1、考点18 碳族元素考纲要求了解常见碳单质的主要物理性质，掌握其重要的化学性质。掌握碳的氧化物的性质及主要用途和碳酸盐的性质及碳酸根的检验方法。了解碳的氧化物对大气的污染。考点透视一.碳族元素(1)碳族元素位于元素周期表中第A族，包括碳（C），硅（Si），锗（Ge），锡（Sn），铅（Pb）5种元素.(2)碳族元素原子量最外层有4个电子,其最高正价为+4,最高价氧化物的化学式为RO2.碳族元素的原子获得电子的能力较弱,失去电子也不是很容易,它们主要价态是+2、+4价，其中碳和硅有负价.碳族元素在化合物中多以+4价稳定,而铅在化合物中以+2价稳定.(3)碳族元素随原子序数的增大,原子半径依次增大,从
2、上到下(从碳到铅)由非金属元素逐渐转变为金属元素,其中碳和硅是非金属,锗是准金属,而锡和铅则为金属.具体地说,按C、Si、Ge、Sn、Pb的顺序，碳族元素性质递变规律是：金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，最高价含氧酸酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强；气态氢化物稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强.二.单质碳(1)同素异形体 金刚石:原子晶体石墨:混合型晶体C60、C70：分子晶体除上述所列外，还有活性炭、无定形炭等，不同的碳的同素异形体，物理性质不同，如活性炭有吸附性.(2)化学性质可燃性:C+O2=CO2 C+O2(不足)=2CO还原性:C+2CuO=2Cu+CO2C+H2O=CO+H2( 水煤气)(3
3、)用途:金刚石用于切割、钻头、制装饰品等；石墨用于制造电极、铅笔芯、坩埚、润滑剂等.三.二氧化碳(1)物理性质:无色无味,密度比空气大的体,微溶于水,固体CO2叫做“干冰”.(2)化学性质:氧化性:CO2+C=2CO CO2+2Mg=2MgO+C酸性氧化物(酸酐)CO2+H2O=H2CO3=H+ HCO3-(3)制法工业制法：煅烧石灰石 实验室制法：石灰石和稀盐酸反应“固+液气”型，可用启曾发生器及其简易装置（4）用途：灭火剂，制纯碱，汽水；干冰用作制冰冷剂或人工降雨等。 四、一氧化碳（1）物理性质：无色无味的气体，有毒，不溶于水。（2）化学性质可燃性还原性 （3）毒性:CO有剧毒，与血液里的
4、血红蛋白化合，使人体缺氧而死亡。CO是空气污染物之一，主要来自汽车尾气，煤和石油的未充分燃烧及钢铁的治炼等。五、碳及其化合物间的转化关系。钟乳石、石笋的成因：CO2+CaCO3+H2O=Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O（1）会运用氧化还原反应知识规律分析理解碳、一氧化碳、二氧化碳之间的相互转化及应用。运用酸碱反应规律分析理解二氧化碳、碳酸正盐、碳酸氢盐（酸式盐）之间的相互转化及应用。（2）碳酸盐性质规律 溶解性规律：如果碳酸的正盐溶解度较大，则酸式盐的溶解度小如：Na2CO3NaHCO3；果碳酸的正盐溶解度小，则对应酸式的溶解度较大CaCO3Ca（HCO3）2
5、稳定性：难溶性的碳酸盐，（NH4）2CO3及酸式盐受热易分解;可溶性的碳酸盐较稳定,受热难分解.酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。如：在Ca（HCO3）2溶液中滴加NaOH溶液：Ca(HCO3)2+NaOH=CaCO3+NaHCO3+H2O(NaOH少量)Ca(HCO3)2+2NaOH=CaCO3+Na2CO3+2H2O(NaOH过量)和的检验：利用正盐和酸式盐的溶解性可区别和，如溶液。利用与反应产生的方法，检验或。难点释疑一、单质：C Si金刚石石墨晶体硅无定形硅结构立体网状层状立体网状物性色态无 色晶 体灰黑色、固银灰色金属光泽熔沸点高熔点更 高很高导电性无导体半导体 化性+单质与
