碳族元素：ⅣA、最外层4e-，-4、+2、+4。
一．碳的同素异形体：金刚石、石墨、C60。
金刚石、石墨、Si、SiO2的空间结构；CO2的电子式。
碳酸及盐的稳定性、溶解性、酸分解及互变。
二．碳的氧化物
(1) 一氧化碳：CO 28
一氧化碳的物理性质：无色、无气味、比空气略轻、难溶于水的气体。
一氧化碳的化学性质：一氧化碳是不成盐氧化物。
① 可燃性：2CO＋O2 2CO2
② 还原性：CO＋CuO Cu＋CO2 3CO＋Fe2O3 3CO2＋2Fe
注意：a. CO的化学性质跟H2相似，它与空气（或氧气）混合时，遇明火可能发生爆炸，所以在点燃CO之前一定要验纯。因此，进行一氧化碳还原氧化铜的实验操作也跟氢气还原氧化铜的实验操作相似，即“实验前：先通气（一氧化碳），后点灯（加热氧化铜的酒精灯）；实验后：先熄灯，后断气。”
b. CO有剧毒，它易跟血红蛋白结合，使之丧失输氧能力。为防止CO对空气的污染，在排放之前一定要将其完全燃烧。
在实验室里，一氧化碳可以用甲酸或草酸作原料，用浓硫酸脱水制取一氧化碳气体。

一氧化碳的主要用途：气体燃料，冶炼某些金属（如高炉炼铁），作化工原料等。
(2) 二氧化碳：CO2 44
二氧化碳的物理性质： 无色、无气味、比空气重的气体，其固体（俗称“干冰”）可直接变为气体（升华），同时吸收大量的热。通常1体积水约能溶解1体积CO2 。
二氧化碳的化学性质：
① 二氧化碳是酸性氧化物。CO2跟水反应生成碳酸： CO2＋H2O＝H2CO3
碳酸是一种弱酸，可使紫色石蕊溶液变为红色；且碳酸很不稳定易发生分解：
H2CO3 ＝H2O＋CO2↑
注意：汽水等饮料中溶有的CO2是在加压下溶入的，其中只有1%的CO2的跟H2O反应生成了H2CO3 。碳酸只存在于稀溶液中。
② CO2跟碱性氧化物反应 Na2O + CO2 == Na2CO3
③ CO2跟石灰水反应
CO2可以跟澄清石灰水[主要成分为氢氧化钙Ca(OH)2]发生如下反应生成白色难溶的碳酸钙并使之变浑浊： Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O。
④ 高温下，二氧化碳与碳反应 C＋CO2 2CO (吸热反应)
⑤ 二氧化碳与活泼金属的反应
一般常说的二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，是指不支持一般的可燃物燃烧。特殊情况时，某些活泼性强的金属如镁等，点燃后也能在二氧化碳里继续燃烧。
CO2＋2Mg 2MgO＋C
⑥ 二氧化碳与碱金属过氧化物反应 2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2
二氧化碳的实验室制法：反应原理：在常温下，石灰石或大理石跟稀盐酸反应。
CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
发生装置：因反应物是块状固体和液体且反应不需加热，所以其发生装置与制氢气的相似。
收集装置：因CO2可溶于水且密度比空气大，所以只能用向上排空气法收集。
验满方法：用燃着的木条放在集气瓶口试验（不要伸进瓶内），如果火焰熄灭了，证明瓶里已集满二氧化碳。
检验方法：将气体通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊了，证明该气体是二氧化碳。
注意：（反应物的选择）实验室里用石灰石或大理石来制取二氧化碳时，不宜选用浓盐酸或硫酸。因浓盐酸易挥发出氯化氢（HCl）气体，使生成的CO2不纯；而硫酸跟石灰石或大理石反应生成微溶的硫酸钙（CaSO4）覆盖在石灰石或大理石表面，使该反应不能继续进行。
