高中的高中會(huì)學(xué)習(xí)到很多的知識(shí)點(diǎn)，下面學(xué)習(xí)啦的小編將為大家?guī)黻P(guān)于碳族元素的知識(shí)點(diǎn)的介紹，希望能夠幫助到大家。

　　高中化學(xué)關(guān)于炭族元素的知識(shí)點(diǎn)的介紹

　　1. 碳族元素性質(zhì)的相似性和遞變性：

　　(1)相似性

　　① 碳族元素原子結(jié)構(gòu)最外層都為4個(gè)電子，C、Si為非金屬元素，Ge、Sn、Pb為金屬元素。

　?、?最高正價(jià)為 4，負(fù)價(jià)為-4。

　?、?非金屬元素可形成氣態(tài)氫化物RH4

　　④ 非金屬元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為H2RO3，其水溶液呈酸性;金屬元素低價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物為 、 具兩性偏堿性。

　　2. 碳單質(zhì)(C)

　　碳元素價(jià)態(tài)變化及重要物質(zhì)：

　　碳的同素異形體有金剛石和石墨兩種。

　　(1)金剛石和石墨的晶體結(jié)構(gòu)：

　　金剛石晶體里，每個(gè)碳原子都處于四個(gè)碳原子的中心，以共價(jià)鍵跟四個(gè)碳原子結(jié)合成正四面體結(jié)構(gòu)，正四面體結(jié)構(gòu)向空間發(fā)展，構(gòu)成一個(gè)空間網(wǎng)狀晶體，為原子晶體。

　　石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，每層內(nèi)的碳原子排列成六邊形，一個(gè)個(gè)六邊形排列成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同一層內(nèi)，相鄰的碳原子以非極性共價(jià)鍵結(jié)合，層與層以范德華力相結(jié)合，因?qū)优c層之間易滑動(dòng)，質(zhì)軟。石墨晶體為層狀晶體(看作混合型晶體)。

　　(2)物理性質(zhì)：

　　金剛石和石墨物理性質(zhì)有較大差異。

　　(3)化學(xué)性質(zhì)：碳單質(zhì)常溫下性質(zhì)很穩(wěn)定，碳的性質(zhì)隨溫度升高，活性增大。碳的同素異形體化學(xué)性質(zhì)相似。

　?、?可燃性：在充足空氣中燃燒C O2(足) 2CO

　?、?高溫下，與氫、硫、硅等發(fā)生化合反應(yīng)：

　　C+2S CS2(C表現(xiàn)還原性)

　　C+Si SiC(C表現(xiàn)弱氧化性)

　　C+2H2 CH4(C表現(xiàn)弱氧化性)

　?、?高溫下，與鈣、鐵、鋁、硅的氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成碳化物或還原出金屬單質(zhì)。

　　CaO+3C CaC2+CO(電石)

　　CuO+C Cu+CO

　　SiO2+2C Si+2CO

　　Fe2O3+3C 2Fe+3CO

　?、?高溫下，與水蒸汽發(fā)生反應(yīng)，

　?、?與氧化性酸發(fā)生反應(yīng)：

　　C 4HNO3(濃) CO2↑ 2SO2↑ 2H2O

　　3. 二氧化碳(CO2)

　　屬于酸性氧化物，即為碳酸酸酐。

　　(1)分子組成和結(jié)構(gòu)：二氧化碳分子是由兩個(gè)氧原子和一個(gè)碳原子通過極性共價(jià)鍵結(jié)合成直線型的非極性分子;固態(tài)時(shí)為分子晶體。

　　(2)物理性質(zhì)：二氧化碳是無色、無嗅的氣體，密度比空氣大，加壓和降溫下變?yōu)檠罟腆w叫干冰，若在壓強(qiáng)為101帕，溫度 ℃時(shí)，干冰可升華成氣體;CO2可溶于水(通常狀況下1:1)。CO2無毒，但它是一種窒息性氣體(≥10%即窒息)，可滅火。

　　(3)化學(xué)性質(zhì)：

　?、?溶于水，與水發(fā)生反應(yīng)：

　　CO2+H2O H2CO3 H +HCO3--溶液呈弱酸性，H2CO3為弱電解質(zhì)，而CO2為非電解質(zhì)。

　　② 具有酸性氧化物的通性：與堿、與堿性氧化物、與鹽等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

　　CO2+CaO CaCO3

　　CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓ H2O

　　CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

　?、?與還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，CO2表現(xiàn)弱氧化性。

　　CO2+C 2CO

　?、?與某些活潑金屬反應(yīng)，CO2表現(xiàn)氧化性

　　CO2+2Mg 2MgO+C，生成黑色(C)和白色(MgO)兩種粉末。

　　(4)制法：

　　實(shí)驗(yàn)室制法：CaCO3+2HCl=CaCl2 H2O+CO2↑

　　工業(yè)制法：CaCO3 2CO2(藍(lán)色火焰)

