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1、 1 高中化学高中化学 5858 个考点精讲个考点精讲 21、碳族元素、碳族元素.碳及其化合物碳及其化合物 1复习重点复习重点 1碳族元素原子结构的特点、碳族元素化合价为正四价和正二价； 2碳族元素的性质及其递变规律； 3碳和硅的性质、用途。 2难点聚焦难点聚焦 碳和硅的化学性质 化学 性质 碳 硅 还 原 性 与单质反 应 22COOC点燃COOC222点燃 2)(2CSgSC高温 22SiOOSi422SiFFSi 422SiHHSi高温（不稳定） 与氧化物 反应 CuCOCuOC222高温FeCOOFeC23332高温SiCOSiOC222电炉SiCCOSiOC222高温FeSiOFeO
2、Si222高温与酸反应 OHNOCOHNOC222324)(4浓OHSOCOSOHC2224222)(2浓不与3HNO、42SOH等反应，但有：2424HSiFHFSi 与水或碱 溶液反应 22)(HCOgOHC高温232222HSiONaOHNaOHSi 与CaO反应 COCaCCaOC23高温专题三 二氧化碳和二氧化硅的结构、性质比较（见表 77） 项目 2CO 2SiO类别 酸性氧化物 酸性氧化物 晶体类型 分子晶体 原子晶体 熔点和沸点 低 高，硬度大 化学性质 OHCO2232COH 不溶于水，与水也不反应 OHCONaNaOHCO23222 OHSiONaNaOHSiO23222
3、OHSiFHFSiO24224 联系 324422322CONaSiOHOHCOSiONa OHSiOSiOH224423 硅及其化合物的特性 1. Si 的还原性大于 C，但 C 却能在高温下还原出 Si：COSiCSiO222高温也能发生。 2 10. Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液（即水玻璃）俗称泡花碱，但它却是盐的溶液，并不是碱溶液。2. 非金属单质跟碱液作用一般无2H放出， 但 Si 却放出 H2：232222HSiONaOHNaOHSi 2424HS i FHFSi 3. 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用： 4.
4、非金属单质一般为非导体，但 Si 为半导体。 5. SiO2是的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备 H2SiO3。 6. 非金属氧化物的熔沸点一般较低，但 SiO2的却很高。 7. 酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2能跟 HF 作用：24224HSiFHFSiO 8. 无机酸一般易溶于水， 却难溶于水。 9. 因 H2CO3的酸性大于 H2SiO3，所以在 Na2SiO3溶液中通入 CO2能发生下列反应： 32322232CONaSiOHOHCOSiONa， 但在高温下232232COSiONaSiOCONa高温4 硅与碱溶液的反应特点 硅与强碱溶液反应的实质是什么？究竟哪种物质
5、是氧化剂？根据化学方程式： 232222HSiONaOHNaOHSi 进行分析，似乎NaOH和OH2都是氧化剂，其实不然。上述反应实际分两步进行 244224HSiOHOHSi OHSiONaNaOHSiOH2324432 其中反应为氧化还原反应，反应为非氧化还原反应。合并两式得总反应方程式。其中 NaOH 既 不是氧化剂，也不是还原剂，只是反应物、起氧化作用的只是 H2O。所以 H2O 是式的氧化剂，也是总反应 的氧化剂。为表示反应的实质（或要求标出电子转移方向和数目时） ，可写成： OHHSiONaOHNaOHSi223223242 11碳及其化合物的知识网络 Ca(HCO3)2 C CO
6、2 CaCO3 CaC2 C2H2 CO 有机物 NH4HCO3 CH4 H2CO3 Na2CO3 NaHCO3 O2 SiC 、CCl4 不完全燃烧 O2(不足) O2 (不 足) O2 CuO 炽 热的碳 NH3H2O O2 (点 燃) H2O CaO Si、Cl2 () Mg (点燃) O2 (点) CuO () C、CO Na2O2 NaOH H2O NaOH H Ca(OH)2 高温H+ Ca2 CO2 、H2O Ca(OH)2 CO2 (水) OH 3 硅及其化合物的知识网络 3例题精讲例题精讲 例例 11 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
7、 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 分析：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 F2I2依次升高，碳族元素单质由 CPb 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：C 例例 2 2 通过硅、磷、