6、H2、O2、F2、Cl2、S等反应与F2反应+氧化物与CaO、H2O、CO2、CuO等反应与FeO反应+酸与HNO3、H2SO4反应与HF反应+碱与NaOH反应用 途高硬度物质电极、耐火材料半导体、合金制 法开采或人工制造C与SiO2高温反应二、氧化物： CO2SiO2晶体类型物理性质存在化性+ 单质+ 氧化物H2OCaO+ 盐Na2CO3Na2SiO3+ 酸HF+ 碱NaOH用 途3、盐：NaHCO3和Na2CO3（1）NaHCO3和Na2CO3分别和稀盐酸反应反应剧烈程度不同 反应机理不同，Na2CO3与稀盐酸反应与反应物滴加顺序有关，而NaHCO3与此无关 等质量时产生气体的量不同（2）
7、溶解度不同 NaHCO3Na2CO3（3）NaHCO3和Na2CO3的鉴别： 固体：加热法 溶液：稀BaCl2溶液或CaCl2溶液（4）NaHCO3和Na2CO3鉴定：如何证明某无色溶液为Na2CO3溶液？试剂：BaCl2溶液 稀盐酸 Ca（OH）2溶液 操作：焰色反应加入BaCl2溶液，有白色沉淀过滤出沉淀加入稀盐酸产生无色无味气体通入澄清石灰水 命题趋势 碳族元素知识与能源、材料、晶体结构、盐类水解、有机物等部分知识联系紧密，高考中与此有关的试题综合性较强，跨度大，对学生知识综合能力要求高。如：04年广东卷第26题和05年江苏卷第26题均与碳酸盐知识有关。05年江苏卷中与碳、硅及其化合物晶
8、体结构知识考查要求较高。高考复习仍应以碳、硅两种元素为重点，对它们单质、氧化物、盐的结构、性质和用途多加关注，打牢双基。在此基础上注意同晶体结构、盐类水解等知识相联系，联系生产、生活实际，关注与碳酸盐制取、用途有关的计算，注意图象在分析问题和解决解题中的作用，如CO2与碱生成碳酸盐的计算多采用这种方法。典型例析【例1】水垢可以看作由多种物质组成的混合物，为研究含有Ca2+、Mg2+、HCO的水所形成水垢的化学组成，取干燥的水垢6.32 g，加热使其失去结晶水，得到5.78 g剩余固体A；高温灼烧A至恒重，残余固体为CaO和MgO，放出的气体用过量的Ba(OH)2溶液吸收，得到11.82 g沉淀
9、。（1）通过计算确定A中是否含有碳酸镁；（2）5.78 g剩余固体A灼烧至恒重时产生的气体完全被碱石灰吸收，碱石灰增重2.82 g，通过计算确定A中各成分的物质的量，并计算出水垢中碳酸盐的质量分数。解析：（1）根据题意 n(CO2) = n(BaCO3) =11.82 g 197 g/mol = 0.06 mol 若CO2全部来自CaCO3的分解， 则m(CaCO3) = 0.06 mol 100 g/mol = 6.00 g 5.78 g 不合题意，所以，A中一定含有MgCO3（2）m(CO2) = 0.06 mol 44 g/mol = 2.64 g m(H2O) = 2.82 g 2.6
10、4 g = 0.18 g nMg(OH)2 = n(H2O) = 0.18 g18 g/mol = 0.01 mol mMg(OH)2 = 0.01 mol58 g/mol = 0.58 g n(CaCO3) + n(MgCO3) = 0.06 mol n(CaCO3)100 g/mol + n(MgCO3)84 g/mol + 0.58 g = 5.78 g解得：n(CaCO3) = 0.01 mol n(MgCO3) = 0.05 mol0.05 mol 84 g/mol + 0.01 mol100 g/mol6.32 g 100 % = 82.3 %【例2】孔雀石和石青是自然界存在的两种
11、碳酸盐类铜矿，它们的化学组成可表示为：xCuCO3yCu(OH)2(x、y为正整数且)（1）孔雀石和石青分别与过量盐酸反应时，孔雀石耗用的盐酸的物质的量与生成的CO2的物质的量之比为4：1；石青则为3：1。请推算它们的化学组成。孔雀石： ；石青： 。（2）现有孔雀石和石青混合样品，取两份等质量的样品，在一份中加入过量盐酸，生成CO23.36L（标准状况下）；加热另一份样品使其完全分解，得到CuO 20g，试通过计算确定该混合物中孔雀石和石青的物质的量之比。解析：（1）设孔雀石的化学式为xCuCO3yCu(OH)2则依题意 孔雀石的化学式为CuCO3Cu(OH)2又设石青的化学式为xCuCO3y
12、Cu(OH)2则 石青的化学式为2CuCO3Cu(OH)2 （2）设该样品中孔雀石物质的量分数为x，则石青为1x x =0.5孔雀石与石青物质的量之比为1：1。【例3】水蒸气通过灼热的煤所产生的混合气，其主要成分是CO H2，还含有CH4，和水蒸气，请用如图所示装置设计一个实验，以确认上述混合气体中含有CO和H2。（1）连接上述装置的正确顺序是：（填接口字母）混合气（），（）接（），（）接（），（）接（），（）接（），（）（2）确认混合气体中含有的实验现象是 ，其理由是 。【解析】除杂质和干燥的操作，一般规律是先进行溶液的除杂质操作，后进行干燥，其原因是气体通过溶液时将带出水蒸气，干燥剂可除去