　?、?還原性：

　　CuO+CO

　　工業(yè)制法：

　　碳還原CO2：C+CO2 2CO

　　水煤氣法：C H2O(氣) CO H2

　　(4)用途：氣體燃燒、冶金工業(yè)的還原劑及有機(jī)合成原料。

　　5. 碳酸及其鹽

　　(1)碳酸(H2CO3)

　?、?二元弱酸，分步電離：

　　H2CO3 H +HCO3-、HCO3- H +CO32-

　　酸性：H2CO3>HCO3-

　　CO2通入水中得到碳酸溶液，CO2+H2O H2CO3，碳酸只存在于溶液中。

　　② 碳酸是不穩(wěn)定酸，易分解。

　　H2CO3=H2O+CO2↑

　?、?碳酸具有酸的通性，與指示劑、與堿、與堿性氧化物、與活潑金屬、與鹽等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

　　2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

　　Na2O+CO2=Na2CO3

　　+CO2+H2O=CaCO3↓ 2HClO

　　(2)碳酸鹽：包括正鹽和酸式鹽兩種鹽

　?、?溶解性：

　　碳酸鹽除K 、Na 、NH4 鹽易溶于水，Mg2 微溶于水外，剩余都難溶于水。陽離子相同的碳酸鹽，通常，正鹽溶解性<酸式鹽，如：CaCO3(難溶)< (可溶)、MgCO3(微溶)< (可溶)，也有例外，如：Na2CO3溶解性>NaHCO3溶解性。

　　② 熱穩(wěn)定性：通常正鹽>酸式鹽，如：

　　Na2CO3 Na2CO3+CO2↑ H2O

　?、?正鹽與酸式鹽相互轉(zhuǎn)化：

　　Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

　　Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl

　　NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

　　2NaHCO3 SiO2、Si+2Cl2 SiF4↑+2H2O

　　(HF制取：CaF2+H2SO4(濃) SiO2+H2O

　　用途：石英制耐火材料、石英玻璃等。水晶用于制光學(xué)儀器和工藝品。

　　8. 硅酸及硅酸鹽

　　(1)硅酸(H2SiO3)和原硅酸(H4SiO4)

　　硅酸(H2SiO3)是一種難溶于水的弱酸，其酸性比碳酸還弱;通過硅酸鈉溶液和鹽酸反應(yīng)不同操作方法，可制得硅酸溶膠或凝膠，甚至可得到白色膠狀沉淀物，Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl，硅酸凝膠經(jīng)過處理后用CoCl2溶液浸泡、烘干，制得一種變色硅膠(SiO2?xH2O)，吸水前為藍(lán)色，吸水后為粉紅色，是一種很好的干燥劑。

　　硅酸還能和堿發(fā)生反應(yīng);H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O。

　　原硅酸H4SiO4是一種很不穩(wěn)定、難溶于水的弱酸。

　　(2)硅酸鈉(Na2SiO3)：

　　Na2SiO3水溶液稱之為水玻璃或泡花堿。

　?、?發(fā)生水解反應(yīng)，水溶液呈堿性：

　　SiO32- 2H2O H2SiO3+2OH-

　?、?與酸發(fā)生反應(yīng)：

　　Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3

　　Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl

　　向Na2SiO3溶液中滴加鹽酸，邊加邊強(qiáng)力振蕩，得到硅酸溶膠，繼續(xù)滴加鹽酸，得到硅酸凝膠。

　　9. 硅酸鹽工業(yè)

　　(1)玻璃工業(yè)

　?、?制普通玻璃的主要原料：純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(SiO2);若制有色玻璃或特種玻璃還要加入一些其它有色的物質(zhì)。

　?、?生產(chǎn)玻璃的主要反應(yīng)和主要設(shè)備。

　　Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑

　　CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑，玻璃窯中進(jìn)行。

　?、?玻璃成分：玻璃不是晶體，稱作玻璃態(tài)物質(zhì)，它沒有固定熔點(diǎn)，而是在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。軟化狀態(tài)時(shí)，可制成任何形狀制品。

　　普通玻璃：是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起的物質(zhì)，可寫成Na2O?CaO?6SiO2。

