高考化学第一轮复习 碳族元素课件
• 第一节
碳族元素
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1．结合实验考查C、CO的还原性。 2．CO、CO2的检验与鉴别。 3．CO2、CO等气体的制取和收集。 4．CO2与NaOH反应产物的确定及计算。 5．金刚石、石墨、干冰的晶体类型、结构、性质。
• • • • • • •
(1)碳族元素 ①包括：
。 ②周期表中的位置： ③最外层电子数： 。 6 ④主要化合价： (铅 ⑤原子半径：随核电荷数的增大而 82 族， 周期。
•
(2009年安徽理综)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如右图所示) ，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是 ( )
• • • • •
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A．石墨烯与石墨互为同位素 B．0.12 g石墨烯中含6.02×1022个碳原子 C．石墨烯是一种有机物 D．石墨烯中碳原子间以共价键结合 【解析】 A项，石墨烯和石墨是同素异形体；B项，0.12 g石墨烯物质的量为0.01 mol ，含6.02×1021个原子，C项错。 【答案】 D
•
BaCl2溶液或CaCl2溶液，一般不用稀HCl，因为反应可能有时候不明显。
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(2009年全国Ⅱ理综)下列叙述中正确的是 ( ) A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶 液，又有CaCO3沉淀生成 B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量 之比为1∶2 C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积 相同 D．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出
•
•
(5)乙同学提出甲同学的装置太复杂，可将酒精灯合二为一，去掉B，而将尾气导气管出 口旋转到A的火焰上即可。乙同学的设计是否合理？简述理由(从A、B使用的一致性的角 度考虑)。 (6)丙同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，他设计在CO通入CuO之前，应先 通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应。试对此作出评价，你认为丙的设计 ________(填“必要”或“不必要”)。
•
• •
•
(5)能证明混合气中含有CO的实验依据是 _____________________________________________________________________ ___ _____________________________________________________________________ ___。 (6)能证明混合气中含有H2的实验依据是 _____________________________________________________________________ ___ _____________________________________________________________________ ___。
CO＋H2 CO＋3H2
煅烧石灰石：CaCO3 CaO＋CO2↑
• • • • • • •
除去CO、CO2气体中混有的杂质 ①CO中混有CO2：通过NaOH溶液的洗气瓶。 ②CO2中混有CO：通过硬质玻璃管中盛放的灼热的CuO。 ③CO2中混有O2：通过硬质玻璃管中盛有的灼热的Cu网。 ④CO2中混有SO2：通过饱和小苏打或酸性KMnO4溶液洗气瓶。 ⑤CO2中混有HCl：通过饱和小苏打溶液洗气瓶。 ⑥CO2中混有H2S：可通过CuSO4溶液洗气瓶。
•
• •
【解析】 本题得分关键是应明确实验目的(证明混合气体中有CO和H2)，要想达到目的 ，只能利用它们的还原性将之转化为CO2和H2O来检验，同时又要防止原混合气体中CO2 和水蒸气的干扰，所以，用CO、H2还原CuO之前，必须首先除去CO2和水蒸气。本题应 首先解决第(4)问。 【答案】 (1)除去水蒸气 除去CO2 (2)氧化铜(CuO) CuO＋H2 Cu＋H2O CuO＋CO Cu＋CO2
•
【答案】 (1)B A (2)CuO＋CO Cu＋CO2 (3)澄清石灰水变浑浊 (4)点燃CO ，以防污染环境 (5)不合理，因为CO点燃在先，CuO加热在后，不能同时进行 (6)不 必要
•
• • • •
