【大纲创新设计】高考化学一轮复习 第1节 碳族元素 碳元素单质及其化合物课件 人教大纲

第七章碳族元素第一节碳族元素碳元素单质及其化合物复习目标展示1．了解碳族元素的相似性和递变性、熟记特殊性。2．掌握碳元素的几种同素异形体及其物理特性。3．理解C、CO的还原性及其应用，并能够熟练掌握CO2的性质及制法。知识点1碳族元素问题1：结合元素周期律(表)的知识，如何理解ⅣE元素的结构与性质1.在元素周期表中的位置位于元素周期表的第

族。包括碳（

）、硅（

）、锗（

）、锡（

）、铅（

）5种元素。2.相似性（1）都有

、

价（+2价的硅不稳定）。（2）氢化物RH4及卤化物RX4均为正四面体，为

分子。（3）都有RO、RO2两种氧化物。（4）RH4、R单质及+2价化合物（CO、Sn2+）有

。ⅣACSiGeSnPb+4+2非极性还原性3.递变性（1）（2）从C到Pb，对应氢化物稳定性依次

。（3）从C到Pb，最高价氧化物对应的水化物的酸性依次

。减弱减弱4.特殊性（1）C、Si、Ge、Sn的+4价稳定，Pb的

价稳定，

价的铅有极强的氧化性。在碳氢化合物和硅烷中碳和硅均呈负价。（2）原子晶子：金刚石、晶体Si、SiO2；半导体材料：Si、Ge。+2+4【思维延伸】（1）最高正价与最低负价绝对值相等的元素不一定是ⅣA族元素，也可能是H元素。（2）单质最硬、形成化合物种类最多的元素是碳元素。碳元素单质及其氧化物名称金刚石石墨C60(C70)晶体结构正四面体，立体网状结构，原子晶体平面正六边形的层状结构，混合型晶体笼状结构，形似足球，分子晶体主要性质熔、沸点很高，硬度大，难溶于溶剂，不导电熔点很高，质软，有滑腻感，导电可与金属掺杂形成超导体主要用途钻具、装饰品润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料高温润滑剂、耐热和防火知识点2碳元素单质及其氧化物问题2：碳元素有几种同素异形体？怎样鉴别CO与CO2？5.碳的同素异形体6.碳单质的性质7．CO与CO2的比较【思维延伸】

(1)最近又发现了C70、C90等许多C元素的同素异形体。(2)C与SiO2的反应属于同主族元素单质间的置换反应，是制取粗硅的反应。(3)CO主要用于冶金工业作还原剂；CO2用作致冷剂、光合作用、人工降雨。考点1CO2与碱（盐）的反应（碳酸盐及碳酸氢盐的转化)1．与碱的反应

若碱中的阳离子是Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋等，则会生成碳酸盐沉淀，继而碳酸盐溶解又转化成碳酸氢盐。2．与盐的溶液反应

