专题十五碳族元素 无机非金属材料

2011高考化学专题讲练系列：

第二十讲 碳族元素 无机非金属材料

碳族元素 【考纲要求】

1.掌握碳族元素在元素周期表中的特殊位置导致性质上的特殊性。

2.能熟练运用碳族元素原子结构的递变规律解释其性质的递变规律

3.掌握CO2与CO 、CO2与SiO2、NaHCO3与Na2CO3这三组物质在物理性质、化学性质、制法、用途等方面的不同。

4．自主建立碳族元素的知识网络。

硅 二氧化硅 无机非金属材料 【考纲要求】

1.掌握硅和二氧化硅的结构、物理性质、化学性质、用途和制法，能从数学立体几何知识的角度理解硅和二氧化硅的晶体结构。

2.了解硅酸盐工业的含义和原理，掌握水泥和玻璃的工业制法，化学成分和化学反应原理。

3.了解无机非金属材料结构和性质特征以及它们的特殊用途。 碳族元素 新型无机非金属材料基础练习

1. 碳族元素位于元素周期表 族，包括 、 、 、 、 在元素周期表中的位置（周期、族、原子序数） 表示方法：原子结构示意图Si 原子结构

相同点：最外层电子数相同，都是 个

不同点： 电子层数不同

相似性： 得失电子，易形成 键，

难形成 键， 最高正价为 ，最低负价为 。

递变性：随原子序数递增，元素金属性 ，

非金属性 ；

主要性质

氢化物稳定性 （CH4可燃，SiH4易自燃）； 最高价氧化物对应水化物酸性 ， 碱性 ，Ge(OH)4呈两性。

碳族元素的金属性比同周期氮族元素 ，且自上而下由非金属性向金属性递变比氮族更为明显。

2．碳所形成的单质

金刚石： 构型、空间网状结构的 晶体。无色透明，熔沸点高，硬度大，难溶于溶剂，不导电。

石墨：层状结构，层间以 结合。熔点很 ，质软，有滑腻感，电的良导体。C60：形似足球，俗称"足球烯"， 晶体。 三者互称 3．硅及其化合物 ⑴硅 在地壳中含量仅次于 ，居第 位。在自然界中以 存在 ①结构 类似金刚石的 晶体， 构型，空间网状结构。 ②化学性质：与NaOH 溶液反应 ⑵二氧化硅SiO2

溶于水，因此制H2SiO3的方程式为 与NaOH 溶液反应 与HF 溶液反应

⑶硅酸盐 ①硅酸钠：可溶于水，水溶液俗称 ，是一种无色粘稠的液体。 在空气中变质的方程式 ;

②硅酸盐 硅酸盐种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。

硅酸钠Na2SiO3 镁橄榄石Mg2SiO4 ③普通水泥的主要成分：

④制玻璃的反应原理： 参考答案 碳族元素

1. 碳族元素位于元素周期表第ⅣA 族，包括 C Si Ge Sn Pb 在元素周期表中的位置（周期、族、原子序数） 表示方法：原子结构示意图Si 原子结构 相同点：最外层电子数相同，都是 4 个 不同点：电子层数不同 相似性：不易 得失电子，易形成共价键，难形成离子键， 最高正价为 +4价，最低负价为—4价

主要性质 递变性：随原子序数递增，元素金属性增强，非金属性减弱；氢化物稳定性减弱（CH4可燃，SiH4易自燃）；最高价氧化物对应水化物酸性减弱，碱性增强，Ge(OH)4呈两性。

碳族元素的金属性比同周期氮族元素弱，且自上而下由非金属性向金属性递变比氮族更为明显。 2．碳所形成的单质

金刚石：正四面体构型、空间网状结构的原子晶体。无色透明，熔沸点高，硬度大，难溶于溶剂，不导电。

石墨：层状结构，层间以共价键结合。熔点很 高 ，质软，有滑腻感，电的良导体。 C60：形似足球，俗称"足球烯"，分子晶体。 三者互称同素异形体

比较

3．硅及其化合物 ⑴硅 在地壳中含量仅次于氧，居第二位。在自然界中以二氧化硅、硅酸盐等存在， ①结构 类似金刚石的原子晶体，正四面体构型，空间网状结构。

②化学性质：与NaOH 溶液反应 2Si + 2NaOH + H2O== Na2SiO3 + 2H2↑ ⑵二氧化硅SiO2

难溶于水，因此制H2SiO3的方程式为Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓ 与NaOH 溶液反应SiO2 + 2NaOH ==Na2SiO3 + H2O 与HF 溶液反应SiO2 + 4HF ==SiF4 ↑ + 2H2O

⑶硅酸盐 ①硅酸钠：可溶于水，水溶液俗称水玻璃，是一种无色粘稠的液体。

在空气中变质的方程式Na2SiO3 + CO2 + 2H2O == Na2CO3 + H4SiO4↓ ②硅酸盐 硅酸盐种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。

硅酸钠Na2SiO3 Na2O ·SiO2 镁橄榄石Mg2SiO4 2MgO ·SiO2 ③普通水泥的主要成分：3CaO ·SiO2 2CaO ·SiO2 2CaO ·Al2O3 ④制玻璃的反应原理： SiO2 + Na2CO3

高温

Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3

高温

CaSiO3 + CO2↑

一、选择题

1、原始大气是还原性的，含2CO 但不含2O ，今天地球上的大气却具有氧化性。试推测在还原性大气向氧化性大气转变的过程中，大部分的游离氧来源于 （ ） A ．大量的火山喷发

B ．强紫外线使水分解而释放出2O 和2H

C ．远古时代绿色植物的光合作用

D ．火山熔岩流入水体中，使水在高温下分解 2、以下说法正确的是 （ ）

A ．纳米材料是一种称为“纳米”的新物质制成的材料

B ．绿色食品是指不含任何化学物质的食品

C ．生物固氮是指植物通过叶面直接吸收空气中的氮气

D ．光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的 3、下列物质有固定熔点的是（ ）

A ．钢化玻璃

B ．过磷酸钙

C ．消石灰

D ．水玻璃 4、绿柱石又称为绿宝石，其主要成分为

][1862O Si Al Be n ，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式

表示，则n 为（ ）

A ．1

B ．2

C ．3

D ．4

5、下列叙述中的四种非金属元素，所形成的气态氢化物的稳定性最差的是（ ） A ．构成矿物质和岩石的主要元素

B ．形成化合物种类最多的元素

C ．空气中质量分数最高的元素

D ．单质在常温下呈液态的元素

二、选择题

6、最近，科学家研究制得一种新的分子60C ，它具有空心的类似足球状的结构，下列关于60C 的说

法错误的是（ ） A ．60C 是由60个碳原子构成的分子，相对分子质量是720 B ．60C 、石墨、金刚石都是碳的同分异构体 C ．60C 是一种新型的化合物，粒子间存在范德华力 D ．

60C 将在超导、材料科学等领域有重要的应用价值

7、工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下：

↑++CO 2SiC C 3SiO 2高温

。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为（ ）

A ．1：2

B ．2：1

C ．5：3

D ．3：5 8、下列离子方程式不正确是（ ）

A ．石英与烧碱溶液反应

O H SiO OH 2SiO 2232++-

-

B ．向澄清的石灰水中通入过量的2CO -

-

+32

HCO OH CO

C ．向小苏打溶液中加入过量的石灰水

-

-

+-

++↓++23

23232 22CO O H CaCO OH Ca HCO

D ．向水玻璃中加入过量盐酸

↓

++-+44223

2SiO H O

H SiO H

9、下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是（ ）

A ．铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒

B ．一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒

C ．“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用

D ．硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化