【创新设计】高考化学一轮复习 第1节 碳族元素 碳元素单质及其化合物课件 大纲人教

第七章碳族元素第一节碳族元素碳元素单质及其化合物复习目标展示1．了解碳族元素的相似性和递变性、熟记特殊性。2．掌握碳元素的几种同素异形体及其物理特性。3．理解C、CO的还原性及其应用，并能够熟练掌握CO2的性质及制法。知识点1碳族元素问题1：结合元素周期律(表)的知识，如何理解ⅣE元素的结构与性质1.在元素周期表中的位置位于元素周期表的第

族。包括碳（

）、硅（

）、锗（

）、锡（

）、铅（

）5种元素。2.相似性（1）都有

、

价（+2价的硅不稳定）。（2）氢化物RH4及卤化物RX4均为正四面体，为

分子。（3）都有RO、RO2两种氧化物。（4）RH4、R单质及+2价化合物（CO、Sn2+）有

。ⅣACSiGeSnPb+4+2非极性还原性3.递变性（1）（2）从C到Pb，对应氢化物稳定性依次

。（3）从C到Pb，最高价氧化物对应的水化物的酸性依次

。减弱减弱4.特殊性（1）C、Si、Ge、Sn的+4价稳定，Pb的

价稳定，

价的铅有极强的氧化性。在碳氢化合物和硅烷中碳和硅均呈负价。（2）原子晶子：金刚石、晶体Si、SiO2；半导体材料：Si、Ge。+2+4【思维延伸】（1）最高正价与最低负价绝对值相等的元素不一定是ⅣA族元素，也可能是H元素。（2）单质最硬、形成化合物种类最多的元素是碳元素。碳元素单质及其氧化物名称金刚石石墨C60(C70)晶体结构正四面体，立体网状结构，原子晶体平面正六边形的层状结构，混合型晶体笼状结构，形似足球，分子晶体主要性质熔、沸点很高，硬度大，难溶于溶剂，不导电熔点很高，质软，有滑腻感，导电可与金属掺杂形成超导体主要用途钻具、装饰品润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料高温润滑剂、耐热和防火知识点2碳元素单质及其氧化物问题2：碳元素有几种同素异形体？怎样鉴别CO与CO2？5.碳的同素异形体6.碳单质的性质7．CO与CO2的比较【思维延伸】

(1)最近又发现了C70、C90等许多C元素的同素异形体。(2)C与SiO2的反应属于同主族元素单质间的置换反应，是制取粗硅的反应。(3)CO主要用于冶金工业作还原剂；CO2用作致冷剂、光合作用、人工降雨。考点1CO2与碱（盐）的反应（碳酸盐及碳酸氢盐的转化)1．与碱的反应

若碱中的阳离子是Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋等，则会生成碳酸盐沉淀，继而碳酸盐溶解又转化成碳酸氢盐。2．与盐的溶液反应