13、这些水蒸气。【答案】（1）E，F接D，C接A，B（或B，A）接J，I接H，G。（2）黑色CuO变红，无水硫酸铜变蓝：因后生成铜和水蒸气，水蒸气使无水硫酸铜变蓝。【例4】从固体物质A开始，可以发生如下框图所示的一系列变化。回答下列问题：（1）在实验室中收集气体B的方法是 。（2）操作的名称是 。在操作中所使用的玻璃仪器的名称是 。（3）写出反应和反应的化学方程式：反应： 。反应： 。（4）A的化学式是 。（5）在实验室中，如果获得干燥纯净的气体D，可以将它通过右图所示的装置，其中瓶I中盛放的试剂是 。瓶I中盛放的试剂是 。收集干燥气体D的方法是 。【解析】本题推断的“题眼”为无色气体B为一定条件
14、下和HCI（g）反应生成无色气体C，加聚得合成树脂，可推知无色气体B为，无色气体C为氯乙稀，合成树脂C为氯乙稀，A为电石，无色气体D为。乙炔气体难溶于水，可用排水法收集。【答案】（1）排水法收集 （2）过滤 漏斗、玻璃棒【例5】古代的“药金”外观与金相似，常误以为是金子。治炼方法如下：将碳酸锌、赤铜、木炭混合加热至800C，得金光闪闪的药金，则药金的主要成分是 ，有关化学方程式是 ， 。【解析】解答本题可借用“相似类推”，以旧知识迁移应用于新知识，不难推出药金的成分是铜和锌的合金。类推思路：【答案】铜和锌的合金【例6】将足量CO2通人KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n
15、）和通人CO2体积（v）的关系正确的是（）【解析】起始时反应的离子方程式为当完全沉淀时，溶液中还剩余OH-，再通，反应的离子方程式为CO2+2OH-=CO32-+H2O，继续通反应式为：CO32-+CO2+2HO=HCO32-再通，反应式为：CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)3反映在图象上即为D。【答案】D过关检测1.下列关于碳族元素的叙述错误的是（）A.与其他元素化合时容型成共价合物B.单质晶体均为原子晶体C.难形成离子化合物D.最高化合价为+4价2.我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲、可再生的水电，相当于每年燃烧5000万吨原煤的火力发电厂生产的电能。因此，三峡工程有助于控制（
16、）A.温室效应 B.氯的氧化物排放C.白色污染 D.碳氮氢化合物排放3.已知天然气的主要成分是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述；天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是（）A是、 B只有 C是和 D只有4.近年来，科学家在的还原气氛中给石墨电极通电，石墨挥发，在其挥发的黑烟中发现了，它的金属渗入物具有可贵的超导性，下列说法正确的是（）A.是一种新型的化合物 B.和石墨都是碳的同素异性体C.中含离子键 D.的摩尔质量705.请据图回答，经数小时后，U形管A、B两处的液面会出现下列哪种情况？
17、（实验装置里的空气足以维持实验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封，突咯水蒸气和温度变化对实验结果的影响）（ ）A. A处上升，B处下降 B. A、B两处都下降C. A处下降，B处上升 D. A、B两处都不变6.下列关于一氧化碳的用途源于一氧化碳的还原性的是（）作燃料 跟氢气合成甲醇 和水蒸气反应制 与灼热的反应 A.只有 B.只有 C.只有 D.只有7.某二价金属的碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量的盐酸反应，消耗H+和产生的物质的量之比为5：4。该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为（）A. 1：3 C. 3：4 B. 2：3 D.4：58在100 ml 0.2mol/L的石灰水中通入Vml二氧
