高中化学 碳族元素的知识点总结

碳族元素的知识点总结
1．在元素周期表中的位置及结构碳旌死素位于第ⅣA族，包括碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)五种元素。

最外层皆有4个电子，这种结构不易得电子也不易失电子，易形成共价键，难形成离子键。

2．主要化合价碳族元素的化合价主要有+2和+4，C、Si、Ge、Sn 的+4价化合物较稳定，而Pb的+2价化合物较稳定。

3．氢化物、最高价氧化物及其对应的水化物
氢化物：
最高价氧化物：RO2；
最高价氧化物对应的水化物为H2RO3、 H4RO4或R（OH）4
4．碳族元素的金属性与非金属性的递变规律由C至Pb，核电荷数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减小，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。

由碳族元素形成的单质中，碳、硅为非金属，但硅有金属光泽；锗、锡、铅为金属。

二氧化碳：
①物理性质：常温下，二氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水。

固态的二氧化碳叫做干冰。

②化学性质：
a.一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，不供给呼吸，因此当我们进入干枯的深井，深洞或久未开启的菜窖时，应先做一个灯火实验，以防止二氧化碳浓度过高而造成危险
b.二氧化碳和水反应生成碳酸，使紫色石蕊试液变红：
CO2+H2O===H2CO3，碳酸不稳定，很容易分解成水和二氧化碳，所以红色石蕊试液又变回紫色：H2CO3===H2O+CO2↑
c.二氧化碳和石灰水反应：Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O
d.二氧化碳可促进植物的光合作用：6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
③用途：
a.二氧化碳不支持燃烧，不能燃烧，比空气重，可用于灭火
b.干冰升华时吸收大量的热，可用它做制冷剂或人工降雨
c.工业制纯碱和尿素，是一种重要的化工原料
d.植物光合作用，绿色植物吸收太阳能，利用二氧化碳和水，合成有机物放出氧气。

一氧化碳：
①物理性质：通常状况下，是一种没有颜色，气味的气体，比空气略轻难溶于水。

②化学性质
a.可燃性：2CO+O22CO2
b.还原性：一氧化碳还原氧化铜：CO+CuO Cu+CO2一氧化碳还原氧化铁：3CO+Fe2O32Fe+3CO2一氧化碳还原四氧化三铁：4CO+Fe3O4
3Fe+4CO2
③用途：用作燃料，冶炼金属。

④碳酸：弱酸，不稳定，易分解H2CO3==CO2↑+H2O
碳：
①元素符号：C
②原子结构示意图：
③电子式：
④周期表中位置：第二周期ⅣA族
⑤含量与存在：在地壳中的含量为0．087％，在自然界中既有游
离态，又有化合态
⑥同素异形体：金刚石、石墨、C60、活性炭
碳（活性炭）：
①金刚石：纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体，硬度大，熔点高，不导电，不溶于水
石墨：深灰色的鳞片状固体，硬度小，质软，有滑腻感，熔点高，具有导电性
活性炭：黑色粉末状或颗粒状的无定形碳，疏松多孔，有吸附性
②碳的化学性质：
a.稳定性：在常温下碳的化学性质稳定，点燃或高温的条件下能发生化学反应
b.可燃性：氧气充足的条件下：C+O2CO2氧气不充分的条件下：2C+O22CO
木炭还原氧化铜：C+2CuO 2Cu+CO2↑
焦炭还原氧化铁：3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑
焦炭还原四氧化三铁：2C+Fe3O43Fe+2CO2↑木炭与二氧化碳的反应：C+CO2CO
等受热易分解受热易分解
2NaHCO3Na2CO3+ H2O+CO2↑Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2↑
2．酸式盐性质的一般规律
(1)在水中的溶解性：一般地，相同温度下，难溶性正盐的溶解度小于其酸式盐，可(易)溶性正盐的溶解度大于其酸式盐。

如CaCO3，难溶于水，Ca(HCO3)2易溶于水；Na2CO3易溶于水，NaHCO3的溶解度比
Na2CO3的小。

(2)与酸或碱反应：强酸的酸式盐只与碱反应而不与酸反应；弱酸的酸式盐与足量强碱反应生成正盐，与足量强酸反应生成弱酸。

(3)热稳定性：一般地，热稳定性的大小顺序为正盐>酸式盐(盐的阳离子相同，成盐的酸相同)。

3．碳酸钙在自然界中存在广泛，是岩石的主要成分之一。

不溶于水，但溶于酸。

大理石、石灰石的主要成分是CaCO3，它们既是重要的化工原料，又是重要的建筑材料。

其用途图示如下：
CO2气体与溶液的反应规律:
1．向某溶液中不断通入CO2气体至过量时，现象是“先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解”
(1)向澄清石灰水中不断通入CO2气体的反应为：
Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O
CaCO3+CO3+H3O==Ca(HCO3)2
(2)向氧氧化钡溶液中不断通入CO2气体的反应为：
Ba(OH)2+CO2==BaCO3↓+H2O
BaCO3+CO2+H2O==Ba(HCO3)2
(3)向漂白粉溶液中不断通入CO2气体的反应为：
Ca(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO
CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2
2．向某溶液中不断通入CO2气体至过量时，现象为“产生白色沉淀或浑浊，沉淀或浑浊不消失”
(1)在NaAlO2溶液中不断通入CO2气体至过量时，反应为：
2AlO2-+CO2(少量)+3H2O==2Al(OH)3↓ +CO32-
2AlO2-+CO2(过量)+2H2O==Al(OH)3↓ +HCO3-
(2)向Na2SiO3溶液中不断通入CO2气体至过量时，反应为：
SiO32-+CO2+H2O==H2SiO3↓+CO32-
SiO32-+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2HCO3-
(3)向饱和Na2CO3溶液中不断通入CO2气体，反应为：
2Na++CO32-+CO2+H2O==2NaHCO3↓
3．CO2与NaOH溶液反应后，溶液中溶质的判断将CO2气体逐渐
通入NaOH溶液中，先后发生化学反应：
①CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
②CO2+Na2CO3+H2O==2NaHCO3
向一定量的NaOH溶液中通入CO2气体后，溶液中溶质的成分要根据NaOH与CO2的物质的量之比进行讨论。

当时，发生反应①和②，溶液中的溶质为NaHCO3；
当时，发生反应①，溶液中的溶质为 Na2CO3和
NaOH；
当时，发生反应①，溶液中的溶质为Na2CO3；
当时，发生反应①和②，溶液中为Na2CO3和
NaHCO3
碳酸氢盐与碱反应的规律及CO32- HCO3-的鉴别方法:
1．酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断
如Ca(HCO3)2溶液中滴加NaOH溶液：
Ca(HCO3)2+NaOH==CaCO3↓+NaHCO3+ H2O(NaOH少量)
Ca(HCO2)2+2NaOH==CaCO3↓+Na2CO3+ 2H2O(NaOH过量)
2．CO32-和HCO3-的鉴别
(1)利用正盐和酸式盐的溶解性可区别CO32-和HCO3-，如分别和BaCl2溶液反应，生成的BaCO3不溶，生成的Ba(HCO3)2易溶；
(2)利用与H+反应产生CO2的快慢检验CO32-或HCO3-。