二氧化碳的用途：植物光合作用，灭火，制汽水，制纯碱、尿素等。干冰用于人工降雨、作致冷剂。
三．碳酸盐和碳酸氢盐
(1) 热稳定性
① 碳酸盐＞碳酸氢盐＞H2CO3
② 同一主族元素(为碱金属元素)的碳酸盐 Li2CO3＜Na2CO3＜K2CO3＜Rb2CO3
③ 碱金属的碳酸盐＞碱土金属的碳酸盐＞过渡元素的碳酸盐
(2) 加热分解规律
钾、钠的碳酸盐受热不分解。 碳酸盐 金属氧化物＋CO2
碳酸氢盐正盐＋H2O獵O2 H2CO3 H2O＋CO2
(3) 溶解性
① 碳酸氢盐都溶于水，钾、钠、铵的碳酸盐溶于水。
② 可溶性碳酸盐对应的碳酸氢盐的溶解程度不大，难溶性碳酸盐对应的碳酸氢盐的溶解程度大。
(4) 碳酸盐和碳酸氢盐都能被酸分解，这可用于制取CO2和检验 、 。
(5) 碳酸盐和碳酸氢盐的互变规律

四．硅：Si；28。
分布广，仅次于氧，占地壳总质量的 (或26%)强。
无游离态，以化合态存在：硅石和硅酸盐。存在于地壳的各种矿石和岩石中。
硅的同素异形体：晶体硅和无定形硅。
(1) 结构：硅原子最外层4个电子。硅晶体为正四面体型原子晶体。键长：2.35×10 -10 m，键角：109°28’，键能：177.7 kJ / mol。
(2) 物理性质
晶体硅：灰黑色的金属光泽；硬而脆；
熔点：1410℃；沸点：2355℃；密度：2.32 g / cm3；
纯硅不导电，含少量杂质的硅导电，故硅是良好的半导体。
(3) 化学性质
① 不活泼。常温下，除F2、HF和强碱溶液外，不与其它物质，如强酸和强氧化剂反应。
Si＋2F2＝SiF4 Si＋4H＝SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑
② 加热时，硅能与一些非金属反应
Si＋O2 SiO2 Si＋2X2 SiX4
③ 硅在高温下才能与H2反应，且SiH4不稳定。
④ 硅能与某些金属反应生成硅化物。
⑤ 硅与FeO反应(作还原剂) Si＋2FeO 2Fe＋SiO2 (故硅具有还原性。)
(4) 工业制法 SiO2＋2C Si(粗硅)＋2CO↑
Si(粗硅) ＋Cl2 == SiCl4 SiCl4＋H2==Si(高纯硅) ＋HCl
五．二氧化硅：SiO2 ；60；俗名：硅石。

(1) 物理性质
坚硬难熔固体；熔点：1725℃；沸点：2590℃；不溶于水。
(2) 化学性质
① 通常情况下十分稳定，除HF外，不与酸反应。SiO2＋4HF == SiF4＋2H2O (腐蚀玻璃)
② 酸性氧化物。能与强碱溶液、碱性氧化物反应，但不与水反应。
SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O (故盛装碱液瓶不能用玻璃塞) SiO2＋CaO CaSiO3
③ SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑ （但此反应不能说明硅酸的酸性比碳酸强。）
(3) 用途
水晶：制造电子工业的重要部件，光学仪器和工艺品。
SiO2：光导纤维。
纯石英：石英玻璃，用来制造成耐高温的化学仪器。
石英砂：作玻璃原料和建筑材料。
六．硅酸和硅酸盐
(1) 硅酸：
制法：Na2SiO3＋H2O＋2HCl＝H4SiO4↓＋2NaCl
原硅酸：H4SiO4，96。白色胶状沉淀，弱酸，不溶于水，很不稳定，易失水形成硅酸。
H4SiO4＝H2SiO3＋H2O
硅酸：H2SiO3；78。白色粉末，弱酸，比碳酸还弱，不溶于水。
其实，硅酸有多种，可用通式表示为：xSiO2·yH2O。
当x＝1，y＝1，为H2SiO3； 当x＝1，y＝2，为H4SiO4；
