高中化学竞赛辅导讲座碳族元素解决方案.ppt

* * 化学竞赛辅导讲座 第一节 碳 1、碳的同位素 （1）12C:原子量的相对标准 （2)14C: 形成：由中子和14N在宇宙射线影响下形成 14N + 1n = 14C + 1H2 半衰期：14C = 14N + β- (5685years) 2、同素异形体 (1)金刚石和石墨谁的熔点高，为什么？ （2）石墨为什么有导电性？ （3）金刚石和石墨谁更稳定? （燃烧热分别为：397.27 394.38kJ/mol) (4)石墨和金刚石的用途？ 3、活性炭的吸附 物理吸附、化学吸附：均为放热反应，后者大于前者。 第二节 碳的化合物 1、CO(Carbon monoxide) (1)制法： H2SO4(浓） HCOOH CO + H2O CO + NaOH = HCOONa 讨论：CO是否是甲酸的酸酐或酸性氧化物？ （2）等电子体： CO、N2、CN-、NO+（写出各自的电子结构式） 用分子轨道理论解释其中的化学键。 （3）主要化学性质 （I）作为一种配体，能与一些有空轨道的金属原子或离子 形成配合物。如：Fe（CO）5、Ni（CO）4、Cr（CO）6 问题：为什么CO比N2更容易参加反应？ CO为什么对人体有毒？ CO如何被吸收？ Cu(NH)2CH3COO + CO + NH3 = Cu(NH3)2.CH3COO.CO (II)还原性 CO + PdCl2 + H2O = CO2 + Pd + 2HCl CO + 2Ag(NH3)2OH = 2Ag + CO2 + 4NH3 + H2O (检验CO） （iii）与非金属作用： CO + 2H2 ==== CH3OH CO + 3H2 ===== CH4 + H2O CO + Cl2 ====== COCl2 2、CO2（Carbon dioxide） （1）结构： 等电子体：CO2 N3- NO2+ N2O+ OCN- （2个Π ） （2）化学性质： CO2（g） + 2Mg（S） == 2MgO（S） + C（s） CO2 + M（OH）2 === MCO3 + H2O （M = Ca、Ba） MgO（s） + C（s） ==== Mg（g） + CO（g） （~2000K） Al2O3(l) + C(s) === 2Al(g) + 3CO(g) (~2300K) 注：高温条件生成CO！ 3、碳酸（Carbonic acid) CO2 + H2O == H2CO3 K = 1.8X10-3 CO2 + H2O == H+ + HCO3- K = 4.2X10-7 相加得：H2CO3 ＝ H＋ ＋ HCO3－ K ＝ 2.4X10-4 4、碳酸（氢）盐： （1）同条件下，碳酸钠的溶解度略大于碳酸氢钠，WHY？ OH O 2－ O C C O O HO (2)向饱和碳酸钠溶液中通入CO2，有何现象发生？ （3）NaHCO3溶液为什么显碱性，用具体数据说明？ 已知：K1＝4.2*10-7、K2 = 5.6*10-11 Kw = 10-14 水解平衡常数电离平衡常数：水解趋势大于电离的趋势。 Kw/K1 = 2.4*10-8 K2 = 5.6*10-11 (ii)[H+] = K1K2 = 10-8.3 pH ＝ 8.3 (4）已知： 1.8*10-11 Mg(OH)2 1.0*10-5 MgCO3 5.6*10-11 HCO3- 5.5*10-6 Ca(OH)2 4.2*10-7 H2CO3 2.5*10-9 CaCO3 K Ksp Ksp a: 0.20mol/LCaCl2溶液与等体积0.20mol/LNa2CO3溶液混合，沉淀为 ？ b: 0.20mol/LMgCl2溶液与等体积0.20mol/LNa2CO3溶液混合 ，沉淀为 ？ （5）等电子体：CO32－、NO3－ 、BO33－、BF3 Sp2杂化 第三节 碳的卤化物和硫化物 1、四卤化碳 F2 ＋ CCl2F2 ＝ CF4 ＋ Cl2 3Cl2 ＋ CS2 ＝ CCl4 ＋ S2Cl2 问题：CCl4为什么不能作为Na的灭火剂？ 4Na ＋ CCl4 ＝ 4NaCl ＋