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第 十 章 碳族元素 无机非金属材料
第一课时 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。
教与学方案 笔记与反思
【自学反馈】
一、概念辨析
1. 碳族元素：
（1）在周期表中的位置 （由原子结构中的 决定）。
（2）包含元素的名称、符号、原子结构简图、原子半径、化合价等比较
元素名称 元素符号 原子结构简图 原子半径 化合价 单质性质变化
碳
硅
锗
锡
铅
（3）相似性： 、
（4）递变性： 。
（5）特殊性：难形成离子化合物，易形成共价化合物。
（6）用原子结构知识解释（3）（4）（5）：
。
2. 碳单质：
（1）同素异形体： ；
无定形碳： 。
（2）性质：稳定性 ，比如 ；
还原性：
；
可燃性： ；
弱氧化性： 。
3. 含碳化合物：
（1）CO2 ：物理性质 ；
化学性质 ；
实验室制法：原料 、
原理 、
装置 、
步骤 。
（2）CO：物理性质 ；
化学性质 ；
实验室制法：原料 、
原理 、
装置 ；
（3）碳酸正盐：稳定性 、
溶解性 ；
（4）酸式盐：稳定性 、
溶解性 ；
（5）其它含碳化合物、有机化合物、金属碳化物
候氏制碱法的主要反应中用到上述哪些物质中的哪些性质？
。
二、碳元素知识网络：写出化学方程式实现下列转化：
.
Si O2 Ca(HCO3)2 CaCO3
SiC C CO2 Na2CO3
SiO2 CO Fe MgO NaHCO3
【例题解析】
[例1] 门捷列夫在19世纪中叶，曾根据他所发现的周期律，预言过第四周期第ⅣA族元素X（当时称为类硅）。下列有关类硅的元素性质，不正确的是（ ）
A.XH4不稳定，但有强还原性 B．可用焦炭在高温下从XO2中冶炼X
C．X单质的熔点比硅高 D.X(OH)4的酸性比H2SiO3强
解题思路: 。
易错点: 。
[例2] 最近，科学家研制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为C60，下列说法正确的是（ ）
A．C60是一种新型的化合物 B．C60和石墨都是碳的同素异形体
C．与C60结构类似的还有C60分子 D．C60的相对分子质量是720g/mol
解题思路: 。
易错点: 。
【巩固练习】
课堂反馈
1．下列各组物质中，不属于同素异形体的是 )
A 金刚石、石墨 B 水、重水
C 氧气、臭氧 D 晶体硅、无定形硅
2．下列物质中，能直接用作半导体材料的是
A 金刚石 B 石墨 C晶体硅 D 水晶
3．下列叙述能确定是ⅣA族元素的是
A 原子核外有4个电子 B 有+2和+4两种化合价
C 易形成共价化合物 D 原子最外层有4个电子
4．近年科学家制得一种新的分子，它类似足球的空心结构，化学式为C60。
下列说法中正确的是 ( )
A C60是一种新型的化合物，有着重要的应用 B C60是碳的一种同素异形体
C C60分子中含有离子键 D C60的相对分子质量为720 g / mol
5．下列元素的最高氧化物对应水化物中酸性最弱的是
A Si B P C S D Br
6．不能通过化合反应来制取的物质是
A SiCl4 B H2SiO3 C Na2O2 D CaSiO3
7．下列变化属于氧化还原反应的是
A 石灰石煅烧生成CO2和CaO B 纯碱、石灰石、石英共熔制玻璃
C 硅与氢氧化钠溶液反应 D 过氧化钠吸收CO2放出氧气
8．下列大气污染物中，能跟人体血红蛋白结合而引起中毒的气体
A SO2 B CO2 C CO D H2S
课外作业
1．下列物质中熔点最高的是
A CsCl B SiO2 C CO2 D Ar
2．下列各组酸的强弱比较中，正确的是
A H3PO4＞H2CO3＞H2SiO3 B H2CO3＞H2SiO3＞H3PO4
C H2SiO3＞H3PO4＞H2CO3 D H2SiO3＞H2CO3＞H3PO4
3．下列化学方程式中，正确的是
A Na2CO3＋H2SiO3＝Na2SiO3＋CO2↑＋H2O
B C＋SiO2CO2↑＋Si
C SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑
D CO＋CuOCu＋CO2↑
4．下列离子方程式正确的是
A 向石灰石中加稀硫酸 CaCO3＋2H+＝Ca2+＋H2O＋CO2
B 向澄清石灰水中通入过量二氧化碳 CaOH2＋2CO2＝Ca2+＋2
C 氯化氢通过饱和小苏打溶液 ＋H+＝H2O＋CO2
D 向碳酸氢钙溶液中加足量烧碱溶液 Ca2+＋＋OH ＝CaCO3＋H2O
5．只用一种试剂就能将Na2SiO3、Na2CO3、MgCl2、BaHCO32四种无色
溶液区别开来，这种试剂是 )
A 氢氧化钠溶液 B 澄清石灰水
C 2 mol / L 盐酸 D 2 mol / L 硫酸
6．碳族元素位于周期表中的第 族，碳原子的电子式是 ，
