3（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。
高中化学 碳、硅及其重要化合物
课时1 碳、硅及其重要化合物知识点一 碳、硅单质及其氧化物【考必备·清单】1．碳、硅的存在形态、物理性质和用途[名师点拨] ①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。
②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。
2．碳、硅单质的化学性质 (1)碳单质的化学性质——还原性 ①与O 2的反应(用化学方程式表示) O 2不足：2C ＋O 2=====点燃2CO ； O 2充足：C ＋O 2=====点燃CO 2。
②与其他物质的反应(用化学方程式表示)a ．与CuO 反应：C ＋2CuO=====高温2Cu ＋CO 2↑(可用于金属的冶炼)； b ．与CO 2反应：C ＋CO 2=====高温2CO ；c ．与水蒸气反应：C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2(制水煤气)；d ．与浓硫酸反应：C ＋2H 2SO 4(浓)=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。
(2)硅单质的化学性质——还原性 ①与O 2反应：Si ＋O 2=====△SiO 2；②与氢氟酸反应(用化学方程式表示，下同)：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑； ③与NaOH 溶液反应：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。
3．硅的制备(1)原料：二氧化硅、焦炭。
(2)原理：SiO 2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑。
(3)提纯：Si(粗)＋2Cl 2=====△SiCl 4，SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl 。
4．碳和硅的氧化物(1)一氧化碳：无色无味的有毒气体，不溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的还原剂。
(2)二氧化碳和二氧化硅 CO 2＋H 2OH 2CO 3[名师点拨] ①CO 2与水反应生成碳酸，但SiO 2不溶于水，不能用SiO 2与水反应制备硅酸。
②SiO 2既能与HF 反应，又能与NaOH 溶液反应，但SiO 2不是两性氧化物。
碳、硅及其重要化合物
碳、硅及其重要化合物一、碳、硅单质1．单质的结构、存在形态、物理性质和用途2．碳和硅的化学性质3．硅的工业制法及提纯石英砂――→①焦炭高温粗硅――→②氯气加热SiCl 4――→③氢气高温高纯硅反应①：□20SiO 2＋C=====高温Si ＋2CO ↑。
反应②：□21Si ＋Cl 2=====△SiCl 4。
反应③：□22SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 。
二、碳、硅的氧化物 1．一氧化碳 (1)物理性质□01无色气体，□02有毒，□03难溶于水。
(2)化学性质 ①燃烧：2CO ＋O 2=====点燃2CO 2，□04淡蓝色火焰(空气中燃烧)。
②还原Fe 2O 3：□05Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2(冶炼金属)。
2．二氧化碳和二氧化硅的比较续表三、硅酸、硅酸盐、无机非金属材料1．硅酸(H2SiO3)2．硅酸盐(1)硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。
(2)硅酸盐组成的表示方法通过用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为□06K2O·Al2O3·6SiO2。
(3)硅酸钠①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称□07水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②与酸性较硅酸强的酸反应与CO2水溶液反应的化学方程式Na2SiO3＋H2O＋CO2===□08Na2CO3＋H2SiO3↓。
(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．无机非金属材料(1)传统无机非金属材料①三种硅酸盐工业生产的比较②主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是重要建筑材料，也广泛应用于生活中。
(2)新型无机非金属材料①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。
