高考化學(xué)58個考點精講考點21碳族元素碳及其化合物

1、考點 21 碳族元素 .碳及其化合物1復(fù)習(xí)重點1碳族元素原子結(jié)構(gòu)的特點、碳族元素化合價為正四價和正二價；2碳族元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律；3碳和硅的性質(zhì)、用途。2難點聚焦碳和硅的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)碳硅還原性與單質(zhì)反應(yīng)22cooc點燃cooc222點燃2)(2csgsc高溫22sioosi422siffsi422sihhsi高溫（不穩(wěn)定）與氧化物反應(yīng)cucocuoc222高溫fecoofec23332高溫sicosioc222電爐siccosioc222高溫fesiofeosi222高溫與酸反應(yīng)ohnocohnoc222324)(4濃ohsocosohc2224222)(2濃不與3hno、42soh等

2、反應(yīng)，但有：2424hsifhfsi與水或堿溶液反應(yīng)22)(hcogohc高溫232222hsionaohnaohsi與cao反應(yīng)cocaccaoc23高溫專題三二氧化碳和二氧化硅的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)比較（見表77）項目2co2sio類別酸性氧化物酸性氧化物晶體類型分子晶體原子晶體熔點和沸點低高，硬度大化學(xué)性質(zhì)ohco2232coh不溶于水，與水也不反應(yīng)ohconanaohco23222ohsionanaohsio23222ohsifhfsio24224聯(lián)系324422322conasiohohcosionaohsiosioh224423 硅及其化合物的特性1. si 的還原性大于c，但 c 卻能在高

3、溫下還原出si：cosicsio222高溫2. 非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無2h放出，但 si 卻放出 h2：232222hsionaohnaohsi2424hs i fhfsi3. 非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，但si 能與 hf 作用：4. 非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體，但si 為半導(dǎo)體。5. sio2是的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備h2sio3。6. 非金屬氧化物的熔沸點一般較低，但sio2的卻很高。7. 酸性氧化物一般不與酸作用，但sio2能跟 hf 作用：24224hsifhfsio8. 無機酸一般易溶于水，卻難溶于水。9. 因 h2co3的酸性大于h2sio3，所以在n

4、a2sio3溶液中通入co2能發(fā)生下列反應(yīng)：32322232conasiohohcosiona，但在高溫下232232cosionasiocona高溫也能發(fā)生。10. na2sio3的水溶液稱水玻璃，但它與玻璃的成分大不相同，硅酸鈉水溶液（即水玻璃）俗稱泡花堿，但它卻是鹽的溶液，并不是堿溶液。4 硅與堿溶液的反應(yīng)特點硅與強堿溶液反應(yīng)的實質(zhì)是什么？究竟哪種物質(zhì)是氧化劑？根據(jù)化學(xué)方程式：232222hsionaohnaohsi進行分析，似乎naoh和oh2都是氧化劑，其實不然。上述反應(yīng)實際分兩步進行244224hsiohohsiohsionanaohsioh2324432其中反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，反

5、應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)。合并兩式得總反應(yīng)方程式。其中 naoh 既不是氧化劑， 也不是還原劑， 只是反應(yīng)物、 起氧化作用的只是h2o。所以 h2o是式的氧化劑，也是總反應(yīng)的氧化劑。為表示反應(yīng)的實質(zhì)（或要求標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目時） ，可寫成：ohhsionaohnaohsi22322324211碳及其化合物的知識網(wǎng)絡(luò)硅及其化合物的知識網(wǎng)絡(luò)3例題精講 例 1下列關(guān)于碳族元素的說法正確的是 a單質(zhì)都是無色晶體ca( h co3)2c co2caco3cac2c2h2co 有機物nh4hco3ch4h2co3na2co3nahco3o2sic 、ccl4不完全燃燒o2(不足 ) o2 (不足) o2cu

6、o 熾熱的碳nh3h2o o2 (點燃) h2o cao si、 cl2 () mg ( 點燃 ) o2 (點) cuo () c、co na2o2naoh h2o naoh hc a( o h )2高溫 h+ca2co2、h2o c a( o h )2co2 (水) oh加熱na2sio3co2,h2o naoh h2sio3sih4si sio2casio3sif4h4sio4sic sicl4o2 (自燃 ) h2o2() feo (高溫 ) f2hf cl2 (高溫 ) h2 (高溫 )c(高溫) c(高溫 )足量na2co3 (高溫) naoh(溶液) cao() caco3 ()c