反应的实质H2CO3的酸性比某些酸的酸性强。常见的有：(1)H2S、H2SO3、H2CO3都是二元弱酸，与碱反应情况用数轴表示(以H2CO3为例)如下：注意：“CO2+H2O”相当于H2CO3；“SO2+H2O”相当于H2SO3。（2）Al（OH）3不溶于H2CO3，因此无论CO2量多少，与反应只生成Al（OH）3。（Al（OH）3相当于“HAlO2+H2O”）要点深化【例1】(2009·全国理综综Ⅱ)下列叙述述中正确确的是()A．向含有CaCO3沉淀的水水中通入入CO2至沉淀恰恰好溶解解，再向向溶液中加入NaHCO3饱和溶液，又又有CaCO3沉淀生成B．向Na2CO3溶液中逐滴加加入等物质的的量的稀盐酸酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之之比为1∶2C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐盐酸反应，在在同温同压下，生成的的CO2体积相同D．向Na2CO3饱和溶液中通通入CO2，有NaHCO3晶体析出解析：本题考查碳酸酸盐与碳酸氢氢盐之间的转转化问题。在在含有碳酸钙钙沉淀的溶液液中通入二氧氧化碳恰好生生成碳酸氢钙钙，其与碳酸酸氢钠混合不不发生反应，，不会生成碳碳酸钙沉淀，，A项错误；；碳酸钠与盐盐酸反应是分分步反应，等等物质的量的的氯化氢与碳碳酸钠反应只只生成碳酸氢氢钠，不能生生成二氧化碳碳：Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3，B项错误；等等质量的碳酸酸钠和碳酸氢氢钠分别与足足量盐酸反应应：Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O，NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O，产生的二氧化化碳在同条件件下体积比为为84∶106=42∶∶53，C项错误；向向碳酸钠饱和和溶液中通入入足量二氧化化碳，生成碳酸氢钠，由由于碳酸氢钠钠溶解度小于于碳酸钠的溶溶解度，且溶剂减少、生生成溶质质量量增多，故析析出碳酸氢钠钠晶体，Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3↓，D项正确确。答案：D变式训练1.（2010·原原创题）2009年12月19日日哥本哈根气气候国际会议议在争吵中结束了，会议议争论了“减减少碳排放问问题”。减少少碳排放就是是减少CO2的排放。下列列有关CO2的说法正确的的是（））A.哥本哈根根会议上之所所以提出减少少CO2的排放问题，，是因为CO2是一种大气污污染物B.将CO2通入NaOH溶液中反应应的实质是OH-结合了H2CO3电离出的H+，破坏了H2CO3的电离平衡C.将CO2通入Na2SiO3溶液中至过量量，溶液会变变澄清D.少量CO2通入过量苯酚酚钠溶液中，，产物有苯酚酚和Na2CO3解析：CO2会产生温室效效应，使气候候变暖，这是是提出减碳排排放问题的原原因，A项不不正确；CO2通入a2SiO3溶液中，一定定会产生浑浊浊，因为生成成了不溶性的的H2SiO3，所以C项不不正确；D项项中产物应是是苯酚和NaHCO3。答案：B考点2CO、CO2性质的应用用1．CO的的还原性(1)CO能与许多多金属氧化化物反应，，生成金属属单质和CO2(2)CO能与H2O(g)反反应制取H2CO＋H2O(g)CO2＋H22．CO2与部分碱反反应先生成成沉淀，后后沉淀溶解解3．除去CO、CO2气体中混有有的杂质(括号内为为杂质)(1)CO(CO2)：通过盛盛有NaOH溶液的的洗气瓶。。(2)CO2(CO)：：通过盛放放灼热CuO的硬质质玻璃管。。(3)CO2(O2)：：通通过过盛盛放放灼灼热热铜铜网网的的硬硬质质玻玻璃璃管管。。(4)CO2(SO2)：：通通过过饱饱和和的的NaHCO3溶液液或或酸酸性性KMnO4溶液液。。(5)CO2(HCl)：：通通过过饱饱和和的的NaHCO3溶液。(6)CO2(H2S)：通通过CuSO4溶液。【例2】】（2009··高考题题改编））下列是是中学化化学中常常见物质质间的反反应转化关系系图，其其中部分分产物已已略去。。