1．(2009年海南单科)用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量 的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铅氧化物的化学式是 ( ) A．PbO B．Pb2O3 C．Pb3O4 D．PbO2 【解析】 根据CO～CO2～CaCO3的关系可知，13.7 g铅的氧化物中，n(O)＝0.08 mol ，则n(Pb)＝0.06 mol，所以n(Pb)∶n(O)＝3∶4，则该铅氧化物的化学式为Pb3O4。 【答案】 C
•
•
【解析】 A项，CaCO3与CO2、H2O反应生成的Ca(HCO3)2与NaHCO3不反应。B项， 向Na2CO3溶液中滴加等物质的量的HCl时，发生反应：CO32-＋H＋===HCO3-，不生成 CO2。C项，等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应时，NaHCO3产生的CO2多 。D项，向饱和Na2CO3溶液中通入CO2时发生反应：Na2CO3＋CO2＋ H2O===2NaHCO3↓，反应中消耗H2O，且生成的NaHCO3溶解度小、质量多，故 NaHCO3会结晶析出。 【答案】 D
正盐
酸式盐
水溶性
除K＋、Na＋、NH易溶于水外， 其余都不易溶于水
都溶于水
受热易分解： 热稳 定性 较稳定①K2CO3、Na2CO3受 热难分解：②CaCO3、 (NH4)2CO3受热易分解 2NaHCO3 Ca(HCO3)2 Na2CO3＋H2O＋CO2↑ CaCO3＋H2O＋CO2↑
NH4HCO3
•
【解析】 由题意知硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为CuO＋CO Cu＋CO2， 显然A处酒精灯提供热源，B处的酒精灯用来点燃未反应的CO，防止其污染环境。若先 点燃A处的酒精灯，则CO会与装置内的空气作用发生爆炸。只有在排净装置内的空气后 方可点燃A。所以应先点燃B再点燃A且不能将它们合二为一。由于CO是不成盐氧化物， 故不可能使石灰水变浑浊，故不必要先通过石灰水。
减弱
减弱
减弱 增强
•
• • • •
(2008年全国Ⅱ理综)对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是 ( ) A．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之间都是共价键 B．C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8 C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应 D．该族元素的主要化合价是＋4和＋2
名称
一氧化碳
二氧化碳
实验室 制法
HCOOH
CO↑＋H2O
CaCO3＋ 2HCl===CaCl2 ＋CO2↑＋H2O
收集方法
排水法
向上排 空气法
名称
一氧化碳
二氧化碳
检验方法
点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯仍干燥和沾有澄清石灰水 的烧杯，出现浑浊
使澄清石灰水变浑浊
工业制法
水煤气：C＋H2O(g) CH4＋H2O
•
水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是CO和H2，还有CO2和水蒸气等。请用 下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有CO和H2。( 加热装置和导管等在图中略去)
• • • •
回答下列问题： (1)盛浓H2SO4的装置用途是___________________。 盛NaOH溶液的装置用途是____________________。 (2)仪器B中需加入试剂的名称(或化学式)是__________________________。
笼状结构，形似足球， 分子晶体
高
较 大 溶剂
很高
主要性质
熔、沸点 ，硬度 ，难溶 于 ，不导电
熔点
，质软有滑腻 感，导电
可与金属掺杂形成超导 体
• • •
(2)碳的化学性质 碳在常温下性质比较稳定，很难被氧化，但在点燃或加热的条件下也能跟其他物质发生化学 反应。 碳与CuO、水蒸气、浓H2SO4、浓HNO3反应方程式分别为：
碳( C)、硅(14Si)、锗(32Ge)、锡(50Sn)、
价稳定，其他 。 价稳定)。
铅( Pb)
ⅣA 4 ＋2、＋4 ＋4
2～6 ＋2 增大
• • • •
(2)碳族元素性质的相似性及递变性 ①相似性 最外层有4个电子，易形成 键，难形成 非金属气态氢化物通式： ，最高价氧化物通式： 物通式： 。
•
•
【解析】 A项中SiO2、CO2均为共价化合物，原子间以共价键结合；B项中C、Ge的次 外层电子数分别为2、18；C项CO2、SiO2均可和CaO反应生成对应的盐。 【答案】 B
•
(1)碳的同素异形体比较
名称 金刚石 石墨 C60
正四面体空间 平面层状正六 边形 网状
晶体结构 原子晶体 结构混合晶体
名称
一氧化碳
二氧化碳
物理பைடு நூலகம்质
无色无味气体、有毒、 无色略有酸味气体、无毒，能溶 难溶于水 于水，固态时称“干冰”
名称
一氧化碳
二氧化碳
化学 性 质
①可燃：2CO＋O22C O2 ②还原性：(与Fe2O3、CuO、H2O等反应) 与CuO反 应：CuO＋CO Cu＋CO2③不成盐氧化物
