北 京 四 中

碳族元素　 无机非金属材料

编　　稿：潘廷宏　 审　　稿：周姝眉　 责　　编：顾振海

　　一、碳族元素
　　（一）碳族元素在周期表中的位置
　　ⅢA　 ⅣA　　ⅤA　 ⅥA　　ⅦA
　　 B　　 C　　　N　　 O　　　F
　　Al　　 Si　　 P　　 S　　　Cl
　　Ga　　 Ge　　 As　　Se　　 Br
　　In　　 Sn　　 Sb　　Te　　 I
　　Tl　　 Pb 　　Bi　　Po　　 At

　　（二）碳族元素及其单质的性质变化规律

元素名称	元素符号	原子半径 （nm）	主要 化合价	单质的性质
				颜色、状态	密度 （g·cm—3）	熔点 （℃)	沸点 （℃）
碳	C	0.077	+2，+4	金刚石：无色固体 石墨： 灰黑色固体	3.51 2.25	3550 3652 —3697 （升华）	4827 4827
硅	Si	0．117	+2，+4	晶体硅：灰黑色固体	2.32—2.34	1410	2355
锗	Ge	0．122	+2，+4	银灰色固体	5.35	937.4	2830
锡	Sn	0．141	+2，+4	银白色固体	7.28	231.9	2260
铅	Pb	0．175	+2，+4	蓝白色固体	11.34	327.5	1740

　　碳族元素化合价主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4价化合物是稳定的，而Pb的+2价化合物是稳定的。

　　例 PbO₂有强氧化性
　　阅读下列材料，回答有关的问题
　　锡、铅两种元素的主要化合价+2价和+4价，其中+2价锡元素和+4价铅元素的化合物均是不稳定的，+2价锡离子有强还原性，+4价铅元素的化合物有强氧化性。例如 Sn²⁺还原性比Fe²⁺还原性强。PbO₂的氧化性比Cl₂氧化性强。
　　（1）写出下列反应的化学方程式
　　①氯气跟锡共热__________；②氯气跟铅共热__________；③二氧化铅跟浓盐酸共热__________；
　　（2）能说明Sn²⁺还原性比Fe²⁺还原性强的离子方程式______________。
　　答案：
　　（1）
　　①
　　②
　　③
　　（2）

　　二．碳族非金属氧化物比较

	CO	CO2	SiO2
类别
酸性
氧化还原性	强还原性	弱氧化性	弱氧化性
毒性	有毒	无毒	无毒

　　反应实例：
　　酸性：H₂CO₃>H₂SiO₃
　　与碱反应：CO₂+2OH^—=CO₃^2—+H₂O　 CO₂+H₂O+CO₃^2—=2HCO₃^—　 CO₂+OH^—=HCO₃^—
　　思考：CO₂通入NaOH溶液中生成的盐是什么？
　　SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O
　　思考：盛放碱液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞？
　　氧化还原性
　　

　　三、Na₂CO₃与NaHCO₃的比较

	Na2CO3	NaHCO3
俗称	纯碱（苏打）	小苏打
溶解性	易溶	易溶
	溶解度Na2CO3> NaHCO3
稳定性	稳定	不稳定
与酸反应出CO2速率	慢（分二步） CO32—+H+=HCO3— 　　HCO3—+H+=H2O+CO2↑	快（一步） HCO3—+H+=H2O+CO2↑
相互转化	方程式如下： Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

　　四、知识网络
　　（一）碳及其化合物
　　

　　（二）硅及其化合物
　　

　　五．硅酸盐工业

	水泥	玻璃	陶瓷
原料	石灰石、黏土	纯碱、石灰石、石英	黏土
反应原理	复杂反应原理
设备	水泥回转窑	玻璃窑	陶瓷窑