反应的实质H2CO3的酸性比某些酸的酸性强。常见的有：(1)H2S、H2SO3、H2CO3都是二元弱酸，与碱反应情况用数轴表示(以H2CO3为例)如下：注意：“CO2+H2O”相当于H2CO3；“SO2+H2O”相当于H2SO3。（2）Al（OH）3不溶于H2CO3，因此无论CO2量多少，与反应只生成Al（OH）3。（Al（OH）3相当于“HAlO2+H2O”）要点深化【例例1】】(2009··全国国理理综综Ⅱ)下列列叙叙述述中中正正确确的的是是()A．向含含有有CaCO3沉淀淀的的水水中中通通入入CO2至沉沉淀淀恰恰好好溶溶解解，，再再向向溶溶液液中加加入入NaHCO3饱和和溶溶液液，，又又有有CaCO3沉淀淀生生成成B．向向Na2CO3溶液液中中逐逐滴滴加加入入等等物物质质的的量量的的稀稀盐盐酸酸，，生生成成的的CO2与原原Na2CO3的物物质质的的量量之之比比为为1∶∶2C．等等质质量量的的NaHCO3和Na2CO3分别别与与足足量量盐盐酸酸反反应应，，在在同同温温同同压下，生成的的CO2体积相同D．向Na2CO3饱和溶液中通通入CO2，有NaHCO3晶体析出解析：本题考查碳酸酸盐与碳酸氢氢盐之间的转转化问题。在在含有碳酸钙钙沉淀的溶液液中通入二氧氧化碳恰好生生成碳酸氢钙钙，其与碳酸酸氢钠混合不不发生反应，，不会生成碳碳酸钙沉淀，，A项错误；；碳酸钠与盐盐酸反应是分分步反应，等等物质的量的的氯化氢与碳碳酸钠反应只只生成碳酸氢氢钠，不能生生成二氧化碳碳：Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3，B项错误；等等质量的碳酸酸钠和碳酸氢氢钠分别与足足量盐酸反应应：Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O，NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O，产生的二氧化化碳在同条件件下体积比为为84∶106=42∶∶53，C项错误；向向碳酸钠饱和和溶液中通入入足量二氧化化碳，生成碳酸氢钠，由由于碳酸氢钠钠溶解度小于于碳酸钠的溶溶解度，且溶剂减少、生生成溶质质量量增多，故析析出碳酸氢钠钠晶体，Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3↓，D项正确确。答案：D变式训训练1.（（2010··原创创题））2009年年12月19日日哥本本哈根根气候候国际际会议议在争争吵中中结束了了，会会议争争论了了“减减少碳碳排放放问题题”。。减少少碳排排放就就是减减少CO2的排放放。下下列有有关CO2的说法法正确确的是是（））A.哥哥本哈哈根会会议上上之所所以提提出减减少CO2的排放放问题题，是是因为为CO2是一种种大气气污染染物B.将将CO2通入NaOH溶溶液中中反应应的实实质是是OH-结合了了H2CO3电离出的H+，破坏坏了H2CO3的电离离平衡衡C.将将CO2通入Na2SiO3溶液中中至过过量，，溶液液会变变澄清清D.少少量CO2通入过过量苯苯酚钠钠溶液液中，，产物物有苯苯酚和和Na2CO3解析：CO2会产生温室室效应，使使气候变暖暖，这是提提出减碳排排放问题的的原因，A项不正确确；CO2通入a2SiO3溶液中，一一定会产生生浑浊，因因为生成了了不溶性的的H2SiO3，所以C项项不正确；；D项中产产物应是苯苯酚和NaHCO3。答案：B考点2CO、CO2性质的应用用1．CO的的还原性(1)CO能与许多多金属氧化化物反应，，生成金属属单质和CO2(2)CO能与H2O(g)反反应制取H2CO＋H2O(g)CO2＋H22．CO2与部分碱反反应先生成成沉淀，后后沉淀溶解解3．除去CO、CO2气体中混有有的杂质(括号内为为杂质)(1)CO(CO2)：通过盛盛有NaOH溶液的的洗气瓶。。(2)CO2(CO)：：通过盛放放灼热CuO的硬质质玻璃管。。(3)CO2(O2)：通过盛盛放灼热铜铜网的硬质质玻璃管。。(4)CO2(SO2)：通过饱饱和的NaHCO3溶液或酸性性KMnO4溶液。