《碳族元素MicrosoftPowerPoint演示文稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳族元素MicrosoftPowerPoint演示文稿（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、三、元素周期表三、元素周期表 玛玛 瑙瑙水晶水晶阅读任务P130132导学P53-54 阅读第一节内容，结合氧族、卤族学习方法，联系元素周期律，思考以下相关问题。第一节第一节 碳族元素碳族元素问题问题1 1 碳碳族族元素在周期表中所处的位置元素在周期表中所处的位置问题问题2 2 我是构成地球上矿物界的主要元素，我是构成地球上矿物界的主要元素，在自然界中，我从不独自一人，总是和在自然界中，我从不独自一人，总是和其他元素朋友在一起，我面色灰黑，有其他元素朋友在一起，我面色灰黑，有金属光泽，是硬而脆的固体金属光泽，是硬而脆的固体, ,由于我的由于我的导电性介于导体和绝缘体之间导电性介于导体和绝缘体之
2、间. .是是良好良好的半导体材料的半导体材料，我是谁？你能画出我的，我是谁？你能画出我的 原子结构示意图吗？原子结构示意图吗？14Si+142 8 4Si问题问题 4 4 我是碳族的一位主人，我有三我是碳族的一位主人，我有三种同素异形体，最常见的是银白色硬度种同素异形体，最常见的是银白色硬度居中的一种，它在低于居中的一种，它在低于286K286K时转变为灰时转变为灰色粉末状，我可以用于制合金。如青铜色粉末状，我可以用于制合金。如青铜为我和铜的合金为我和铜的合金 。 你知道我是谁了吗你知道我是谁了吗？问题问题3 3 请写出请写出 碳族各元素的元素符号。碳族各元素的元素符号。Sn问题问题 5 5
3、我为蓝白色的软金属，是能作我为蓝白色的软金属，是能作用于全身各系统和器官的毒物，尤其是用于全身各系统和器官的毒物，尤其是神经系统、消化系统，造血和心血系统神经系统、消化系统，造血和心血系统等。迄今在少数国家仍把我制作成抗震等。迄今在少数国家仍把我制作成抗震剂加入汽油中。不过人们已经意识到剂加入汽油中。不过人们已经意识到推推广无我的汽油是防止我污染的最有效的广无我的汽油是防止我污染的最有效的办法。办法。你知道我是谁了吗？你知道我是谁了吗？Pb金金刚刚石石石石 墨墨问题问题 6 碳碳族族元素在结构和性质上的递变性元素在结构和性质上的递变性如何？如何？ 能形成能形成+4价、价、+2价的价的化合物化合
4、物 能形成通式为能形成通式为RH4的气的气态氢化物态氢化物(C、Si) 最高价氧化物对应水最高价氧化物对应水化物通式为化物通式为H2RO3或或R（OH）4相似性相似性递变性递变性1、原子结构、原子结构最外层都有最外层都有4个电子个电子。2、物理性质、物理性质单质都是固体。单质都是固体。3、化学性质、化学性质原子结构原子结构单质物性单质物性化学性质化学性质核核电电荷荷数数增增加加，电电子子层层数数增增加加原原子子半半径径增增大大熔熔沸沸点点逐逐渐渐降降低低密密度度逐逐渐渐增增大大氢氢化化物物稳稳定定性性逐逐渐渐减减弱弱最最高高价价氧氧化化物物对对应应水水化化物物的的酸酸性性逐逐渐渐减减弱弱碳族元
5、素性质的递变规律碳族元素性质的递变规律 元素元素性质性质碳碳(C)硅硅(Si)锗锗(Ge)锡锡(Sn)铅（铅（Pb）主要化合价主要化合价单质色、态单质色、态氢化物氢化物RH4的稳定性的稳定性主要氧化物主要氧化物最高价氧化最高价氧化物的水化物物的水化物化学式化学式酸碱性酸碱性金属性、非金属性金属性、非金属性+2、+4+2、+4+2、+4+4+2、+4无色或无色或黑色固体黑色固体灰黑色灰黑色固体固体灰白色灰白色固体固体银白色银白色固体固体蓝白色蓝白色固体固体逐渐减弱逐渐减弱CO、CO2SiO2GeOGeO2SnOSnO2PbO、PbO2H2CO3H2SiO3 H4SiO4Ge(OH)4Sn(OH)
6、4Pb(OH)4非金属性递减、金属性递增非金属性递减、金属性递增酸性递减酸性递减碱性递增（多数有两性）碱性递增（多数有两性）思考题2 2、为什么单质沸点的变化是从、为什么单质沸点的变化是从高高低低高高低低？1 1、为什么碳族元素容易形成共价化合物？、为什么碳族元素容易形成共价化合物？ 碳碳和和硅硅的的单单质质的的微微粒粒间间的的作作用用力力是是共共价价键键，原原子子晶晶体体，其其碳碳的的键键长长比比硅硅的的键键长长短短， 共共价价键键稳稳定定，故故碳碳的的单单质质比比硅硅的的单单质质熔熔点点高高；而而锗锗、锡锡、铅铅单单质质的的微微粒粒间为金属键，其键能依次减弱，故其熔点降低。间为金属键，其键