②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。
碳和硅(1)
新型无机非金属材料的特征
（1）耐高温、强度高 （2）具有电学性质 （3）具有光学性质 （4）具有生物功能
(二)、几种典型的新型无机非金属材料 1、结构材料——高温结构陶瓷
高温结构材料与金属材料的性能比较：
高温结构材料:耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。 金属材料： 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用 (1)氧化铝陶瓷: 熔点高 、硬度大、透明、耐高温 (2)氮化硅陶瓷: ①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧 化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润 滑性 (3)人造宝石:红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。 红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色 则是由于其中混有少量含钛化合物。
6.下列离子方程式，书写不正确的是 B A.大理石与盐酸反应： CaCO3+2H+=Ca2++CO2 ↑+H2O
B.水玻璃中加入稀硫酸： Na2SiO3+2H+=H2SiO3+2Na+ C.二氧化硅与苛性钠溶液反应：
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O D.澄清石灰水中通入过量CO2的总反应： CO2+OH-=HCO3-
（7）超导材料:超导材料是一类在低温下（23.2K或更低温度下）
电阻可以完全消失的材料。
课堂练习：
1、有关材料分类正确的是 A.硅酸盐材料属于新型无机非金属材料
B.高温结构陶瓷属于新型无机金属材料，属于结构材料
C.新型无机非金属材料包括半导体材料，光导纤维，氧化铝
陶瓷等
D.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，但不是高温结构材 料
A、混合物
C
）
知识讲解——碳硅(基础)
高考总复习《碳硅》编稿：房鑫责编：曹玉婷【考纲要求】1．了解C、Si及其化合物的主要性质及应用。
2．掌握CO2的实验室制取。
3．了解玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料的制备原料、原理和特性，能用氧化物形式表示硅酸盐的组成。
【知识网络】1、碳及其化合物转化关系2．硅及其化合物转化关系【考点梳理】考点一．碳及其化合物【高清课堂：356213碳及其化合物】1．碳单质⑴同素异形体：①定义：由同种元素形成的不同单质称为同素异形体。
②种类：金刚石、石墨、C60、C70等。
⑵化学性质：由于碳原子最外层有4个电子，故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活动性增强，主要表现为还原性。
①与单质反应2C+O22CO C+O2CO2②与某些氧化物反应C+CO22COC+H2O(g) CO+H2（水煤气）2C+SiO2Si+2CO↑C+2CuO △2Cu+CO2↑(CuO足量)C+CuO △Cu +CO↑(C足量)③与氧化性酸反应C+2H2SO4(浓)△CO2↑+2SO2↑+2H2OC+4HNO3(浓)△CO2↑+4NO2↑+2H2O2．一氧化碳⑴物理性质：无色无味气体，有毒，不溶于水。
⑵化学性质①可燃性：2CO+O22CO2(用点燃的方法除去CO)；②还原性(与Fe3O4、CuO、H2O的反应)Fe3O4+4CO △3Fe+4CO2；CuO+CO △Cu+CO2；H2O+CO H2+CO2(工业制H2)⑶毒性：CO有剧毒，与血液里的血红蛋白结合，使人体缺氧而死亡；主要来自汽车尾气、煤和石油燃烧及钢铁冶炼等。
3．二氧化碳⑴物理性质：无色无味，密度比空气大的气体，微溶于水，固体CO2叫做“干冰”。
⑵分子结构：电子式；结构式O=C=O。
⑶化学性质：①弱氧化性CO2+C2CO；CO2+2Mg2MgO+C②酸性氧化物的通性CO2+ H2O＝H2CO3CO 2+Ca(OH)2＝CaCO 3↓＋H 2O ；CO 2+CaCO 3+H 2O ＝Ca(HCO 3)2 CO 2+CaO ＝CaCO 3③与盐的反应（相对较强的酸制取较弱的酸）：(A)往漂白粉溶液中不断通入CO 2气体的反应为：Ca(ClO)2+CO 2+H 2O==CaCO 3↓+2HClO ，CaCO 3+CO 2+H 2O==Ca(HCO 3)2 (B)在NaAlO 2溶液中不断通入CO 2气体至过量时，反应为：2AlO 2－+CO 2 (少量)+3H 2O==2Al(OH)3↓+CO 32―AlO 2―+CO 2 (过量)+2H 2O==Al(OH)3↓+HCO 3－（C ）往Na 