碳族元素及碳和碳的化合物

1、钦州一中 傅汉华金刚石金刚石石墨石墨C601、碳族元素在元素周期表中的位置、碳族元素在元素周期表中的位置CSiGeSnPb一、碳族元素一、碳族元素 最外层均有最外层均有4 4个电子，易形成个电子，易形成 键，难键，难形成形成 键，最高正价为键，最高正价为 价，主要化价，主要化合价为：合价为： （铅（铅 价稳定，其它价稳定，其它 价价稳定。稳定。 非金属氢化物的通式为：非金属氢化物的通式为： ，最高价，最高价氧化物通式为：氧化物通式为： ，最高价氧化物对应，最高价氧化物对应水化物通式为：水化物通式为： 。通常情况下单质均是通常情况下单质均是 体。体。共价共价离子离子+4+4+2+2、+4+4+2

2、+2+4+4RHRH4 4RORO2 2H H2 2RORO3 3或或R(OH)R(OH)4 4固固2、碳族元素相似性、碳族元素相似性元素符号元素符号CSiGeSnPb原子序数原子序数614325082原子半径的变化原子半径的变化 金属性与非金属金属性与非金属性的变化趋势性的变化趋势 常见化合价常见化合价 +2、+4 +2、+4+2、+4+2、+4+2、+4最高价氧化物最高价氧化物 CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2 最高价氧化物的最高价氧化物的水化物的化学式水化物的化学式及酸碱性强弱及酸碱性强弱 H2CO3 H2SiO3 Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4 气态氢化物

3、的化学式气态氢化物的化学式及稳定性强弱及稳定性强弱 CH4 SiH4 逐逐 渐渐 增增 大大非金属性减弱、金属性增强非金属性减弱、金属性增强酸性减弱、碱性增强酸性减弱、碱性增强稳定性减弱稳定性减弱 3、碳族元素递变性、碳族元素递变性碳、硅、锗、锡的碳、硅、锗、锡的+4+4价化合物稳定，铅的价化合物稳定，铅的+2+2价化合物稳定。碳、硅两种原子主要以共价键价化合物稳定。碳、硅两种原子主要以共价键与其他原子或同类原子结合而形成化合物与其他原子或同类原子结合而形成化合物硅、锗为半导体材料硅、锗为半导体材料单质既有原子晶体、也有金属晶体和分子晶单质既有原子晶体、也有金属晶体和分子晶体。碳、硅常见晶体类

4、型有：金刚石为原子晶体。碳、硅常见晶体类型有：金刚石为原子晶体、石墨为过渡型晶体，体、石墨为过渡型晶体，C C6060、C C7070为分子晶体，为分子晶体，晶体硅和碳化硅为原子晶体。晶体硅和碳化硅为原子晶体。4、碳族元素、碳族元素的特殊的特殊性性练习下列说法错误的是（下列说法错误的是（ ）A A、按照碳、硅、锗、锡、铅的顺序，它们、按照碳、硅、锗、锡、铅的顺序，它们的最高价氧化物对应水化物酸性逐渐减弱，的最高价氧化物对应水化物酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强碱性逐渐增强B B、GeOGeO2 2既能与盐酸反应，也能与烧碱反应既能与盐酸反应，也能与烧碱反应C C、CHCH4 4比比SiHSiH4 4

5、稳定稳定D D、PbOPbO2 2比比PbOPbO稳定稳定D金刚石、石墨、金刚石、石墨、C60、C20、C40、C70等等金刚石金刚石石墨石墨C60碳的第三种同素异形体碳的第三种同素异形体C C6060 笼状分子，固态时是分笼状分子，固态时是分子晶体，每个碳原子只跟相子晶体，每个碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，邻的三个碳原子形成共价键，6060个碳原子构成球形，共个碳原子构成球形，共3232面体，包括面体，包括1212个五边形，个五边形，2020个六边形。个六边形。足球烯足球烯C60分子晶体结构分子晶体结构新的碳单质：新的碳单质：C C20 20 、C C40 40 、C C7070C2

