碳及其化合物

第25讲碳及其化合物一、学习目标知识梳理知识框架碳族元素碳族元素的特征：最外层电子数为4，既不容易得到，也不容易失去。碳族元素的化合价：+2,+4碳族元素的递变规律：C,Si是非金属，Ge是半导体，Sn,Pb为金属碳族元素在自然界里的存在：C（石墨，金刚石）Si（SiO2）几种同素异形体：C（金刚石，石墨，C60，不定型碳）碳单质在常温下碳很稳定，只在高温下能发生反应，通常表现为还原性。燃烧反应：C+O2==CO2（完全）2C+O2==2CO（不完全）与某些氧化物的反应：C+CO2==2COC+SiO2==CO2+SiC+H2O==CO+H2O（水煤气反应）与某些氧化性酸反应:C+2H2SO4（浓）==CO2+2SO2+2H2O（与HNO3也可）一氧化碳物理性质：无色无味，密度略大于空气化学性质（1）可燃性：2CO+O2==2CO2（2）还原性：还原金属氧化物（氧化铁，氧化铜等）二氧化碳物理性质：无色无味，密度比空气大。固态的叫干冰实验室制法：石灰石与盐酸反应制取化学性质（1）酸性氧化物——酸酐：CO2（2）氧化性：C+CO2==2COCO2+2Mg==2MgO+C碳酸盐溶解性：Ca(HCO3)2>CaCO3；Na2CO3>NaHCO3热稳定性：碱金属正盐>碱金属酸式盐Na2CO3>CaCO3；Na2CO3>NaHCO3碳酸正盐与碳酸酸式盐之间的转化关系：正盐到酸式盐加H+酸式盐到正盐OH-例题解析1.下列事实中能证明碳的非金属性比硅强的是（）①往Na2SiO3溶液中通入CO2产生白色沉淀②石墨是导体，晶体硅是半导体③制玻璃过程中发生反应：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑④CH4比SiH4稳定A.①④ B.②③C.③④ D.①②2.已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C(石墨)+O2(g)=CO2(g)；ΔH=−393.51kJ/molC(金刚石)+O2(g)=CO2(g)；ΔH=−395.41kJ/mol，则下列结论正确的是（）A.在该条件下金刚石比石墨稳定，等质量时金刚石的能量大于石墨B.金刚石转化为石墨为放热反应C.石墨转化为金刚石为物理变化D.由于石墨转化为金刚石为吸热反应，因此石墨在任何条件下都不可能转化为金刚石3.将二氧化碳通入下列物质的溶液中不与其反应的是()①Na2CO3②Na2SiO3③NaAlO2④C6H5ONa⑤Ca(ClO)2⑥CaCl2⑦CaCO3A.①③④⑤⑥ B.①⑥C.① D.⑥4.向下列溶液中通入过量CO2，最终出现浑浊的是（）A.氢氧化钙饱和溶液B.苯酚钠饱和溶液C.醋酸钠饱和溶液D.氯化钙饱和溶液5.课后习题 1.下列关于碳族元素的说法正确的是[]A．单质都是无色晶体B．单质中硅单质熔点最高C．碳族元素形成的化合物种类最多D．在化合物中最稳定的化合价都是+4价2.最近，科学家研制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，化学式为C60，下列说法正确的是[]A．C60是一种新型的化合物B．C60和石墨都是碳的同素异形体C．C60中含离子键D．C60的式量是720 3.下列说法正确的是[]A．二氧化硅溶于水显酸性B．二氧化碳通入水玻璃中可以得到原硅酸C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 4.碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是：[]A．①③②B．②③①C．③①②D．②①③ 5.下列说法中，正确的是()A.碳是非金属元素，所以碳单质都是绝缘体 6.纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体质量为原试样质量的一半时，碳酸氢钙的分解率是()A.50%B.75%C.92.7%D.100%课后习题答案 1.分析：对选项A：在碳族元素所形成的单质中，只有金刚石为无色晶体，故A是错的。对选项B：在碳族元素形成的单质中，金刚石、晶体硅为原子晶体，金刚石的熔点比晶体硅高。本族单质的熔点与卤族元素单质熔点递变趋势不同，卤族单质熔点从F2→I2依次升高，碳族元素单质由C→Pb熔点呈降低趋势，故B项是错误的。对选项C：碳族元素位于周期表中部，易形成共价化合物特别是碳元素是构成种类繁多的有机物的最重要元素。对选项D：Pb的稳定价态为+2，故选项D也是错误的。答案：C2.分析：足球烯C60是课本正文中未曾学到过的，但只要明确单质、化合物、同素异形体、化学键、式量的概念，对各选项进行认真辩析，不难作答。C60是由同种元素（碳）组成的纯净物，属于单质；碳原子之间以共价键相结合；C60和石墨都是由碳元素形成的不同单质，都是碳的同素异形体，C60的式量=12×60=720。解题方法为概念辩析法。[来源:Zm]答案：BD3.分析：此题是关于硅及其化合物性质的选择题，宜采用筛选法。A．SiO2很难溶于水，无法显酸性。B．原硅酸酸性比碳酸弱，CO2通入水玻璃（Na2SiO3溶液）会发生强酸制取弱酸的复分解反应：Na2SiO3＋2H2O＋CO2==Na2CO3＋H4SiO4↓C．高温时如下反应可以进行：SiO2＋Na2CO3==Na2SiO3＋CO2↑但因为CO2成气态逸出，并不说明硅酸比碳酸强，硅酸和碳酸酸性强弱的比较是指在水溶液中的情况。D．SiO2可以溶于氢氟酸中，这是SiO2的一个重要特性。SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O答案：B4.分析：此题是给出新情境的信息迁移题。给出的新情境，是碳化硅的一种晶体具有类似金刚石的结构；此题的考查