高三化学一轮复习 碳族元素 碳及其化合物教学案

1、碳族元素体碳及其化合物1 .复习要点1、碳族元素体的原子结构特征、碳族元素体的化学键合价为正四价和正二价2 .碳族元素体的性质及其演变规律3 .碳和硅的性质、用途。2 .难点焦点1 .碳和硅的化学性质化学性质碳硅元素还原性与单体反应(不稳定)与氧化物反应和酸反应与、等没有反应，但包括以下内容与水或碱溶液反应反应2 .二氧化碳和二氧化硅的结构、性质比较(参照表7-7 )项目类别酸性氧化物酸性氧化物晶体类型分子晶体原子晶体熔点和沸点矮高，硬度大化学性质不溶于水，也不与水反应联系3 .硅及其化合物的特性1. Si的还原性比c大，但c在高温下可以还原Si。2 .非金属单质和碱液的作用一般不释放，但Si

2、释放H23 .非金属单质一般不与非氧化性酸起作用，而Si与HF起作用4 .非金属单体一般是非导体，而Si是半导体。5. SiO2是酸无水物，但不溶于水，不能使其直接与水作用来制造H2SiO3。6 .非金属氧化物的熔化沸点一般较低，但SiO2高。7 .酸性氧化物一般不与酸起作用，而SiO2与HF起作用。8 .无机酸一般容易溶于水，但不易溶于水。由于H2CO3的酸性大于H2SiO3，因此在Na2SiO3溶液中通入CO2时会发生以下反应，但在高温下可能发生10. Na2SiO3的水溶液称为水玻璃，但与玻璃的成分有很大差异，硅酸钠金属钍水溶液(即水玻璃)俗称鼓泡碱，是盐的溶液，不是碱溶液。4 .硅和碱

3、溶液的反应特性硅和强碱溶液的反应本质是什么？ 到底什么物质是氟化剂？ 根据化学方程式进行分析，和似乎都是氟化剂，其实不然。 上述反应实际上分两个阶段进行其中反应为氧化还原反应，反应为非氧化还原反应。 两式相加得到总反应方程式。 其中NaOH既不是氟化剂也不是还原剂，发挥反应物、酸化作用的只有H2O。 因此H2O是式的氟化剂，也是总反应的氟化剂。 为了表示反应的本质(或要求表示电子转移方向和数量时)，可写如下11 .碳及其化合物的知识网络二氧化碳c二氧化碳CaCO3甲级联赛C2H2二氧化碳有机物二氧化碳CH4二氧化碳二氧化碳二氧化碳O2SiC、CCl4不完全燃烧O2(不足)O2(不足)O2CuO

4、炽热碳NH3H2OO2(点火)我是的二氧化碳卡奥我是的Si、Cl2 ()点火O2(点)CuO()碳、钴二氧化碳NaOH二氧化碳NaOHh甲基丙烯酸甲酯高温H二氧化碳二氧化碳、H2O我是的甲基丙烯酸甲酯二氧化碳(水)OH。加热硅及其化合物的知识网络二氧化碳二氧化碳、H2ONaOH二氧化碳四号元素国际机场二氧化碳卡西奥3国际足球联盟四氧化四国际集成电路超级联赛O2(自燃)H2O2()FeO (高温)F2赫夫Cl2(高温)H2(高温)c (高温)c (高温)足量Na2CO3(高温)NaOH (溶液)CaO()CaCO3 ()二氧化碳-H2Oc (适量)3 .例题的精说例1 )以下关于碳族元素体的说法

5、正确的是。a .单体为无色结晶b .单体中硅元素单体的熔点最高c .碳族元素体形成的化合物的种类最多d .化合物中最稳定的化价均为4价分析：选项a :碳族元素体形成的单质中，因为只有金刚石是无色结晶，所以a是错误的。选项b :在形成有碳族元素体的单体中，金刚石、结晶硅为原子结晶，金刚石的熔点高于结晶硅。 本族单体的熔点和卤素族元素体单体的熔点的推移倾向不同，卤素族单体的熔点从F2I2开始依次上升，碳族元素体单体从CPb的熔点开始有降低的倾向，因此b项是错误的。选项c :碳族元素体位于周期表的中部，易形成共价键化合物，特别是碳元素体是构成多种有机物的最重要元素体。选项d :对于Pb的稳定价格状态