2SiO 3溶液中不断通入CO 2气体至过量时，反应为：SiO 32―+CO 2+H 2O==H 2SiO 3 (胶体)+CO 32―，SiO 32―+2CO 2+2H 2O==H 2SiO 3 (胶体)+2HCO 3―（D ）往饱和Na 2CO 3溶液中通入CO 2气体，反应为：2Na ++CO 32―+CO 2+H 2O==2NaHCO 3↓(E)C 6H 5ONa+CO 2+H 2O →C 6H 5OH ↓+NaHCO 3 ⑷制法：①工业制法：煅烧石灰石 CaCO 3CaO+CO 2↑②实验室制法：石灰石和稀盐酸反应 原理：CaCO 3+2HCl ＝CaCl 2+CO 2↑+H 2O装置：“固＋液→气”或启普发生器及其简易装置 被提纯气体 杂质 除杂方法CO CO 2 通过盛有NaOH 溶液的洗气瓶 CO 2 CO 通过盛放灼热氧化铜的硬质玻璃管 CO 2 O 2 通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管CO 2 SO 2 通过盛有饱和NaHCO 3溶液或酸性高锰酸钾溶液 CO 2HCl 通过饱和NaHCO 3溶液4．碳酸盐 (1)溶解性正盐中只有碱金属的碳酸盐和铵盐溶于水，所有酸式盐均溶于水。
高中化学碳和硅的知识点介绍
高中化学碳和硅的知识点介绍在高中的化学学习中，学生过会学习到很多的知识点，下面店铺的小编将为大家带来化学中关于碳和硅的知识点的介绍，希望能够帮助到大家。
高中化学碳和硅的知识点(一)碳族元素1、组成和结构特点(1)碳族元素包括碳、硅、锗、锡、铅五种元素，位于元素周期表的IVA族。
(2)碳族元素原子最外层有4个电子，在化学反应中不易得到或失去电子，易形成共价键。
主要化合价有+2和+4价，其中碳和硅有负价。
碳族元素在化合物中多以+4价稳定，而铅在化合物中则以+2价稳定。
碳族元素中碳元素形成的单质(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，CH4中氢元素的质量分数最大;12C是元素相对原子质量的标准原子;硅在地壳中的含量仅次于氧，其单质晶体是一种良好的半导体材料。
2、性质的递变规律随着原子序数的增大，碳族元素的原子半径依次增大，由非金属元素逐渐转变为金属元素，即金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱;最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强;气态氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强。
(二)碳及其化合物1、碳单质(1)碳的同素异形体(2)碳的化学性质常温下碳的性质稳定，在加热、高温或点燃时常表现出还原性，做还原剂，温度越高，还原性越强，高温时的氧化产物一般为一氧化碳。
溶解性不同：一般情况下，所有的钾盐、钠盐和铵盐是可溶的，所有的酸式盐是可溶的，正盐的溶解度小于酸式盐的溶解度，但碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度。
热稳定性不同：一般情况下，难溶的正盐和酸式盐受热易分解，可溶性碳酸盐稳定不易分解。
与酸反应的剧烈程度不同：两者都能与强酸(H+)反应产生CO2，但反应的剧烈程度不同，根据反应的剧烈程度可鉴别两者。
可溶性盐的水解程度不同：相同浓度的正盐溶液的pH值大于酸式盐溶液的pH值。
与碱反应不同：弱酸的酸式盐可与碱反应生成正盐。
与盐反应不同：碳酸钠可与氯化钙或氯化钡反应生成难溶性碳酸盐，但碳酸氢钠不反应。
碳和硅结构化学的比较
碳和硅结构化学的比较周公度【摘要】碳和硅是元素周期表第14族的前两个元素，它们在化学中占有极其重要的地位。
碳统治着有机化学，有机化合物的定义是一切含有C—C键的化合物。
硅统治着无机化学，硅在地壳中的含量按40km厚度的地壳计，约占地壳质量的28％，在地壳的所有元素中，硅仅次于氧而居第二位。
硅和氧以及其他元素一起结合形成硅酸盐，硅酸盐化合物占地壳质量的80％以上，单是长石一类硅酸盐矿物就占地壳质量的一半。
为什么这两个元素有如此独特的能力？关键在于这两个元素的原子能各自形成独特的化学键。
【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2005(020)004【总页数】7页(P1-7)【关键词】硅酸盐化合物;结构化学;元素周期表;有机化合物;碳;硅酸盐矿物;有机化学;无机化学;地壳【作者】周公度【作者单位】北京大学化学与分子工程学院,北京,100871【正文语种】中文【中图分类】O6碳和硅是元素周期表第14族的前两个元素，它们在化学中占有极其重要的地位。
碳统治着有机化学，有机化合物的定义是一切含有C—C键的化合物。
硅统治着无机化学，硅在地壳中的含量按40km厚度的地壳计，约占地壳质量的28%，在地壳的所有元素中，硅仅次于氧而居第二位。
硅和氧以及其他元素一起结合形成硅酸盐，硅酸盐化合物占地壳质量的80%以上，单是长石一类硅酸盐矿物就占地壳质量的一半。
