人教版高三化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 第40講 碳族元素

第40講碳族元素

一、要點精講

1、碳族元素的組成和結(jié)構(gòu)

①碳族元素包括：碳（C）、硅（Si）、錯（Ge）、錫（Sn）、鉛（Pb）5種元素，位

于元素周期表的IVA族。

②碳族元素原子最外層有4個電子，其最高正價為+4價，最高價氧化物及其水化物

的化學(xué)式分別表示為RO2、H2RO3或H4RO4或R（OH）4,氣態(tài)氫化物的化學(xué)式表示為RH4?

隨著原子序數(shù)的增大，碳族元素的原子半徑依次增大。

③碳族元素由于位于活潑的金屬向活潑的非金屬過渡的中間位置，故在化學(xué)反應(yīng)中不

易得到或失去電子，易形成共價鍵，難形成離子鍵。碳元素形成的單質(zhì)（金剛石）硬度

最大；碳元素形成的種類最多；在所有非金屬形成的氣態(tài)氫化物中，甲烷中氫元素的質(zhì)

量分?jǐn)?shù)最大；硅在地殼中的含量僅次于氧，其單質(zhì)的晶體是一種良好的半導(dǎo)體材料。

2、碳族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律

隨著原子序數(shù)的增大，碳族元素由非金屬元素逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僭?，即金屬性逐漸增

強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱，最高價含氧酸的酸性逐漸減弱，堿性逐漸增強(qiáng)；氣態(tài)氫化物

的穩(wěn)定性逐漸減弱，還原性逐漸增強(qiáng)。

3、碳族元素的特殊性

①碳族元素的主要化合價有+2和+4,其中碳和硅有負(fù)價。碳族元素在化合物中多以+4

價穩(wěn)定，而鉛在化合物中則以+2價穩(wěn)定。鉛的+4價化合物在化學(xué)反應(yīng)中易得到電子，具

△

有強(qiáng)氧化性，PbCh+4HCl（濃）=PbCl2+C12t+2+0。而+2價錫的化合物具有較強(qiáng)的還原

性，例實驗室保存的SnCh溶液易被空氣氧化，故制時常加入金屬錫。

②單質(zhì)鉛的顏色為藍(lán)白色，其熔點比錫高。鉛的金屬性比錫強(qiáng)，但鉛的金屬活動性比

錫弱。這兩者本質(zhì)上沒有矛盾，因金屬活動性順序表中，金屬的活潑性是指金屬從酸或水

中置換H+的能力，因此單質(zhì)錫的活潑性比單質(zhì)鉛強(qiáng)，表明錫從酸或水中置換出氫氣的能力

比鉛強(qiáng)；而錫元素的金屬性比鉛弱是指錫元素的原子失去電子的能力比鉛元素的原子弱。

二、典例解析

【例11科學(xué)家預(yù)測，原子序數(shù)為114的元素具有相當(dāng)穩(wěn)定的同位素，它的位置在第7

周期IVA族，稱為類鉛。關(guān)于它的性質(zhì)，預(yù)測錯誤的是

A.它的最外層電子數(shù)為4

B.它具有+2、+3、+4價

C.它的金屬性比鉛強(qiáng)

D.將銅放到114號元素的硝酸鹽溶液后，會得到114號元素單質(zhì)

【例2】根據(jù)錫、鉛的主要化合價及其穩(wěn)定性，完成下列填空：

（1）錫的+2價化合物應(yīng)具有較強(qiáng)的性，鉛的+4價化合物應(yīng)具有較強(qiáng)的性。

（2）已知S"+的還原性比Fe2+的還原性強(qiáng)，PbCh的氧化性比CL的氧化性強(qiáng)。試寫出下

列反應(yīng)的化學(xué)方程式：①氯氣與錫共熱:②氯氣與鉛

共熱;③PbO2與濃鹽酸共熱

；④把棕色的PbCh投入亞硫酸溶液中充分反應(yīng)，可觀

察到棕色PbO2逐漸變成白色固體物質(zhì)。

三、當(dāng)堂反饋

1.下列關(guān)于SiO2和CO2的敘述中不正確的是

A.晶體熔化時均需破壞化學(xué)鍵

B.均是酸性氧化物，均能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)

C.均能與固體Na2c。3及焦炭反應(yīng)

D.SiCh用于制光導(dǎo)纖維，干冰可用于人工降雨

2.某些保健品中含有的錯元素（Ge）位于周期表的第四周期WA族，有關(guān)錯的敘述中正

確的是

A.錯的原子序數(shù)為34B.錯的金屬性比錫強(qiáng)

