高中化学关于炭族元素的知识点详解

而中化学关于炭族元素的知识点详解

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点详解》的内容，具体内容：高中的高中会学习到很多的知识点，下面的

我将为大家带来关于碳族元素的知识点的介绍，希望能够帮助到大家。高

中化学关于炭族元素的知识点的介绍1.碳族元素性质的相似性和递变

性...

高中的高中会学习到很多的知识点，下面的我将为大家带来关于碳族元

素的知识点的介绍，希望能够帮助到大家。

高中化学关于炭族元素的知识点的介绍

1.碳族元素性质的相似性和递变性：

⑴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RH4

④非金属元素最高价氧化物对应的水化物为H2R03,其水溶液呈酸性；

金属元素低价氧化物对应水化物为、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。

⑴金刚石和石墨的晶体结构:

金刚石晶体里，每个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C02（足）2C0

②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。

Ca0+3CCaC2+C0（电石）

CuO+CCu+CO

SiO2+2CSi+2C0

Fe203+3C2Fe+3C0

④高温下，与水蒸汽发生反应，

⑤与氧化性酸发生反应：

C4HN03(浓)C022S022H20

3.二氧化碳(C02)

属于酸性氧化物，即为碳酸酸酎。

(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C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+CaOCaCO3

CO2+Ca(OH)2=CaCO3H20

CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

③与还原性物质发生反应，C02表现弱氧化性。

C02+C2C0

④与某些活泼金属反应，C02表现氧化性

C02+2Mg2MgO+C,生成黑色(C)和白色(MgO)两种粉末。

⑷制法：

实验室制法：CaC03+2HCl=CaC12H20+C02

工业制法：CaCO32co2(蓝色火焰)

②还原性：

CuO+CO

工业制法：

碳还原C02：C+C022C0

水煤气法：CH20(气)COH2

(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

⑴碳酸(H2c03)

①二元弱酸，分步电离：

H2C03H+HC03-、HC03-H+C032-

酸性：H2C03>HC03-

C02通入水中得到碳酸溶液，C02+H20H2C03,碳酸只存在于溶液中。

②碳酸是不稳定酸，易分解。

H2C03=H20+C02

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、

与盐等物质发生反应。

2Na0H+C02=Na2C03+H20

Na20+C02=Na2C03

+C02+H20=CaC032HC10

(2)碳酸盐：包括正盐和酸式盐两种盐

①溶解性：

碳酸盐除K、Na、NH4盐易溶于水，Mg2微溶于水外，剩余都难溶于

水。阳离子相同的碳酸盐，通常，正盐溶解性NaHC03溶解性。

②热稳定性：通常正盐〉酸式盐，如：

Na2C03Na2C03+C02H20

③正盐与酸式盐相互转化：

Na2C03+C02+H20=2NaHC03

Na2C03+HCl=NaHC03+NaCl

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

2NaHC03SiO2、Si+2C12SiF4+2H20

(HF制取：CaF2+H2s04(浓)Si02+H20

用途：石英制耐火材料、石英玻璃等。水晶用于制光学仪器和工艺品。

8.硅酸及硅酸盐

(1)硅酸(H2Si03)和原硅酸(H4SiO4)