已知：：A、D是单质质，且C、E、G中中均含有有A单质质中的元元素，B、F、、H中均均含有D单质中中的元素；常温温下，除除C、E外其他他物质均均为固体体。试回答下下列问题题：（1）写出出下列物质质的化学式式：A，H。（2）写出出下列变化化的化学方方程式：E→G，D→F，E→A。CH2SiO3（3）B的的用途（至至少说出一一种）。思路点拨：：单质A与B高温下反反应生成单单质D与气气态化合物物C，C可可与氧气反应应生成E，，推测E一一定为非金金属氧化物物，而E又又能与Mg反应生成单质A，推测E为CO2，则A为单单质碳。CO2与Na2O2反应生成Na2CO3，因为单质质D能与NaOH反反应，而固固态单质能能与NaOH反应者，在中学学阶段只有有Al与Si，Al不能由碳碳单质与化化合物反应应制得，所以推断D为Si，，则B为SiO2，F为Na2SiO3。而Na2SiO3能与E（CO2）、H2O反应生成成Na2CO3与H2SiO3，H2SiO3受热分解生成B。制造光导纤纤维高分解密：：在复习中，，一要培养养整体思维维能力。综综合分析问问题中各条条信息，综综合判断，，不要着眼眼于局部限限制。二要要敢于迁移移创新，学学会类推。。三要学会会寻找突破破点，如本本题中Mg与氧化物物E反应可可生成A单单质，就可可推测E为为CO2，A为C。知识支持：碳及化合物的的知识网络变式练习2.(2010·模拟题题)将足量的CO2不断通入KOH、制Ca(OH)2、KAlO2的混合溶液中中，生成沉淀淀与通入CO2的量的关系可可表示为()解析：通入CO2后发生的反应应依次为：CO2＋Ca(OH)2CaCO3＋H2O；CO2＋2KOHK2CO3＋H2O；CO2＋2KAlO2＋3H2OK2CO3＋2Al(OH)3↓；CO2＋K2CO3＋H2O2KHCO3；CO2＋CaCO3＋H2OCa(HCO3)2。所以，随着着CO2的通入，先生生成CaCO3，沉淀的量保保持一段时间间不变，然后后又继续生成成Al(OH)3沉淀，然后又又保持一段时时间不变，接接着沉淀逐渐渐溶解一部分分，最后剩下的就是Al(OH)3，对照题图可可知选项C正正确。答案：C客观题题以考查查碳族族元素素的相相似性性、递递变性性、CO和和CO2的性质质，碳碳酸盐【考题题一】】(2010·改改编题题)下列关关于碳碳族元元素的的叙述述中错错误的的是()A．与与其他他元素素化合合时易易形成成共价价化合合物，，也能能形成成离子子化合合物B．碳碳族元元素形形成化化合物物时的的最高高价均均为＋＋4价价C．碳碳的氧氧化物物(CO2)和硅硅的氧氧化物物(SiO2)都是是酸性性氧化化物，，均不能与与酸反反应D．碳碳族元元素是是形成成化合合物最最多的的一族族元素素审题视视点：以元元素周周期律律(表表)的的知识识为指指导，，相似似性和和递变变性为为思维维切入入点，，同时时还要要注意意到特特殊性性。思维导导图标准答答案：C高分解解密对于肯肯定结结论要要采用用举反反例的的方法法，如如C项项所述述“均均不能能与酸酸反应应”，，举出出SiO2能与HF反反应就就可判判断该该肯定定说法法是错错误的的；对对于可可能的的结论论要采采用举举正例例的方方法，，如A项所所述““易形形成………，，也能能形成成离子子化合合物””，举举出CaC2即可判判断A项正正确。。主观题题主要考考查有有关碳碳族元元素的的无机机推断断题，，与碳碳有关关的探探究性性实验验题、、与碳碳族元元素有有关的的综合合计算算题等等知识识。【考题题二】】(12分)工业上上利用用焦炭炭和水水蒸气气反应应制水水煤气气，某某兴趣趣小组让让水蒸蒸气通通过灼灼热的的焦炭炭后，，流出出气体体的主主要成成分是是CO和H2，还有有CO2和水蒸蒸气等等。请请用下下图中中提供供的仪仪器，，选择择必要要的试剂，，设计计一个个实验验，证证明上上述混混合气气中有有CO和H2。(加加热装装置和导管管等在在图中中略去去)回答下下列问问题：：(1)盛盛浓H2SO4的装置用用途是，盛NaOH溶液液的装置置用途是是。(2)仪仪器B中中需加入入试剂的的名称(或化学学式)是是，所发生反反应的化化学方程程式是。(3)仪仪器C中中需加入入试剂的的名称(或化学学式)是是，