7、能依次减弱，故其熔点降低。 碳碳族族元元素素位位于于容容易易失失去去电电子子和和容容易易得得到到电电子子的的主主族族元元素素之之间间的的中中间间位位置置，既既不不容容易易失失去去电电子子，又又不容易得到电子，所以容易形成共价化合物。不容易得到电子，所以容易形成共价化合物。碳族元素性质的特殊性碳族元素性质的特殊性碳碳(C)、硅硅(Si)、锗锗(Ge)、锡锡(Sn)的的+4价化合价化合物是稳定的物是稳定的, 如如CO2、SiO2、GeO2、SnO2的的氧化性较弱氧化性较弱铅铅(Pb)的的+2价化合物是稳定的，而价化合物是稳定的，而+4价化合价化合物是不稳定的，如物是不稳定的，如PbO2有较强的氧化
8、性有较强的氧化性,而而PbO是较稳定的。是较稳定的。碳族元素易形成共价键，难形成离子键。碳族元素易形成共价键，难形成离子键。碳元素形成的化合物是最多的。碳元素形成的化合物是最多的。例阅读下列材料，回答有关问题：例阅读下列材料，回答有关问题： 锡锡、铅铅两两种种元元素素的的主主要要化化合合价价分分别别是是+2+2价价、+4+4价价，其其中中+2+2价价锡锡元元素素和和+4+4价价铅铅元元素素的的化化合合物物均均是是不不稳稳定定的的，+2+2价价锡锡离离子子有有强强还还原原性性，+4+4价价铅铅元元素素的的化化合合物物有有强强氧氧化化性性。例例如如：SnSn2+2+还原性比还原性比FeFe2+2+
9、还原性强；还原性强；PbOPbO2 2的氧化性比的氧化性比ClCl2 2氧化性强。氧化性强。（1 1）写出下列反应的化学方程式：）写出下列反应的化学方程式： 氯气跟锡共热氯气跟锡共热 ； 氯气跟铅共热氯气跟铅共热 ； 二氧化铅跟浓盐酸共热二氧化铅跟浓盐酸共热 。（2 2）能能说说明明SnSn2+2+还还原原性性比比FeFe2+2+还还原原性性强强的的离离子子方方程程式式是是 。Sn2+ +2Fe3+ =Sn4+ +2Fe2+PbO2+4HCl(浓浓)=PbCl2+Cl2+2H2OPb+Cl2=PbCl2Sn+2Cl2=SnCl4课堂练习课堂练习 1.某金属氧化物某金属氧化物A，金属在金属在A中
10、显中显+2价和价和+4价两种化合价，价两种化合价，已知已知1molA和和含含HCl 8mol的浓盐酸恰好完全反应生成的浓盐酸恰好完全反应生成PbCl2、Cl2和和H2O。试解答：试解答：（1）写出）写出A的化学式的化学式_。（2）写出）写出A与浓盐酸反应的与浓盐酸反应的化学方程式化学方程式_。（3）为什么）为什么A与浓盐酸反应会有与浓盐酸反应会有Cl2产生产生_ 。（4）若把）若把Fe3O4看成是看成是“混合氧化物混合氧化物”写成写成FeOFe2O3，则用则用“混合氧化物混合氧化物”表示的表示的A的化学式为的化学式为_。Fe3O4还还可以写成盐的形式可以写成盐的形式Fe(FeO2)2,则则A写
11、成盐的形式为写成盐的形式为_。Pb3O4 Pb3O4+8HCl =3PbCl2+Cl2+4H2OPb2PbO4 因为因为Pb3O4中中 +4价价铅铅(PbO2)有较强的氧化性有较强的氧化性2PbO PbO2 2.下列关于碳族元素的说法中，错误的是下列关于碳族元素的说法中，错误的是( ) A.它们从上到下的非金属性向金属性递它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤族元素明显变的趋势比卤族元素明显 B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱到下逐渐减弱 C碳族元素原子的最外层都有碳族元素原子的最外层都有4个电子个电子 D.主要化合价有主要化合价有+2价和价
12、和+4价，大多数价，大多数+2价化合物稳定价化合物稳定D课堂练习课堂练习元素符号及名称元素符号及名称 碳碳 _ 硅硅 _ 锗锗 _ 锡锡_ 铅铅_ 原子序数原子序数614325082原子半径递变律原子半径递变律元素性质递变律元素性质递变律主要化合价主要化合价最高价氧化物对应水最高价氧化物对应水化物的性质递变规律化物的性质递变规律 气态氢化物化学气态氢化物化学式及稳定性式及稳定性C Si Ge Sn Pb +2 ,+4 +2,+4 +2, +4 2 ,+4 +2 ,+4CH4 SiH4 问题问题 7 7对比下列物质的性质对比下列物质的性质酸性：酸性：H2CO3 _H2SiO3碱性：碱性：Pb(O
13、H)2 _Sn(OH)2稳定性：稳定性：SiH4 _H2O金属性：金属性： Ge _PbC N OSi P SGeSnPb1、碳的同素异形体、碳的同素异形体金刚石金刚石石石 墨墨C60二、碳的单质二、碳的单质导学导学P54二、碳的单质性质二、碳的单质性质1、同素异形体、同素异形体金刚石：金刚石： 色色_晶体晶体, 键角键角_，硬，硬度度 ， 导电导电石墨：石墨： 色不透明色不透明, 金属光泽金属光泽,滑腻滑腻, 导电导电 无定形碳：包括炭黑、木炭、活性炭、焦炭无定形碳：包括炭黑、木炭、活性炭、焦炭C60:“足球烯足球烯”，属，属_晶体晶体无无原子原子109028高高不不黑黑有有能能分子晶体分子