C.Ge可形成NazGeCh的鹽D.單質(zhì)錯是半導(dǎo)體材料

3.在120℃、101.3kPa條件下，有2LH2O、2LCO、1LCO2>0.5L02和1LH2組成

的混合氣體。將混合氣體通過分別放有足量Cu粉、C粉和CuO粉的三個灼熱的反應(yīng)管。

假設(shè)氣體通過每個反應(yīng)管都能充分反應(yīng)，且不論三個反應(yīng)管以何種順序排列，問：

（1）尾氣是否有可能是單一氣體？答：（填“可能”或“不可能”）。若可能，

該氣體是o

（2）原氣體中是否有幾種（或一種）不可能再存在于尾氣之中？答：（填“有”或“沒有

若有，它們（或它）是。

（3）原氣體中是否有幾種（或一種）肯定存在于尾氣中？答：（填“有”或“沒有”）。若

有，它們（或它）是。

4.（2004年北京理綜，29）有三種不同質(zhì)量比的氧化銅與炭粉的混合物樣品①②③。甲、

乙、丙三同學(xué)各取一種樣品，加強(qiáng)熱充分反應(yīng)，測定各樣品中氧化銅的量。

（1）甲取樣品①強(qiáng)熱，若所得固體為金屬銅，將其置于足量的稀硝酸中微熱，產(chǎn)生1.12L

氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則樣品①中氧化銅的質(zhì)量為。

（2）乙取樣品②ag強(qiáng)熱，生成的氣體不能使澄清的石灰水變渾濁。再將反應(yīng)后的固體

與足量的稀硝酸微熱，充分反應(yīng)后，有bg固體剩余，該剩余固體的化學(xué)式為。

樣品②中氧化銅的質(zhì)量為g（以含〃的代數(shù)式表示）。

（3）丙稱量樣品③強(qiáng)熱后剩余的固體，質(zhì)量比原樣品減小了cg,若該固體為金屬銅，

則樣品③中氧化銅物質(zhì)的量（〃）的取值范圍為O

第40講碳族元素

1.對于碳族元素，下列說法不正確的是

A.隨著元素原子序數(shù)的增加，其單質(zhì)的熔點逐漸升高

B.它是由非金屬性向金屬性過渡十分明顯的元素族

C.只能形成共價化合物，不能形成離子化合物

D.除鉛外，碳族元素均以+4價化合物較為穩(wěn)定

2.某二價金屬碳酸鹽和碳酸氫鹽的混合物跟足量鹽酸反應(yīng)，消耗H+和產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的

量之比為6:5,該混合物中碳酸鹽和碳酸氫鹽的物質(zhì)的量之比為

A.1:1B.1:2C.1:3D.1:4

3.某元素位于周期表中的IVA族，它是良好的半導(dǎo)體材料，其金屬性比非金屬性強(qiáng)，所

以通常認(rèn)為它是金屬，此元素可能是

A.SiB.GeC.SnD.Pb

4.下列各組物質(zhì)的比較中，不正確的是

A.熱穩(wěn)定性：S1H4<PH3<NH3<H2OB.酸性：H2CO3<H3PO4<H2SO4<HCIO4

C.微粒半徑：Pb2+<Sn4+<Ge4+<GeD.單質(zhì)熔點：C（石墨）〉Si>Ce>Pb>K

5.（2000年全國，4）石墨炸彈爆炸時能在方圓幾百米范圍內(nèi)撒下大量石墨纖維，造成輸

電線、電廠設(shè)備損壞。這是由于石墨

A.有放射性B.易燃、易爆C.能導(dǎo)電D.有劇毒

6.在高溫下，碳與下列物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)時，碳既作氧化劑又作還原劑的是

A.H2OB.CuOC.CO2D.CaO

7.最近科學(xué)家研制得出一種新分子，它具有空心的類似足球結(jié)構(gòu)，分子式為C60.下列說

法正確的是

A.C%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的相對分子質(zhì)量是720g/mol

8.（2000全國高考）取2.8g某元素的單質(zhì)X在一定條件下與氧氣充分作用，得到6g

化合物XO2。該元素在周期表中的位置屬于

A.第三周期B.第二周期C.第IV主族D.第V主族

9.迄今為止，以下各族元素中形成化合物種類最多的是

A.IIAB.II1AC.IVAD.VA

10.下列關(guān)于碳族元素性質(zhì)的描述中不正確的是

A.常見的原子晶體主要由碳族元素組成

B.常溫下，RO和RO2（除CO2外）均不能與水反應(yīng)