18、化碳（标准状况下）生成1g沉淀，则V不可能（）A,224mL B448mL C672mL D224mL9由10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸的生产了0.1mol CO2,试求杂质的组成可能是（）KHCO3和MgCO3 K2CO3和SiO2 MgCO3和SiO2 Na2CO3和NaHCO3ABCD10、除去CO2中混有的少量SO2气体可用( )A.高锰酸钾溶液 B.五氧化二磷 C.饱和的小苏打溶液 D.饱和碳酸钠溶液11、下列物质久置于空气中（不考虑水分蒸发或吸收空气中水分）变质，且能析出固体，加入盐酸时固体不溶解的是（ ）A.澄清石灰水 B.水玻璃 C.氢硫酸 D.亚硫酸钠12下列物质中只
19、有共价键形成的化合物是 ( ) AC60 B氢氧化钠 C金刚石 D水晶13实验室有下列试剂：NaOH溶液 水玻璃 Na2S溶液 Na2CO3溶液 NH4Cl溶液 澄清的石灰水 浓硫酸，其中必须用带橡胶塞的试剂瓶保存的是( ) A B C D14、下列离子方程式书写不正确的是 （ ）A. 澄清石灰水中通入过量CO2的总反应为：CO2 + OH- = HCO3-B. 水玻璃中加入氢溴酸：SiO32- +2H+ = H2SiO3C. SO2通入NaClO溶液中：H2O+SO2+2ClO- = 2HClO+SO32-D. 浓硫酸和铜反应：Cu+ 4H+ 2SO42-= Cu2+ SO42- +SO2+
20、2H2O15、甲、乙为短周期不同主族元素组成的单质，丙、丁为氧化物，它们存在下列转化关系（ ） 甲 丁 丙 乙 满足条件的甲乙为：A.氟和氧 B.碳和氢 C、碳和硅 D、铝和铁16.四氯化硅的结构与四氯化碳相似.对其性质有如下推断：SiCl4为分子晶体；常温常压下是液态；它是由极性键成的非极性分子，其中正确的是( )A.只有B.只有 C.只有D. 17.在下列反应里，氧化剂和还原剂的物质的量之比与质量之比不一致的是（ ）A.Cl2+H2O=HClO+HCl B.3NO2+H2O=2HNO3+NOC.SiO2+3C = SiC+2CO D.Si+O2=SiO2 18.碳与下列各组物质在高温条件下
21、反应主要生成CO而不是CO2的是( ) A.CaO、FeO B.CuO、ZnOC.H2O、SiO2 D.浓H2SO4、浓HNO319.等质量的Si和O2在密闭容器中反应后，剩下固体中含氧质分数是( ) A.50% B.50% C.50%D.不能确定20.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B.硅的导电性介于金属和绝缘体之间 C.锗的非金属性比金属性强D.锗不存在气态氢化物21、如图所示：其中A、C是固体单质，其余是化合物，X是常用切割和焊接金属的可燃性气体；Y是一种难溶于水的白色固体，它的式量是100。请填空：（1）D的电子式是 。（2）A跟D反应的化学方程式是
22、 ；该反应的反应热H 0（填“、= ”。（3）在高温条件下，C跟J反应的化学方程式是 。22.某学生拟用50mLNaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液。为了防止通人的CO2气体过量而生成NaHCO3，他设计了如下实验步骤：取25mLMaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶解；小心煮沸溶液12分钟排出溶液中的二氧化碳气体；在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使溶液充分混合。（1）他能否制得较纯净的Na2CO3？ 。理由是 。（2）按他的计划，第步实验装置如图所示。装置A使用的试剂是石灰石和盐酸溶液。可否使用纯碱代替石灰石？ 。原因是 。 装置B使用的试剂是 ，作用是 。为了便于后续实验的煮沸、混合等操作，装NaOH溶液的容器还可使用 （填仪器名称）。（3）有人认为实验的步骤的顺序对调，既先 混合，再煮沸更合理，你认为对吗？ （填“合理”或“不合理”），为什么？ 。139
