第讲碳族元素高考一轮复习

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1、第十八讲碳族元素（建议2课时完成）[考试目标]1．了解碳的三种重要的同素异形体及导致它们物理性质有较大差别的原因。了解碳的多样性。2．了解碳、硅单质及其重要化合物（氧化物、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠等）的主要性质及应用。3．了解水泥、玻璃和陶瓷等硅酸盐产品的主要化学成分、生产原料及其用途。4．了解常见的无机非金属材料、金属材料与复合材料。5．了解碳的氧化物对大气的污染。[要点精析]复习策略:本单元主要采用对比的方法复习碳硅及化合物的主要性质,同时注意碳硅及化合物的某些特殊性.一、碳族元素1．碳族元素：包括碳（C）、硅（Si）、锗（Ge

2、）、锡（Sn）、铅（Pb），为第IVA族元素；最外层均有四个电子，决定了碳族元素性质具有相似性，容易形成共价化合物（特别是碳和硅），其化合价主要有+4和+2；但电子层数不同，又导致了性质具有递变性：从碳→铅，非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，有着明显的递变规律。见如下表格：（18—1）元素CSiGeSnPb单质颜色状态无色固体或黑色固体无色到棕色固体灰白色晶体银白色晶体蓝白色晶体与H2化合的难易程度在高温下化合在高温下化合不能直接化合不能直接化合不能直接化合氢化物CH4SiH4——————分解温度℃800450——————最高价氧化

3、物CO2SiO2GeO2SnO2PbO2最高价氧化物对应水化物H2CO3H2SiO3H4SiO4Ge（OH）4Sn（OH）4Pb（OH）4最高价氧化物对应水化物的酸碱性————酸性逐渐减弱————→2．碳的同素异形体的比较：（表18—2）同素异形体金刚石石墨C60晶体结构正四面体，空间网状结构的原子晶体平面层状正六边形结构，层与层之间以分子间作用力结合分子内碳碳之间以共价键结合成空心笼状结构，由20个六边形和12个五边形构成的20面体主要物理性质熔沸点高、硬度极大，难溶于溶剂，不能导电、无色透明的晶体熔点很高，深灰色、质软有滑腻感，

4、易导电的片状固体灰黑色固体物理性质不同的原因结构不同，碳原子的排列方式不同化学性质相同用途钻具、装饰品电极、润滑剂、耐火材料超导、磁性、光学、催化、材料、生物方面有优异的性能碳元素不仅可以形成多种同素异形体，而且还可以形成多种无机化合物和有机化合物，是形成化合物种类最多的元素。例题1：（1）质量相等的石墨与足球烯（C60）所含质子数（）A．前者多B.相等C.后者多D.无法确定（2）设计一个实验证明金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的。答案：（1）B（2）分别将三种物质在氧气充足的条件下燃烧，若三者产生的都是无色无味的气体且将所得气

5、体通入澄清石灰水中，若气体都使澄清的石灰水变浑浊，则说明它们都是由碳元素组成的。解析：（1）等质量的石墨与足球烯含有相同物质的量碳原子，所含质子数也相等二、碳、硅元素的单质及重要化合物的主要性质、制法及应用的比较1．碳单质：△点燃点燃（1）物理性质：碳元素形成的同素异形体由于碳原子的排列方式不同，导致物理性质有较大的差别。（见表18—2）（2）化学性质：①C+O2＝CO2②2C+O2＝2CO③C+4HNO3（浓）＝CO2↑+4NO2↑高温高温△+2H2O④C+2CuO＝2Cu+CO2↑⑤C+CO2＝2CO⑥2C+SiO2＝Si+2C

6、O↑2．碳的氧化物（CO、CO2）性质的比较：（表18—3）氧化物一氧化碳二氧化碳物理性质无色无味气体、有毒、难溶于水，能与人体中血红蛋白迅速结合，是一种严重的大气污染物无色略带酸味气体，无毒，能溶于水，固态时俗称“干冰”。是产生温室效应的气体之一。化学性质1．可燃性2．还原性：（CuO、Fe2O3、H2O反应）3．不成盐氧化物1．不能燃烧2．与C、Mg等反应，表现氧化性3．酸性氧化物（与碱反应）实验室制法浓硫酸△HCOOH——→CO↑+H2OCaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑收集方法排水法向上排空气法检验方法点燃后

7、在火焰上分别罩使澄清石灰水变浑浊上干燥的烧杯和沾有澄清石灰水的烧杯用途燃料、化工原料化工原料、灭火等相互转化C+CO2＝2CO（高温）2CO+O2＝2CO2（点燃）例题2：除去下列物质中的杂质（括号内为杂质）。写出所加试剂或方法，并写出相关反应的化学方程式物质试剂（或方法）化学方程式CO（CO2）CO2（CO）Fe2O3（SiO2）答案：物质试剂（或方法）化学方程式CO（CO2）NaOH溶液△CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2（CO）灼热的氧化铜CO+CuO＝Cu+CO2Fe2O3（SiO2）NaOH溶液，过滤SiO2+

8、2NaOH=Na2SiO3+H2O3．碳酸钠与碳酸氢钠的比较：（表18—4）碳酸钠（Na2CO3）碳酸氢钠（NaHCO3）俗名纯碱、苏打小苏打物理性质白色固体、易溶于水白色细小晶体，可溶于水化学性质与盐酸反应CO32-+2H+＝CO2