7、a2-h2o c(適量 ) b單質(zhì)中硅單質(zhì)熔點最高c碳族元素形成的化合物種類最多d在化合物中最穩(wěn)定的化合價都是+4 價分析：對選項 a：在碳族元素所形成的單質(zhì)中，只有金剛石為無色晶體，故a是錯的。對選項 b：在碳族元素形成的單質(zhì)中，金剛石、晶體硅為原子晶體，金剛石的熔點比晶體硅高。 本族單質(zhì)的熔點與鹵族元素單質(zhì)熔點遞變趨勢不同，鹵族單質(zhì)熔點從f2i2依次升高，碳族元素單質(zhì)由cpb 熔點呈降低趨勢，故b項是錯誤的。對選項 c：碳族元素位于周期表中部，易形成共價化合物特別是碳元素是構(gòu)成種類繁多的有機物的最重要元素。對選項 d：pb 的穩(wěn)定價態(tài)為 +2，故選項 d也是錯誤的。答案： c 例 2 通過

8、硅、磷、硫、氯與氫氣反應(yīng)的情況及氫化物的穩(wěn)定性說明它們非金屬性的強弱，并用原子結(jié)構(gòu)理論加以解釋。分析：元素非金屬性越強，越容易與氫氣發(fā)生反應(yīng)，生成的氣態(tài)氫比物越穩(wěn)定。比較硅、磷、硫、氯與氫氣反應(yīng)的難易程度，就可以得知它們非金屬性的強弱。答案：硅只有在高溫下才能跟氫起反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物sih4。磷的蒸氣和氫氣能起反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物ph3，但相當(dāng)困難。 在加熱時硫蒸氣能跟氫氣化合生成氣態(tài)氫化物h2s。氯氣跟氫氣在光照或點燃時就能發(fā)生爆炸而化合，生成氣態(tài)氫化物hcl。這幾種氫化物穩(wěn)定性由小到大的順序是：sih4 ph3h2shcl。由以上事實可知非金屬性由弱到強的順序是si pscl。根本原因在于：

9、硅、磷、硫、氯核外電子層數(shù)相同，隨原子序數(shù)的遞增最外層電子數(shù)逐漸增加，原子半徑遞減，核對外層電子引力增強，元素的非金屬性也就逐漸增強。 例 3 最近，科學(xué)家研制得一種新的分子，它具有空心的類似足球狀結(jié)構(gòu)，化學(xué)式為c60，下列說法正確的是 ac60 是一種新型的化合物bc60 和石墨都是碳的同素異形體cc60 中含離子鍵dc60 的式量是720 分析：足球烯 c60 是課本正文中未曾學(xué)到過的，但只要明確單質(zhì)、化合物、同素異形體、化學(xué)鍵、式量的概念，對各選項進行認(rèn)真辯析，不難作答。c60 是由同種元素（碳）組成的純凈物，屬于單質(zhì)；碳原子之間以共價鍵相結(jié)合；c60 和石墨都是由碳元素形成的不同單質(zhì)，

10、都是碳的同素異形體，c60 的式量 =1260=720。解題方法為概念辯析法。答案： bd 例 4 如果發(fā)現(xiàn)114 號新元素（位于第7 周期 iva 族），下列有關(guān)x可能具有的性質(zhì)合理的是 。ax是非金屬元素bx的+2 價化合物比 +4價化合物穩(wěn)定cxo2具有強氧化性dx有穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物分析： 根據(jù)碳族元素性質(zhì)遞變規(guī)律，可推知 114 號元素的金屬性比鉛還強，一定是金屬元素。它的穩(wěn)定價態(tài)應(yīng)與鉛相同，即為+2價，所以xo比 xo2穩(wěn)定。 x4+離子另得電子變成x2+，所以 xo2具有強氧化性。x是金屬元素，不可能存在穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物。答案： bc 例 5近年來，科學(xué)家在氦的氣氛中給石墨電極通電

