碳及其化合物

第25講碳及其化合物一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)梳理知識(shí)框架碳族元素碳族元素的特征：最外層電子數(shù)為4，既不容易得到，也不容易失去。碳族元素的化合價(jià)：+2,+4碳族元素的遞變規(guī)律：C,Si是非金屬，Ge是半導(dǎo)體，Sn,Pb為金屬碳族元素在自然界里的存在：C（石墨，金剛石）Si（SiO2）幾種同素異形體：C（金剛石，石墨，C60，不定型碳）碳單質(zhì)在常溫下碳很穩(wěn)定，只在高溫下能發(fā)生反應(yīng)，通常表現(xiàn)為還原性。燃燒反應(yīng)：C+O2==CO2（完全）2C+O2==2CO（不完全）與某些氧化物的反應(yīng)：C+CO2==2COC+SiO2==CO2+SiC+H2O==CO+H2O（水煤氣反應(yīng)）與某些氧化性酸反應(yīng):C+2H2SO4（濃）==CO2+2SO2+2H2O（與HNO3也可）一氧化碳物理性質(zhì)：無(wú)色無(wú)味，密度略大于空氣化學(xué)性質(zhì)（1）可燃性：2CO+O2==2CO2（2）還原性：還原金屬氧化物（氧化鐵，氧化銅等）二氧化碳物理性質(zhì)：無(wú)色無(wú)味，密度比空氣大。固態(tài)的叫干冰實(shí)驗(yàn)室制法：石灰石與鹽酸反應(yīng)制取化學(xué)性質(zhì)（1）酸性氧化物——酸酐：CO2（2）氧化性：C+CO2==2COCO2+2Mg==2MgO+C碳酸鹽溶解性：Ca(HCO3)2>CaCO3；Na2CO3>NaHCO3熱穩(wěn)定性：堿金屬正鹽>堿金屬酸式鹽Na2CO3>CaCO3；Na2CO3>NaHCO3碳酸正鹽與碳酸酸式鹽之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系：正鹽到酸式鹽加H+酸式鹽到正鹽OH-例題解析1.下列事實(shí)中能證明碳的非金屬性比硅強(qiáng)的是（）①往Na2SiO3溶液中通入CO2產(chǎn)生白色沉淀②石墨是導(dǎo)體，晶體硅是半導(dǎo)體③制玻璃過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑④CH4比SiH4穩(wěn)定A.①④ B.②③C.③④ D.①②2.已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：C(石墨)+O2(g)=CO2(g)；ΔH=?393.51kJ/molC(金剛石)+O2(g)=CO2(g)；ΔH=?395.41kJ/mol，則下列結(jié)論正確的是（）A.在該條件下金剛石比石墨穩(wěn)定，等質(zhì)量時(shí)金剛石的能量大于石墨B.金剛石轉(zhuǎn)化為石墨為放熱反應(yīng)C.石墨轉(zhuǎn)化為金剛石為物理變化D.由于石墨轉(zhuǎn)化為金剛石為吸熱反應(yīng)，因此石墨在任何條件下都不可能轉(zhuǎn)化為金剛石3.將二氧化碳通入下列物質(zhì)的溶液中不與其反應(yīng)的是()①Na2CO3②Na2SiO3③NaAlO2④C6H5ONa⑤Ca(ClO)2⑥CaCl2⑦CaCO3A.①③④⑤⑥ B.①⑥C.① D.⑥4.向下列溶液中通入過(guò)量CO2，最終出現(xiàn)渾濁的是（）A.氫氧化鈣飽和溶液B.苯酚鈉飽和溶液C.醋酸鈉飽和溶液D.氯化鈣飽和溶液5.課后習(xí)題 1.下列關(guān)于碳族元素的說(shuō)法正確的是[]A．單質(zhì)都是無(wú)色晶體B．單質(zhì)中硅單質(zhì)熔點(diǎn)最高C．碳族元素形成的化合物種類最多D．在化合物中最穩(wěn)定的化合價(jià)都是+4價(jià)2.