其目目的是______________________。(4)按按气流方方向连接接各仪器器，用字字母表示示接口的的连接顺顺序：g—ab。除去水蒸蒸气除去CO2氧化铜(或CuO)无水硫酸酸铜(CuSO4)检验H2Okj—hi—cd(或或dc)—fe—lm(5)能能证明混混合气中中含有CO的实实验依据据是________________________________________________________________________。(6)能能证明混混合气中中含有H2的实验依依据是________________________________________________________________________。。原混合气气中的CO2已除去，，与CuO反应应后生成成的气体体能使澄澄清石灰灰水变浑浑浊原混合气气中的H2O已除去去，与CuO反反应后生生成的气气体能使使白色的的无水CuSO4变蓝作答与批批改实录录题后反思思化学实验验有多种种形式，，可以是是基本操操作、物物质制备备、性质质检验、、还可以以对实验验进行设设计和评评价，解解答时关关键是明明确实验验目的，，找到解解题的方方法。点评水蒸气通通过灼热热的焦炭炭后，生生成气体体的主要要成分是是CO和和H2，还有CO2和水蒸气气，而本本题检验验CO和和H2的方法是是检验CO和H2的氧化产产物CO2和H2O，因此此为了防防止一开开始带出出的CO2和水蒸气气的干扰扰，必须须在CO和H2还原CuO之前前除尽CO2和水蒸气气。点拨(1)水水蒸气高高温和炭炭反应中中生成CO和H2是水煤气气的成分分，其中中含有CO2和水对CO和H2的检验能能形成干干扰，实实验时必必须除去去。(2)物物质检验验时应考考虑顺序序。1．(5分)(2010·改改编题)对于ⅣⅣA族元元素，下下列叙述述中不正正确的是是()A．SiO2和CO2中，Si和O、、C和O之间都都是共价价键，但但二者晶晶体类型不同B．C、Si和Ge的最最外层电子数数都是4，次次外层电子数数都是8C．CO2和SiO2都是酸性氧化化物，在一定定条件下都能能和氧化钙反反应D．该族元素素的主要化合合价是＋4和和＋2，但Si无＋2价价解析：A项中SiO2、CO2均为共价化合合物，原子间间以共价键结结合；B项中C、Ge的次外层层电子数分别别为2、18；C项CO2、SiO2均可与CaO反应生生成对应的盐盐。答案：B2．(5分)(2010·陕西延安安中学月考)如图中M、、N为含X元元素的常见化合物。则则X元素为()A．Fe或CB.Cu或FeC．N或SD.C或Al解析：置换反应：Fe＋CuCl2Cu＋FeCl2或C＋2CuO2Cu＋CO2↑；化合反应应：2FeCl2＋Cl22FeCl3,2FeCl3＋Fe3FeCl2或CO2＋C2CO,2CO＋＋O22CO2；2Fe＋3Cl22FeCl3,2C＋O22CO。高温点燃点燃答案：A3．(5分)(2010·模拟题)干冰可作为为冰淇淋携带带过程中的保保温剂。某人回家后将将干冰放在密密封的瓶中保保存在冰箱里里。关于此举举动以下说法正正确的是()A．可增强冰冰箱的制冷效效果，是节能能的好方法B．冰箱内温温度低，便于于干冰的保存存，以利重复复利用C．干冰易升升华，放在密密封的瓶中会会因体积膨胀胀而发生爆炸炸D．干冰易与与冰箱内的食食物发生化学学反应，影响响食物的营养养价值解析：干冰放在密封封的瓶中即使使放在冰箱中中，干冰也会会升华，使瓶瓶内气体压强强急剧增大，，瓶会爆炸。。答案：C4．(5分)(2010·福州一中中期中考题)往含0.2molNaOH和和0.1molBa(OH)2的溶液中持续续稳定地通入入CO2气体，当通入气体为8.96L(标准状况)时立即停止止，则这一过过程中，溶液中离子物物质的量之和和与通入CO2气体的体积关关系正确的图象是(气气体的溶解和和离子的水解解都忽略不计计)()解析：本题涉及许多多个反应Ba(OH)2＋CO2BaCO3↓＋H2O①①2NaOH＋＋CO2Na2CO3＋H2O②②BaCO3＋H2O＋CO2Ba(HCO3)3③Na2CO3＋CO2＋H2O2NaHCO3④当未通CO2气体时，溶液液中离子的物物质的量为0.2molNa＋，0.1molBa2＋，0.4molOH－；当通入2.24LCO2时，发生反应应①，此时溶溶液中离子的的物质的量为0.2molNa＋，0.2molOH－；当通入4.48LCO2时，发生反应应②，此时溶溶液中离子的的物质的量为0.2molNa＋，0.1molCO-；当通入6.72LCO2时，发生反应应④，此时溶溶液中离子的的物质的量为0.2molNa＋，0.2molHCO；当通入8.96LCO2时，发生反应应③，此时溶溶液中离子的的物质的量为0.2molNa＋，0.1molBa2＋，0.4molHCO。答案：C5．(10分分)(2010·泰安一一中期中考题题)用白云石石(CaCO3·MgCO3)为主要原料生生产碱式碳酸酸镁和无水氯氯化镁的流程程如下：(1)回答下下列问题：①“灰浆”中中除水和MgO外，主要要成分还有_________________________________________________。②从MgCl2晶体体得到无水水MgCl2的操作作为。Ca(OH)2[或Ca(OH)2和Mg(OH)2]将MgCl2·6H2O晶体在干干燥的HCl气流中中加热(2)为探探究所制得得的水合碱碱式碳酸镁镁[mMgCO3·nMg(OH)2·xH2O]的组成成。某同学学组装仪器器如图所示示：①画出A框框中装置图图；②在装好试试剂后，加加热前应进进行的操作作为_。③若将E框中的装置置去掉，对对实验结果果的影响