14、晶体三、碳及其化合物的转化关系三、碳及其化合物的转化关系Ca(HCO3)2CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3CaC2C2H2O2、HNO3等等O2、SiO2等等CaOH2OMgNaOH、Na2O2等等CCa(OH)2O2等等SiO2、高温等高温等CO2+H2OCa(OH)2或或H+或加热或加热CO2+H2ONaOH或加热或加热Ca(OH)2Ca(OH)2H+一氧化碳和二氧化碳一氧化碳和二氧化碳一氧化碳一氧化碳二氧化碳二氧化碳物理性质物理性质化化 学学 性性 质质实验室制法实验室制法收收 集集 方方 法法检检 验验 方方 法法工工 业业 制制 法法无色无味气体，有毒，难溶于水。无色无
15、味气体，有毒，难溶于水。无色略带酸味气体，无毒，无色略带酸味气体，无毒，能溶于水，固态时俗称干冰。能溶于水，固态时俗称干冰。1、可燃性、可燃性2、还原性（跟、还原性（跟Fe3O4、CuO、H2O的反应）的反应）3、不成盐氧化物、不成盐氧化物 1、不能燃烧，一般情况下不助燃、不能燃烧，一般情况下不助燃2、氧化性（跟、氧化性（跟C、Mg的反应）的反应）3、酸性氧化物（跟碱反应）、酸性氧化物（跟碱反应）HCOOH H2O+CO浓浓H2SO4 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O排水法向上排空气法向上排空气法 点燃后在火焰上罩上干燥的点燃后在火焰上罩上干燥的烧杯和粘有澄清石灰水的烧杯，烧杯
16、和粘有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊出现浑浊使使澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊水煤气水煤气: C+H2O CO+H2高温高温煅烧石灰石：煅烧石灰石： CaCO3 CaO+CO2 高温高温针对性训练针对性训练反反应式式反反应生生产或或实验中的中的应用用COCO2 2+ Na+ Na2 2O OCOCO2 2 + + NaOHNaOHCOCO2 2 + Ca(OH) + Ca(OH)2 2 COCO2 2 + CaCO + CaCO3 3 + H + H2 2O O COCO2 2 + NH + NH3 3 + H + H2 2O O COCO2 2 + NH + NH3 3 + + NaClNaC
17、l+ H+ H2 2O O 吸收吸收CO2检验检验CO2钟乳石的形成钟乳石的形成制碳铵制碳铵候氏制碱候氏制碱10928 金刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网状结构空间网状结构的的原子晶体原子晶体，在晶体中，每在晶体中，每个碳原子都被相邻的个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，处于个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以个碳原子的中心，以共价键与共价键与4个碳原子结合。成为个碳原子结合。成为正四面体结构正四面体结构，这些正四面体向空这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚石的熔点（间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚石的熔点（3550）和沸点（和沸点（4827）都很高）都很高,硬
18、度硬度很大。很大。金刚石金刚石10金刚石金刚石 5磷灰石磷灰石9刚玉刚玉 4萤石萤石8黄玉黄玉3方解石方解石7石英石英2石膏石膏6正长石正长石1滑石滑石硬度矿物硬度矿物返 回返 回- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
19、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120共价键共价键范德华力范德华力 石墨是石墨是层状结构层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它在每一层内，碳原子排