最近，科學(xué)家研制得一種新的分子，它具有空心的類似足球狀結(jié)構(gòu)，化學(xué)式為C60，下列說(shuō)法正確的是[]A．C60是一種新型的化合物B．C60和石墨都是碳的同素異形體C．C60中含離子鍵D．C60的式量是720 3.下列說(shuō)法正確的是[]A．二氧化硅溶于水顯酸性B．二氧化碳通入水玻璃中可以得到原硅酸C．因?yàn)楦邷貢r(shí)二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 4.碳化硅（SiC）的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三種晶體①金剛石、②晶體硅、③碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是：[]A．①③②B．②③①C．③①②D．②①③ 5.下列說(shuō)法中，正確的是()A.碳是非金屬元素，所以碳單質(zhì)都是絕緣體 6.純凈的碳酸氫鈣試樣在高溫下分解，當(dāng)剩余的固體質(zhì)量為原試樣質(zhì)量的一半時(shí)，碳酸氫鈣的分解率是()A.50%B.75%C.92.7%D.100%課后習(xí)題答案 1.分析：對(duì)選項(xiàng)A：在碳族元素所形成的單質(zhì)中，只有金剛石為無(wú)色晶體，故A是錯(cuò)的。對(duì)選項(xiàng)B：在碳族元素形成的單質(zhì)中，金剛石、晶體硅為原子晶體，金剛石的熔點(diǎn)比晶體硅高。本族單質(zhì)的熔點(diǎn)與鹵族元素單質(zhì)熔點(diǎn)遞變趨勢(shì)不同，鹵族單質(zhì)熔點(diǎn)從F2→I2依次升高，碳族元素單質(zhì)由C→Pb熔點(diǎn)呈降低趨勢(shì)，故B項(xiàng)是錯(cuò)誤的。對(duì)選項(xiàng)C：碳族元素位于周期表中部，易形成共價(jià)化合物特別是碳元素是構(gòu)成種類繁多的有機(jī)物的最重要元素。對(duì)選項(xiàng)D：Pb的穩(wěn)定價(jià)態(tài)為+2，故選項(xiàng)D也是錯(cuò)誤的。答案：C2.分析：足球烯C60是課本正文中未曾學(xué)到過(guò)的，但只要明確單質(zhì)、化合物、同素異形體、化學(xué)鍵、式量的概念，對(duì)各選項(xiàng)進(jìn)行認(rèn)真辯析，不難作答。C60是由同種元素（碳）組成的純凈物，屬于單質(zhì)；碳原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合；C60和石墨都是由碳元素形成的不同單質(zhì)，都是碳的同素異形體，C60的式量=12×60=720。解題方法為概念辯析法。[來(lái)源:Zm]答案：BD3.分析：此題是關(guān)于硅及其化合物性質(zhì)的選擇題，宜采用篩選法。A．SiO2很難溶于水，無(wú)法顯酸性。B．原硅酸酸性比碳酸弱，CO2通入水玻璃（Na2SiO3溶液）會(huì)發(fā)生強(qiáng)酸制取弱酸的復(fù)分解反應(yīng)：Na2SiO3＋2H2O＋CO2==Na2CO3＋H4SiO4↓C．高溫時(shí)如下反應(yīng)可以進(jìn)行：SiO2＋Na2CO3==Na2SiO3＋CO2↑但因?yàn)镃O2成氣態(tài)逸出，并不說(shuō)明硅酸比碳酸強(qiáng)，硅酸和碳酸酸性強(qiáng)弱的比較是指在水溶液中的情況。D．SiO2可以溶于氫氟酸中，這是SiO2的一個(gè)重要特性。SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O答案：B4.分析：此題是給出新情境的信息遷移題。給出的新情境，是碳化硅的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)；此題的考查