《高三化学碳族元素知识精讲 .doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三化学碳族元素知识精讲 .doc（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高三化学碳族元素知识精讲一. 本周教学内容： 碳族元素二. 教学要求：1. 了解碳族元素性质及其递变规律，学会运用元素周期律的知识指导碳族元素及其化合物的学习。 2. 掌握碳及其化合物的重要性质。 3. 理解硅及其化合物的重要性质。 4. 初步了解硅酸盐工业及其产品，认识化学与生产、生活的联系。 5. 初步了解新型无机非金属材料，认识化学在社会、科技中的重要作用。三. 重点、难点： 1. 碳单质、CO、CO2、碳酸盐的重要性质 2. 硅单质、SiO2的重要性质四. 知识分析： 1. 碳（金刚石为例）、硅单质的比较 列表如下：碳硅原子结构示意图原子半径相对较小相对较大单质晶体类型原子晶体（金刚石
2、）原子晶体单质熔点熔点很高比金刚石稍低化学性质1. 还原性：（可燃性）（制粗硅）（制水煤气）2. 氧化性还原性： 2. CO2与SiO2CO2SiO2电子式/晶体类型分子晶体原子晶体俗称干冰（固态时）硅石、石英、水晶化学性质1. 酸性氧化物2. 弱氧化性：酸性氧化物SiO2不能与水反应生成H2SiO3 3. CO的有关知识： （1）物理性质： 无色无味气体，密度接近空气，难溶于水，有剧毒。 （2）化学性质： CO的化学性质主要是还原性，如： （可燃性） （冶炼金属） 4. 硅及其化合物“反常”性质： （1）硅的还原性比碳弱，但碳在高温下却能从SiO2中还原出硅： 这是由于生成物CO气体逸出原因
3、。 （2）非金属单质与强碱反应一般不生成氢气（请回忆Cl2）而硅却能： （3）虽然是硅酸的酸酐，但却不能用与水反应生成硅酸，而只能用硅酸盐跟较强酸（HCl、H2CO3）制得。 （4）酸性氧化物一般不与酸反应（除氧化还原反应外），而却能与氢氟酸反应，但与其它常见酸不反应。（H2SO4、HNO3、HCl等） （氢氟酸可腐蚀玻璃） （5）非金属氧化物一般是分子晶体（如CO2、NO2、SO2等），而却是原子晶体。 （6）无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸（H4SiO4）却难溶于水。 （7）较强酸能把较弱酸从其盐溶液中制取出来，这是复分解反应的一般规律，因此H2CO3可制H2SiO3：，但在高温下却能由
4、较弱酸性氧化物制得较强酸性氧化物，其原因是，生成的CO2是气体，离开反应体系而使反应进行到底。 （8）硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的成分不完全相同，硅酸钠也俗称泡花碱，但它是盐不是碱。 （9）钢化玻璃与普通玻璃成份相同，石英玻璃与普通玻璃成份却不同。 5. 常见硅酸盐产品比较 6. 酸式盐和碱反应的方程式书写： 分析与书写酸式盐与碱反应的过程首先要从实质入手。酸式盐（大多数可溶）与碱反应的一个重要本质是中和在碱溶液存在的条件下，酸式盐中可以电离出H+，不得不全部（或部分）电离出来与OH结合成水，于是酸式酸根离子就转化为酸根离子，溶液中的酸根离子将首先将能产生难溶物的阳离子沉淀析出，整个
5、反应过程既遵守质量守恒又遵守电荷守恒，产物的确定就要根据酸式酸根中的H+与碱提供的OH的相对量决定：如 （1）NaHCO3溶液与少量Ca(OH)2混合： 析：少量，可提供足量，H+可将全部OH中和： （2）溶液与过量混合析：过量，则不足，H+只能中和部分OH： 请试写下列反应： （3）少量 （4）过量 （5）少量 （6）过量 答案如下： （3） （4） （5） （6） 注：（5）（6）反应中为同种阳离子，因此提供的与是一样多的，因此“少量”、“过量”已不影响反应结果。【典型例题】例1 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，分子式为C60，下列说法正确的是（ ） A. C6
6、0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 解析：这是一道信息题，但考查了最基本的概念：单质和化合物，同素异形体，离子键和共价键等。请同学们注意题中“分子”“分子式”等关键词，再加入以上基本概念的准确掌握，即可顺利得出答案。 答案：BD 评注：本章是非金属部分不算重要的章节，但就高考题而言，在某些年份占有较大比重，尤其是多以C60、CO2与温室效应，新型无机材料为载体考查了化学基本理论、基本概念，甚至“3+X”学科间的综合（见例4）例2 锗酸铋简称BGO，是我国新研制成功的一种性能优良的闪烁晶体材料，其中Ge处于最高价，Bi的
