碳族元素
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(二)碳的氧化物(CO2和CO)
1、CO2(1)物性:无色无味,密度比空气 大的气体,能溶于水,固体CO2称“干冰” (2)化学性质:a、具有酸性氧化物的通性 b、弱氧化性:CO2+C=2CO 点燃 CO2+2Mg==2MgO+C (3)制取:工业上煅烧石灰石 : 高温 CaCO3==CaO+CO2 实验室:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O 固体+液体-气(不加热)可启普发生器及 简易装置
练习:某无色溶液可能由Na2CO3 、MgCl2 、 NaHCO3 、BaCl2 中的一种或几种混合而成.往 溶液中加入烧碱溶液出现白色沉淀 ,加入稀 H2SO4 也出现白色沉淀,并放出气体,据此分 析,下述组合判断中正确的是 ( B ) ① 肯 定 有 BaCl2 ② 肯 定 有 MgCl2 ③ 肯 定 有 NaHCO3 ④肯定有Na2CO3 或NaHCO3 ⑤肯定 无MgCl2 A、① ② ⑤ B、① ③ C、② ④ D、① ③ ⑤
从左到右酸性减弱、碱性增强
CH4 SiH4
-
-
-
从左到右稳定性减弱
3、单质的物理性质(见P148)
思考1:根据元素周期律的知识,Pb的金属性比Sn强, 而在金属活动性顺序表中,Sn的活动性却比Pb强,这 是否矛盾?
不矛盾。在金属活动性顺序表中,是指金属单质在水溶液中失 去电子的能力;而元素周期表中指元素原子失电子能力强弱。
碳族元素性质递变规律
元素符号 原子半径的变化 金属性、非金属 性变化 最高正价 最高价氧化物化 学式 对应水化物化学 式及酸碱性强弱 氢化物化学式及 稳定性
C
Si
Ge
Sn
Pb
从左到右逐渐增加
从左到右金属性增强、非金属性减弱
+4 CO2
+4 SiO2
+4 GeO2
+4 SnO2
+4 PbO2
H2CO3 H2SiO3 Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4
例1、如果发现114号新元素(位于第七周期ⅣA族), BC 下列有关X可能具有的性质合理的是( ) A.X是非金属元素 B.X的+2价化合物比+4价化合物稳定 C.XO2具有强氧化性 D.X有稳定的氢化物
例2:课本上说“碳、硅、锗、锡的+4价化合物是 稳定的,而铅的+2价化合物是稳定的 ”。 (1)根据上一句话判断:锡的+2价化合物(SnCl2) 应具有较强的 还原 性,铅的+4价化合物应具有 较强的 氧化 性。 (2)Fe3O4可以写成FeO•Fe2O3的形式,根据化合价 规律和这种书写方法,若将Pb3O4用上述形式表示, 其化学式可写为 2PbO•PbO2 。 (3)PbO2与浓盐酸可发生氧化还原反应生成Cl2, 该反应的化学方程式为 PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2↑+2H2O
Ca(OH)2 CO 、H2O CaCO3 2 ①高温②H+ △
H+
NaOH Ca2+
Ca(OH)2
H2O
H2CO3
NaOH
CO2 (水) Na2CO3 ①OH― NaHCO3 ②加热
3、下列关于CO的用途源于CO的还原性的是( ) D ①作燃料 ②跟H2合成甲醇 ③和水蒸气反应制 H2 ④与灼热的Fe3O4反应 A.只有①② B.只有①②③ C.只有①②④ D.只有①③④ 4、思考题:除杂(1)CO中混有CO2,如何除去?
通过盛澄清石灰水的洗气瓶
(2)CO2中混有CO,如何除去?
(4)、C60分子的结构是足球状的,是由20 个正六边形和12个五边形呈一定弧度一个接 一个地排列成的一个球体。是一种新型材料, 广泛应用于超导体、材料科学等领域。 (5)、硅在地壳中含量仅次于氧,其单质 晶体是良好的半导体材料。
练习1、下列气态氢化物中最不稳定的是( C A.CH4 B.NH3 C.SiH4 D.H2S 2、下列关于碳族元素的说法中正确的是( D A.单质都是无色晶体
二、碳族元素的相似性和递变性
1、相似性 (1)最外电子层上均有4个电子,易形成共价键。 (2)最高正价均为+4价,最高价氧化物通式为RO2, 对应水化物通式为H2RO3[或H4RO4或R(OH)4] (3)气态氢化物可表示为RH4 2、递变性 随着原子序数的递增,元素的原子半径逐渐增大,得 电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,元素由非 金属性向金属性递变的趋势明显。
C. C60在纯氧中充分燃烧只生成唯一产物CO2
D.的摩尔质量为720
三、碳及化合物
(一)碳单质
1、原子结构示意图 ,电子式 表的位置 。 2、金刚石和石墨的比较:
单质 色 态 晶体 结构 晶体 化学 熔点 类型 键 溶 解 性 不 溶 难 溶 硬度
,在周期
密度
导 电 性 无 有
相互 转化
金刚 无 石 石墨 灰 黑
例题1:CO2通入下列溶液能发生反应,但无 CD 明显现象的是 ( ) A、澄清石灰水 B、水玻璃 (Na2SiO3) C、烧碱溶液 D、纯碱溶液 2、CO2 和SO2 都是酸性氧化物,它们有许多相 BC 似之处,下列说法不正确的是 ( ) A、它们都可用浓H2SO4分别与C或S作用而生成 B、它们都能与石灰水生成白色沉淀,沉淀酸化 时又生成原来的气体 C、它们都具有氧化性又有还原性 D、SO2能漂白有色物质,CO2不能
) )
B.随着原子序数的增加,单质的熔点逐渐升高
C.由碳到铅, Ⅳ A族元素最高氧化物对应的水化物 酸性逐渐增强 D.除铅以外其他元素+4价化合物是稳定的
3、近年来,科学家发现一种新分子,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( BC ) A. C60是一种新型化合物
B. B. C60和石墨都是碳的同素异形体
主要化合价:+4、+2 Pb的+2价稳定, 而C、Si、Ge、Sn以+4价稳定。
思考2:
根据碳族元素在周期表中的位置和你对该族元素单 质或化合物的掌握该族元素在性质上有哪些特性? (1)由在周期表的位置决定该族元素易形成共 价化合物 (2)主要化合价+2、-4,C、Si、Ge、Sn+4价 化合物稳定,Pb+2价化合物稳定,+4价Pb有强 氧化性。 (3)碳形成多种同素异形体,有金刚石、石墨、 C60(与此类似的还有C70、C84)等多种同素异形体。 金刚石硬度最大,碳元素形成的化合物种类最多。
通过硬质玻璃管中灼热的CuO
(3)CO2中混有SO2、HCl如何除去?