　　有色玻璃：在普通玻璃中加入氧化鈷(Co2O3)呈藍(lán)色，加入氧化亞銅(Cu2O)呈紅色等，有色玻璃為固溶膠。

　　鋼化玻璃：普通玻璃加熱軟化，急速冷卻得到鋼化玻璃，即成分與普通玻璃相同，因熱處理方法不同，而結(jié)構(gòu)、物性不同。

　　(2)水泥工業(yè)：

　?、?制水泥原料：石灰石、粘土和適量石膏(熟料中加入適量石膏，為的是調(diào)節(jié)水泥硬化速度)。

　?、?制水泥主要設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯。

　?、?水泥成分：主要成分是：

　　硅酸三鈣：3CaO?SiO2

　　硅酸二鈣：2CaO?SiO2

　　鋁酸三鈣：3CaO?Al2O3

　　即水泥為混合物

　?、?水泥性能和用途

　　水泥的組成和結(jié)晶形態(tài)的不同直接影響到它的主要性能。

　　水泥具有水硬性。水泥和水拌和后，發(fā)生作用，生成不同的水合物，同時(shí)放出一定熱量，生成的水合物逐步形成膠狀物，并開始凝聚，最后有些膠狀物轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，使膠狀物和晶體交錯(cuò)地結(jié)合成強(qiáng)度很大的固體，以上過程叫水泥的硬化。

　　水泥不僅是一般建筑材料，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，常用來造橋，建廠房。若建筑物用鋼筋作結(jié)構(gòu)，再澆注混凝土，即鋼筋混凝土，使建筑物更加堅(jiān)固。

　　10. 碳族元素及其單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)比較。

　　【典型例題】

　　[例1]下列關(guān)于硅的說法不正確的是( )

　　A. 硅是非金屬元素，但它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體

　　B. 硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料

　　C. 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng)

　　D. 當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氧氣、氫氣等非金屬反應(yīng)

　　答案：C

　　[例2] 下列關(guān)于碳族元素的說法中，錯(cuò)誤的是( )

　　A. 它們從上到下的非金屬性向金屬性遞變的趨勢比鹵族元素明顯

　　B. 碳族元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱

　　C. 碳族元素原子的最外層都有4個(gè)電子

　　D. 主要化合價(jià)有 2價(jià)和 4價(jià)，大多數(shù) 2價(jià)化合物穩(wěn)定

　　答案：D

　　[例3] 對(duì)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(diǎn)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(jià)化合物，不能形成離子化合物

　　D. 除鉛外，碳族元素均以 4價(jià)化合物較為穩(wěn)定

　　答案：A、C。

　　[例4] 待發(fā)現(xiàn)的原子序數(shù)為114的元素X，其下列性質(zhì)推斷正確的是( )

　　A. 它的金屬活動(dòng)性比鉛強(qiáng)

　　B. 有穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物XH4

　　C. 它穩(wěn)定的化合價(jià)是 4價(jià)

　　D. 最高價(jià)氧化物為XO2

　　答案：A、D。

　　[例5] 將過量的CO2分別通入① CaCl2溶液;② Na2SiO3溶液;③ 溶液;④ 飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是( )

　　A. ①②③④ B. ②④ C. ①②③ D.②③

　　H2CO3，H2CO3的酸性比鹽酸弱，而比硅酸、次氯酸強(qiáng)。根據(jù)酸與鹽反應(yīng)的規(guī)律，CO2通入CaCl2溶液無明顯現(xiàn)象(弱酸不能制強(qiáng)酸);過量CO2通入Ni2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成;CO2通入 溶液至過量， CO2 H2O CaCO3↓ 2HClO，CaCO3 H2O CO2 ，最終生成 而無沉淀產(chǎn)生。過量CO2通入飽和Na2CO3溶液中。

　　2NaHCO3生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而結(jié)晶析出。

　　編號(hào)

　　試劑

　　保存方法

　　理由

　　A

　　固體氫氧化鈉

　　存放在帶橡皮塞的廣口瓶中

　　防止與空氣接觸被氧化和與水蒸氣、二氧化碳接觸而變質(zhì)

　　B

　　碳酸鈉晶體

　　存放在干燥密封的廣口瓶中

　　防止風(fēng)化而碎裂成粉末

　　C

　　液溴

　　存放在帶橡皮塞的細(xì)口瓶中，并用水封

　　防止揮發(fā)

　　D

　　過氧化鈉粉末

　　存放在帶玻璃塞的試劑瓶中

　　防止吸收水分而變質(zhì)