7、价态与它跟氯形成的某种共价氯化物中的价态相同，而且在此氯化物中，铋具有8电子稳定结构，则BGO的化学式为（ ）A. B. C. D. 解析：锗处于IVA，最高正价为；铋的氯化物中能使Bi满足8电子稳定结构，由于Bi是VA元素，所以，是，为价。再运用化合物的化合价代数和为0的原则，确定B选项。 答案：B例3 120、101.3 kPa条件下，有2L、2L、1L、0.5L和1L组成的混合气体。将混合气体通过分别放足量Cu粉、C粉和CuO粉的三个灼热的反应管。假设气体通过每个反应管都能充分反应，且不记三个反应管以何种顺序排列，问： （1）尾气是否有可能是单一气体？_（填“可能”或“不可能”）。若可能
8、，该气体是_。 （2）原气体中是否有几种（或一种）不可能再存在于尾气之中？_（填“有”或“没有”）。若有，它们（或它）是_。（3）原气体中是否有几种（或一种）一定存在于尾气中？_（填“有”或“没有”）。若有，它们（或它）是_。解析：解题思路有2条：第一条是按部就班，非常烦琐；第二条是抓住关键，删繁就简。请同学认真体会： 方法一：因为Cu、C、CuO三种物质排列有6种顺序，列出混合气体6种串连方式的结果如下： 混合气体 混合气体 混合气体 混合气体 混合气体 混合气体 从而得出结论。 （1）尾气不可能是单一气体，它只可能是H2和CO，或H2O和CO2两种情况。 （2）原气体中O2，无论是遇到Cu
9、或C（还原剂），即被耗去，不再出现于尾气中 （3）最后得到的尾气只有两种可能组合，还原性的CO和H2，或氧化性的CO2和H2O。所以不能说尾气中肯定有哪一种（或哪些种）气体。 方法二：仔细分析Cu的作用只有一个，那就是吸收O2，且吸收完全，而其它过程又不产生O2，O2与CuO不作用。O2与足量C作用产生CO，若先产生，则混合物原来就有，若后产生，试想CO2与C最后亦能产生CO，故对尾气无影响。故可将O2、Cu从题中抹去，这样问题变得简单起来，只有2种顺序： CO、CO2 CO CO2 CO、CO2 CO2 CO 由于该问与体积无关，所以可以不考虑各气体的体积。 答案：（1）不可能；（2）有；O
10、2；（3）没有 评注：不忙于作罗列式的6种可能情况，而是仔细的分析混合气体中各组份跟3种试剂的反应实质，敏感地看出8个反应都是氧化还原反应，试剂中一个是氧化剂，两个是还原剂。然后推理，可以大大缩短时间。在兼有难度和速度的高考中，时间也是不可忽视的因素。例4 1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如足球状的多面体，如图所示： 该结构建立基于以下考虑： （1）C60分子中每个碳原子只能跟相邻的3个碳原子形成共价键； （2）C60分子中只含有五边形和六边形； （3）多面体的顶点数，面数和棱边数的关系遵循欧拉定理： 顶点数+面数棱边数=2 据上述可推知，C60中有
11、12个五边形和20个六边形，C60分子中所含双键数为30。 回答下列问题： （1）与金刚石相比，熔点较高是_（填“金刚石”或“C60”），理由是_。 （2）试估计C60与F2在一定条件下，能否生成C60F60_（填“能”或“不可能”），并简述理由_。 （3）通过计算确定C60分子中所含单键数为_。 （4）C70分子空间结构与C60相似，通过计算确定C70分子中的五边形和六边形的数目。 解析： （1）金刚石为原子晶体，而C60为分子晶体，所以肯定是金刚石熔点高。 （2）可能，只要是F2与C60在一定条件下完全加成即可，因为已经告诉了C60中有30个双键，由烯烃加成原理可推知这是可能的。 （3）有
12、2种方法： 一：共有60个C原子，每个C原子形成3个共价键，而每个共价键又是两个C原子共同参予构成，所以在C60中共有共价键数：。由其结构知共价键数即棱边数。共有90个共价键。其中有30个双键，所以单键为60。 二：利用欧拉定理：棱边数，求得棱边数为90，即单双键共为90，所以单键为60。 （4）设共有五边形个，六边形个。 解得 答案：（1）金刚石；略 （2）可能；略 （3）60 （4）五边形12个，六边形25个。一. 选择题： 1. 石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏，这是由于石墨（ ） A. 有放射性 B. 易燃易爆 C. 能导电 D. 有剧毒 2
13、. 下列各组物质中，晶体类型相同且熔点高低比较正确的是（ ） A. 硅、铝合金铝 B. C. D. 3. 下列对二氧化碳的认识中正确的是（ ） A. 分子内有极性键，分子是极性分子 B. 二氧化碳与二氧化硫有完全相同的物理性质 C. 二氧化碳虽然无毒性，但也要控制其向大气中的排放量 D. 空气中的二氧化碳主要来源于人的呼吸作用 4. 下面的离子方程式正确的是（ ） A. 石英与烧碱反应： B. 向小苏打溶液中加入石灰水至过量 C. 向烧碱溶液中通入过量的 D. 向水玻璃中加入盐酸 5. 下列叙述所指的非金属元素中，气态氢化物最不稳定的是（ ） A. 构成矿物与岩石的主要元素 B. 空气中质量分数最大的元素 C. 有两种氯化物，其中一种氯的质量分数为50%的元素 D. 在地壳中含量最多的元素 6. 证明碳酸酸性比硅酸酸性强的事实是（ ） A. 溶于水即生成碳酸，而不溶于水