①不燃烧，一般情况不助燃②氧化性：a.与 C反应C＋ CO2 2CO b.与Mg反应：2Mg＋ CO2 2MgO＋C ③酸性氧化物：与石灰水反应：Ca(OH)2＋ CO2===CaCO3↓＋H2O或Ca(OH)2＋ 2CO2===Ca(HCO3)2
键，最高正价为 价。 ，最高价氧化物对应水化
共价
离子
＋4
RH4 RO2 H4RO4或H2RO3
碳族元素
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1．结合实验考查C、CO的还原性。 2．CO、CO2的检验与鉴别。 3．CO2、CO等气体的制取和收集。 4．CO2与NaOH反应产物的确定及计算。 5．金刚石、石墨、干冰的晶体类型、结构、性质。
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(1)碳族元素 ①包括：
。 ②周期表中的位置： ③最外层电子数： 。 6 ④主要化合价： (铅 ⑤原子半径：随核电荷数的增大而 82 族， 周期。
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(2009年安徽理综)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如右图所示) ，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是 ( )
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A．石墨烯与石墨互为同位素 B．0.12 g石墨烯中含6.02×1022个碳原子 C．石墨烯是一种有机物 D．石墨烯中碳原子间以共价键结合 【解析】 A项，石墨烯和石墨是同素异形体；B项，0.12 g石墨烯物质的量为0.01 mol ，含6.02×1021个原子，C项错。 【答案】 D
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BaCl2溶液或CaCl2溶液，一般不用稀HCl，因为反应可能有时候不明显。
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(2009年全国Ⅱ理综)下列叙述中正确的是 ( ) A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶 液，又有CaCO3沉淀生成 B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量 之比为1∶2 C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积 相同 D．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出
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(5)乙同学提出甲同学的装置太复杂，可将酒精灯合二为一，去掉B，而将尾气导气管出 口旋转到A的火焰上即可。乙同学的设计是否合理？简述理由(从A、B使用的一致性的角 度考虑)。 (6)丙同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，他设计在CO通入CuO之前，应先 通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应。试对此作出评价，你认为丙的设计 ________(填“必要”或“不必要”)。
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(5)能证明混合气中含有CO的实验依据是 _____________________________________________________________________ ___ _____________________________________________________________________ ___。 (6)能证明混合气中含有H2的实验依据是 _____________________________________________________________________ ___ _____________________________________________________________________ ___。
CO＋H2 CO＋3H2
煅烧石灰石：CaCO3 CaO＋CO2↑
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除去CO、CO2气体中混有的杂质 ①CO中混有CO2：通过NaOH溶液的洗气瓶。 ②CO2中混有CO：通过硬质玻璃管中盛放的灼热的CuO。 ③CO2中混有O2：通过硬质玻璃管中盛有的灼热的Cu网。 ④CO2中混有SO2：通过饱和小苏打或酸性KMnO4溶液洗气瓶。 ⑤CO2中混有HCl：通过饱和小苏打溶液洗气瓶。 ⑥CO2中混有H2S：可通过CuSO4溶液洗气瓶。