　　答案：B

　　據(jù)此，請(qǐng)?zhí)羁眨?/p>

　　(1)化合物F是___________。

　　(2)化合物I是___________。

　　(3)反應(yīng)③的化學(xué)方程式是_____________。

　　(4)反應(yīng)④的化學(xué)方程式是____________。

　　2H2O

　　反應(yīng)④為：2F2 2H2O 4HF O2

　　經(jīng)逐個(gè)物質(zhì)核對(duì)，均符合題意，解畢。顯然，本題的“切入點(diǎn)”，可以認(rèn)為是Si和CO，而HF和F2則是本題的難點(diǎn)和重點(diǎn)之所在。

　　2H2O

　　(4)2F2 2H2O 4HF O2

　　答案：B、D

　　答案：B

　　答案：A、C

　　答案：B

　　化簡得2x y=14，將A?DD各項(xiàng)中，x、y值代入驗(yàn)證，只有B符合方程。

　　另解：根據(jù)硅酸鹽的另一種表示組成的方法?D?D氧化物的形式，可將Al2Si2Ox(OH)y，改寫成

　　化簡可得2x y=14，以下同前解。

　　[例12] 三硅酸鎂被用來治療胃潰瘍，是因?yàn)樵撐镔|(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸鎂Mg2Si3O8?nH2O改寫成氧化物形式為_________，寫出它中和胃酸(HCl)的化學(xué)方程式______________。

　　解析：本題主要考查硅酸鹽的書寫方式和性質(zhì)，其氧化物形式的書寫關(guān)鍵在于化合價(jià)，該物質(zhì)中Mg為 2價(jià)，Si為 4價(jià)，其氧化物分子式分別為MgO，SiO2，故三硅酸鎂的氧化物形式為：2MgO?3SiO2?nH2O，與鹽酸反應(yīng)的方程式(只有MgO能反應(yīng))為：

　　2MgO?3SiO2?nH2O 4HCl=2MgC12 3SiO2 (n 2)H2O

　　[例13](1)將下列硅酸鹽改寫成氧化物的形式：

　?、?鎂橄攬石(Mg2SiO4)：___________。

　?、?高嶺石[ _________。

　　通過以上改寫可知，HNO3的酸酐為_______，HCOOH與濃H2SO4反應(yīng)可制_________氣體。

　　(3)已知在一定條件下，F(xiàn)e在Cl2中燃燒可以生成Fe3Cl8，它可以看作是FeCl2?2FeCl3，類似地，碘與Fe在一定條件下可得到Fe3I8，則它可以看作是_________。

　　。上述反應(yīng)中，F(xiàn)e由 2價(jià)變?yōu)?3價(jià)，而Y的化合價(jià)不變，則可推算此釔礦石的化學(xué)式中x=_________。若用氧化物表示其組成，則化學(xué)式可寫成_______________。

　　解析：依題意在釔礦石中Y元素的化合價(jià)為 3價(jià)，鐵元素為 2價(jià)，Be元素只有 2價(jià)，Si元素為十4價(jià)，氧元素為?D2價(jià)，由化合物中元素的正價(jià)總數(shù)與負(fù)價(jià)總數(shù)的絕對(duì)值相等，可知x=2。

　　改寫成氧化物的形式為：Y2O3?FeO?2BeO?2SiO2

　　[例15] 自YBa2Cu3O7?Dδ超導(dǎo)氧化物發(fā)現(xiàn)以后，許多新型超導(dǎo)材料不斷問世。汞系超導(dǎo)氧化物就是一類典型的代表物。1993年P(guān)utilin等合成了第一個(gè)汞系超導(dǎo)氧化物HgBa2CuO4 δ(Hg?D1201相Tc=94K)，緊接著HgBa2CaCu2O6 δ(Hg?D1212相Tc=127K)和HgBa2Ca2Cu3O8 δ(Hg?D1223相Tc=134K)也相繼合成出來。該類化合物可用通式表示為________。

　　答案： HgBa2Can?D1CunO2n 2 δ(其中人n為大于或等于1的正整數(shù))

　　解析：對(duì)這幾種汞系超導(dǎo)氧化物中各元素的原子個(gè)數(shù)進(jìn)行分析，分析過程如下HgBa2Ca1CunO2n 2 δ。

　　【模擬試題】(答題時(shí)間：60分鐘)

　　一. 選擇題(本題共20小題，每小題3分，共60分。每小題有只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)

　　1. 用于汽車或火車車窗上的玻璃是( )