硅的原子结构示意图是 ，C60、金刚石和石墨等由碳元素形成
的性质不同的单质，是碳的 。在质量均为12克且均由12C形
成的C60、金刚石、石墨的单质中，含有的共价键的物质和量分别是 、
、 ；CO2是含有 键的 分子填“非极性”或
“极性”，其结构式是 ，形成的晶体是 晶体，在高温高压
等特殊条件下，可将CO2转化为硬度超过SiO2的晶体，则在这样的晶体中
与一个C原子紧邻的氧原子有 个，在44克该晶体中含有
个C—O键。
7．SiO2属_______性氧化物，它__________直接跟水化合成对应的酸，但它
是_________酸的酸酐。实验室里盛放碱液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，
而常用橡皮塞是因为（用化学方程式表示）___________________________；
玻璃瓶也不能盛装氢氟酸，是因为（用化学方程式表示）：
。
8．配平下列化学方程式,标出电子转移方向和数目：
Mg ＋ SiO2 ＝ Mg2Si ＋ MgO
该反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是 。
第 十 章 碳族元素 无机非金属材料
第二课时 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。
教与学方案 笔记与反思
【自学反馈】
一、硅及其化合物
1. 硅：（1）硅元素在自然界的存在形态 ；
（2）晶体结构 、键角 、键能 ；
（3）物理性质 ；
（4）化学性质：常温下 、
、
加热时 ；
工业制法 ；
高纯硅的制取 。
2.二氧化硅：（1）在自然界的存在形式 ；
（2）晶体结构 ；
（3）物理性质 ；
（4）化学性质 、
、
；
（5）用途 。
3.硅酸：（1）组成 ；
（2）特性 ；
（3）制法 。
4. 硅及其化合物的性质及转变关系如图
5.硅酸盐：
（1）Na2SiO3：俗称 、用途 。
（2）硅酸盐工业：
水泥：原料 ；化学组成 ；
加入石膏的作用 ；
具有水硬性的原因 。
玻璃：原料 ；
反应原理 、
；
化学成分 ；
特种玻璃的制备方法和用途
。
陶瓷：原料 、种类 。
（3）硅酸盐组成的表示方法
二、无机非金属材料
1. 分类：（1）传统： ；
（2）新型： ；
2.特性：（1） 、（2） 、
（3） 、（4） ；
3.高温结构陶瓷：（1）优点 、
（2）种类：氧化铝陶瓷 、
氮化硅陶瓷 ；
4．光导纤维：（1）成分 、
（2）特点 、
（3）用途 。
.【例题解析】
[例1] 药爆炸的瞬间，可以产生400000atm的超高压和5000℃的超
高温，完全能达到石墨转化成金刚石的条件，你认为将炸药放在水槽
内的最主要原因是 （ ）
A．形成高压条件 B．吸热降低温度
C．防止碳粉燃烧 D．溶解爆炸产生的气体
解题思路: 。
易错点: 。
[例2] 原硅酸的分子结构为，它在水溶液中不稳定，
通常在分子间脱水缩聚成网状大分子，这样的缩聚硅酸用通式
表示，若n为1.5，则其缩聚物的化学式为。已知某缩聚硅酸中硅元
素的质量分数为40.6%，该缩聚硅酸的化学式为_________；其分子结构式为
__________；与NaOH溶液反应的化学方程式为____________________。
解题思路: 。
易错点: 。
【巩固练习】
课堂反馈
1．有一粗铝内含Fe和Si，取等质量样品两份，分别投入稀盐酸和稀强
碱中，放出等物质的量的气体，则Fe和Si的关系为 （ ）
A．物质的量比为1：1 B．物质的量比为2：1
C．质量比为4：1 D．质量比为2：1
2．现有下列五个转化：①Na2CO3→Na2SiO3；②CuSO4→CuCl2；
③SiO2→H2SiO3；④CuO→Cu(OH)2；⑤Ca3(PO4)2→Ca(H2PO4)2，其中不
可能通过一步反应实现的是 （ ）
A．只有①和② B．只有③和④ C．②③和④ D．②③④和⑤
3．某溶液中含有ClO-、SiO32-、AlO2-、S2-等四种离子，若向其中加入过量
的盐酸溶液，微热并搅拌，再加入过量NaOH溶液，溶液中大量减少的阴离
子是 （ ）
A． ClO-、 B.SiO32-、 C.AlO2-、 D.S2-
4．下列说法正确的是（ ）
A．二氧化硅溶于水显微酸性
B．从碳到铅，气态氢化物稳定性越来越弱
C．碳族元素不能形成离子化合物
D．硅跟氢氧化钠溶液反应中，硅作还原剂，水作氧化剂
5.新型无机材料碳化钛(TiC)、碳化硼（B4C）、氮化硅（Si3N4）等称为非氧
化物陶瓷，合成这些物质需在高温重要主要条件下进行，在合成工艺中必须
注意 （ ）
A．通入充足氧气 B.避免与氧气接触
C.可在氮气氛中合成 D.通入少量氧气
6.“9 11”事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，容易使石棉
吸入者患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为：
