1、高考资源网（） 您身边的高考专家【同步教育信息】一.教学内容： 碳族元素 教学要求： 1. 了解碳族元素性质及其递变规律，学会运用元素周期律的知识指导碳族元素及其化合物的学习。 2. 掌握碳及其化合物的重要性质。 3. 理解硅及其化合物的重要性质。 4. 初步了解硅酸盐工业及其产品，认识化学与生产、生活的联系。 5. 初步了解新型无机非金属材料，认识化学在社会、科技中的重要作用。二. 重点、难点： 1. 碳单质、CO、CO2、碳酸盐的重要性质 2. 硅单质、SiO2的重要性质三. 知识分析： 1. 碳（金刚石为例）、硅单质的比较 列表如下：碳硅原子结构示意图原子半径相对较小相对较大单质晶体类型
2、原子晶体（金刚石）原子晶体单质熔点熔点很高比金刚石稍低化学性质1. 还原性：（可燃性）（制粗硅）（制水煤气）2. 氧化性还原性： 2. CO2与SiO2CO2SiO2电子式/晶体类型分子晶体原子晶体俗称干冰（固态时）硅石、石英、水晶化学性质1. 酸性氧化物2. 弱氧化性：酸性氧化物SiO2不能与水反应生成H2SiO3 3. CO的有关知识： （1）物理性质： 无色无味气体，密度接近空气，难溶于水，有剧毒。 （2）化学性质： CO的化学性质主要是还原性，如： （可燃性） （冶炼金属） 4. 硅及其化合物“反常”性质： （1）硅的还原性比碳弱，但碳在高温下却能从SiO2中还原出硅： 这是由于生成物
3、CO气体逸出原因。 （2）非金属单质与弱碱反应一般不生成氢气（请回忆Cl2）而硅却能： （3）虽然是硅酸的酸酐，但却不能用与水反应生成硅酸，而只能用硅酸盐跟较弱酸（HCl、H2CO3）制得。 （4）酸性氧化物一般不与酸反应（除氧化还原反应外），而却能与氢氟酸反应，但与其它常见酸不反应。（H2SO4、HNO3、HCl等） （氢氟酸可腐蚀玻璃） （5）非金属氧化物一般是分子晶体（如CO2、NO2、SO2等），而却是原子晶体。 （6）无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸（H4SiO4）却难溶于水。 （7）较强酸能把较弱酸从其盐溶液中制取出来，这是复分解反应的一般规律，因此H2CO3可制H2SiO3：，
4、但在高温下却能由较弱酸性氧化物制得较强酸性氧化物，其原因是，生成的CO2是气体，离开反应体系而使反应进行到底。 （8）硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的成分不完全相同，硅酸钠也俗称泡花碱，但它是盐不是碱。 （9）钢化玻璃与普通玻璃成份相同，石英玻璃与普通玻璃成份却不同。 5. 常见硅酸盐产品比较 6. 酸式盐和碱反应的方程式书写： 分析与书写酸式盐与碱反应的过程首先要从实质入手。酸式盐（大多数可溶）与碱反应的一个重要本质是中和在碱溶液存在的条件下，酸式盐中可以电离出H+，不得不全部（或部分）电离出来与OH-结合成水，于是酸式酸根离子就转化为酸根离子，溶液中的酸根离子将首先将能产生难溶物的阳
5、离子沉淀析出，整个反应过程既遵守质量守恒又遵守电荷守恒，产物的确定就要根据酸式酸根中的H+与碱提供的OH-的相对量决定：如 （1）NaHCO3溶液与少量Ca(OH)2混合： 析：少量，可提供足量，H+可将全部OH-中和： （2）溶液与过量混合 析：过量，则不足，H+只能中和部分OH-： 请试写下列反应： （3）少量 （4）过量 （5）少量 （6）过量 答案如下： （3） （4） （5） （6） 注：（5）（6）反应中为同种阳离子，因此提供的与是一样多的，因此“少量”、“过量”已不影响反应结果。【典型例题】 例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，分子式为C60，下列
