高中化学竞赛辅导讲座碳族元素

1、化学竞赛辅导讲座1、碳的同位素（1）12C:原子量的相对标准（2)14C: 形成：由中子和14N在宇宙射线影响下形成14N + 1n = 14C + 1H2半衰期：14C = 14N + - (5685years)2、同素异形体(1)金刚石和石墨谁的熔点高，为什么？（2）石墨为什么有导电性？（3）金刚石和石墨谁更稳定? （燃烧热分别为：397.27 394.38kJ/mol)(4)石墨和金刚石的用途？3、活性炭的吸附物理吸附、化学吸附：均为放热反应，后者大于前者。1、CO(Carbon monoxide)(1)制法： H2SO4(浓） HCOOH CO + H2O CO + NaOH = HC

2、OONa讨论：CO是否是甲酸的酸酐或酸性氧化物？（2）等电子体：CO、N2、CN-、NO+（写出各自的电子结构式）用分子轨道理论解释其中的化学键。（3）主要化学性质（I）作为一种配体，能与一些有空轨道的金属原子或离子形成配合物。如：Fe（CO）5、Ni（CO）4、Cr（CO）6问题：为什么CO比N2更容易参加反应？ CO为什么对人体有毒？ CO如何被吸收？Cu(NH)2CH3COO + CO + NH3 = Cu(NH3)2.CH3COO.CO (II)还原性CO + PdCl2 + H2O = CO2 + Pd + 2HClCO + 2Ag(NH3)2OH = 2Ag + CO2 + 4NH

3、3 + H2O(检验CO）（iii）与非金属作用：CO + 2H2 = CH3OH CO + 3H2 = CH4 + H2OCO + Cl2 = COCl22、CO2（Carbon dioxide）（1）结构：结构：等电子体：等电子体：CO2 N3- NO2+ N2O+ OCN-（2个 ）43（2）化学性质：CO2（g） + 2Mg（S） = 2MgO（S） + C（s）CO2 + M（OH）2 = MCO3 + H2O （M = Ca、Ba）MgO（s） + C（s） = Mg（g） + CO（g） （2000K）Al2O3(l) + C(s) = 2Al(g) + 3CO(g) (2300

4、K)注：高温条件生成CO！CO2 + H2O = H2CO3 K = 1.8X10-3CO2 + H2O = H+ + HCO3- K = 4.2X10-7相加得：H2CO3 H HCO3 K 2.4X10-4（1）同条件下，碳酸钠的溶解度略大于碳酸氢钠，WHY？(2)向饱和碳酸钠溶液中通入CO2，有何现象发生？（3）NaHCO3溶液为什么显碱性，用具体数据说明？已知：K14.2*10-7、K2 = 5.6*10-11 Kw = 10-14(i) 水解平衡常数电离平衡常数：水解趋势大于电离的趋势。 Kw/K1 = 2.4*10-8 K2 = 5.6*10-11(ii)H+ = K1K2 = 1

5、0-8.3 pH 8.3(4）已知：KspKspKspKspK KCaCOCaCO3 32.52.5* *1010-9-9H H2 2COCO3 34.24.2* *1010-7-7Ca(OH)Ca(OH)2 25.55.5* *1010-6-6HCOHCO3 3- -5.65.6* *1010-11-11MgCOMgCO3 31.01.0* *1010-5-5Mg(OH)Mg(OH)2 21.81.8* *1010-11-11a: 0.20mol/LCaCl2溶液与等体积0.20mol/LNa2CO3溶液混合，沉淀为 ？b: 0.20mol/LMgCl2溶液与等体积0.20mol/LNa2C

6、O3溶液混合 ，沉淀为 ？Sp2杂化 641、四卤化碳F2 CCl2F2 CF4 Cl23Cl2 CS2 CCl4 S2Cl2问题：CCl4为什么不能作为Na的灭火剂？4Na CCl4 4NaCl CFreon：CClnF4-nCOX2(X = F、 Cl、 Br)2、硫化物写出下列反应的方程式：（1）CS2 Na2S（2）BaCS3 HCl（3）Na2S2 CS21、性质：Si 4OH SiO44 2H2SiO44 4H2O Si（OH）4 4OHSi 4HF（aq) = SiF4 + 2H2Si(s) + O2(g) = SiO2(s) G = -805kJ 2、制备：SiO2 2C（s)

