第七章碳族元素无机非金属材料

1第七章碳族元素无机非金属材料第一课时碳族元素一、碳族元素1．结构特点包含元素：___、____、_____、_____、____，碳族元素的原子最外层均有____个电子，位于元素周期表____族2．主要化合价：碳族元素的主要化合价有____价和_____价。其中C、Si、Ge、Sn的_____价化合物稳定，Pb的_____价化合物稳定。3．化合物通式(R代表碳族元素)：氢化物：_______，最高价氧化物：_______，最高价含氧酸：________和_____________。4．性质递变规律(1)碳族元素随核电荷数增大，元素的非金属性逐渐_______，金属性逐渐_______。(2)单质的密度逐渐______，单质的熔沸点逐渐________。(3)气态氢化物的稳定性逐渐________。(4)最高价氧化物的水化物的酸性逐渐______，碱性逐渐______。特别注意：(1)碳族元素单质的熔沸点大致随核电荷数的增多而降低，这与碱金属相似，但变化实质不同，碱金属全部是金属，熔点随金属键的减弱而降低；而金刚石、晶体硅、锗是原子晶体，其熔点随共价键的减弱而降低。(2)与同周期的氮族、氧族、卤族元素比较，碳族元素的非金属性都____。练一练：下列关于碳族元素的说法中，错误的是()A．它们从上到下由非金属性向金属性递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到下逐渐减弱C．碳族元素原子的最外层都有4个电子D．主要化合价有＋2价和＋4价，大多数＋2价化合物稳定二、碳及其化合物1．碳的同素异形体：碳的同素异形体有_______、_____、______等。2．碳单质的化学性质(1)可燃性(2)还原性：①与CO2反应：CO2＋C△2CO②与H2O反应：H2O＋C高温CO＋H2③与氧化铜反应：CuO＋C△Cu＋CO2(3)氧化性C＋2H2高温CH43．碳的氧化物比较COCO2氧化物类型不成盐氧化物酸性氧化物实验室制法(原理)HCOOH浓硫酸△H2O+COCaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2＋H2O工业制法(原理)H2O＋C高温CO＋H2CaCO3高温CaO＋CO2化学性质①可燃性2CO＋O2=2CO2；②还原性Fe2O3＋3CO=2Fe＋3CO2①具有酸性氧化物的通性②与Na2O2反应：Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2③与Mg反应：2Mg＋CO2=2MgO＋C检验方法点燃后在火焰上方罩上干燥小烧杯，无水雾出现；而罩上沾有澄清石灰水的烧杯，则出现浑浊使澄清的石灰水变浑浊，反应方程式为：CO2＋Ca(OH)2==CaCO3↓＋H2O毒性剧毒，能与人体内结合，使人体因缺氧而中毒毒，是造成_____________的主要气体想一想：在下列反应中碳都表现了什么样的性质？①2CuO＋C△2Cu＋CO2;②SiO2＋C高温Si＋2CO;③SiO2＋3C高温SiC＋2CO方法规律技巧1．碳酸盐性质的一般规律(1)水溶性：2①含K＋、Na＋、NH4＋的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均易溶于水。②一般地，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2CaCO3；而可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3NaHCO3。(2)热稳定性①一般地，热稳定性顺序为：正盐酸式盐碳酸，如Na2CO3NaHCO3H2CO3。②可溶性正盐难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。(3)与强酸反应均能产生CO2(4)与强碱反应生成对应盐①酸式盐均能与强碱反应，如HCO3－＋OH－===CO32－＋H2O②含NH4＋的可溶性正盐均与强碱反应，如NH4＋＋OH－===NH3·H2O③不含NH4＋的可溶性正盐均能与含Ba2＋、Ca2＋的碱反应，如Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH(5)与盐反应，如Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl；3NaHCO3＋AlCl3===Al(OH)3↓＋3CO2↑＋3NaCl试题调研调研一碳族元素例1根据碳族元素的相似性与递变性，一般性与特殊性的知识，判断下列说法正确的是()A．CO2、PbO2均为强氧化剂B．CO2、PbO2都是弱氧化剂而CO、PbO都是还原剂C．Sn(OH)4可与NaOH反应而不和HCl反应D．锗单质的熔点介于Pb、Si之间，是半导体材料牛刀小试1下列有关碳族元素的说法正确的是()A．与其它元素化合时易形成共价化合物B．不能形成离子化合物C．单质晶体均为原子晶体D．它们均以＋4价为稳定价态调研二碳的化合物的性质例2(2009年全国理综Ⅱ)下列叙述中正确的是()A.向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液，又有CaCO3沉淀生成B.向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2.C.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同D.向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出牛刀小试2某二价金属的碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应时消耗的H＋和产生CO2的物质的量之比为5∶4，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为()A．1∶2B．2∶3C．3∶4D．4∶5【解析】该碳酸盐为MCO3，其物质的量为x，碳酸氢盐的化学式为M(HCO3)2，其物质的量为y，则由消耗H＋和产生CO2的关系可得：2x＋2yx＋2y＝54，xy＝23.所以碳酸盐与碳酸氢盐的物质的量之比为2∶3。【答案】B调研三碳及其化合物的转化例3V、W、X、Y、Z是由周期表中1～20号部分元素组成的5种化合物，其中V、W、X、Z均由两种元素组成。上述5种化合物涉及的所有元素的原子序数之和等于35。