Ca2MgxSiyO22 （OH）2 ，x、y的值分别是 （ ）
A．8，3 B．5，8 C．3，8 D．5，5
课外作业
1.常温下不能和单质硅反应的试剂是 ( )
A 氢氟酸 B 浓硝酸 C 氢氧化钾溶液 D 氟气
2．镁橄榄石Mg2SiO4可以用下列哪一种氧化物形式表示
A MgO·SiO2 B 2MgO·SiO2
C MgO·2SiO2 D MgO·3SiO2
3．二氧化硅是酸性氧化物是因为
A 硅是非金属 B 它是非金属氧化物
C 二氧化硅能跟氢氧化钠反应生成盐和水
D 它的对应水化物是弱酸，能溶于水
4．下列叙述中，错误的是
A 硅在地壳中的含量仅次于氧，居第二位
B 硅是构成矿物和岩石的主要元素
C 硅和锗相似，是良好的半导体材料
D 硅的化学性质不活泼，常温下与氧气、酸、碱都不反应
5．下列化合物中，氧化钙的质量分数为483%的是
A 3CaO·SiO2 B CaO·SiO2
C 2CaO·SiO2 D 3CaO·Al2O3
6．关于氮化硅陶瓷的性能，下列说法不正确的是
A 是一种超硬物质，本身具有润滑性且耐磨损
B 抗腐蚀能力强，不与任何酸反应 C 耐高温，不易传热
D 高温时也能抗氧化，且能抗冷热冲击
7．A、B为两种单质，常温下均为固体。在元素周期表中，A、B两种元素同周期且原子半径A>B。分别取三份完全相同的质量均为1.520g的A、B混合物粉末进行如下实验。
①向第一份试样中加入过量的盐酸，充分反应后放出0.896L气体（标准状况，下同），还余下0.560g残渣。
②向第二份试样中加入过量的10%的NaOH溶液，充分反应后放出0.896L气体，还余下0.960g残渣。
③将第三份试样隔绝空气加强热后，生成一种固体。冷却后，在隔绝空气的条件下加入足量稀盐酸，该固体全部溶解，产生xL气体。
（1）单质A是___________。
（2）混合物中B的质量分数为_______________。
（3）写出实验③中有关反应的化学方程式，并计算x的值。
8．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种元素，它们能发生如下图所示的变化。且该元素的单质用R表示能与强碱溶液反应生成盐Na2RO3和氢气。
1 写出这五种物质的化学式：A 、B 、C 、D 、E 。
2 写出下列反应的化学方程式：
A D：
A B：
第 十 章 碳族元素 无机非金属材料
第一课时 碳族元素
【例题解析】
1.[解析] 门捷列夫指的类硅，依据其在周期表中的位置，应该是锗（Ge）。
根据同一主族元素性质的递变规律，已不稳定，应更不稳定，但
还原性会更强，所以A项正确。碳比锗活泼，焦炭在高温下可把中的
Ge还原出来，B项也对。C、D两项均违反了同一主族元素性质从上到下的
递变规律）
[答案]CD
2. [解析] 误选D的原因是对相对分子质量和摩尔质量的单位混淆不清。
误选A的原因是单质与化合物的概念不清。同一种元素组成性质不同的几种
单质，例如：、、金刚石、石墨等都是碳元素的同素异形体
[答案]BC n
【巩固练习】
课堂反馈：1.B 2.C 3.D 4.B 5.A 6.B 7.CD 8.C
课外作业:1.B 2.A 3.CD 4.C 5.D
6.ⅣA； ·C· ；；同素异形体；2mol 2mol 1.5mol
¨
极性键 非极性分子 O==C==O 分子晶体 4 4NA
7. 酸性；不能；硅；原硅；；木塞或胶；2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O；
SiO2＋4HF＝SiF4＋2H2O
8. 4、1、1、2
3:1
第二课时 硅 二氧化硅 无机非金属材料
【参考答案】
【例题解析】
1.[解析] 炸药放入水槽内沉入水下固然可以形成一定压力，但比之于
40000atm便显得微不足道；吸热降温又不利于金刚石的合成；溶解爆炸气
体则明显不合理
[答案]C
2.[解析及答案] 依据通式和含硅40.6%，列出下述
算式求n值，，解，故化学式为
，分子结构式为：，它是二元酸，与NaOH反应
生成盐：
【巩固练习】
课堂反馈:1.BC 2.B 3.AD 4.BD 5.BC 6.B
课外作业:1.B 2.B 3.C 4.D 5.B 6.B
7．由题意可知，②中0.56g单质与NaOH反应产生的为，只能是Si而不是Al，，恰好产生；①中，0.96g单质产生，则应为Mg，因为，符合，故A为Mg，B为Si。
（2）Si的质量分数为
（3）
0.04mol 0.02mol
0.02mol 0.02mol
故x=0.448。
（1）Mg （2）Si的质量分数为36.8%
（3），
，x=0.448l。
8. 1 SiO2；CaSiO3；Na2SiO3；Si；H2SiO3或H4SiO4
2 2C＋SiO22CO↑＋Si； SiO2＋CaCO3(固)CaSiO3＋CO2↑
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