C.RH』的沸點從碳到鉛逐漸降低

D.RH4的穩(wěn)定性隨原子序數(shù)的增大而增強(qiáng)

11.大多數(shù)碳的化合物都是共價化合物，其原因是

A.碳原子最外層電子數(shù)為4B.碳元素是非金屬元素

C.碳有多種同素異形體D.碳元素有三種同位素

12.根據(jù)碳族元素的相似性能和遞變性、一般性和特殊性的知識，判斷下列說法中正確的

是

A.CO2為弱氧化劑而PbO2為強(qiáng)氧化劑

B.CO2和PbCh都是弱氧化劑，CO和PbO都是還原劑

C.Sn(OH)4可與NaOH反應(yīng)但不與鹽酸反應(yīng)

D.Ge單質(zhì)的熔點介于Si與Pb之間，是半導(dǎo)體材料

13.將4.14gPb充分氧化，得到氧化物的質(zhì)量為4.46g,則生成的氧化物的化學(xué)式為

A.PbO2B.Pb3O4C.PbOD.Pb2O5

14.鉛的氧化物較多，其中PbK)4是鉛的最高價氧化物和最低價氧化物形成的復(fù)雜氧化物,

在Pb3O4中鉛的最高價氧化物與最低價氧化物的物質(zhì)的量之比為

A.1:1B.1:2C.2:1D.無法確定

15.我國古代煉丹中經(jīng)常使用到紅丹，俗稱鉛丹。在一定條件下，鉛丹(用X表示)與硝

酸能發(fā)生如下反應(yīng)：X+4HNO3=PbO2+2Pb(NO3)2+2H2O。

(1)鉛丹的化學(xué)式為，此鉛丹中鉛的化合價為。

(2)由此反應(yīng)可推測PbO是性氧化物，PbO?是性氧化物。

16.楮(Ge)可以從燃燒的煙道灰中提取，其過程如下，試寫出①、②、③、④各步反應(yīng)

的化學(xué)方程式。

①②;

③_________________________________,④。

17.Fe3O4若看作“混合氧化物”時可以寫成FeOFe2O3,若看作一種鹽時又可寫成

Fe(FeO2)2。根據(jù)化合價規(guī)則和這種書寫方法，Pb3O4可以分別寫成和。

等物質(zhì)的量的Fe3O4和Pb3O4分別和濃鹽酸反應(yīng)量，所消耗的HC1的物質(zhì)的量相等，不同

的是，高價的鉛能將鹽酸氧化而放出氯氣。試寫出Fe3O4和Pb3O4分別和濃鹽酸反應(yīng)的化

學(xué)方程式：、。

18.(200年全國春季，32)第IV主族元素R,在它的化合物R(OH)“中，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.778,

在它的另一種化合物R(OH),”中，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.636?

(1)試求n和m的值：n-,tn-；

(2)試求R的相對原子質(zhì)量a：a=。

19.常溫下，兩種常見無色無味的氣體A和B組成的混合氣體(A的相對分子質(zhì)量小于

B的相對分子質(zhì)量)。經(jīng)分析混合氣體中總共只含氧和碳兩種元素，但不論A和B以何種

比例混合，氧和碳的質(zhì)量比總是大于4/3。

(1)在下表中填寫A和B可能的分子式(不一定填滿)。

(1)(2)(3)(4)

A的分子式

B的分子式

(2)當(dāng)氧和碳的質(zhì)量比等于2時，試確定A和B的可能組成以及A與B的物質(zhì)的量之比

第40講

典例解析

［例1］根據(jù)同主族元素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的遞變規(guī)律可知，114號元素最外層有4個電

子，其常見化合價有+2、+4；由于它在鉛的下方，則其金屬性>鉛>銅。故本題答案選B、

D?

卜4+2+4+2+4+2]4+2+4

【例2】穩(wěn)定性：Pb<Pbf氧化性：Pb>Pb,Sn>Sn,Pb(PM2)>C12>Sn；

還原性：Fe2+<Sn2+o根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律可寫出有關(guān)反應(yīng)方程式。

△△

本題答案：(1)還原性；氧化性。(2)①Sn+2cL=SnC14;0Pb+Cl2=PbCl2；

△

③PbCh+4HC1=PbCl2+C12t+2H2O；@PbO2+H2sO3=PbSO4I+H2O

當(dāng)堂反饋：LAC2.CD

3.(1)不可能(2)有Ch(3)沒有

4.(1)6.0g(2)C20(小份/23(3)c/28moi22moi

課后練習(xí)：1.AC2.B3.B4.C5.C