11、，石墨揮發(fā)，在其揮發(fā)的黑煙中發(fā)現(xiàn)了 c60，它與金剛石互稱 。它是一種具有空心類似足球狀結(jié)構(gòu)的新分子，碳原子之間存在 鍵，它的摩爾質(zhì)量是，而金剛石是一種 結(jié)構(gòu)的 晶體，碳原子間通過 鍵結(jié)合，含有碳原子構(gòu)成的環(huán)，則最小環(huán)上有（填數(shù)字） 個碳原子， 每個碳原子上的兩個碳碳鍵的夾角都是 （填角度）。分析：從 c60 分子組成便知， 它是由碳元素組成的一種單質(zhì)，與金剛石互為同素異形體。在分子中，碳原子與碳原子之間以共價鍵結(jié)合，它的摩爾質(zhì)量可由化學(xué)式求，即1260720g/mol 。金剛石是一種正四面體型空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，晶體中一個碳原子位于正四面體中心，四個碳原子以共價鍵與它結(jié)合，分別位于正四面體的四個頂

12、點上。形成最小的環(huán)， 含的碳原子數(shù)必須通過平時分析教材中插圖或模型而知，鍵角為10928。本題著重考學(xué)生同素異形體概念及培養(yǎng)三維空間思維能力。答案： 同素異形體共價 720g/mol空間網(wǎng)狀原子共價610928。 例 6二氧化硅的熔沸點較高的原因是 a二氧化硅中，硅氧原子個數(shù)之比為12b二氧化硅晶體是立體網(wǎng)狀的原子晶體c二氧化硅中，si-o鍵的鍵能大d二氧化硅晶體中原子以共價鍵相結(jié)合分析： 此題難度不大， 但涉及二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)的重點知識。二氧化硅熔沸點較高的原因，是由于其晶體里si-o鍵的鍵能很高，并形成了一種立體網(wǎng)狀的原子晶體，熔融它需消耗較多的能量。所以，本題應(yīng)選b、c兩個選項。答案：

13、bc 例 7下列說法正確的是 a二氧化硅溶于水顯酸性b二氧化碳通入水玻璃中可以得到原硅酸c因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸強d二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸分析： 此題是關(guān)于硅及其化合物性質(zhì)的選擇題，宜采用篩選法。asio2很難溶于水，無法顯酸性。b原硅酸酸性比碳酸弱，co2通入水玻璃 （na2sio3溶液） 會發(fā)生強酸制取弱酸的復(fù)分解反應(yīng)：na2sio32h2o co2=na2co3h4sio4c高溫時如下反應(yīng)可以進行：sio2na2co3=na2sio3 co2但因為 co2成氣態(tài)逸出，并不說明硅酸比碳酸強，硅酸和碳酸酸性強弱的比較是指在水溶液中的情況

14、。dsio2可以溶于氫氟酸中，這是sio2的一個重要特性。sio24hf=sif4 2h2o 答案： b 例 8碳化硅（ sic）的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。 在下列三種晶體金剛石、晶體硅、碳化硅中，它們的熔點從高到低的順序是： a b c d 分析： 此題是給出新情境的信息遷移題。給出的新情境，是碳化硅的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)；此題的考查內(nèi)容，是化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)。所列三種晶體均是原子晶體，結(jié)構(gòu)相似，晶體內(nèi)的結(jié)合力是呈空間網(wǎng)狀的共價鍵：共價鍵鍵長：c c鍵 csi 鍵 si si 鍵共價鍵鍵能：c c鍵 csi 鍵 si si 鍵共價鍵鍵長越短， 鍵

15、能越大， 則原子晶體的熔點越高。所以三者的熔點由高到低的順序是：金剛石、碳化硅、晶體硅。答案： a 例 9物質(zhì) a是一種高熔點化合物，不溶于硫酸，硝酸等強酸。 a與純堿熔融反應(yīng)，生成化合物 b，同時放出氣體c；把氣體 c通過 b的溶液中，則得到化合物d；d在干燥空氣中轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔飁；將 e加熱又得到化合物a。試寫出a、b、 c、d、e的化學(xué)式： a_、 b_、c_、d_、e_。分析： 此題應(yīng)根據(jù)對實驗現(xiàn)象的分析，得出結(jié)論。a是不溶于硫酸、硝酸等強酸的高熔點化合物，它能與純堿熔融反應(yīng)， 而且放出氣體c， 可初步判斷a可能是 sio2， b可能是 na2sio3，c可能是 co2。若把 co2通過