　　A. 普通硬質(zhì)玻璃 B. 鉛玻璃 C. 鋼化玻璃 D. 玻璃鋼

　　2. 石墨炸彈爆炸時(shí)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(MCE00)

　　3. 下列氣體不會(huì)造成大氣污染的是( )

　　A. NO2 B. SO2 C. CO2 D. Cl2

　　4. 下列化合物中最容易脫水的是( )

　　A. NaOH B. B. C. D.

　　20. 據(jù)報(bào)導(dǎo)，國外有科學(xué)家用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松，與此同時(shí)再用射頻電火花噴射氮?dú)?，此時(shí)碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物薄膜。據(jù)稱這種化合物可能比金剛石更堅(jiān)硬。其原因可能是( )

　　A. 碳、氮原子構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體

　　B. 碳氮鍵比金剛石中的碳碳鍵更強(qiáng)

　　C. 氮原子最外層電子數(shù)比碳原子最外層電子數(shù)多

　　D. 碳、氮的單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)均不活潑

　　二. 填空題(本題包括7小題，共30分)

　　21.(4分)鹽堿地(含較多NaCl、Na2CO3)不利于作物生長，其產(chǎn)生堿性的原因是(用離子方程式表示)____________________;施加適量石膏可降低鹽堿地的堿性，表示其反應(yīng)原理的離子方程式是__________________。

　　22.(8分)稱取一定質(zhì)量的含不同雜質(zhì)的純堿溶于水后與適量鹽酸反應(yīng)，跟同質(zhì)量不含雜質(zhì)的純堿相比(填多或少)

　　(1)若純堿中含小蘇打，則鹽酸用量_____，產(chǎn)生氣體的量______;

　　(2)若純堿中含碳酸鉀，則鹽酸用量_____，產(chǎn)生氣體的量______;

　　(3)若純堿中含氯化鈉，則鹽酸用量_____，產(chǎn)生氣體的量______;

　　(4)若純堿中含碳酸氫鈣，則鹽酸用量_____，產(chǎn)生氣體的量______。

　　23.(3分)將50 mL 0.1 mol / L的氫氧化鈉溶液和5 mL 0.5 mol / L的乙酸溶液混合蒸干并強(qiáng)熱，最終得到的固體是_________，得到此固體的最后化學(xué)方程式是：__________。

　　24.(7分)物質(zhì)A是一種高熔點(diǎn)化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸;C是一種氣體;D是白色膠狀沉淀;E是白色固體。A、B、C、D、E間的轉(zhuǎn)化如右圖，根據(jù)圖示關(guān)系回答：

　　分子式A________，B________，C________，D________，E________;

　　(2)請(qǐng)寫出變化中的有關(guān)化學(xué)方程式：

　　① B C ─→ D：____________________;

　?、?E 【試題答案

　　1. C 2. C 3. C 4. D 5. D 6. A 7. B 8. A 9. C 10. A

　　11. D 12. C 13. C 14. A 15. B 16. C 17. C 18. A 19. A 20. B

　　21.(每空2分)<1" > +H2O +OH-;Ca2 +<2" > =CaCO3↓(每空1分)

　　(1)少;多 (2)少;少 (3)少;少 (4)少;多

　　23. Na2CO3(1分);CH3COONa+NaOH Na2CO3+CH4↑(2分)

　　24.(每空1分)(1)SiO2;Na2SiO3;CO2;H4SiO4;H2SiO3

　　(2)① Na2SiO3+CO2+2H2O=Na2CO3+H4SiO4 ② H2SiO3 SiO2+H2O

　　25.(每空2分)C;因?yàn)镹a2CO3=2Na + ， +H ，所以溶液中 濃度逐漸增大，又因?yàn)?+H =H2CO3，H2CO3=H2O+CO2↑(或因?yàn)?+H =H2O+CO2↑)，所以溶液中 濃度減少。

　　26.(2分)1:2

　　27.(每空2分)CO;5

　　28. n(CO2)= =0.0475 mol(1分)

　　(1) =0.025 L =25 mL(1分)

　　(2)解一： =582 kg(1分)

　　解二：m(CO2)=1000 kg× ×56 g / mol=0.23g(1分)

　　剩余不純生石灰為5 g-2.09 g=2.91 g

　　CaO%= =532kg(1分)

　　m(SiO2)=1000 kg-532 kg-418 kg=50kg(1分)

　　SiO2消耗CaO 50 kg× =46.7kg(1分)

　　CaO%= ×100%=83.4%(1分)

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