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1、碳族元素基础学问点一、学问网络1.碳及其化合物的学问网络CCO2 CaCO3 CaC2C2H2 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 Na2O2NaOH H2O NaOH H Ca(OH)2 高温H+ Ca2 CO2 、H2O Ca(OH)2 CO2 (水)OH 加热2.硅及其化合物的学问网络Na2SiO3 CO2,H2O NaOH H2SiO3 SiH4Si SiO2
2、 CaSiO3 SiF4 H4SiO4 SiC SiCl4O2 (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 -H2O C(适量)二、基础学问1.碳族元素特征：最外层电子数为4，既不简单失去电子，又不简单得到电子，易形成共价键。碳族元素形成的单质在同周期中硬度最大，熔沸点最高(如金刚石、晶体硅)。几种同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60、C70等；硅：晶体硅，无定形硅2.碳在常温下碳很稳定，只在高温下能发生反应，通常表现为还原性。燃烧反应与某些氧化物的反应：（CO、H
3、2的混合气体叫水煤气）；与氧化性酸反应：C2H2SO4（浓）CO22SO22H2O；C4HNO3（浓）CO24NO22H2O3.CO：不溶于水，有毒(CO和血红蛋白结合，使血红蛋白无法和O2结合，而使细胞缺氧引起中毒)，但由于CO无色无味因此具有更大的危急性。可燃性还原性：CO+CuOCO2Cu，CO+H2O(g)CO2+H2O4.CO2：直线型（OCO）非极性分子，无色能溶于水，密度大于空气，可倾倒，易液化。固态CO2俗称干冰，能升华，常用于人工降雨。试验室制法：CaCO32HClCaCl2CO2H2O。5.碳酸盐溶解性：Ca(HCO3)2CaCO3；Na2CO3NaHCO3。热稳定性：Na
4、2CO3CaCO3；碱金属正盐碱金属酸式盐: Na2CO3NaHCO3。相互转化：碳酸正盐碳酸酸式盐(除杂用) 6.硅硅在地壳中只有化合态，没有游离态。其含量在地壳中居其次，仅次于氧，是构成矿物和岩石的主要成分。晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较高的硬度和熔点。硅的化学性质不活泼，常温下，只能与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应:Si+2F2SiF4、Si+4HFSiF4+2H2、Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2；在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合：SiO2SiO2。7.SiO2SiO2为原子晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。二氧化硅的化
5、学性质很稳定，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。由于它是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应SiO2+CaOCaSiO3SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(碱溶液不能在运用磨口玻璃塞的试剂瓶中)二氧化硅是一种特别的酸性氧化物a酸性氧化物大都能干脆跟水化合生成酸，但二氧化硅却不能干脆跟水化合，它的对应水化物(硅酸)只能用相应的可溶性硅酸盐跟盐酸作用制得b酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅却能跟氢氟酸起反应：SiO2+4HFSiF4+2H2O(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。光导纤维 石英、水晶8硅酸和硅胶硅酸：硅酸酸性比碳酸还弱，由下列反应可证明：Na2SiO3+CO2+H2OH2
6、SiO3+Na2CO3硅胶：烘干的硅胶是一种多孔性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复运用，所以在试验室中常把硅胶作为作为干燥剂。10.硅酸盐硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，其结构困难，组成可用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠Na2SiO3(Na2OSiO2)；镁橄榄石Mg2SiO4(2MgOSiO2)；高岭石Al2(Si2O5)(OH)4(A12O32SiO22H2O)人造硅酸盐：主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂。11.水泥、玻璃、陶瓷一般水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaOSiO2）、硅酸二
7、钙（2CaOSiO2）和铝酸三钙（3CaOAl2O3），水泥具有水硬性，水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。制玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英，主要反应是：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2、SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2，玻璃是无固定熔点的混合物。加入氧化钴后的玻璃呈蓝色，加入氧化亚铜后的玻璃呈红色，一般玻璃一般呈淡绿色，这是因为原料中混有二价铁的原因。制造陶瓷的主要原料是黏土，黏土的主要成分：Al2O32SiO22H2O。12.无机非金属材料无机非金属材料包含除传统陶瓷外的各种性能优异的精细陶瓷：耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（S