6、为2，因此选项d也是错误的。回答： c例2 )通过硅元素、磷、硫、氯元素与氢反应的情况和氢化物的稳定性说明这些非金属性的强弱，用原子结构理论说明。分析：元素体非金属性越强，越容易与氢瓦斯气体反应，生成的瓦斯气体氢比稳定。 比较一下硅、磷、硫、氯元素和氢的反应容易度，就可以知道非金属性的强弱。回答：硅只能在高温下与氢反应生成瓦斯气体状的氢化物SiH4。 磷的蒸汽和氢反应生成瓦斯气体状的氢化物PH3，但相当难。 加热时硫蒸气与氢瓦斯气体化合，可以生成瓦斯气体状氢化物H2S。 氯元素瓦斯气体和氢瓦斯气体在照射或点燃时会爆炸化合，生成瓦斯气体状的氢化物HCl。 按照这些个氢化物的稳定性从小到大的顺序，

7、SiH4PH3H2SHCl。 由以上事实可知，按照非金属性由弱到弱的顺序，SiPSCl。 根本原因是：硅、磷、硫、氯元素核外电子层数相同，最外层电子数随着原子序数的增加而逐渐增加，原子半径减小，外层电子引力增强，元素体非金属性也逐渐增强。例3 )最近，科学家研制出了具有类似中空泡泡纱结构的新分子。 化学式为C60，以下说法正确A.C60是一种新化合物B.C60和黑金属铅都是碳的同素异形体c .在C.C60中包括络离子键D.C60的公式量是720分析：泡泡纱引擎C60在教科书正文中并没有学到，但如果明确了单体、化合物、同素异形体、化学键、式量的概念，就可以对各种选择进行认真的辩论，简单地进行回答

8、。 C60是由同种的元素体(碳)构成的单纯的物质，属于单体的碳原子彼此以共价键结合的C60和黑金属铅都是由碳元素体构成的不同的单体，都是碳的同素异形体，C60的式量=1260=720。 解题方法是概念辩论法。回答： BD例4 )发现114号新元素(位于第7周期IVA族)时，以下x可具有的性质是合理的。A.X是非金属元素B.X二价化合物比四价化合物稳定C.XO2具有强氧化性D.X中有稳定的瓦斯气体状氢化物分析：根据碳族元素体性质的演变规律，发现114号元素体的金属性比金属铅强，必定是金属元素体。 其稳定价格状态应与金属铅相同，即2价，XO比XO2稳定。 由于X4络离子的其他电子变为X2，所以XO

9、2具有强的氧化性。 x是金属元素体，不存在稳定的气体氢化物。回答： BC例5 )近年来，科学家在氦原子的气氛中给石墨电极通电，黑金属铅挥发，在该挥发的黑烟中发现C60，这被称为金刚石。 它是一种具有中空泡泡纱结构的新分子，碳原子之间存在键，其摩尔质量为，金刚石是结构的结晶，碳原子之间通过键，含有由碳原子组成的环，最小环上有个碳原子，各碳原子上的2个碳原子键的角度为(填充角度)分析：由C60分子组成可知，是由碳元素体组成的单质，与金刚石互为同素异型体。 在分子中，碳原子和碳原子之间用共价键结合，其摩尔质量可以由化学式求出，即1260=720g/mol。 金刚石是正四面体型的空间网状结构，晶体中的

10、一个碳原子位于正四面体的中心，四个碳原子通过共价键结合在一起，分别位于正四面体的四个顶点。 形成最小的环，所含碳原子数，必须通过平时分析教材中的拉斯特和模型得知，结合角为10928。 本题着重考察学生的同素异形体概念，培养三度空间思维能力。答：同素异形体共价720g/mol空间网状原子共价610928。例6 )二氧化硅的熔融沸点高的原因是a .在二氧化硅中，硅氧原子个数之比为12b .二氧化硅晶体是立体网状的原子晶体c .在二氧化硅中，SI-O键的结合能大d .二氧化硅晶体中的原子通过共价键结合分析：此问题不难，但涉及二氧化硅晶体结构的重点知识。 二氧化硅的熔融沸点高是因为结晶中的SI-O键的

11、结合能高，形成立体网状的原子结晶，熔融需要消耗很多能量。 因此，本问题应该选择b、c两个选项。回答： BC下面的说法正确的是a .二氧化硅溶于水显示酸性b .通过使二氧化碳通过水玻璃，可以得到奥尔特硅酸c .高温时二氧化硅与碳酸纳金属钍反应释放二氧化碳，因此硅酸的酸性比碳酸强d .二氧化硅是酸性氧化物，不溶于酸分析：该问题是有关硅及其化合物性质的选择题，最好采用筛选法。A.SiO2难溶于水，不显示酸性。b .奥尔特硅酸的酸性比碳酸弱，当CO2通过水玻璃(Na2SiO3溶液)时，将产生强酸制的弱酸采集的复分解反应na2sio3 2h2o co2=na2co3 h4sio4。c .高温时可以进行如