通过盛有饱和NaHSO3溶液洗气瓶
(三)、碳酸盐的性质规律
1、 溶解性:正盐中一般只有第IA族、NH4+ 等盐可溶,MgCO3 微溶,其它不溶。酸式盐 均可溶,且溶解度大于相应正盐(但碳酸氢 钠的溶解度小于碳酸钠)。碱式盐:一般+2 价金属盐较多,且不溶于水,如铜绿。 2、化学性质: ( 1 ) 遇 H+ 均 产 生 CO2 气 体 , 且 1mol 碳 酸 盐 →1molCO2 (2)遇H + 放出CO2 速度:酸式盐>正盐>碱式 盐
空间 网状 层状
原子 共价 3550 过渡 共价 3652 分子 间作 用力大来自软而 滑3.51 2.25
3、化学性质:(1)可燃性: 点燃 点燃 2C+O2(不足)==2CO C+O2(充足)==CO2 (2)还原性:C不仅能还原强氧化性的HNO3和 浓H2SO4,而且还能还原弱氧化性的一些氧化物。 (写反应方程式注意反应条件) ①C+4HNO3(浓)= CO2↑+4NO2↑+2H2O(加热) ②C+2H2SO4(浓)=CO2↑+2SO2↑+2H2O(加热) ③C+H2O(气)= CO+H2 (高温) ④3C+CaO= CaC2+CO↑(高温) ⑤2C+SiO2=Si+2CO↑(高温) C还可还原一些金属氧化物CuO、FeO等
加热
2、CO(1)物性:无色无味的有毒气体,不 溶于水。CO有毒,与血液里的血红蛋白化合, 使人体缺氧而死亡。 点燃 (2)化学性质:a、可燃性2CO+O2=2CO2 b、还原性:CuO+CO==Cu+CO2 (除CO) 高温 CO+H2O==CO2+H2(工业上制H2)
加热
(3)实验室制法: 浓H2SO4 HCOOH==CO↑+H2O制取装置与HCl、 加热 Cl2同
例题1: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 [ BD ] A.C60是一种新型的化合物 B.C60和石墨都是碳的同素异形体 C.C60中含离子键 D.C60的式量是720
2、6gC和8gO2 于密封容器中在高温下充分反应, 当C和O2均已耗尽时所得产物是 ( ) D A、14gCO2 B、11g CO2、3g CO C、CO、CO2各7g D、14g CO
不完全燃烧 O (不足) CO 2 CH4 有机物 ①O2 O2 ( ) SiC 、CCl4 O2 O2 ( )
NH4HCO3
②CuO 点 不 燃 足 炽 热的碳
△
NH3· 2O H
H2 O CaO Mg (点燃) CaC2 C 2 H2 CO2 C ①O2 (点) △ ②CuO (△) Si、Cl2 (△) C、CO Na2O2
(3)对热稳定性:正盐>酸式盐(受热易分解) (4)正盐及酸式盐(可溶的)水解呈碱性 (5)相互转化:酸式盐
加热或NaOH CO2+H2O
正盐
例题:向Na2CO3 溶液中逐滴加入稀盐酸,直到 不再产生CO2为止,在此过程中,溶液中HCO3 -浓度变化趋势可能是 ( ) C A、逐渐减小 B、逐渐增大 C、先逐渐增大而后减小 D、先减小后增大
碳族元素包括:碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、 锡(Sn)、铅(Pb) 位于周期表的2-6周期第ⅳA族
一、碳族元素在原子结构上的异同:
1、相同点:最外层均有4个电子。 2、不同点:随着核电荷数的增多,电子层数增多, 原子半径增大,核对外层电子的吸引力减弱,得电 子能力减弱,失电子能力增强,非金属性减弱,金 属性增强。