8、iC）陶瓷；透亮的氧化铝、砷化镓（GaAs）、硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、氟化镁（MgF2）、氟化钙（CaF2）等氧化物或非氧化物陶瓷；生物陶瓷；超微小粉体粒子制造的纳米陶瓷等。氮族元素1氮和磷氮族元素 包括氮(7N)、磷、(15P)、砷(33As)、锑(51Sb)、铋(83Bi)五种元素 氮气(1) 氮气的分子结构：氮分子(N2)的电子式为，结构式为NN由于N2分子中的NN键很坚固，所以通常状况下，氮气的化学性质稳定、不活泼(2) 氮气的化学性质： N2与H2化合生成NH3 N2 +3H22NH3 N2与O2化合生成NO： N2 + O22NO (3) 氮气的用途：合成氨，制硝酸；
9、代替稀有气体作焊接金属时的爱护气，以防止金属被空气氧化；在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发；保存粮食、水果等食品，以防止腐烂；医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术；利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能NO、NO2性质的比较氮的氧化物一氧化氮(NO)二氧化氮(NO2)物理性质为无色、不溶于水、有毒的气体为红棕色、有刺激性气味、有毒的气体，易溶于水化学性质极易被空气中的O2氧化：2NO + O2= 2NO2NO中的氮为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性与H2O反应：3NO2 + H2O2HNO3 + NO(工业制HNO3原理在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)
10、 光化学烟雾 空气中的NO、NO2污染物主要来自于石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气 NO2是造成光化学烟雾的主要因素 (2) 单质磷的化学性质： 与O2反应：4P+5O22P2O5 磷在C12中燃烧： 2P+3C12(不足量)2PCl3 2P+5Cl2(足量)2PCl5磷的同素异形体白磷与红磷 白磷红磷2铵盐氨(1) 氨的物理性质： 氨是无色、有刺激性气味的气体，比空气轻； 氨易液化在常压下冷却或常温下加压，气态氨转化为无色的液态氨，同时放出大量热液态氨气化时要汲取大量的热，使四周的温度急剧下降； 氨气极易溶于水在常温、常压下，1体积水中能溶解约700体积的氨气(因此，氨气
11、可进行喷泉试验)； 氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用若不慎接触过多的氨而出现病症，要刚好吸入簇新空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛(2) 氨分子的结构：NH3的电子式为，结构式为，氨分子的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，键角10718，是极性分子(3) 氨的化学性质： 跟水反应氨气溶于水时(氨气的水溶液叫氨水)，大部分的NH3分子与H2O分子结合成NH3H2O(叫一水合氨)NH3H2O为弱电解质，只能部分电离成NH4和OH：NH3 + H2ONH3H2O NH4 + OHa氨水的性质：氨水具有弱碱性，使无色酚酞试液变为浅红色，使红色石蕊试液变为蓝色NH3H2O不稳定，故加热
12、氨水时有氨气逸出：NH4+ OHNH3+ H2Ob氨水的组成：氨水是混合物(液氨是纯净物)，其中含有3种分子(NH3、NH3H2O、H2O)和3种离子(NH4和OH、极少量的H)c氨水的保存方法：氨水对很多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里 跟氯化氢气体的反应：NH3 + HCl NH4C1说明 a蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时，产生白烟NH4C1晶体小颗粒b氨气与挥发性酸(浓盐酸、浓硝酸等)相遇，因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟，这是检验氨气的方法之c氨气与不挥发性酸(如H2SO4、H3PO4等)反应时，无白烟生
13、成 跟氧气反应： 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O (4) 氨气的用途：是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料；是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常用原料；用作冰机中的致冷剂铵盐 受热分解固态铵盐受热都易分解依据组成铵盐的酸根阴离子对应的酸的性质的不同， a组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时，则加热时酸与氨气同时挥发， 冷却时又重新化合生成铵盐。例如：NH4Cl(固) NH3+HClNH3+ HClNH4Cl又如：(NH4)2CO32NH3+ H2O + CO2 NH4HCO3NH3+ H2O + CO2b组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是难挥发性酸，加热时则
14、只有氨气逸出，酸或酸式盐仍残留在容器中如：(NH4)2SO4NH4HSO4 + NH3(NH4)3PO4H3PO4 + 3NH3 跟碱反应铵盐的通性固态铵盐+强碱(NaOH、KOH)无色有刺激性气味的气体试纸变蓝色(2) 氮肥的存放和施用铵盐可用作氮肥由于铵盐受热易分解，因此在贮存时应密封包装并存放在阴凉通风处；施用氮肥时应埋在土下并刚好灌水，以保证肥效 氨气的试验室制法(1) 反应原理：固态铵盐如NH4Cl、(NH4)2SO4等与消石灰混合共热：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O(2)发生装置类型：固体+固体气体型装置(与制O2相同)(3) 干燥方法：常用碱石灰(CaO和NaOH的混合物)作干燥剂不能用浓H2SO4、P2O5等酸性干燥剂和CaCl2干燥氨气，因为CaCl2能与氨气发生反应生成CaCl28NH3(4) 收集方法：只能用向下排气法
