高三化学碳族元素知识精讲 人教版

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1、高三化学碳族元素知识精讲一.本周教学内容：碳族元素二.重点、难点：1.掌握碳族元素的原子结构特点和性质递变规律。2.认识硅及其重要化合物的性质和用途，初步了解硅和二氧化硅的晶体结构以及与性质的关系。3.了解水泥、玻璃的主要成分和简单生产原理。三.具体内容：1.碳族元素性质的相似性和递变性：（1）相似性①碳族元素原子结构最外层都为4个电子，C、Si为非金属元素，Ge、Sn、Pb为金属元素。②最高正价为+4，负价为-4。③非金属元素可形成气态氢化物RH4④非金属元素最高价氧化物对应的水化物为H2RO3，其水溶液呈酸性；金属元素低价

2、氧化物对应水化物为，具两性或两性偏碱性（2）递变性：①周期表中从上到下，原子半径逐渐增大，C→Si的非金属性逐渐减弱，即非金属性C＞Si，而Ge→Sn→Pb金属性逐渐增强，即金属性Ge＜Sn＜Pb。②非金属与H2化合能力逐渐减弱，生成的气态氢化物稳定性逐渐减弱，即稳定性CH4＞SiH4。③最高价氧化物对应的水化物，其溶液酸性逐渐减弱，而碱性逐渐增强，即酸性H2CO3＞H2SiO3、为两性、、具两性偏碱性。2.碳单质（C）碳元素价态变化及重要物质：碳的同素异形体有金刚石和石墨两种。（1）金刚石和石墨的晶体结构：金刚石晶体里，每个

3、碳原子都处于四个碳原子的中心，以共价键跟四个碳原子结合成正四面体结构，正四面体结构向空间发展，构成一个空间网状晶体，为原子晶体。石墨晶体是层状结构，每层内的碳原子排列成六边形，一个个六边形排列成平面网状结构，同一层内，相邻的碳原子以非极性共价键结合，层与层以范德华力相结合，因层与层之间易滑动，质软。石墨晶体为层状晶体（看作混合型晶体）。（2）物理性质：金刚石和石墨物理性质有较大差异。（3）化学性质：碳单质常温下性质很稳定，碳的性质随温度升高，活性增大。碳的同素异形体化学性质相似。①可燃性：在充足空气中燃烧C+O2（足）CO2；

4、空气不足时，则生成CO，2C+O2（不足）2CO②高温下，与氢、硫、硅等发生化合反应：C＋2SCS2（C表现还原性）C＋SiSiC（C表现弱氧化性）C＋2H2CH4（C表现弱氧化性）③高温下，与钙、铁、铝、硅的氧化物发生反应，生成碳化物或还原出金属单质。CaO＋3CCaC2＋CO（电石）CuO＋CCu＋COSiO2＋2CSi＋2COFe2O3＋3C2Fe＋3CO④高温下，与水蒸汽发生反应， ⑤与氧化性酸发生反应：C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2OC＋2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O3.二氧化碳（

5、CO2）属于酸性氧化物，即为碳酸酸酐。（1）分子组成和结构：二氧化碳分子是由两个氧原子和一个碳原子通过极性共价键结合成直线型的非极性分子；固态时为分子晶体。（2）物理性质：二氧化碳是无色、无嗅的气体，密度比空气大，加压和降温下变为雪状固体叫干冰，若在压强为101帕，温度℃时，干冰可升华成气体；CO2可溶于水（通常状况下1:1）。CO2无毒，但它是一种窒息性气体（≥10%即窒息），可灭火。（3）化学性质：①溶于水，与水发生反应：CO2＋H2OH2CO3H+＋HCO3－-溶液呈弱酸性，H2CO3为弱电解质，而CO2为非电解质。②具

6、有酸性氧化物的通性：与碱、与碱性氧化物、与盐等物质发生反应。CO2＋CaOCaCO3CO2＋Ca（OH）2=CaCO3↓+H2OCaCO3＋CO2＋H2O=Ca（HCO3）2③与还原性物质发生反应，CO2表现弱氧化性。CO2＋C2CO④与某些活泼金属反应，CO2表现氧化性CO2＋2Mg2MgO＋C，生成黑色（C）和白色（MgO）两种粉末。（4）制法：实验室制法：CaCO3＋2HCl=CaCl2+H2O＋CO2↑工业制法：CaCO3CaO＋CO2↑　　　　　　（石灰石）（生石灰）（5）用途：用于灭火、制造纯碱、小苏打、碳铵化肥，

7、干冰作致冷剂等。4.一氧化碳（CO）（1）物理性质：一氧化碳是无色、无嗅、难溶于水、可燃烧、有毒的气体。（2）化学性质：CO不能直接与酸、碱反应生成盐，所以CO为不成盐氧化物。①可燃性：燃烧时放出大量热，2CO+O22CO2（蓝色火焰）②还原性：CuO＋COCu＋CO2Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2（高炉中反应）③合成有机物：（3）制法： 工业制法：碳还原CO2：C＋CO22CO水煤气法：C+H2O（气）CO+H2（4）用途：气体燃烧、冶金工业的还原剂及有机合成原料。5.碳酸及其盐（1）碳酸（H2CO3）①二元弱酸，分步电

8、离：H2CO3H+＋HCO3－、HCO3－H+＋CO32－酸性：H2CO3＞HCO3－CO2通入水中得到碳酸溶液，CO2＋H2OH2CO3，碳酸只存在于溶液中。②碳酸是不稳定酸，易分解。H2CO3=H2O＋CO2↑③碳酸具有酸的通性，与指示剂、与碱、与碱性氧化物、与活泼金属、