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【解析】 本题得分关键是应明确实验目的(证明混合气体中有CO和H2)，要想达到目的 ，只能利用它们的还原性将之转化为CO2和H2O来检验，同时又要防止原混合气体中CO2 和水蒸气的干扰，所以，用CO、H2还原CuO之前，必须首先除去CO2和水蒸气。本题应 首先解决第(4)问。 【答案】 (1)除去水蒸气 除去CO2 (2)氧化铜(CuO) CuO＋H2 Cu＋H2O CuO＋CO Cu＋CO2
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【答案】 (1)B A (2)CuO＋CO Cu＋CO2 (3)澄清石灰水变浑浊 (4)点燃CO ，以防污染环境 (5)不合理，因为CO点燃在先，CuO加热在后，不能同时进行 (6)不 必要
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1．(2009年海南单科)用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量 的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铅氧化物的化学式是 ( ) A．PbO B．Pb2O3 C．Pb3O4 D．PbO2 【解析】 根据CO～CO2～CaCO3的关系可知，13.7 g铅的氧化物中，n(O)＝0.08 mol ，则n(Pb)＝0.06 mol，所以n(Pb)∶n(O)＝3∶4，则该铅氧化物的化学式为Pb3O4。 【答案】 C
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【解析】 A项，CaCO3与CO2、H2O反应生成的Ca(HCO3)2与NaHCO3不反应。B项， 向Na2CO3溶液中滴加等物质的量的HCl时，发生反应：CO32-＋H＋===HCO3-，不生成 CO2。C项，等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应时，NaHCO3产生的CO2多 。D项，向饱和Na2CO3溶液中通入CO2时发生反应：Na2CO3＋CO2＋ H2O===2NaHCO3↓，反应中消耗H2O，且生成的NaHCO3溶解度小、质量多，故 NaHCO3会结晶析出。 【答案】 D
正盐
酸式盐
水溶性
除K＋、Na＋、NH易溶于水外， 其余都不易溶于水
都溶于水
受热易分解： 热稳 定性 较稳定①K2CO3、Na2CO3受 热难分解：②CaCO3、 (NH4)2CO3受热易分解 2NaHCO3 Ca(HCO3)2 Na2CO3＋H2O＋CO2↑ CaCO3＋H2O＋CO2↑
NH4HCO3
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【解析】 由题意知硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为CuO＋CO Cu＋CO2， 显然A处酒精灯提供热源，B处的酒精灯用来点燃未反应的CO，防止其污染环境。若先 点燃A处的酒精灯，则CO会与装置内的空气作用发生爆炸。只有在排净装置内的空气后 方可点燃A。所以应先点燃B再点燃A且不能将它们合二为一。由于CO是不成盐氧化物， 故不可能使石灰水变浑浊，故不必要先通过石灰水。
减弱
减弱
减弱 增强
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(2008年全国Ⅱ理综)对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是 ( ) A．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之间都是共价键 B．C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8 C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应 D．该族元素的主要化合价是＋4和＋2
名称
一氧化碳
二氧化碳
实验室 制法
HCOOH
CO↑＋H2O
CaCO3＋ 2HCl===CaCl2 ＋CO2↑＋H2O
收集方法
排水法
向上排 空气法
名称
一氧化碳
二氧化碳
检验方法
点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯仍干燥和沾有澄清石灰水 的烧杯，出现浑浊
使澄清石灰水变浑浊
工业制法
水煤气：C＋H2O(g) CH4＋H2O
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水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是CO和H2，还有CO2和水蒸气等。请用 下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有CO和H2。( 加热装置和导管等在图中略去)