它们之间的反应关系如下图：(1)5种化合物分别是：V________、W________、X________、Y________、Z________；(填化学式)(2)由上述5种化合物中的某2种化合物反应可生成一种新化合物，它包含了5种化合物中的所有元素，生成该化合物的化学方程式是____________________________；(3)V的电子式是________。牛刀小试3(2010·长沙质检)化合物A、B、C、D各由两种元素组成，甲、乙、丙是三种单质。这些常见的化合物与单质之间存在如下图所示的关系(已知化合物C是一种有机物)写出下列物质的化学式：A________，B________，D________，甲________。课时作业(十七)3一、选择题1．下列关于碳族元素的说法中，错误的是()A．它们从上到下非金属性向金属性递变的趋势比卤素明显B．碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱C．碳族元素原子的最外层都有4个电子D．主要化合价有＋2价和＋4价，大多数＋2价化合物稳定2．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素；②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品；③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A．①②B．②③C．①④D．③④3．少量下列物质在试管中加热，最后无固体残留物的是()A．NH4HCO3B．CaCO3C．Fe(OH)3D．NaHCO34．目前，关于二氧化碳是否为大气污染物有不同的观点。认为“二氧化碳不是大气污染物”的理由是()①二氧化碳是重要的化工原料；②二氧化碳是植物光合作用的必需原料；③二氧化碳是无色、无味、无毒的气体④除二氧化碳外，甲烷、一氧化二氮也是温室气体A．①②B．②③C．③④D．①④5．新发现的114号元素X，位于元素周期表第7周期ⅣA族，下列关于X元素性质的推测，合理的是()A．X是非金属元素B．有稳定的氢化物XH4C．X的＋2价化合物比＋4价化合物稳定D．XO2具有强还原性6．目前某些保健品中含有锗元素(Ge)，已知锗在周期表中位于第四周期ⅣA族。下列有关锗的叙述正确的是()A．锗的原子序数为24B．锗可以生成化学式为Na2GeO4的盐C．锗的金属活动性比钠强D．单质锗是半导体材料7．与下列五项有关的一种元素是()①主要化合价是＋2价和＋4价，其中＋2价化合物稳定；②处于元素周期表中ⅣA族；③不具有同素异形体；④不能作半导体材料；⑤蓝白色固体A．碳B．硅C．锗D．铅8．(2010·山西省二模)当下列物质：①大理石、②钟乳石、③锅垢、④贝壳、⑤蛋壳，分别滴加醋酸时，会产生相同气体的是()A．只有①②B．只有④⑤C．只有①②③D．①②③④⑤9．下列有关碳的氧化物的叙述中正确的是()A．长期盛放NaOH溶液的滴瓶不易打开，是因为NaOH与瓶中的CO2反应导致瓶内气体减少形成负压B．CO气体有毒，是造成煤气中毒的主要原因，在生有炉火的居室中多放几盆水可防止煤气中毒C．水滴石穿主要是溶解了CO2的雨水与CaCO3长期作用生成了可溶性的Ca(HCO3)2的缘故D．将CO2通入CaCl2溶液可以产生白色沉淀10．下列离子方程式的书写正确的是()A．Na2SiO3溶液中通入CO2：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO32－＋H2SiO3↓B．饱和Na2CO3溶液中通入CO2：2Na＋＋CO32－＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓C．CaCO3与盐酸反应：CO32－＋2H＋===CO2↑＋H2OD．碳酸氢钠溶液与氢氧化钙溶液反应：HCO3－＋OH－===H2O＋CO32－10解析A应为SiO32－＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO32－；Na2CO3的溶解度要大于NaHCO3，故B中有NaHCO3沉淀析出，B正确；C应为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑；NaHCO3溶液与少量Ca(OH)2溶液反应的离子方程式为2OH－＋Ca2＋＋2HCO3－===CaCO3↓＋2H2O＋CO32－，NaHCO3溶液与足量Ca(OH)2溶液反应的离子方程式为HCO3－＋OH－＋Ca2＋===H2O＋CaCO3↓，故D错误。答案B；11．将CO2通入NaOH溶液中，当CO2与NaOH开始反应时，两者的质量比为m(CO2)∶m(NaOH)＝11∶15，则下列说法正确的是()A．溶液中只有一种阴离子(OH－除外)B．溶液中溶质的物质的量之比为1∶2C．反应后有CO2逸出D．反应后的溶液还可以吸收部分CO212．将CO2分别通入下列物质的溶液中，溶液会变浑浊的是()①饱和Na2CO3②Na2SiO3③NaAlO2④CH3COONa⑤Ca(ClO)2⑥CaCl2⑦CaCO3⑧C6H5ONaA．①②③④⑦B．①②⑤⑦⑧C．①②③⑤⑧D．②③⑤⑥⑧4二、非选择题13．(2010·福建福州模拟)将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量n和通入CO2体积(V)的关系如下图所示：(1)请写出OA、AB、BC段反应的离子方程式：OA：___________________________________________________，AB：___________________________________________________，BC：___________________________________________________。(2)若原溶液中KOH和Ca(OH)2均为0.1mol，则沉淀的物质的量n＝0.1mol时，CO2的体积V为________(在标准状况下)。14．(2011·黄冈模拟)某学生拟用50mLNaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液。为了防止通入的CO2气体过量而生成NaHCO3，他设计了如下实验步骤：①取25mLNaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶解；②小心煮沸溶液1～2min排出溶液中溶解的二氧化碳气体；③在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液，使溶液充分混合。(1)他能否制得较纯净的Na2CO3？________________________，