8、硫、氯与氢气反应的情况及氢化物的稳定性说明它们非金属性的强弱，并用原子结 构理论加以解释。 分析：分析： 元素非金属性越强，越容易与氢气发生反应，生成的气态氢比物越稳定。比较硅、磷、硫、氯 与氢气反应的难易程度，就可以得知它们非金属性的强弱。 Na2SiO3 CO2,H2O NaOH H2SiO3 SiH4 Si SiO2 CaSiO3 SiF4 H4SiO4 SiC SiCl4 O2 (自燃) H2 O2() FeO (高温) F2 HF Cl2 (高温) H2 (高温) C(高 温) C(高温)足量 Na2CO3 (高 温) NaOH(溶 液) CaO() CaCO3 () Ca2 -H2
9、O C(适量) 4 答案：硅只有在高温下才能跟氢起反应生成气态氢化物 SiH4。磷的蒸气和氢气能起反应生成气态氢化物 PH3，但相当困难。在加热时硫蒸气能跟氢气化合生成气态氢化物 H2S。氯气跟氢气在光照或点燃时就能发生 爆炸而化合，生成气态氢化物 HCl。这几种氢化物稳定性由小到大的顺序是：SiH4PH3H2SHCl。由以上 事实可知非金属性由弱到强的顺序是 SiPSCl。根本原因在于：硅、磷、硫、氯核外电子层数相同，随 原子序数的递增最外层电子数逐渐增加，原子半径递减，核对外层电子引力增强，元素的非金属性也就逐渐 增强。 例例 3 3 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
10、结构，化学式为 C60，下列说法正 确的是 AC60 是一种新型的化合物 BC60 和石墨都是碳的同素异形体 CC60 中含离子键 DC60 的式量是 720 分析：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 =1260=720。解题方法为概念辩析法。 答案：BD 例例 4 4 如果发现 114 号新元素（位于第 7 周期 IVA 族），下列有关
11、 X 可能具有的性质合理的是 。 AX 是非金属元素 BX 的+2 价化合物比+4 价化合物稳定 CXO2具有强氧化性 DX 有稳定的气态氢化物 分析：分析：根据碳族元素性质递变规律，可推知 114 号元素的金属性比铅还强，一定是金属元素。它的稳定 价态应与铅相同，即为+2 价，所以 XO 比 XO2稳定。X4+离子另得电子变成 X2+，所以 XO2具有强氧化性。X 是 金属元素，不可能存在稳定的气态氢化物。 答案：答案：BC 例例 55 近年来，科学家在氦的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 C60，它与 金刚石互称。它是一种具有空心类似足球状结构的新分子，碳原子之间存在
12、键，它的摩尔质量是，而 金刚石是一种结构的晶体，碳原子间通过键结合，含有碳原子构成的环，则最小环上有（填数字） 个碳原子，每个碳原子上的两个碳碳键的夹角都是（填角度）。 分析：分析：从 C60 分子组成便知，它是由碳元素组成的一种单质，与金刚石互为同素异形体。在分子中，碳 原子与碳原子之间以共价键结合，它的摩尔质量可由化学式求，即 1260720g/mol。金刚石是一种正四面 体型空间网状结构，晶体中一个碳原子位于正四面体中心，四个碳原子以共价键与它结合，分别位于正四面 体的四个顶点上。 形成最小的环， 含的碳原子数必须通过平时分析教材中插图或模型而知， 键角为 10928。 本题着重考学生同
13、素异形体概念及培养三维空间思维能力。 答案：答案：同素异形体共价720g/mol空间网状原子共价610928。 例例 66 二氧化硅的熔沸点较高的原因是 A二氧化硅中，硅氧原子个数之比为 12 B二氧化硅晶体是立体网状的原子晶体 C二氧化硅中，SI-O 键的键能大 D二氧化硅晶体中原子以共价键相结合 5 分析：分析：此题难度不大，但涉及二氧化硅晶体结构的重点知识。二氧化硅熔沸点较高的原因，是由于其晶 体里 SI-O 键的键能很高，并形成了一种立体网状的原子晶体，熔融它需消耗较多的能量。所以，本题应选 B、C 两个选项。 答案：答案：BC 例例 77 下列说法正确的是 A二氧化硅溶于水显酸性 B
14、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 分析：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。 ASiO2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： Na2SiO32H2OCO2=Na2CO3H4SiO4 C高温时如下反应可以进行：SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2 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。 DSiO2可以溶于氢氟酸中，这是 SiO2的一个重要特性。SiO24HF=SiF42H2O 答案：答案：B 例例 88 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 列三种晶体金刚石、晶体硅、碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是： A B C D 分析：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； 此题的考查内容，是化学键与晶体结构。 所列三种晶体均是原子晶体，结构相似，晶体内的结合力是呈空间网状的共价键： 共价键键长：CC 键CSi 键SiSi 键 共价键键能：CC 键CSi 键SiSi 键 共价键键长越短，键能越大，则原子晶体
