1. 碳族元素包括：碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）五种元素，位于周期IVA族.最外层电子数为4个，易形成共价键，难形成离子键（但Na2CO3、NaSiO3、CaC2等是离子化合物），C、Si、Ge、Sn的+4价是稳定的，而Pb的+2价是稳定的.碳族元素的气态氢化物为：RH4，从上至下稳定性依次减弱.最高价氧化物的水化物有： H2RO3、H4RO4、R(OH)4，从上至下酸性依次减弱，碱性依次增强. 元素名称 颜色、状态 密度 熔点 沸点 碳 金刚石：无色固体石墨：灰黑色固体 逐 渐 增 高 逐 渐 降 低 （C→Sn↓→Pb↑） 逐 渐 降 低 硅 晶体硅：灰黑色固体 锗 银灰色固体 锡 银白色固体 铝 蓝白色固体 C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O Pb3O4+8HCl(浓) 3PbCl2+Cl2↑+4H2O→制Cl2 PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2↑+2H2O→制Cl2 3CO+Fe2O3 2 Fe+3CO2 C+ H2O 高温 H2+CO（水煤气） 注意：①碳的化学性质稳定（石墨的稳定性大于碳）；硅在地壳中的含量仅次于氧. ②碳族元素随着原子序数的增大熔沸点逐渐升高. （×） ③碳以游离态和化合态存在，其余碳族元素以化合态存在（例如硅，在自然界无单质存在）. ④锗、铅无最低负价→金属；锗或硅是半导体. ⑤CO2不与HF反应；C不与HF反应；C不与NaOH反应. ⑥HF不能保存在玻璃瓶中，保存在塑料瓶中或铅皿瓶中. ⑦证明C、Si为同素异形体的方法：点燃，产物都只有CO2. 2. 单质硅：①有晶体硅和无定形硅，晶体硅结构类似金刚石，熔点高，硬度高，但比金刚石低，是良好的半导体材料. ②单质硅化学性质不活泼，常温下除F2、HF和强碱外，不与其他氧化剂、强酸反应.加热能在氧气中燃烧. Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2↑ Si+2F2 SiF4 ③自然界没有单质硅的存在，工业上用碳在高温下还原SiO2的方法制取单质硅 3. 二氧化硅：①SiO2为空间网状原子晶体，熔点高，硬度大，不溶于水. ②SiO2的化学性质不活泼，一定条件下可反应： SiO2+2C 高温 Si+2CO↑ SiO2+4HF SiF4↑+2H2O CaO+ SiO2 高温 CaSiO3 2NaOH+SiO2 Na2SiO3+H2O Na2SiO3+2HCl+ H2O=2NaCl+H4SiO4↓ Na2SiO3+2HCl =2NaCl+H2SiO3↓ CO2+Na2SiO3+ H2O H2SiO3↓+ Na2CO3 SO2+Na2SiO3+ H2O H2SiO3↓+ Na2SO3 SiH4+2O2=SiO2+2H2O→SiH4不与空气共存. Na2CO3+ SiO2 高温 Na2SiO3+CO2↑→这个例外，不能说明碳酸比硅酸强. SiO2+2C 高温 Si+2CO↑→这个例外，不能说明碳的还原性比硅的还原性强. H4SiO4(原硅酸) H2SiO3(硅酸)+ H2O 原硅酸、硅酸难溶于水. Si+2NaOH+2H2O= Na2SiO3+2H2↑ Si+3H2O= H2SiO3+2H2↑ H2SiO3+ 2NaOH= Na2SiO3(有粘性，俗称水玻璃)+2H2O 以SiO2为原料制H2SiO3的化学反应方程式： 2NaOH+SiO2 Na2SiO3+H2OCO2+Na2SiO3+ H2O H2SiO3↓+ Na2CO3 注：SiO2不与H2O反应，但SiO2是H2SiO3的酸酐（Si的化合价相同，又如H O3→ 2O5）→所有酸酐与水反应都生成相应的酸.（×） ③硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，（硅存在于地壳中的各种矿物和岩石中的形式是SiO2和硅酸盐） 如：硅酸钠 Na2SiO3（Na2O·SiO2）高岭石 Al2(SiO5)(OH)4 (Al2O3·2SiO2·2H2O) 注意：Na2SiO3（与Na2CO3具有相似性，显碱性）保存在带橡皮塞的试剂瓶中. 4. 人造刚玉：Al2O3（主要原料）；Al2O3陶瓷可用于制造人造骨；水玻璃可做粘合剂及耐火材料（金刚石，石墨不能做耐火材料）. 注意：①用于人工降雨有CO2和AgI，但还要保存食品的良好制冷剂，是CO2（干冰）. ②混合物无固定熔点，如沥青，玻璃. 5. ①硅酸钠可存放于玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞（与氢氧化纳一样，可用玻璃瓶保存，不能用磨口玻璃塞）. ②氢氟酸不能存在于玻璃瓶中. 氧族见： http://taoti.tl100.com/UploadFiles/200903/2009030220340374043425.doc?wasid=c403a775869f35429a0a803a4ad944ee 铝及其化合物 1、铝的性质： （1）物理性质：银白色金属，质较软，但比镁要硬，熔点比镁高。有良好的导电、导热性和延展性。 （2）化学性质：铝是较活泼的金属。 ①通常与氧气易反应，生成致密的氧化物起保护作用。4Al + 3O2 == 2Al2O3。同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。 ②与酸反应：强氧化性酸，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，使铝发生钝化现象；加热时，能反应，但无氢气放出；非强氧化性酸反应时放出氢气。 ③与强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H2O == 2NaAlO2 + 3H2↑。 ④与某些盐溶液反应：如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。 ⑤铝热反应：2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe。该反应放热大，能使置换出的铁成液态，适用性强。在实验室中演示时要加入引燃剂，如浓硫酸和蔗糖或镁条和氯酸钾等。 2、氧化铝（Al2O3）：白色固体，熔点高（2054℃），沸点2980℃，常作为耐火材料；是两性氧化物。我们常见到的宝石的主要成分是氧化铝。有各种不同颜色的原因是在宝石中含有一些金属氧化物的表现。如红宝石因含有少量的铬元素而显红色，蓝宝石因含有少量的铁和钛元素而显蓝色。工业生产中的矿石刚玉主要成分是α－氧化铝，硬度仅次于金刚石，用途广泛。 两性氧化物：既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。 Al2O3 + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2O ,Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2 + H2O 。 Al2O3是工业冶炼铝的原料，由于氧化铝的熔点高，电解时，难熔化，因此铝的冶炼直到1886年美国科学家霍尔发现在氧化铝中加入冰晶石(Na3AlF6)，使氧化铝的熔点降至1000度左右，铝的冶炼才快速发展起来，铝及其合金才被广泛的应用。2Al2O3 4Al + 3O2↑。 3、氢氧化铝（Al(OH)3）：白色难溶于水的胶状沉淀，是两性氢氧化物。热易分解。 两性氢氧化物：既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。 Al(OH)3 + 3HCl == AlCl3 + 3H2O, Al(OH)3 + NaOH == NaAlO2 + 2H2O．2Al(OH)3 Al2O3 +3 H2O 4、铝的冶炼：铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中主要是以氧化铝的形式存在。工业生产的流程：铝土矿（主要成分是氧化铝） 用氢氧化钠溶解过滤 向滤液中通入二氧化碳酸化，过滤 氢氧化铝 氧化铝 铝。 主要反应：Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2 + H2O ，CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 == 2Al(OH)3↓+ Na2CO3 ，2Al(OH)3 Al2O3 +3 H2O ,2Al2O3 4Al + 3O2↑。 5、铝的用途：铝有良好的导电、导热性和延展性，主要用于导线、炊具等，铝的最大用途是制合金，铝合金强度高，密度小，易成型，有较好的耐腐蚀性。迅速风靡建筑业。也是飞机制造业的主要原料。 6、明矾的净水：化学式：KAl(SO4)2•12H2O，它在水中能电离：KAl(SO4)2 == K+ + Al3+ + 2SO42-。铝离子与水反应，生成氢氧化铝胶体，具有很强的吸附能力，吸附水中的悬浮物，使之沉降已达净水目的。Al3+ + 3H2O == Al(OH)3 (胶体)+ 3H+ 。 知识整理： ①（Al(OH)3）的制备：在氯化铝溶液中加足量氨水。AlCl3 + 3NH3•H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4Cl 。 ②实验：A、向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，现象是先有沉淀，后溶解。 反应式：先Al3+ + 3OH- == Al(OH)3↓, 后Al3+ + 4OH- == AlO2- + 2H2O。 B、向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液，现象是开始无沉淀，后来有沉淀，且不溶解。 反应式：先Al3+ + 4OH- == AlO2- + 2H2O，后Al3+ + 3AlO2- + 6H2O == 4Al(OH)3↓。 ③实验：向偏铝酸钠溶液中通二氧化碳，有沉淀出现。CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 == 2Al(OH)3↓+ Na2CO3。 ④将氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液混和有沉淀出现。 Al3+ + 3AlO2- + 6H2O == 4Al(OH)3↓。 ⑤实验：A、向偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸，先有沉定，后溶解。 反应的离子方程式：AlO2- + H+ + H2O == Al(OH)3 ,Al(OH)3 + 3H+ == Al3+ + 2H2O 。 B、向稀盐酸中滴加偏铝酸钠溶液，先无沉淀，后有沉淀且不溶解。 