20、成六边形，每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与层之间在层与层之间，是以是以分子间分子间作用力作用力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高熔点很高 (比金刚石的还要高）比金刚石的还要高） ,沸点与金刚石相同沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的力很弱，容易滑动，使石墨的硬度很小硬度很小。石墨石墨C60C60分子结构分子结构C60晶体晶体返 回下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、下列对碳的同素
21、异形体：金刚石、石墨、和和C60的说法中，错误的是的说法中，错误的是 A 熔点：金刚石石墨熔点：金刚石石墨C60 B 沸点：金刚石沸点：金刚石=石墨石墨C60 C 在一定条件下与在一定条件下与O2反应生成反应生成CO2 D 在一定条件下它们可能相互转化在一定条件下它们可能相互转化A双基巩固双基巩固证明证明CO有还原实验装置有还原实验装置CuO澄清石灰水研究性试题研究性试题资料1：足球烯足球烯P132(1)(1)发现：发现：19851985年，科学家用激光束照射石墨年，科学家用激光束照射石墨 得得 灰色气体，用有机溶剂萃取得灰色气体，用有机溶剂萃取得nn200200的的 大量簇分子，大量簇分子，
22、含含6060个碳的分子比较多个碳的分子比较多。(2)(2)结构：笼状分子，每个碳原子结构：笼状分子，每个碳原子只跟相邻的三个只跟相邻的三个 碳原子形成共价键碳原子形成共价键，6060个碳原子构成球形，共个碳原子构成球形，共 3232面体面体，包括，包括1212个五边形个五边形，2020个六边形个六边形。(3)(3)性质：性质：C60掺杂掺杂钾、铷钾、铷等有等有超导性超导性，超导起始，超导起始 温度达到温度达到18K。北大和科学院合作制得。北大和科学院合作制得Rb3C60， 超导起始温度高达超导起始温度高达28K，领先于世界先进水平。，领先于世界先进水平。 C60图片图片(4)(4)成果：最大的
23、足球烯单晶的直径仅为成果：最大的足球烯单晶的直径仅为 6 mm6 mm，浙江大学的科学家制取直径为浙江大学的科学家制取直径为1.31.3的高品质单的高品质单晶，走在世界前列。晶，走在世界前列。 按理说，人们早就该发现按理说，人们早就该发现C C6060了。它在蜡烛烟了。它在蜡烛烟黑中，在烟囱灰里就有；鉴定其结构所用的质谱黑中，在烟囱灰里就有；鉴定其结构所用的质谱仪、核磁共振谱仪几乎任何一所大学或综合性研仪、核磁共振谱仪几乎任何一所大学或综合性研究所都有。可以说，几乎每一所大学或研究所的究所都有。可以说，几乎每一所大学或研究所的化学家都具备发现化学家都具备发现C C6060的条件，的条件，然而几
24、十年来，成然而几十年来，成千上万的化学家都与它失之交臂。千上万的化学家都与它失之交臂。19961996年年克罗托克罗托、斯麦利斯麦利等因这一发现荣获诺贝尔化学奖。等因这一发现荣获诺贝尔化学奖。资料资料2 2：纳米碳管：纳米碳管(1) (1) 发现：知道了发现：知道了C C6060的制备以后，人们的注意的制备以后，人们的注意力全部集中在观察碳灰上，而力全部集中在观察碳灰上，而日本日本科学家科学家饭岛饭岛澄男澄男却仔细观察了放电后在阳极上产生的沉淀却仔细观察了放电后在阳极上产生的沉淀物，是他物，是他意外发现意外发现了纳米碳管。了纳米碳管。(2)(2)结构：结构：石墨有层状结构，可以看作是由石墨有层
25、状结构，可以看作是由原子纸一层一层堆叠而成。若将一层或原子纸一层一层堆叠而成。若将一层或几层这样的原子纸卷成圆筒形状，就是几层这样的原子纸卷成圆筒形状，就是纳米碳管。纳米碳管。乘坐电梯上太空乘坐电梯上太空(3) (3) 应用前景广泛应用前景广泛问题问题 8 8 通过对上述材料的学习，你有何感想？通过对上述材料的学习，你有何感想？问题问题 9 9 下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A. CA. C6060的式量为的式量为720 720 B. C B. C60 60 、碳纳米管、金刚石和石墨、碳纳米管、金刚石和石墨 互称为同位素互称为同位素 C. C. 碳纳米管能够导电碳纳米管能够导电 D. CD. C6060是一种新型的化合物是一种新型的化合物 AC问题问题 1010 FeFe3 3O O4 4按照氧化物的形式可表示为按照氧化物的形式可表示为FeOFeOFeFe2 2O O3 3，若将其看做一种盐可表示为，若将其看做一种盐可表示为Fe(FeOFe(FeO2 2) )2 2。 试根据化合价规则对试根据化合价规则对PbPb3 3O O4 4用上述两种形式表用上述两种形式表示组成，其氧化物形式应为示组成，其氧化物形式应为 ，其盐的，其盐的形式应为形式应为 。 2PbOPbO2Pb2PbO4