硅酸(H2Si03)是一种难溶于水的弱酸，其酸性比碳酸还弱;通过硅酸钠

溶液和盐酸反应不同操作方法，可制得硅酸溶胶或凝胶，甚至可得到白色

胶状沉淀物，Na2Si03+2HCl=H2Si03+2NaCL硅酸凝胶经过处理后用CoC12

溶液浸泡、烘干，制得一种变色硅胶(Si02?xH20),吸水前为蓝色，吸水

后为粉红色，是一种很好的干燥剂。

硅酸还能和碱发生反应;H2Si03+2Na0H=Na2Si03+2H20。

原硅酸H4SiO4是一种很不稳定、难溶于水的弱酸。

⑵硅酸钠(Na2SiO3)：

Na2SiO3水溶液称之为水玻璃或泡花碱。

①发生水解反应，水溶液呈碱性：

SiO32-2H20H2Si03+20H-

②与酸发生反应：

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3

Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl

向Na2SiO3溶液中滴加盐酸，边加边强力振荡，得到硅酸溶胶，继续滴

加盐酸，得到硅酸凝胶。

9.硅酸盐工业

(1)玻璃工业

①制普通玻璃的主要原料：纯碱(Na2co3)、石灰石(CaC03)和石英

(Si02);若制有色玻璃或特种玻璃还要加入一些其它有色的物质。

②生产玻璃的主要反应和主要设备。

Na2C03+Si02Na2Si03+C02

CaC03+Si02CaSi03+C02,玻璃窑中进行。

③玻璃成分：玻璃不是晶体，称作玻璃态物质，它没有固定熔点，而

是在某一温度范围内逐渐软化。软化状态时，可制成任何形状制品。

普通玻璃：是Na2Si03、CaSi03和Si02熔化在一起的物质，可写成

Na20?Ca0?6Si02o

有色玻璃：在普通玻璃中加入氧化钻(Co203)呈蓝色，加入氧化亚铜

(Cu20)呈红色等，有色玻璃为固溶胶。

钢化玻璃：普通玻璃加热软化，急速冷却得到钢化玻璃，即成分与普通

玻璃相同，因热处理方法不同，而结构、物性不同。

(2)水泥工业：

①制水泥原料：石灰石、粘土和适量石膏(熟料中加入适量石膏，为的

是调节水泥硬化速度)。

②制水泥主要设备：水泥回转窑。

③水泥成分：主要成分是：

硅酸三钙：3CaO?SiO2

硅酸二钙：2CaO?SiO2

铝酸三钙：3CaO?A12O3

即水泥为混合物

④水泥性能和用途

水泥的组成和结晶形态的不同直接影响到它的主要性能。

水泥具有水硬性。水泥和水拌和后，发生作用，生成不同的水合物，同

时放出一定热量，生成的水合物逐步形成胶状物，并开始凝聚，最后有些

胶状物转变为晶体，使胶状物和晶体交错地结合成强度很大的固体，以上

过程叫水泥的硬化。

水泥不仅是一般建筑材料，而且是水下工程必不可少的建筑材料。水泥、

砂子和碎石按一定比率混合后，制得混凝土，常用来造桥，建厂房。若建

筑物用钢筋作结构，再浇注混凝土，即钢筋混凝土，使建筑物更加坚固。

10.碳族元素及其单质的物理性质和化学性质比较。

【典型例题】

［例1］下列关于硅的说法不正确的是（）

A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体

B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料

C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应

D.当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应

答案：C

［例2］下列关于碳族元素的说法中，错误的是（）

A.它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤族元素明显

B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱

C.碳族元素原子的最外层都有4个电子

D.主要化合价有2价和4价，大多数2价化合物稳定

答案：D

［例3］对于碳族元素，下列说法不正确的是（）

A.随着元素原子序数的增加，其单质的熔点逐渐升高

B.它是由非金属性向金属性过渡十分明显的元素族

C.只能形成共价化合物，不能形成离子化合物

D.除铅外，碳族元素均以4价化合物较为稳定

答案：A、Co

［例4］待发现的原子序数为114的元素X,其下列性质推断正确的是（）

A.它的金属活动性比铅强

B.有稳定的气态氢化物XH4

C.它稳定的化合价是4价

D.最高价氧化物为X02

答案：A、Do

［例5］将过量的C02分别通入①CaC12溶液;②Na2SiO3溶液;③溶

液;④饱和Na2c03溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是（）

A.①②③④B.②④C.①②③D.②③

H2c03,H2c03的酸性比盐酸弱，而比硅酸、次氯酸强。根据酸与盐反应

的规律，C02通入CaC12溶液无明显现象（弱酸不能制强酸）；过量C02通入

Ni2Si03溶液中有白色沉淀H2SiO3生成;C02通入溶液至过量，C02H20

CaC032HC10,CaC03H20C02,最终生成而无沉淀产生。过量C02通入

饱和Na2C03溶液中。

2NaHC03生成的NaHC03溶解度比Na2C03溶解度小而结晶析出。

编号

试剂

保存方法

理由

A

固体氢氧化钠

存放在带橡皮塞的广口瓶中

防止与空气接触被氧化和与水蒸气、二氧化碳接触而变质

B

碳酸钠晶体

存放在干燥密封的广口瓶中

防止风化而碎裂成粉末

C

液澳

存放在带橡皮塞的细口瓶中，并用水封

防止挥发

D

过氧化钠粉末

存放在带玻璃塞的试剂瓶中

防止吸收水分而变质

答案：B

据此，请填空：

(1)化合物F是o