16、 na2sio3溶液中，會得到膠狀沉淀h4sio4，h4sio4在干燥空氣中易脫水生成h2sio3，h2sio3只有加熱才能生成sio2。 這些都是與題目所給出的實驗現(xiàn)象相符合，這就證實a確實是 sio2。a判斷出來了，其它物質(zhì)的推斷就迎刃而解。答案： a：sio2、b：na2sio3、c：co2、 d：h4sio4、e：h2sio3 例 10下列關(guān)于二氧化硅的說法是否正確？簡釋理由。a二氧化硅分子是由1 個硅原子和兩個氧原子構(gòu)成；b二氧化硅又叫硅酐；c二氧化硅與水化合生成對應(yīng)水化物硅酸；d二氧化硅為酸酐與堿反應(yīng)不與酸反應(yīng)；e二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成co2，所以硅酸酸性比碳酸強。分析： 判斷是

17、非題， 一般屬于概念性知識多，判斷的正確率決定于掌握知識的正確性和完整性。 a錯，二氧化硅為原子晶體，晶體是氧原子與硅原子個數(shù)比為21 的網(wǎng)狀主體結(jié)構(gòu)，沒有分子，sio2為化學(xué)式而非分子式；b對，二氧化硅是硅酸的酸酐；c錯，二氧化硅是不溶于水的酸酐；d錯，二氧化硅為酸酐，具有酸酐的通性，能于堿反應(yīng)，但二氧化硅具有特性，可與氫氟酸反應(yīng)；e錯， 二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉是在高溫，利用co2的揮發(fā)性，促使反應(yīng)完成，并不能說明硅酸酸性強于碳酸。答案： b 例 11（1）怎樣用化學(xué)方法檢驗生石灰里混有的石英和石灰石？并寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。（2）怎樣用一種試劑鑒別硅酸鈉、硫酸鈉、碳酸鈉3 瓶未知液

18、？并寫出實驗現(xiàn)象及結(jié)論。分析： （1）生石灰的成分是氧化鈣，若不含雜質(zhì)，加鹽酸能完全溶解并且無氣體生成。加鹽酸充分反應(yīng)后仍有不溶于水的固體，說明有石英雜質(zhì)存在。加鹽酸溶解， 但放出無色無味并能使石灰水變渾的氣體，說明生石灰中含有石灰石。cao 2hcl=cacl2+h2o caco3+2hcl=cacl2h2o co2co2ca(oh)2=caco3 h2o （2）三種未知液均為鈉鹽，故應(yīng)根據(jù)酸根離子的特性選擇鑒別方法。碳酸鹽和硅酸鹽都能與鹽酸反應(yīng)， 但現(xiàn)象不同， 所以能用鹽酸鑒別。用三支小試管分別取三種未知液各少許，分別滴加稀鹽酸，有氣體生成的是碳酸鈉溶液，有白色膠狀沉淀生成的是硅酸鈉溶液，

19、無明顯現(xiàn)象的是硫酸鈉溶液。答案： 見分析 例 12如何用所提供的試劑和方法除去各粉末狀混合物中的雜質(zhì)（括號內(nèi)為雜質(zhì)）。將所選答案的編號填入在表內(nèi)相應(yīng)的空格內(nèi)（如果不需要外加試劑，則對應(yīng)答案欄可空著）。1可供選擇的試劑：a鹽酸 b氫氧化鈉溶液 c氧氣 d水 e 二氧化碳可選用的操作：水洗加熱高溫灼燒過濾結(jié)晶分析： 可根據(jù)二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟強堿反應(yīng)，不跟酸（氫氟酸除外）反應(yīng)；它受熱不分解等性質(zhì)。而三氧化二鐵，碳酸鈣跟鹽酸反應(yīng)；硅酸、氯化銨能受熱分解。通過一定操作，除去雜質(zhì)。除雜過程中所發(fā)生的化學(xué)方程式如下：（1）sio2 2naoh=na2sio3h2o （3）fe2o36hc

20、l=2fecl33h2o （4）caco32hcl=cacl2co2 h2o （5）h2sio3sio2h2o （6）nh4clnh3hcl答案： （1）b， （ 2）d， （ 3）a， （ 4）a， （ 5） （ 6） 例 13鍺是a族元素，它的單質(zhì)晶體是一種良好的半導(dǎo)體材料，廣泛用于電子工業(yè)，鍺可以從燃燒的煙道灰中提取，其過程如下：試寫出上述過程中、步反應(yīng)的化學(xué)方程式。_ ；_ ；_ ；分析： ge為a族，最高正價為+4 價，其氧化物為geo2，又 +4 價穩(wěn)定，與鹽酸不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，只發(fā)生堿性氧化物與酸的反應(yīng)。鍺酸的化學(xué)式用硅酸遷移即得：h4geo4或h2geo3。geo24hcl=