7、 = Si(s) + 2CO(g) H = -690kJ S = 0.361kJ/KSiO2 + CaC2 = Si + Ca + 2COSiH4 = Si + 2H21、硅烷：Mg2Si 4HCl SiH4 2MgCl2SiCl4 LiAlH4 SiH4 LiCl AlCl3SiH4 2O2 SiO2 2H2O2、卤化硅（1）SiF4：SiO2 4HF SiF4 2H2O 300350C BaSiF6 BaF2 SiF4(g)SiF4 + 2H2O = SiO2 + 4HFSiF4 + 2Na2CO3 + 2H2O = 2Na2SiF6 + H4SiO4 + 2CO2(防止污染）SiF4 2

8、F SiF62 H 130.5kJNa2SiF6 + 2H2O = 2NaF + SiO2 + 4HF SiF62-: (1)杂化形式：sp3d2 (2)等电子体：AlF63- 、PF6-、 SF6问题：为什么SiF4易水解，而CF4不易水解？（2）SiCl4：SiCl4 2H2O SiO2 4HCl（不可逆）SiO2 2C 2Cl2 iCl4 + 2CO1、SiO2（Silica） SiO2（s) + 4HX(g) = SiX4(g) + 2H2OHF G = -92.82kJ HCl: G = 138.87kJ存在、用途：刚玉、宝石、翡翠；光纤、石英表。思考：说明下列反应能够发生的理由或条

9、件或用途：（1）SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O (2) SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 （3）SiO2 Na2SO4 Na2SiO3 SO3（4） 2KNO3 SiO2 K2SiO3 NO + NO2 +2 (5) SiO2 + CaO = CaSiO32、硅酸及其盐： （1）硅酸的种类： H2SiO3 SiO2H2O 偏（正）硅酸 H4SiO4 SiO22H2O 正（原）硅酸 H6Si2O7 2SiO23H2O H4Si3O8 3SiO22H2O H2Si2O5 2SiO2H2O 二偏硅酸H2SiO3特点 (1) 二元弱酸（K14.2*10-

10、10 K2=10-12)(2)弱酸易发生缩合反应: (下页）4HClO4 P4O10 4HPO3 2Cl2O7（极难缩合）H2SO4强酸，难缩合：H2S2O7（焦硫酸）H3PO4中强酸，可缩合：Hn2PnO3n1（n聚磷酸）H4SiO4弱酸，易缩合：（2）硅酸盐水玻璃（water glass):硅酸钠的水溶液。SiO32 2H H2SiO3（胶体或凝胶）SiO32 2CO2 2H2O = H2SiO3 + 2HCO3-SiO32- + 2NH4+ = H2SiO3 + 2NH3(1) PbO2:(强氧化剂）PbO2 + 4HCl = PbCl2 + Cl2 + 2H2O5PbO2 + 2Mn2

11、+ + 4H+ = 5Pb2+ 2MnO4- + 2H2OPbSO4 +2e = Pb + SO42- E = -0.356VPbO2 + SO42- + 4H+ 2e = PbSO4 + 2H2O E = 1.685V 放电PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O E = 2.041V 充电（2）Pb3O4： （类似Fe3O4、I4O9）思考：分别写出Pb3O4、Fe3O4与浓盐酸反应的方程式。（3）硫化物： SnS 2H 3Cl SnCl3 H2SSnS S22 SnS32SnS2 4H 6Cl SnCl62- + 2H2SSnS2 + S22- =SnS32-3SnS2 + 6OH- = 2SnS32- + Sn(OH)62-PbS + 2H+ + 4Cl- = PbCl42- + H2S3PbS + 2NO3- + 8H+ = 3Pb2+ + 3S + 2NO + 4H2OPbS为半导体材料，S过剩为p型，Pb过剩为n型。（4）卤化物：SnCl2 H2O Sn（OH）