(2)化合物I是。

(3)反应③的化学方程式是。

(4)反应④的化学方程式是。

2H20

反应④为：2F22H204HF02

经逐个物质核对，均符合题意，解毕。显然，本题的〃切入点〃，可以认

为是Si和C0,而HF和F2则是本题的难点和重点之所在。

2H20

(4)2F22H204HF02

答案：B、D

答案：B

答案：A、C

答案：B

化简得2xy=14,将A?DD各项中，x、y值代入验证，只有B符合方程。

另解：根据硅酸盐的另一种表示组成的方法?D?D氧化物的形式，可将

A12Si20x(0H)y,改写成

化简可得2xy=14,以下同前解。

［例12］三硅酸镁被用来治疗胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后

能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si308?nH20改写成氧化物形式为

，写出它中和胃酸(HC1)的化学方程式。

解析：本题主要考查硅酸盐的书写方式和性质，其氧化物形式的书写关

键在于化合价，该物质中Mg为2价，Si为4价，其氧化物分子式分别为

MgO,Si02,故三硅酸镁的氧化物形式为：2MgO?3SiO2?nH2O,与盐酸反应

的方程式(只有MgO能反应)为：

2Mg0?3Si02?nH204HCl=2MgC123Si02(n2)H20

［例13］(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式：

①镁橄揽石(Mg2SiO4)：。

②高岭石［o

通过以上改写可知，HN03的酸醉为,HCOOH与浓H2s04反应可

制气体。

（3）已知在一定条件下，Fe在C12中燃烧可以生成Fe3c18,它可以看作

是FeC12?2FeC13,类似地，碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8,则它可

以看作是。

。上述反应中，Fe由2价变为3价，而Y的化合价不变，则可推算此

钮矿石的化学式中x=。若用氧化物表示其组成，则化学式可写

成o

解析：依题意在窃矿石中Y元素的化合价为3价，铁元素为2价，Be

元素只有2价，Si元素为十4价，氧元素为?D2价，由化合物中元素的正

价总数与负价总数的绝对值相等，可知x=2。

改写成氧化物的形式为：Y203?Fe0?2Be0?2SiO2

［例15］自YBa2Cu307?D超导氧化物发现以后，许多新型超导材料不断

问世。汞系超导氧化物就是一类典型的代表物。1993年Putilin等合成了

第一个汞系超导氧化物HgBa2CuO4（Hg?D1201相Tc=94K）,紧接着

HgBa2CaCu206（Hg?D1212相Tc=127K）和HgBa2Ca2Cu308（Hg?D1223相

Tc=134K）也相继合成出来。该类化合物可用通式表示为。

答案：HgBa2Can?DlCunO2n2（其中人n为大于或等于1的正整数）

解析：对这几种汞系超导氧化物中各元素的原子个数进行分析，分析过

程如下HgBa2CalCunO2n2。

【模拟试题】（答题时间：60分钟）

一.选择题（本题共20小题，每小题3分，共60分。每小题有只有一

个选项符合题意）

1.用于汽车或火车车窗上的玻璃是（）

A.普通硬质玻璃B.铅玻璃C.钢化玻璃D.玻璃钢

2.石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输

电线、电厂设备损坏。这是由于石墨（）

A.有放射性B.易燃、易爆C.能导电D.有剧毒（MCEOO）

3.下列气体不会造成大气污染的是（）

A.N02B.S02C.C02D.C12

4.下列化合物中最容易脱水的是（）

A.NaOHB.B.C,D.

20.据报导，国外有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸

松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合

物薄膜。据称这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是（）

A.碳、氮原子构成网状结构的晶体

B.碳氮键比金刚石中的碳碳键更强

C.氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多

D.碳、氮的单质化学性质均不活泼

二.填空题（本题包括7小题，共30分）

21.（4分）盐碱地（含较多NaCl、Na2CO3）不利于作物生长，其产生碱性

的原因是（用离子方程式表示）；施加适量石膏可降

低盐碱地的碱性，表示其反应原理的离子方程式是。

22.（8分）称取一定质量的含不同杂质的纯碱溶于水后与适量盐酸反应，

跟同质量不含杂质的纯碱相比（填多或少）

（1）若纯碱中含小苏打，则盐酸用量____,产生气体的量_____;

（2）若纯碱中含碳酸钾，则盐酸用量____,产生气体的量______;

（3）若纯碱中含氯化钠，则盐酸用量____,产生气体的量______;

（4）若纯碱中含碳酸氢钙，则盐酸用量_____,产生气体的量______。

23.（3分）将50mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液和5mL0.5mol/L

的乙酸溶液混合蒸干并强热，最终得到的固体是,得到此固体

的最后化学方程式是：。

24.（7分）物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟

酸;C是一种气体;D是白色胶状沉淀;E是白色固体。A、B、C、D、E间的

转化如右图，根据图示关系回答：

分子式A,B,C,D