为什么这两个元素有如此独特的能力？关键在于这两个元素的原子能各自形成独特的化学键。
1 碳和硅化学键的比较在基态时，碳和硅的电子组态分别为：C：[He]2s22p2; Si: [Ne]3s23p2表面上看，这两个元素有着非常相似的价层电子组态，但它们的成键性质并不相同。
究其原因是这两个元素有着下面的差异：(1) 原子的大小不同。
若按屏蔽常数近似地估算原子中某一原子轨道的有效半径r*[1]:式中n是要计算的轨道的主量子数，Z*是有效核电荷，它等于核电荷减去屏蔽常数，a0是Bohr半径值，它等于52.9pm。
碳及硅元素的性质及应用
摘要本文简单粗略地介绍了Ⅳ主族，即碳族元素的基本通性，并对其中的碳元素和硅元素进行展开，分析了它们的单质，各类化合物的性质与制备方法，并揭示了它们在现实生活、工业等各个领域的用途及应用前景。
最后对碳、硅元素之间的异同作了进一步的阐述。
希望通过本文能够更深入地了解有关碳元素、硅元素以及碳族元素的扩展知识。
关键词：金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、超导材料、沸石分子筛、半导体、高温结构陶瓷、纤维一．碳族元素的通性碳族元素是Ⅳ族元素，包括碳（carbon C）、硅（silicon Si）、锗（germanium Ge）、锡（tin Sn）、铅（lead Pb）、五个元素。
碳和硅是非金属元素，其余三种是金属元素。
本族元素基态原子的价电子结构为ns2np2。
碳和硅主要形成共价化合物，常见的氧化态为+4。
由于C-C单键的键能比C-H、C-O的键能低，所以含C-C键的化合物大量存在。
碳原子还有较强的形成多重键的倾向。
与碳相比，硅生成多重键的倾向明显减弱，在绝大多数化合物中硅原子常以sp3杂化形成4个单键，由于Si-O键能比Si-Si键能多，所以硅是亲氧元素。
随着本族元素原子序数的递增，过渡到第六周期元素铅时，由于原子核中有充满的4f亚层，有集中增强的核电场，加强了6s电子的穿透性，使6s能级显著降低，6s电子较不易成键，这就是所谓的“惰性电子对”。
因此，在锗、锡、铅中，随着元素原子序数的增大，稳定氧化态由+4变为+2。
+2氧化态的锗有很强的还原性，而+2氧化态的锡和铅离子在极性溶液中存在，+4氧化态的铅为强氧化剂。
碳和硅在自然界中分布很广，其中硅在地壳中的含量仅次于氧，锗的分布很分散，锡和铅矿藏较集中，易提炼。
锡在自然界中主要的矿石是锡石SnO2，我国有丰富的铅资源。
铅的主要矿石是方铅矿PbS。
碳族元素的单质都有十分重要的应用。
例如，高纯度的硅和锗是良好的半导体材料，在电子工业中用来制造各种半导体元件，锡和铅可用于制造合金，铅还可以作核反应推的防护屏等。
硅知识点总结
硅及其化合物年月日硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。
硅的原子结构示意图为，硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族，硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。
1、单质硅（Si）：（1）物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。
（2）化学性质：①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。
Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。
Si＋O2高温SiO2Si＋2Cl2高温SiCl4（3）用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。
（4）硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。
SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl2、二氧化硅（SiO2）：（1）SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。
（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。
（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。
②与氢氟酸反应[SiO2的特性]：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。
③高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO高温CaSiO3（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。
碳、硅单质及重要化合物的性质
碳、硅单质及重要化合物的性质1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。
碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。
(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。
3．二氧化碳和二氧化硅的比较物质 二氧化硅二氧化碳 结构 空间立体网状结构，不存在单个分子存在单个CO 2分子 主要物 理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化 学 性 质①与水 反应 不反应CO 2＋H 2OH 2CO 3②与酸 反应只与氢氟酸反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 不反应③与碱 反应SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO 2少量：CO 2＋2NaOH===Na 2CO 3＋H 2O 、 CO 2过量：CO 2＋ NaOH===NaHCO 3④与盐 反应 如与Na 2CO 3反应：SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑如与Na 2SiO 3反应：Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2(不足)===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3或Na 2SiO 3＋2H 2O ＋2CO 2(足量)===H 2SiO 3↓＋2NaHCO 3⑤与碱 性氧化 物反应 如与CaO 反应：SiO 2＋ CaO=====高温CaSiO 3如与Na 2O 反应：Na 2O ＋ CO 2===Na 2CO 3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐4．(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。
高考化学考点突破：碳、硅及无机非金属材料
碳、硅及无机非金属材料考点一 碳、硅单质及其重要化合物[知识梳理]1．碳、硅单质的结构、物理性质及用途碳硅原子结构 示意图元素在自然界中的存在形式 既有游离态又有化合态 只有__化合__态结构金刚石：空间网状结构， 石墨：层状结构 晶体硅：与金刚石类似的__空间网状__结构物理性质金刚石熔点高、硬度大，石墨熔点高、质__软__，有滑腻感，能导电晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点__高__用途金刚石用作切割刀具，__石墨__用作电极、铅笔芯晶体硅用作__半导体__材料、硅芯片和硅太阳能电池碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。
3．硅的工业制法及提纯石英砂――→①焦炭高温粗硅――→②氯气加热SiCl 4――→③氢气加热高纯硅反应①： SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑ 反应②： Si ＋Cl 2△,SiCl 4 反应③： SiCl 4＋2H 2△,Si ＋4HCl 4．二氧化碳和二氧化硅二氧化碳二氧化硅类别 均为__酸性__氧化物结构 特点 由__二氧化碳分子__构成，属于__分子__晶体由氧原子与硅原子构成__立体网状__结构，属于__原子__晶体 主要物 理性质熔、沸点__低__，常温下为气体，能溶于水硬度__大__，熔、沸点__高__，常温下为固体，不溶于水化 学 性 质①与水 反应CO 2＋H 2OH 2CO 3不反应②与酸 反应 不反应只与氢氟酸反应： SiO 2＋4HF=== SiF 4↑＋2H 2O__③与碱 反应 CO 2少量：CO 2＋2OH －===CO 2－3＋H 2OCO 2过量： CO 2＋OH －===HCO －3 SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O (盛碱性溶液的试剂瓶用__橡胶__塞)用途 制饮料、制碳酸盐光导纤维、光学仪器、电子部件归纳总结硅及其化合物的特殊性质[对点检测]1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。
硅与碳元素知识总结
硅与碳元素知识总结作者：陆志新来源：《中学化学》2017年第01期硅和碳元素的最外层电子排布是ns2np4，其位于周期表ⅣA族，它们最外层都是4个电子，处于元素周期表里容易得到电子和很容易失去电子的主族元素的中间位置，容易生成共价化合物，也就是讲一般条件下不会有硅、碳的离子产生，硅与碳都是很弱的非金属元素，在常温条件下几乎不和其他物质发生化学反应，但是，硅与碳的非金属性不相同、原子半径不同、核对外层电子引力不同，核电荷数也不相同，所以结构上分析，硅与碳的性质既有相同的地方，也有许多不同的地方，本文做以硅和碳的比较分析。