6、0C40C70（2）碳族元素及其单质的一些重要性质）碳族元素及其单质的一些重要性质元素元素名称名称元素元素符号符号原子半原子半径径(nm)(nm) 主要主要化合价化合价单质的性质单质的性质 颜色、颜色、状态状态 密度密度( g( gcmcm-3-3) ) 熔点熔点 ()() 沸点沸点 ()()碳碳C C0.0770.077+2,+4+2,+4金刚石：无色金刚石：无色固体固体石墨：灰黑色石墨：灰黑色固体固体 3.513.51 2.25 2.25355035503652363652369797( (升华升华) ) 48274827 4827 4827硅硅SiSi0.1170.117+2,+4+2,

7、+4晶体硅：灰黑晶体硅：灰黑色固体色固体 2.322.32 2.34 2.3414101410 23552355锗锗GeGe0.1220.122+2,+4+2,+4银灰色固体银灰色固体 5.355.35937.4937.4 28302830锡锡SnSn0.1410.141+2,+4+2,+4银白色固体银白色固体 7.287.28231.9231.9 22602260铅铅PbPb0.1750.175+2,+4+2,+4蓝白色固体蓝白色固体 11.3411.34327.5327.5 17401740稳定性：稳定性：还原性：还原性：可燃性：可燃性：氧化性：氧化性：自然界中有游离态的碳。自然界中有游离

8、态的碳。 C + 2CuO = 2Cu + CO2 C + H2O = CO + H2(水煤气水煤气) 2C + O2(不足不足) = 2CO 高温高温 C+SiO2=Si+CO Si+4HNO3=SiO2 +4NO2 +2H2OC+O2=CO2C+2H2=CH4（3）碳族元素的单质的化学性质）碳族元素的单质的化学性质注意：一般不考虑注意：一般不考虑C的氧化性的氧化性无色无味、难溶于水，无色无味、难溶于水，有毒有毒（ CO和血红和血红蛋白结合，使血红蛋白无法和蛋白结合，使血红蛋白无法和O2结合，而结合，而使细胞缺氧引起中毒）使细胞缺氧引起中毒）（还原性）（还原性）2CO+O2 2CO2（淡蓝色

9、火焰）（淡蓝色火焰）点燃3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe（炼铁）（炼铁）高温1 1、如何检验、如何检验COCO气体？气体？2 2、写出三个不同类型的生成、写出三个不同类型的生成COCO的化学反应方程式的化学反应方程式无色无味、能溶于水，无色无味、能溶于水，无毒无毒，不支持燃烧，不支持燃烧氧化性：氧化性：CO2+C 2CO高温CO2+2Mg 2MgO+C点燃酸性氧化物通性：酸性氧化物通性： 2NaOH十十CO2Na2CO3十十H2O (用于吸收用于吸收CO2)Ca(OH)2十十CO2CaCO3十十H2O (用于检验用于检验CO2)CO2与碱溶液反应时，随着反应物量的比例不同，产物不同：与碱溶

10、液反应时，随着反应物量的比例不同，产物不同：CO2十十2NaOH(过量过量)=Na2CO3十十H2OCO2十十NaOH(不足量不足量)NaHCO3思考思考:1.在饱和在饱和Na2CO3溶液中通溶液中通CO2的现象的现象?侯氏制碱法侯氏制碱法的原理是什么的原理是什么?2.在澄清石灰水中通足量的在澄清石灰水中通足量的CO2的图象如何的图象如何,产生产生同样的沉淀通入的同样的沉淀通入的CO2一样吗一样吗,如何求解？如何求解？(3)一氧化碳与二氧化碳的比较一氧化碳与二氧化碳的比较 一氧化碳一氧化碳 二氧化碳二氧化碳物理性质物理性质无色、无味、有毒、无色、无味、有毒、难溶于水难溶于水无色、略带酸味、能溶