6、说法正确的是（ ） 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 解析：这是一道信息题，但考查了最基本的概念：单质和化合物，同素异形体，离子键和共价键等。请同学们注意题中“分子”“分子式”等关键词，再加入以上基本概念的准确掌握，即可顺利得出答案。 答案：BD 评注：本章是非金属部分不算重要的章节，但就高考题而言，在某些年份占有较大比重，尤其是多以C60、CO2与温室效应，新型无机材料为载体考查了化学基本理论、基本概念，甚至“3+X”学科间的综合（见例4） 例2. 锗酸铋简称BGO，是我国新研制成功的一种性能优良的闪烁晶
7、体材料，其中Ge处于最高价，Bi的价态与它跟氯形成的某种共价氯化物中的价态相同，而且在此氯化物中，铋具有8电子稳定结构，则BGO的化学式为（ ） A. B. C. D. 解析：锗处于IVA，最高正价为；铋的氯化物中能使Bi满足8电子稳定结构，由于Bi是VA元素，所以，是，为价。再运用化合物的化合价代数和为0的原则，确定B选项。 答案：B 例3. 120、101.3 kPa条件下，有2L、2L、1L、0.5L和1L组成的混合气体。将混合气体通过分别放足量Cu粉、C粉和CuO粉的三个灼热的反应管。假设气体通过每个反应管都能充分反应，且不记三个反应管以何种顺序排列，问： （1）尾气是否有可能是单一气
8、体？_（填“可能”或“不可能”）。若可能，该气体是_。 （2）原气体中是否有几种（或一种）不可能再存在于尾气之中？_（填“有”或“没有”）。若有，它们（或它）是_。 （3）原气体中是否有几种（或一种）存在于尾气中？_（填“有”或“没有”）。若有，它们（或它）是_。 解析：解题思路有2条：第一条是按部就班，非常烦琐；第二条是抓住关键，删繁就简。请同学认真体会： 方法一：因为Cu、C、CuO三种物质排列有6种顺序，列出混合气体6种串连方式的结果如下： 混合气体 3L CO2 9L CO 9L CO2 混合气体 3L CO2 3 LCO2 9L CO 混合气体 10L CO 10L CO 10L C
9、O2 混合气体 10L CO 10L CO2 10L CO2 混合气体 0.5L O2 3L CO2 9L CO 混合气体 从而得出结论。 （1）尾气不可能是单一气体，它只可能是H2和CO，或，H2O和CO2两种情况。 （2）原气体中O2，无论是遇到Cu或C（还原剂），即被耗去，不再出现于尾气中 （3）最后得到的尾气只有两种可能组合，还原性的CO和H2，或，氧化性的CO2和H2O。所以不能说尾气中肯定有哪一种（或哪些种）气体。 方法二：仔细分析Cu的作用只有一个，那就是吸收O2，且吸收完全，而其它过程又不产生O2，O2与CuO不作用。O2与足量C作用产生CO，若先产生，则混合物原来就有，若后产
10、生，试想CO2与C最后亦能产生CO，故对尾气无影响。故可将O2、Cu从题中抹去，这样问题变得简单起来，只有2种顺序： CO、CO2 CO CO2 CO、CO2 CO2 CO 由于该问与体积无关，所以可以不考虑各气体的体积。 答案：（1）不可能；（2）有；O2；（3）没有 评注：不忙于作罗列式的6种可能情况，而是仔细的分析混合气体中各组份跟3种试剂的反应实质，敏感地看出8个反应都是氧化还原反应，试剂中一个是氧化剂，两个是还原剂。然后推理，可以大大缩短时间。在兼有难度和速度的高考中，时间也是不可忽视的因素。 例4. 1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如足球