当x＝2，y＝1，为H2Si2O5；(二硅酸) 当x＝2，y＝3，为H6Si2O7；(焦硅酸)
注意：磷酸、硅酸、原硅酸、碘酸都是固体酸。
(2) 硅酸盐
硅酸、原硅酸以及它们缩水结合而成的各种酸所对应的盐，统称为硅酸盐。
硅酸盐结构复杂，可用氧化物形式表示其组成。如：
硅酸钠：Na2SiO3(Na2O·SiO2) (俗称泡花碱)
镁橄榄石：Mg2SiO4(2MgO·SiO2)
高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4(Al2O3·2SiO2·2H2O)
注意：这种组成只是代表化学组成成分，并不是说从结构上看成是“分子式”或氧化物的“分子加合物”。
许多硅酸盐都难溶于水。
水玻璃是指Na2SiO3的水溶液，作粘合剂，用作耐火材料。
粘土：由正长石在CO2和水作用下分解生成，主要成份是高岭土(较纯净粘土)。粘土具有粘性和可塑性，是制造水泥、陶瓷、砖瓦、耐火材料的主要原料。
七．硅酸盐工业：
以含硅物质为原料，经过加热制成硅酸盐产品的工业，叫做硅酸盐工业。硅酸盐产品有：水泥、玻璃、陶瓷等。
硅酸盐工业的特点：
① 生成物 — 硅酸盐。
② 原料 — 含硅的物质(水泥工业用粘土，玻璃工业用石英)、碳酸盐、硫酸盐等。
③ 反应条件：高温。
④ 反应原理：复杂的物理 — 化学变化过程。
(1) 水泥
水泥的原料：石灰石(80%—90%)、粘土(10%—15%)、铁矿石(1%—2%)、石膏(3%以下)。
生产水泥的过程是一个物理 — 化学变化过程。
设备：水泥回转窑。
水泥是一种混合物，其成分为：
3CaO·SiO2 硅酸三钙 2CaO·SiO2 硅酸二钙 3CaO·Al2O3 铝酸三钙
水泥具有水硬性（原因是什么?）。水合物 — 胶状物 — 晶体和胶状物交错。
水泥种类：普通水泥；矿渣硅酸盐水泥——加高炉矿渣(CaCO3)；沸石岩水泥——加沸石岩；水泥沙桨——水泥、砂、水；混凝土——水泥、砂、碎石、水；钢筋混凝土——水泥加钢筋。
(2) 玻璃
普通玻璃的原料：纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、过量石英(SiO2)。
生产玻璃的过程是一种物理—化学变化过程。
Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑
普通玻璃成分：Na2O·CaO·6SiO2 。玻璃是混合物，无一定熔点，只有软化温度范围。
玻璃的种类： 普通玻璃:钠玻璃
特种玻璃：硼酸盐玻璃：Na2B4O7·10H2O (硼砂)；铅玻璃：PbO2；有色玻璃：蓝玻璃(钴玻璃)，加Co2O3；红玻璃，加Cu2O；钢化玻璃：玻璃纤维增强塑料：
(3) 陶瓷
原料：粘土。 种类：土器、陶器、瓷器、炻器。
八．新型无机非金属材料
材料是人类生活必不可少的物质基础。传统无机非金属材料指硅酸盐材料。新型无机非金属材料指半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等。
新型无机非金属材料的特性：① 能承受高温、强度高。② 具有电学特性。③ 具有光学活性。④ 具有生物功能。
(1) 高温结构陶瓷
氧化铝陶瓷(人造刚玉) 氮化硅陶瓷 碳化硼陶瓷
(2) 光导纤维
光纤：比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝叫做光导纤维。制造光纤的材料就是二氧化硅。用高质量的石英管做外导管，管内通以高纯硅、锗、硼、磷的卤化物，在高温下发生氧化反应，生成氧化物粉末，沉积在外套管壁上，成为石英玻璃棒，经过拉丝机，拉成直径为125 pm的玻璃丝，即成为光导纤维。用光导纤维束可制作光缆。