(5)CO2(HCl)：通过饱饱和的NaHCO3溶液。(6)CO2(H2S)：通过过CuSO4溶液。【例2】（（2009·高考题题改编）下下列是中学学化学中常常见物质间间的反应转化关系图图，其中部部分产物已已略去。已已知：A、、D是单质质，且C、、E、G中均均含有A单单质中的元元素，B、、F、H中中均含有D单质中的的元素；常温下下，除C、、E外其他他物质均为为固体。试回答下列列问题：（1）写出出下列物质质的化学式式：A，H。（2）写出出下列变化化的化学方方程式：E→G，D→F，E→A。CH2SiO3（3）B的用途途（至少少说出一一种）。思路点拨拨：单质A与与B高温温下反应应生成单单质D与与气态化化合物C，C可可与氧气反反应生成成E，推推测E一一定为非非金属氧氧化物，，而E又又能与Mg反应应生成单质质A，推推测E为为CO2，则A为为单质碳碳。CO2与Na2O2反应生成成Na2CO3，因为单单质D能能与NaOH反反应，而而固态单单质能与与NaOH反应应者，在中中学阶段段只有Al与Si，Al不能能由碳单单质与化化合物反反应制得得，所以推断断D为Si，则则B为SiO2，F为Na2SiO3。而Na2SiO3能与E（CO2）、H2O反应生成Na2CO3与H2SiO3，H2SiO3受热分解生成B。制造光导纤维维高分解密：在复习中，一一要培养整体体思维能力。。综合分析问问题中各条信信息，综合判判断，不要着着眼于局部限限制。二要敢敢于迁移创新新，学会类推推。三要学会会寻找突破点点，如本题中中Mg与氧化化物E反应可可生成A单质质，就可推测测E为CO2，A为C。知识支持：碳及化合物的的知识网络变式练习2.(2010·模拟题题)将足量的CO2不断通入KOH、制Ca(OH)2、KAlO2的混合溶液中中，生成沉淀淀与通入CO2的量的关系可可表示为()解析：通入CO2后发生的反应应依次为：CO2＋Ca(OH)2CaCO3＋H2O；CO2＋2KOHK2CO3＋H2O；CO2＋2KAlO2＋3H2OK2CO3＋2Al(OH)3↓；CO2＋K2CO3＋H2O2KHCO3；CO2＋CaCO3＋H2OCa(HCO3)2。所以，随着着CO2的通入，先生生成CaCO3，沉淀的量保保持一段时间间不变，然后后又继续生成成Al(OH)3沉淀，然后又又保持一段时时间不变，接接着沉淀逐渐渐溶解一部分分，最后剩下的就是Al(OH)3，对照题图可可知选项C正正确。答案：C客观题以考查碳族元元素的相似性性、递变性、、CO和CO2的性质，碳酸酸盐及碳酸氢氢盐的相互转转化为主。【考题一】(2010·改编题)下列关于碳族族元素的叙述述中错误的是是()A．与其他元元素化合时易易形成共价化化合物，也能能形成离子化化合物B．碳族元素素形成化合物物时的最高价价均为＋4价价C．碳的氧化化物(CO2)和硅的氧化化物(SiO2)都是酸性氧氧化物，均不能与酸反应应D．碳族元素素是形成化合合物最多的一一族元素审题视点：以元素周期期律(表)的的知识为指导导，相似性和和递变性为思思维切入点，，同时还要注注意到特殊性性。思维导图标准答案：C高分解密对于肯定结论论要采用举反反例的方法，，如C项所述述“均不能与与酸反应”，，举出SiO2能与HF反应应就可判断该该肯定说法是是错误的；对对于可能的结结论要采用举举正例的方法法，如A项所所述“易形成成……，也能能形成离子化化合物”，举举出CaC2即可判断A项项正确。主观题主要考考查有有关碳碳族元元素的的无机机推断断题，，与碳碳有关关的探探究性性实验验题、、与碳碳族元元素有有关的的综合合计算算题等等知识识。【考题题二】】(12分)工业上上利用用焦炭炭和水水蒸气气反应应制水水煤气气，某某兴小组让水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是CO和H2，还有CO2和水蒸气等。请用下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有CO和H2。(加热装置和导管等在图中略去)回答下下列问问题：：盛NaOH溶液的装置用途是