一、在自然界的存在形式硅容易和氧结合，自然界中没有游离态的硅，在地壳中主要以硅酸盐矿和石英矿存在，绝大多数是坚硬的岩石，是由硅含氧化合物构成的，如花岗岩，硅是构成地球上矿物界的主要元素。
碳元素在自然界以不同形态存在。
有化合态的碳，碳是地球上形成化合物种类最多的元素，如CO2，地壳中大量的碳酸盐矿、石油、生物体内的脂肪、蛋白质、糖、纤维素等复杂的有机物质；也有游离态的碳，如石墨，无定形碳，金刚石等。
碳是组成生物体的主要元素，含碳的化合物是一切生命的基础。
二、晶体的物理性质和结构类型硅有无定形及晶形两种形式，无定形是黑色粉末，晶形是银灰色有金属光泽的晶体，单晶硅和金刚石都是原子晶体。
它们的沸点、熔点很高，硬度也非常大，但是Si-Si的键能比金刚石中C-C键能小，所以硬度、熔沸点都小于或低于金刚石。
金刚石不导电，石墨则是原子晶体，金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体，因此，石墨导电、导热，且有金属光泽。
硅能导电，但导电率不及金属，是半导体，并且随温度升高而增加，当温度升高时，Si-Si键容易断裂，这时会有电子在晶体中流动，故半导体的导电率随温度的升高而升高。
碳有石墨、金刚石、无定形碳三种同素异形体，金刚石是原子晶体，碳原子以共价键结合，呈正四面体结构，键能很大，排列紧密，构成一种坚实的彼此联结的空间网状晶体。
高考化学复习专题六 碳和硅
碳的多样性一、碳单质的多样性1．同素异形体（1）同素异形体的概念：由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体。
（2）常见的同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60；氧：氧气、臭氧（O3）。
2．金刚石、石墨、C60（1）结构：①金刚石：每个碳原子与另外4个碳原子以一种较强的相互作用相连接，形成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构。
②石墨：石墨晶体是层状结构。
在同一层内，碳原子排列成正六边形(碳原子位于正六边形的顶点上)，一个个正六边形排列成平面网状结构，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相连。
在同一层内，相邻的碳原子以较强的相互作用相结合，但层与层之间以一种较弱的相互作用相结合。
③C60：C60分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球，由12个正五边形和20个正六边形组成。
分子内部，碳原子间以较强的相互作用结合，但分子间的相互作用较弱。
（2）性质1．常见的含碳化合物（1）有机化合物：如蛋白质、淀粉、油脂、以及石油、液化气、天然气等的主要成分；（2）无机化合物：CO、CO2、H2CO3、碳酸钠、碳酸氢钠、大理石、方解石、白云石、菱锌矿、菱镁矿、菱铁矿等。
2．碳酸钠和碳酸氢钠①热稳定性不同。
分别加热少量固体，若发生分解反应，将产生的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊的原试剂是NaHCO3，另一个为Na2CO3。
②和酸反应生成气体的速率不同。
分别取一定量的固体，加入等浓度等体积的盐酸，反应快、产生气体相应多的为碳酸氢钠，另一个为碳酸钠。
③阴离子不同。
分别取其稀溶液，滴加氯化钡稀溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的原试剂为碳酸钠，另一个为碳酸氢钠（特别注意：该方法必须取极稀溶液）。
（3）Na2CO3和NaHCO3在一定条件下的相互转化：溶液中：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O，Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3固体中：NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O，2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O△△三、碳及其化合物间的转化1．自然界中碳及其化合物的转化溶洞的形成原理石灰岩的主要成分是碳酸钙。
硅的性质
②弱酸性 H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3
如何利用实验证明硅酸酸性比碳酸弱？
实验：将CO2通入Na2SiO3溶液中 现象：透明的硅酸凝胶生成
方程式：Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3 ↓ +Na2CO3
结论： 硅酸是一种很弱的酸，
酸性比碳酸还弱
四、硅酸盐工业
无
机
硅 陶瓷
B.SiO2→Na2SiO3 D.SiO2→H2SiO3