21、gecl4+2h2o h4geo4geo22h20 （或 h2geo3geo2+h2o）geo22h2ge 2h2o 答案： 見分析4實戰(zhàn)演練一、選擇題1.以下氣體因與人體的血紅蛋白作用而引起中毒的是a.cl2b.so2c.h2s d.co2.對反應(yīng)方程式:sio23c高溫sic2co，有關(guān)敘述正確的是a.反應(yīng)中 sio2是氧化劑， cb.si4被還原了，而cc.在反應(yīng)中 cd.在反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為123.實驗室用石灰石和鹽酸制取co2a.水、濃 h2so4b.飽和 na2co3溶液、濃h2so4c.飽和 nahco3溶液、濃 h2so4d.naoh 溶液、濃 h2so44.

22、a.sio2b.co2通入 na2sio3c.sio2d.sio2和濃 h2so45.將 4.14 g pb 經(jīng)充分氧化后得到氧化物的質(zhì)量為4.46 ga.pbo2b.pb3o4c.pbo d.pb2o56.由 10 g 含有雜質(zhì)的caco3和足量鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生了0.1 mol co2，推斷雜質(zhì)的組成可能是a.khco3和 mgco3 b.k2co3和 na2co3c.mgco3和 na2co3 d.na2co3和 nahco37.某二價金屬的碳酸鹽和碳酸氫鹽的混合物與足量鹽酸反應(yīng)。消耗h和產(chǎn)生co2的物質(zhì)的量之比為54a.12 b.23c.34 d.45 8.將 m g caco3與 n g

23、 khco3分別加入 100 ml 0.5 mol l1的鹽酸中，若反應(yīng)后兩種溶液的質(zhì)量相等，則m 與 n 的關(guān)系是a.m=n2.5 b.m=n2.5c.m=n5 d.mn2.5 9.把 100 g na2co3和 nahco3的混合物同足量的鹽酸反應(yīng)，放出22.4 l(標(biāo)準(zhǔn)狀況）的co2，則混合物中na2co3a.68.9% b.70.3%c.73.5% d.77.1%10.把 x mol co2通入含 y mol ca(oh)2的澄清石灰水中充分反應(yīng)，下列敘述中錯誤的是a.當(dāng) xy 時，生成 100 x gb.當(dāng) xy 時，生成 100y gc.當(dāng) yx2y 時，生成 100（ 2yx)

24、gd.當(dāng) x2y 時，產(chǎn)生的沉淀全部溶解11.下列關(guān)于硅的說法不正確的是a.b.c.d.加熱到一定溫度時，硅能與氫氣、氧氣等非金屬反應(yīng)12.濃硝酸水王水氫氟酸koha.b.c.d.13.a.b.c.在 o2里充分燃燒都只生成co2d.在一定條件下，金剛石和石墨可以相互轉(zhuǎn)化14.由 co2和 co 組成的混合氣體，經(jīng)分析測知含氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%，則該混合氣體中co 和 co2的體積比為a.13 b.733c.337 d.31 15.將 co2na2co3na2sio3naalo2c6h5onaca(clo)2 cacl2 caco3a.b.c.只有d.只有16.已知金剛砂sic 是原子晶體，則金

25、剛石晶體硅sic，三者的熔沸點高低順序正確的是a.b.c.d.17.某混合氣體的質(zhì)量百分組成為co 占 22%、o2占 48%、n2占 20%、h2占 10%，則此混合氣體的平均式量為a.27.32 b.12.5c.20.17 d.17.95 二、非選擇題（共4918.(14 分)將 n mol 木炭粉和1 mol feo(1)可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：feoc=feco2feoc=2feco2feoco=feco2(2)若 n21，充分反應(yīng)后，反應(yīng)器中的固體物質(zhì)是，氣體產(chǎn)物是。(3)若 n1，充分反應(yīng)后， 反應(yīng)器中的固體物質(zhì)是，氣體產(chǎn)物是。(4)若反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是混合物，n 的取值范圍是。(5)若反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是混合物，且混合物中co 和 co2的物質(zhì)的量相等，則n 的值為。19.(8 分)水蒸氣通過灼熱的煤所產(chǎn)生的混合氣，其主要成分是co、h2，還含有co2和水蒸氣。請用下列裝置設(shè)計一個實驗，以確認(rèn)上述混合氣中含有co 和 h2(1)上圖所示裝置的正確連接順序是(填各接口的代碼字母)混合氣 (