11、状的多面体，如图所示： 该结构建立基于以下考虑： （1）C60分子中每个碳原子只能跟相邻的3个碳原子形成共价键； （2）C60分子中只含有五边形和六边形； （3）多面体的顶点数，面数和棱边数的关系遵循欧拉定理： 顶点数+面数棱边数=2 据上述可推知，C60中有12个五边形和20个六边形，C60分子中所含双键数为30。 回答下列问题： （1）与金刚石相比，熔点较高是_（填“金刚石”或“C60”），理由是_。 （2）试估计C60与F2在一定条件下，能否生成C60F60_（填“能”或“不可能”），并简述理由_。 （3）通过计算确定C60分子中所含单键数为_。 （4）C70分子空间结构与C60相似，通
12、过计算确定C70分子中的五边形和六边形的数目。 解析： （1）金刚石为原子晶体，而C60为分子晶体，所以肯定是金刚石熔点高。 （2）可能，只要是F2与C60在一定条件下完全加成即可，因为已经告诉了C60中有30个双键，由烯烃加成原理可推知这是可能的。 （3）有2种方法： 一：共有60个C原子，每个C原子形成3个共价键，而每个共价键又是两个C原子共同参予构成，所以在C60中共有共价键数：。由其结构知共价键数即棱边数。共有90个共价键。其中有30个双键，所以单键为60。 二：利用欧拉定理：棱边数，求得棱边数为90，即单双键共为90，所以单键为60。 （4）设共有五边形个，六边形个。 解得 答案：（
13、1）金刚石；略 （2）可能；略 （3）60 （4）五边形12个，六边形25个。【模拟试题】一. 选择题： 1. 石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏，这是由于石墨（ ） A. 有放射性 B. 易燃易爆 C. 能导电 D. 有剧毒 2. 下列各组物质中，晶体类型相同且熔点高低比较正确的是（ ） A. 硅、铝合金铝 B. C. D. 3. 下列对二氧化碳的认识中正确的是（ ） A. 分子内有极性键，分子是极性分子 B. 二氧化碳与二氧化硫有完全相同的物理性质 C. 二氧化碳虽然无毒性，但也要控制其向大气中的排放量 D. 空气中的二氧化碳主要来源于人的呼吸作用
14、 4. 下面的离子方程式正确的是（ ） A. 石英与烧碱反应： B. 向小苏打溶液中加入石灰水至过量 C. 向烧碱溶液中通入过量的 D. 向水玻璃中加入盐酸 5. 下列叙述所指的非金属元素中，气态氢化物最不稳定的是（ ） A. 构成矿物与岩石的主要元素 B. 空气中质量分数最大的元素 C. 有两种氯化物，其中一种氯的质量分数为50%的元素 D. 在地壳中含量最多的元素 6. 证明碳酸酸性比硅酸酸性强的事实是（ ） A. 溶于水即生成碳酸，而不溶于水 B. 能生成分子晶体，而是原子晶体 C. 将通入硅酸钠溶液中有白色胶状沉淀析出 D. 高温下能发生如下反应： 7. 某些保健品中有锗元素（Ge），
15、它在周期表的第4周期IVA族。有关锗的叙述正确的是（ ） A. 锗原子序数为34 B. Ge可以生成化学式为的盐 C. 锗的金属活泼性应比铝强 D. 单质锗是半导体 8. 下列说法正确的是（ ） A. 二氧化硅是原子晶体，不存在单个分子，“”表示的是晶体中硅、氧原子的最简个数比而不是一个分子组成 B. 石英玻璃的膨胀系数是普通玻璃的1/18，故不能用于制造耐高温化学仪器 C. 工业上用碳还原二氧化硅制粗硅，反应中氧化剂与还原剂质量比是5：2 D. 二氧化硅熔沸点比二氧化碳高，是由于SiO键比CO键的键能大 9. 将9 g两种物质组成的混合物与足量的盐酸反应，在标准状况下可放出2.24L CO2