新型无机； （2）具有电学性质； （3）具有光学性质； （4）具有生物功能；
SiF4
Si
SiO2
CaSiO3
H2SiO3 Na2SiO3
1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具
CO2 SiO2
与H2O反 应与CaO反 与应NaOH 反应 与H2O反 与应CaO反 与应NaOH 反应
化学性质
CO2+H2O = H2CO3 CO2+CaO=CaC COO23+2NaOH=Na2C O3+H2O 不反应 SiO2+CaO 高温 SiCOa2S+iO2N3 aOH=Na2SiO 3+H2O
2、水泥 （1）生产原料： 黏土和石灰石 （2）普通硅酸盐水泥的成分：
硅酸三钙(3CaO·SiO2) 硅酸二钙(2CaO·SiO2) 混合物 铝酸三钙(3CaO·Al2O3) （3）水泥的性能：具有水硬性。 （4）混凝土： 水泥、沙子和碎石的混合物。
水泥是一种非常重要的建筑材料。万丈 高楼平地起，穿针引线是水泥。
水泥管
水泥砖
雕花玻璃
实验仪器
一、硅单质 良好的半导体材料
碳与硅的单质及其氧化比较
★★★★★碳与硅的单质及其氧化比较1．碳硅比较（1）周期表中位置。
碳：第二周期IV A 、周围元素多为非金属，所以碳表现出较典型的非金属性。
硅：第三周期IV A ，们于金属与非金属元素交叉地带，所以硅既表现出非金属性，又带有某些金属的特性。
（2）化合价比较碳：+2、+4、-4硅：+4（3）导电性比较。
碳：碳单质中金钢石不导电，但石墨具有良好导电性，也是惟一具有良好导电性的非金属单质，常用作电极材料。
硅：半导体。
（）还原性比较：Si>C （由同族性质递变规律得来。
）例：Si + C 高温SiC （其中Si 为还原剂），但有时高温下碳却可把SiO 2还原为硅单质，例：SiO 2+2C 高温Si+2CO ↑（5）与酸碱反应：硅既与氢氟酸反应，又能与强碱溶液反应，而碳则不能。
（6）形成化合物的数目：碳是有机化合物的主角元素，是形成化合物最多的元素。
2．碳、硅的氧化物比较碳的氧化物有CO 、CO 2。
硅的氧化物有SiO 2。
对这些物质的学习要注意抓共性、学特性。
（1）共性：均为非金属氧化物，但类别不同，即CO 为不成盐氧化物，SiO 2、CO 2为酸性氧化物（均可与碱或碱性氧化性反应）。
（2）特性。
SiO 2 ：①晶型：空间网状、原子晶体。
②化学性质a.高温下可与碳酸盐反应（制玻璃原理）。
Na 2CO 3+SiO 2高温Na 2SiCO 3+CO 2↑CaCO 3+SiO 2高温CaSiO 3+CO 2↑b.与氢氟酸反应（不可用玻璃器皿保存）。
4HF+SiO 2===SiF 4↑+2H 2Oc ．不与水化合（不可用此法制其对应的酸）。
CO 2：①晶型：分子晶体。
②化学性质。
可灭火、但却可与ⅡA 的金属反应。
CO 2+2Mg 点燃2MgO+CCO : ①晶型：分子：晶体。
②化学性质。
a.高温具有较强的还原性：如2。
b ．可燃性：2CO+O 2点燃2CO 2。
通过以上比较可见，碳、硅虽属同族元素，但某些性质差异甚大，对此要从碳族在周期中的位置理解。
硅与碳元素知识的总结分析
硅与碳元素知识的总结分析作者：方琼来源：《中学课程辅导·教师教育》 2019年第2期前言硅元素与碳元素在形态、性质及结构等方面存在着许多不同，但也存在许多相同之处，将二者进行比较，并做出总结分析，有利于加深对相关知识的学习，加强对其知识的巩固，提升理解水平。
一、在自然界中存在的形式在元素周期表中，硅元素与碳元素属于易得电子和易失电子的主族元素的中间位置，硅元素与碳元素的最外层电子数都为4，易生共价化合物；单质晶体所谓类型都为原子晶体，氧化物的晶体类型稍有不同，硅元素的氧化物还是原子晶体，碳元素的氧化物是分子晶体；但是在原子半径上差别较大，硅元素的原子半径要大于碳元素；碳元素的熔点很高，硅元素的熔点比金刚石稍低；但二者都是很弱的非金属元素，一般的常温环境中二者都不会与其他物质产生反应。
硅元素在地壳中的含量达到了26.3%，含量仅次于氧。
在自然界中，由于硅易与氧结合，所以不存在游离态的硅。
硅在自然界以化合物的形态出现，以硅酸盐或二氧化硅的形式存在于各种矿物及岩石中，在地壳中，由硅含氧化合物构成的硅酸盐矿或石英矿也可以窥见它的影踪，这类矿石大部分都十分坚硬。
而碳元素在自然界中的形态与硅元素差别非常大。
就整个地球而言，碳元素是形成化合物种类最丰富的元素，如地壳中的碳酸盐矿，如石油、蛋白质、糖、动植物体内脂肪及纤维素等有机物，又如游离状态的碳，如石墨及金刚石等晶体。
碳元素是构成动植物的重要元素，生物生命的必要元素核苷酸和氨基酸就是以碳元素为基础逐渐进化演变而来的，碳链一节节接长成为蛋白质及核酸，演化出单细胞生物，进而再演化成鸟、兽、鱼、虫，演化成猴子、猩猩、再逐渐进化成为人类，所以，没有碳就没有生命的存在，含碳的化合物奠定了一切生命的基础。
二、结构类型及物理性质硅元素的形态可以分为晶形和无定形两种，晶体一般以正四面体空间网状结构呈现，类似于金刚石。
晶形是灰黑色的、有金属光泽的、脆而硬的固体形态，单晶硅和金刚石是典型的原子晶体。