11、于水、无色、略带酸味、能溶于水、固态称干冰固态称干冰化学性质化学性质1、可燃性、可燃性1、不能燃烧、不助燃、不能燃烧、不助燃2、还原性、还原性2、氧化性、氧化性3、不成盐氧化物、不成盐氧化物3、酸性氧化物、酸性氧化物实验室制法实验室制法 略略CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O工业制法工业制法 高温高温 C+H2O=CO+H2 高温高温 CaCO3=CaO+CO2 例例1： 水蒸气通过灼热的煤所产生的混合气，水蒸气通过灼热的煤所产生的混合气，其主要成分是其主要成分是CO、H2，还含有，还含有CO2和水蒸气，请用和水蒸气，请用如图所示装置设计一个实验，以确认上述混合气中如图所示装置设

12、计一个实验，以确认上述混合气中含有含有CO和和H2。连接上述装置的正确顺序是：连接上述装置的正确顺序是： E，F接接D，C接接A，B（或（或B，A）接）接J，I接接H，G例例2. 向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸，直到不再向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸，直到不再产生产生CO2气体为止，则此过程中，溶液中的碳酸气体为止，则此过程中，溶液中的碳酸氢根离子浓度变化的趋势可能是：氢根离子浓度变化的趋势可能是： ( )(A) 逐渐减小逐渐减小 (B) 逐渐增大逐渐增大(C) 先逐渐增大后逐渐减小先逐渐增大后逐渐减小(D) 先逐渐减小再逐渐增大先逐渐减小再逐渐增大C 课本上说：课本上说：“碳、硅、锗、锡的碳、硅、锗

13、、锡的+4价化合物是稳定的价化合物是稳定的 ，而铅的，而铅的+2价化合物价化合物是稳定的是稳定的”。（1）根据上一句话判断：锡的）根据上一句话判断：锡的+2价化合物（价化合物（SnCl2）应该具有较强的应该具有较强的_性，铅的性，铅的+4价化合物价化合物（PbO2）应该具有较强的）应该具有较强的_性。性。（2 2） Fe3O4可以写成可以写成FeO Fe2O3的形式，根据的形式，根据化合价规律和这种书写方法，化合价规律和这种书写方法， Pb3O4用上述形用上述形式表示，其化学式可写为式表示，其化学式可写为 。（3 3）与浓盐酸可发生氧化还原反应生成）与浓盐酸可发生氧化还原反应生成ClCl2 2

14、, ,该该反应的化学方程式为反应的化学方程式为还还 原原氧化氧化PbO2+4HCl(浓浓) = PbCl2+Cl2+2H2O2PbO PbO2 +2 +3 PbO Pb2O3三三、碳酸和碳酸盐碳酸和碳酸盐1、碳酸碳酸:不稳定易分解的易挥发二元弱酸不稳定易分解的易挥发二元弱酸,可使指示剂变可使指示剂变色色常见的不稳定酸有：常见的不稳定酸有：H2CO3、H2SO3、HClO、HNO3、H2SiO3等，其中等，其中: :a. a.H2CO3极不稳定极不稳定; ;b. b.光照能加快光照能加快HClO、HNO3的分解的分解; ;c. c.H2SiO3受热时才分解。受热时才分解。常见的酸性比碳酸弱的酸（

15、或酚）有：常见的酸性比碳酸弱的酸（或酚）有：HClO、H2SiO3、C6H5OH 、Al(OH)3等等常见的反应有：常见的反应有：CO2+H2O+Ca(ClO)2 =CaCO3+2HClOCO2+ H2O + Na2SiO3=Na2CO3+2H2 SiO3CO2+ H2O + C6H6ONa C6H5OH + NaHCO3CO2+2NaAlO2+3H2O=2 Al(OH)3 + Na2CO32 2 、碳酸正盐及酸式盐的比较碳酸正盐及酸式盐的比较 正正 盐盐 酸式盐酸式盐水溶性水溶性钾钠铵盐易溶于水、其余难溶钾钠铵盐易溶于水、其余难溶都溶于水都溶于水热稳热稳定性定性K2CO3、Na2CO3受热难分