。(2)仪器器B中中需加加入试试剂的的名称称(或或化学学式)是，所发生生反应应的化化学方方程式式是。(3)仪器器C中中需加加入试试剂的的名称称(或或化学学式)是，其其目(4)按按气气流流方方向向连连接接各各仪仪器器，，用用字字母母表表示示接接口口的的连连接接顺顺序序：：g——ab。除去去水水蒸蒸气气除去去CO2氧化化铜铜(或或CuO)无水水硫硫酸酸铜铜(CuSO4)检验验H2Okj——hi——cd(或或dc)——fe——lm(5)能能证证明明混混合合气气中中含含有有CO的的实实验验依依据据是是______________________________________________________________________(6)能证明混合气中含有H2的实验依据是________________________________________________________________________。原混混合合气气中中的的CO2已除去，，与CuO反应应后生成成的气体体能使澄澄清石灰灰水变浑浑浊原混合气气中的H2O已除去去，与CuO反作答与批批改实录录题后反思思化学实验验有多种种形式，，可以是是基本操操作、物物质制备备、性质质检验、、还可以以对实验验进行设设计和评评价，解解答时关关键是明明确实验验目的，，找到解解题的方方法。点评水蒸气通通过灼热热的焦炭炭后，生生成气体体的主要要成分是是CO和和H2，还有CO2和水蒸气气，而本本题检验验CO和和H2的方法是是检验CO和H2的氧化产产物CO2和H2点拨(1)水水蒸气高高温和炭炭反应中中生成CO和H2是水煤气气的成分分，其中中含有CO2和水对CO和H2的检验能能形成干干扰，实实验时必必须除去去。(2)物物质检验验时应考考虑顺序序。1．(5分)(2010·改改编题)对于ⅣⅣA族元元素，下下列叙述述中不正正确的是是()A．SiO2和CO2中，Si和和O、、C和和O之之间都都是共共价键键，但但二者者晶体体类型不同同B．C、Si和和Ge的最C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D．该该族元元素的的主要要化合合价是是＋4和＋＋2，，但Si无无＋2价解析：：A项中中SiO2、CO2均为共共价化化合物物，原原子间间以共共价键键结合合；B项中中C、、Ge的次次外层层电子子数分分别为为2、、18；C项CO2、SiO2均可与与CaO反应应生成成对应应的盐盐。答案：：B2．(5分分)(2010·陕陕西延延安中中学月月考)如图图中M、N为含含X元元素的的常见化合合物。。则X元素素为()A．Fe或或CB.Cu或或FeC．N或SD.C或Al解析：：置换反反应：：Fe＋CuCl2Cu＋＋FeCl2或C＋＋2CuO2Cu＋CO2↑；化化合反反应：：2FeCl2＋Cl22FeCl3,2FeCl3＋Fe3FeCl2或CO2＋C2CO,2CO＋O22CO2；2Fe＋＋3Cl22FeCl3,2C＋O高温点燃点燃答案：：A3．(5分分)(2010·模模拟题题)干干冰可可作为为冰淇淇淋携携带过过程中中的保保温剂剂。某人回回家后后将干干冰放放在密密封的的瓶中中保存存在冰冰箱里里。关关于此此举动以下下说法法正确确的是是()A．可可增强强冰箱箱的制制冷效效果，，是节节能的的好方方法B．冰冰箱内内温度度低，，便于于干冰冰的保保存，，以利利重复复利用用C．干干冰易易升华华，放放在密密封的的瓶中中会因因体积积膨胀胀而发发生爆爆炸D．干干冰易易与冰冰箱内内的食食物发发生化化学反反应，，影响响食物物的营营养价价值解析：：干冰放放在密密封的的瓶中中即使使放在在冰答案：C4．(5分分)(2010·福福州一一中期期中考考题)往含含0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持持续稳定地地通入CO2气体，当通通入气体为8.96L(标准准状况)时时立即停止止，则这一一过程中，，溶液中离子子物质的量量之和与通通入CO2气体的体积积关系正确确的图象是(气体的溶溶解和离子子的水解都都忽略不计计)()解析：本题涉及许许多个反应应Ba(OH)2＋CO2BaCO3↓＋H2O①①2NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O②②BaCO3＋H2O＋CO2Ba(HCO3)3③Na2CO3＋CO2＋H2O2NaHCO3④当未通CO2气体时，溶溶液中离子子的物质的的量为0.2molNa＋，0.1molBa2＋，0.4molOH－；当通入2.24LCO2时，发生反反应①，此此时溶液中中离子的物物质的量为0.2molNa＋，0.2molOH－；当通入4.48LCO2时，发生反反应②，此此时溶液中中离子的物物质的量为0.2molNa＋，0.1molCO-；当通入6.72LCO2时，发生反反应④，此此时溶液中中离子的物物质的量为0.2molNa＋，0.2molHCO；；当通入8.96LCO2时，发生反反应③，此此时溶液中中离子的物物质的量为为0.2molNa＋，0.1molBa2＋＋，0.4molHCO。。答案案：：C5．．(10分分)(2010··泰泰安安一一中中期期中中考考题题)用用白白云云石石(CaCO3·MgCO3)为主主要要原原料料生生产产碱碱式式碳碳酸酸镁镁和和无无水水氯氯化化镁镁的的流流程程如如下下：：(1)回回答答下下列列问问题题：：①““灰灰浆浆”_________________________________________________。②从MgCl2晶体得到无水MgCl2的操作为

。Ca(OH)2[或或Ca(OH)2和Mg(OH)2]将MgCl2·6H2O晶晶体体在在干干燥燥的的HCl气气流流中中加加热热(2)为为探探究究所所制制得得