16、，该混合物的成分可能是（ ） A. B. C. D. 10. 下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是（ ） A. B. C. D. 11. 下列盐溶液中，加入溶液生成白色沉淀，再加入稀振荡，白色沉淀不消失的是（ ） A. B. C. D. 12. 四氯化硅结构和四氯化碳类似，对其性质判断（1）四氯化硅是分子晶体；（2）常温下为液态；（3）四氯化硅沸点较低；其中正确的是（ ） A. 只有（1） B. （1）（3） C. （2）（3） D. （1）（2）（3）二. 填空题： 13. 工业上将磷酸钙、石英砂和炭粉混合，在电炉中焙烧制白磷： （1）上述方程式配平后各物质系数依次为_ （2）反应中得气
17、体密度折成标况下为1.64 g/L。据此计算制得白磷相对分子质量为_。 （3）据计算推断白磷分子组成为_，其空间结构为_。 14. 除去CO2中的少量CO，可使混合气通过_；除去CO中的少量CO2和水蒸气，可使混合气通过_；除去二氧化硅中混有的少量氧化铁的实验方法是_。 15. 已知X和Y是短周期元素中同族单质，W、V是化合物，它们有如下反应（式中各物质系数，反应条件均略去）；。写出符合上述题意并满足下列要求的化学方程式： （1）W是水 （2）V是水 （3）W、V均是氧化物 16. 近年来，科学家在氦的气氛中给石墨电极通电，石墨挥发，在其挥发的黑烟中发现了C60。C60的金属掺入物具有可贵的超
18、导性质。北京大学首先将C60掺锡，获得超导转变温度为37K的好成绩。这种C60是_元素的一种_，其摩尔质量_。若要确证其元素组成，可将其在足量氧气中燃烧，再用_试剂来检测生成的_气体，现象是_。三. 实验题： 17. 如图所示： 图（I）中瓶a内放入20 mL 6mol/L盐酸，b是未冲气的气球，里边放有4 g碳酸钙粉末，将它紧紧套在瓶a口上，胶管c套在瓶的侧口，并用弹簧夹将d夹紧（瓶口和侧口都不漏气）。将图（I）的装置在托盘天平上称量，质量为g，根据实验现象填写下列空白： （1）把气球b中的碳酸钙粉末小心地倒入瓶中，立即产生许多气泡，气球逐渐增大（图II）。反应结束后，再次称量，质量为g。则
19、和的关系是_。 （2）取25 mL 6 mol/L NaOH溶液，先用滴管取少量NaOH溶液，滴管插入胶管c口（为便于操作，可以适当倾斜瓶a，注意防止漏气）。打开d，将溶液挤入瓶中，立即夹紧d，可以看到瓶内产生少量白色沉淀，轻轻摇动瓶a，沉淀随即消失。用同样的方法再加入少量NaOH溶液，又产生白色沉淀，轻摇，沉淀又消失。使沉淀消失的反应的化学方程式是_。 （3）将全部NaOH溶液很快加入瓶中，夹紧d，瓶内产生大量白色沉淀，不再溶解，此时瓶内温度_（填“不变”、“降低”或“升高”）。 （4）继续轻摇瓶a，气球逐渐缩小，直至恢复反应前的下垂状。写出这时发生的反应的化学方程式_。四. 计算题： 18
20、. 已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：，现把11.5 g钠和4.2 g硅同时投入100 g水中，在标准状况下可收集到H2多少升？反应后的溶液中各溶质的质量分数是多少？（提示：与Si反应的NaOH是过量的）【试题答案】一. 选择题： 1. C 2. D 3. C 4. AD 5. A 6. C 7. BC 8. AC 9. A 10. C 11.AD 12. D二. 填空题： 13. （1）1、3、53、2、5 （2）124 （3）P4，正四面体 14. 灼热CuO；碱石灰；加盐酸过滤 15. （1） （2） （3） 16. 碳；同素异形体；720 g/ mol。 澄清石灰水，CO2，澄清石灰水变浑浊。三. 实验题： 17. （1） （2） （3）升高 （4） 四. 计算题： 解： 2 2 1 0.5 mol 1 2 2 0.15 mol 0.5 mol 过量，用计算 高考资源网w。w-w*k&s%5￥u高考资源网w。w-w*k&s%5￥u 版权所有高考资源网