12、下反应SiO2 Na2CO3=Na2SiO3 CO2。但是，由于CO2呈瓦斯气体状逃逸，硅酸比碳酸强，硅酸和碳酸酸性的强弱的比较并不意味着存在于水溶液中。D.SiO2可溶于氢氟酸，这是SiO2的重要特性之一。SiO2 4HF=SiF4 2H2O回答： b例8 )碳化硅(SiC )的结晶具有类似金刚石的结构，碳原子和硅元素原子的位置交替。 以下3种结晶金刚石、结晶硅、碳化硅中，它们的熔点按从高到低的顺序： A. B. C. D. 分析：这个问题是提供新方案的信息迁移问题。 新的情况是碳化硅晶体具有类似于金刚石的结构这个问题的考察内容是化学键和晶体结构。所列3种晶体均为原子晶体，结构相似，晶体内的

13、键合力为呈空间网状的共价键共价键的键长： c-c键CSi键 CSi键 SiSi键共价键的键长越短，结合能越大，原子晶体的熔点越高。 因此，三者的熔点从高到低的顺序是金刚石、碳化硅、结晶硅。回答： a例9 )物质a是高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸等强酸。 a与纯碱发生熔融反应，生成化合物b的同时释放出瓦斯气体c。 使气体c通过b的溶液，得到化合物d。 d是在干燥空气中与化合物e中继而加热e，得到化合物a。 试写a、b、c、d、e的化学式： A_、b_、D_、e。分析：这个问题应该根据实验现象的分析得出结论。 a是不溶于硫酸、硝酸等强酸的高熔点化合物，与纯碱发生熔融反应，而且放出瓦斯气体c，可以初

14、步判断a是SiO2，b是Na2SiO3，c是CO2。 使CO2通过Na2SiO3溶液，得到凝胶状沉淀H4SiO4，H4SiO4容易在干燥空气中脱水生成H2SiO3，H2SiO3仅通过加热生成SiO2。 每个这些个都符合主题给出的实验现象，这证明a确实是SiO2。 a判断了的话，其他物质的推定会马上解开。答案：二氧化碳，二氧化碳，二氧化碳，四氧化碳，四氧化碳例10 )关于下一个二氧化硅的说法正确吗？ 简单说明理由。a .二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子组成b .二氧化硅也被称为无水硅酸c .二氧化硅与水化合生成对应的水合物硅酸；d .二氧化硅的酸无水物和碱的反应与酸反应因为二氧化硅和碳酸纳金

15、属钍反应生成CO2，所以硅酸比碳酸的酸性强。分析：判断是非问题，一般概念知识多，判断的正确率取决于掌握知识的精准性和完全性。 a不对，二氧化硅是原子结晶，结晶是氧原子和硅原子个数比为21的网状主体结构，没有分子，SiO2不是分子式，而是化学式。b对，二氧化硅是硅酸的酸无水物c是错的，二氧化硅是不溶于水的酸无水物d失误，二氧化硅是酸无水物，有酸无水物的共通性，能与碱反应，二氧化硅有特性，能与氢氟酸反应。e是错误的，二氧化硅和碳酸纳金属钍反应生成硅酸纳金属钍是高温，利用CO2的挥发性促进反应完成，硅酸酸性不能说比碳酸强。回答： b(1)用化学方程式编写了生石灰中混合的灰水晶和石灰石的化学检查方法(

16、2)用一种试剂鉴别硅酸纳金属钍、硫酸纳金属钍、碳酸纳金属钍3种未知液用怎么破还是写出实验现象和结论。(1)生石灰成分是氧化钙元素，若不含杂质，加入盐酸完全溶解，没有瓦斯气体生成。 加入盐酸与一盏茶反应后也有不溶于水的固体，暗示存在灰水晶杂质。 加入盐酸溶解，无色无味，释放出浑浊的瓦斯气体，显示生石灰中含有石灰石。CaO 2HCl=CaCl2 H2O我是CaCO3 2HCl=CaCl2 H2O CO2。CO2 Ca(OH)2=CaCO3 H2O(2)3种未知液均为纳金属钍盐，应根据酸络离子的特性选择鉴别方法。 碳酸盐和硅酸盐都与盐酸反应，但由于现象不同，可以用盐酸鉴别。 用3根小试管各取3种未知液，分别滴加稀盐酸，有气体生成的是碳酸纳金属钍溶液，有白色胶状沉淀的是硅酸纳金属钍溶液，没有明显现象的是硫酸纳金属钍溶液。回答：请参阅分析例12 )如何用供给的试剂和方法去除各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)。 将所选回答的编号填入表内对应的空格(如果不需要追加试剂，对应的