考点 21 碳族元素 .碳及其化合物1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22SiOOSi422SiFFSi422SiHHSi高温（不稳定）与氧化物反应CuCOCuOC222高温FeCOOFeC23332高温SiCOSiOC222电炉SiCCOSiOC222高温FeSiOFeOSi222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2CO2SiO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OHCONaNaOHCO23222OHSiONaNaOHSiO23222OHSiFHFSiO24224联系324422322CONaSiOHOHCOSiONaOHSiOSiOH224423 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2. 非金属单质跟碱液作用一般无2H放出，但 Si 却放出 H2：232222HSiONaOHNaOHSi2424HS i FHFSi3. 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si 能与 HF 作用：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H2SiO36. 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：24224HSiFHFSiO8. 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高温也能发生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244224HSiOHOHSiOHSiONaNaOHSiOH2324432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：OHHSiONaOHNaOHSi22322324211碳及其化合物的知识网络硅及其化合物的知识网络3例题精讲 例 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Ca( H CO3)2C CO2CaCO3CaC2C2H2CO 有机物NH4HCO3CH4H2CO3Na2CO3NaHCO3O2SiC 、CCl4不完全燃烧O2(不足 ) O2 (不足) O2CuO 炽热的碳NH3H2O O2 (点燃) H2O CaO Si、 Cl2 () Mg ( 点燃 ) O2 (点) CuO () C、CO Na2O2NaOH H2O NaOH HC a( O H )2高温 H+Ca2CO2、H2O C a( O H )2CO2 (水) OH加热Na2SiO3CO2,H2O NaOH H2SiO3SiH4Si SiO2CaSiO3SiF4H4SiO4SiC SiCl4O2 (自燃 ) H2O2() FeO (高温 ) F2HF Cl2 (高温 ) H2 (高温 )C(高温) C(高温 )足量Na2CO3 (高温) NaOH(溶液) CaO() CaCO3 ()Ca2-H2O C(适量 ) 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 2 通过硅、磷、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：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：SiH4 PH3H2SHCl由以上事实可知非金属性由弱到强的顺序是Si PSCl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 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：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 4 如果发现114 号新元素（位于第7 周期 IVA 族），下列有关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： 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： BC 例 5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 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：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本题着重考学生同素异形体概念及培养三维空间思维能力答案： 同素异形体共价 720g/mol空间网状原子共价610928 例 6二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12B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： BC 例 7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：Na2SiO32H2O CO2=Na2CO3H4SiO4C高温时如下反应可以进行：SiO2Na2CO3=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DSiO2可以溶于氢氟酸中，这是SiO2的一个重要特性SiO24HF=SiF4 2H2O 答案： B 例 8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： 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：C C键 CSi 键 Si Si 键共价键键能：C C键 CSi 键 Si Si 键共价键键长越短， 键能越大， 则原子晶体的熔点越高所以三者的熔点由高到低的顺序是：金刚石、碳化硅、晶体硅答案： A 例 9物质 A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸，硝酸等强酸 A与纯碱熔融反应，生成化合物 B，同时放出气体C；把气体 C通过 B的溶液中，则得到化合物D；D在干燥空气中转变为化合物E；将 E加热又得到化合物A试写出A、B、 C、D、E的化学式： A_、 B_、C_、D_、E_分析： 此题应根据对实验现象的分析，得出结论A是不溶于硫酸、硝酸等强酸的高熔点化合物，它能与纯碱熔融反应， 而且放出气体C， 可初步判断A可能是 SiO2， B可能是 Na2SiO3，C可能是 CO2若把 CO2通过 Na2SiO3溶液中，会得到胶状沉淀H4SiO4，H4SiO4在干燥空气中易脱水生成H2SiO3，H2SiO3只有加热才能生成SiO2 这些都是与题目所给出的实验现象相符合，这就证实A确实是 SiO2A判断出来了，其它物质的推断就迎刃而解。
答案： A：SiO2、B：Na2SiO3、C：CO2、 D：H4SiO4、E：H2SiO3 例 10下列关于二氧化硅的说法是否正确？简释理由A二氧化硅分子是由1 个硅原子和两个氧原子构成；B二氧化硅又叫硅酐；C二氧化硅与水化合生成对应水化物硅酸；D二氧化硅为酸酐与碱反应不与酸反应；E二氧化硅与碳酸钠反应生成CO2，所以硅酸酸性比碳酸强分析： 判断是非题， 一般属于概念性知识多，判断的正确率决定于掌握知识的正确性和完整性 A错，二氧化硅为原子晶体，晶体是氧原子与硅原子个数比为21 的网状主体结构，没有分子，SiO2为化学式而非分子式；B对，二氧化硅是硅酸的酸酐；C错，二氧化硅是不溶于水的酸酐；D错，二氧化硅为酸酐，具有酸酐的通性，能于碱反应，但二氧化硅具有特性，可与氢氟酸反应；E错， 二氧化硅与碳酸钠反应生成硅酸钠是在高温，利用CO2的挥发。