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高一化学竞赛元素化合物第七讲 碳族元素 1.掌握碳族元素在元素周期表中的特殊位置导致性质上的特殊性。 2.能熟练运用碳族元素原子结构的递变规律解释其性质的递变规律 3.掌握CO2与CO、CO2与SiO2、NaHCO3与Na2CO3这三组物质在物理性质、化学性质、制法、用途等方面的不同。 4．自主建立碳族元素的知识网络。 碳及其化合物的知识网络 (1)．CO2通入NaOH溶液的判别错误。 CO2通入NaOH溶液的反应与CO2气体通入量有关。当CO2通入少量时生成Na2CO3，当CO2通入过量时生成NaHCO3，CO2通入量介于两者之间，既有Na2CO3又有NaHCO3。因此推断产物时一定要注意CO2与NaOH间量的关系。 (2)．Na2CO3溶液中滴加盐酸过程不清楚。 在Na2CO3溶液中滴加HCl，CO32-先转化为HCO3-，再滴加盐酸HCO3-转化为H2CO3，不稳定分解为CO2。 如：在10mL0.01mol/L纯碱溶液中，不断搅拌并逐滴加入1.2mL0.05mol/L盐酸，完全反应后在标准状况下生成二氧化碳的体积为（1998年上海高考题） A.1.334mL B.2.240mL C.0.672mL D.0mL 思路分析：反应过程为：CO32-HCO3-CO2。 盐酸溶液中n(HCl)=0.00006mol，纯碱溶液中n(Na2CO3)=0.0001mol CO32- + H+ = HCO3- 0.0001mol 0.0001mol 现盐酸不足，故无气体产生。 答案：D (3)．CO2通入CaCl2溶液中是否有沉淀的分析错误。 可用反证法：如能产生沉淀，则反应的化学方程式为：CO2+CaCl2+H2O=CaCO3↓+2HCl。因CaCO3溶于盐酸，故反应不能发生。因为CO2只有通入中性或碱性溶液才能产生CO32-，并同时产生部分H+，若原溶液无法消耗这部分H+，则不利于CO2转化为CO32-，也就无法与Ca2+形成沉淀。若要使CaCl2与CO2反应生成沉淀，就必须加入部分碱溶液中和CO2与H2O反应而产生的H+。同理，该思维方式适用于CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液。 (4)．不要把Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑与Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓相混。前者是工业制玻璃的反应式之一，是在高温条件下发生的反应，而后者是在水溶液中发生的反应。若交换条件，两者均不发生反应。 2、硅及其化合物的知识网络 第1课时 碳族元素 一、碳族元素 1．组成和结构特点 ⑴．碳族元素包括五种元素，位于元素周期表的族。 ⑵．①特征：碳族元素原子最外层电子数为4，既不容易失去电子，又不容易得到电子，易形成共价键，难形成离子键。碳族元素形成的单质在同周期中硬度最大，熔沸点最高(如金刚石、晶体硅)。 ②化合价：碳族元素的主要化合价有+2，+4，其中C和Si有负价。碳族元素在化合物中多以+4价稳定，而铅在化合物中则以+2价稳定。+4价铅PbCl2 + Cl2↑+ 2H2O 2．性质递变规律： 递变规律从上到下，随着原子序数的增大，电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引能力减弱，失电子的能力增强，从上到下由非金属递变为金属的变化非常典型。其中碳是非金属，Sn、Pb是金属，Si、锗Ge是半导体材料。即金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱；最高价含氧酸的酸性减弱，碱性增强；气态氢化物的稳定性减弱，还原性增强。 3．自然界的存在：自然界里碳有游离态和化合态两种；硅在地壳里无游离态，主要以含氧化合物的形式存在 4．几种同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60、C70等；硅：晶体硅，无定形硅 碳的三种同素异形体比较（化学性质相同） 结构和性质 金刚石 石墨 C60 C原子的成键形式 四面体 平面三角形 球面形（直径710pm） 晶体结构 四面体，空间网状结构的原子晶体 平面层状正六边形结构，层与层之间以分子间作用力结合 分子内碳碳之间以共价键结合成空心笼状结构，由20个六边形和12个五边形构成的20面体 C原子的杂化轨道 sp3 sp2 sp2.26(σ键s0.3 p0.7) C－C－C键角 109°28″ 120.0° 116° C－C键长/pm 154.4 141.8 139.1(6/6) 145.5(6/5) 密度/g.cm-3 3.514 2.266 1.678 硬度/Mohs 10 1 - 主要物理性质 熔、沸点高，硬度极大，难溶于溶剂，不能导电，无色透明的晶体 熔点很高，深灰色，质软有滑腻感，易导电