反应的离子方程式：AlO2- + 4H+ == Al3+ + 2H2O ,3AlO2- + Al3+ + 6H2O == 4Al(OH)3↓。 铁： 1、铁的性质：（1）物理性质：铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属，纯铁的熔点较高（1535℃），防腐能力强。密度7.83g/cm3，是电和热的良导体。但是通常炼制的铁中含有碳等杂质，使铁的熔点降低，防腐能力大大下降。 （2）化学性质：铁是活泼的金属，在自然界中只有化合态形式，如磁铁矿（Fe3O4），赤铁矿(Fe2O3)等。 ①与非金属单质反应：3Fe + 2O2 Fe3O4(Fe2O3•FeO),2Fe + 3Cl2 2FeCl3, 2Fe + 3Br2 2FeBr3,Fe + I2 FeI2 ,Fe + S FeS。 ②高温与水蒸气反应：3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2↑。 ③与酸反应：强氧化性酸：常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。加热时，与强氧化性反应，但无氢气放出。 非强氧化性酸：铁与酸反应有氢气放出。 ④与某些盐反应：如Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 ,Fe +2 FeCl3 == 3FeCl2等。 2、铁的氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4（Fe2O3•FeO） 铁元素的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 俗称 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 类别 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 水溶性 难溶 难溶 难溶 稳定性 不稳定 稳定 稳定 主要化学性质 有一定的还原性易被氧化为三价铁的化合物 与酸反应生成三价铁盐 化合物中＋2的铁有还原性，易被氧化。 3、铁的氢氧化物 Fe(OH)2 Fe(OH)3 主要性质 白色难溶于水的沉淀，不稳定，易被氧化成氢氧化铁，颜色变化为：白色－灰绿色－红褐色。反应式：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3。因此在制备时常采取措施：除溶液中的氧；加有机溶剂封住液面；胶头滴管要伸入到溶液中。 红褐色难溶于水的沉淀，受热易分解。2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O ,能溶于强酸溶液，生成相应的盐。 4、Fe2+、Fe3+的检验： 离子 Fe2+ Fe3+ 常见方法 ①滴加KSCN溶液，无明显变化，再加氯水，溶液变血红色； ②直接观察溶液是浅绿色； ③滴加氢氧化钠溶液，出现沉淀的颜色变化是：白色－灰绿色－红褐色。 ①直接观察溶液是黄色； ②滴加氢氧化钠溶液，出现红褐色沉淀；③滴加KSCN溶液，有血红色溶液出现。 5、铁三角： 图中①：Fe与弱氧化剂反应，如H+、Cu2+ 、I2 、S等； ②：用还原剂如H2 、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe2+盐溶液。 ③：铁与强氧化剂反应如Cl2、Br2、浓H2SO4 、浓HNO3等。 ① ④ ④：用还原剂如H2 、CO等还原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等还原 ② ③ Fe3+的盐溶液。 ⑤Fe2+遇强氧化剂的反应如Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、 ⑤ H2O2、Na2O2、HClO等。 ⑥ ⑥Fe3+遇某些还原剂的反应如Fe、Cu、SO2、I-、H2S等以及少量的Zn、Mg、Al等。 请同学们书写相应的化学或离子方程式: 6、铁的冶炼： 原料：铁矿石（提供铁元素）、焦炭（提供热量和还原剂）、空气（提供氧气）、石灰石（除去铁矿石中的二氧化硅杂质）。 设备：高炉。 主要反应：C + O2 CO2 , C + CO2 2CO （这两个反应是制造还原剂并提供热量）,3CO + Fe2O3 2Fe ＋ 3CO2 ,CaCO3 CaO + CO2↑ ,CaO + SiO2 CaSiO3. 从高炉中出来的铁含有2－4.5％的C和其他杂质，性能差，需进一步的炼制得到性能较好的钢。高炉的尾气常含有CO有毒气体，常采取净化后循环使用的方法。 7、钢铁的腐蚀及防腐： （1）钢铁的腐蚀有化学腐蚀和电化腐蚀。 化学腐蚀：是指钢铁等金属遇周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀。如铁与氯气的反应腐蚀。 电化腐蚀：是指钢铁在表面有电解质的环境下，铁失去电子，钢铁内的碳周围的氧气和水或氢离子得到电子而引起的腐蚀。如是氧气和水得到电子的腐蚀称吸氧腐蚀；而氢离子得电子的腐蚀称析氢腐蚀。我们在生活中常见到得铁锈就是钢铁得吸氧腐蚀得结果。吸氧腐蚀是钢铁电化腐蚀的主要形式。 （2）防腐措施： ①在钢铁表面覆盖保护层； ②在钢铁中加入一定量得铬、镍元素，改变钢铁内部结构； ③在钢铁表面镶嵌比铁活泼得金属如锌；在腐蚀时，锌先失去电子； ④将需要保护得钢铁接在不断有电子输出得电源得负极，使铁不可能失去电子。
2015年