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回答下列问题： (1)盛浓H2SO4的装置用途是___________________。 盛NaOH溶液的装置用途是____________________。 (2)仪器B中需加入试剂的名称(或化学式)是__________________________。
笼状结构，形似足球， 分子晶体
高
较 大 溶剂
很高
主要性质
熔、沸点 ，硬度 ，难溶 于 ，不导电
熔点
，质软有滑腻 感，导电
可与金属掺杂形成超导 体
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(2)碳的化学性质 碳在常温下性质比较稳定，很难被氧化，但在点燃或加热的条件下也能跟其他物质发生化学 反应。 碳与CuO、水蒸气、浓H2SO4、浓HNO3反应方程式分别为：
碳( C)、硅(14Si)、锗(32Ge)、锡(50Sn)、
价稳定，其他 。 价稳定)。
铅( Pb)
ⅣA 4 ＋2、＋4 ＋4
2～6 ＋2 增大
• • • •
(2)碳族元素性质的相似性及递变性 ①相似性 最外层有4个电子，易形成 键，难形成 非金属气态氢化物通式： ，最高价氧化物通式： 物通式： 。
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【解析】 A项中SiO2、CO2均为共价化合物，原子间以共价键结合；B项中C、Ge的次 外层电子数分别为2、18；C项CO2、SiO2均可和CaO反应生成对应的盐。 【答案】 B
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(1)碳的同素异形体比较
名称 金刚石 石墨 C60
正四面体空间 平面层状正六 边形 网状
晶体结构 原子晶体 结构混合晶体
名称
一氧化碳
二氧化碳
物理பைடு நூலகம்质
无色无味气体、有毒、 无色略有酸味气体、无毒，能溶 难溶于水 于水，固态时称“干冰”
名称
一氧化碳
二氧化碳
化学 性 质
①可燃：2CO＋O22C O2 ②还原性：(与Fe2O3、CuO、H2O等反应) 与CuO反 应：CuO＋CO Cu＋CO2③不成盐氧化物
①不燃烧，一般情况不助燃②氧化性：a.与 C反应C＋ CO2 2CO b.与Mg反应：2Mg＋ CO2 2MgO＋C ③酸性氧化物：与石灰水反应：Ca(OH)2＋ CO2===CaCO3↓＋H2O或Ca(OH)2＋ 2CO2===Ca(HCO3)2
键，最高正价为 价。 ，最高价氧化物对应水化
共价
离子
＋4
RH4 RO2 H4RO4或H2RO3
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《高一化学碳族元素》PPT课件
成平面的网状结构；在层与层之间，是以分子间
石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它
石墨 120º 共价键 范德华力
- - -- -- -- -- -- ---- ---- -- -- -- -- -- - -
- - -- ----------------- ------ ----------------- -- - -
递变性
原子结构 单质物性 化学性质
核
电 荷
原
数子
增半
加径
，增
电 子
大
层
数
增
加
熔密 沸度 点逐 逐渐 渐增 降大 低
最 高 价 氧 氢化 化物 物对 稳应 定水 性化 逐物 渐的 减酸 弱性 逐 渐 减 弱
碳族元素性质的递变规律
元素 性质 主要化合价 单质色、态
氢化物RH4的稳定性 主要氧化物
最高价氧化 化学式 物的水化物
- - - -- ------------------------------------- -- -- - ----------------
课堂练习
1.某金属氧化物A，金属在A中显+2价和+4价两种化合价， 已知1molA和含HCl 8mol的浓盐酸恰好完全反应生成PbCl2、 Cl2和H2O。试解答：
（1）写出A的化学式____P_b__3O__4 __。
（2）写出A与浓盐酸反应的
化学方程式__P_b_3_O_4_+_8_H__C_l_=_=_3_P__b_C_l_2+__C_l_2↑_+_4_H__2_O__。
酸性递减
Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4 碱性递增（多数有两性）
石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它
石墨 120º 共价键 范德华力
- - -- -- -- -- -- ---- ---- -- -- -- -- -- - -
- - -- ----------------- ------ ----------------- -- - -
递变性
原子结构 单质物性 化学性质
核
电 荷
原
数子
增半
加径
，增
电 子
大
层
数
增
加
熔密 沸度 点逐 逐渐 渐增 降大 低
最 高 价 氧 氢化 化物 物对 稳应 定水 性化 逐物 渐的 减酸 弱性 逐 渐 减 弱
碳族元素性质的递变规律
元素 性质 主要化合价 单质色、态
氢化物RH4的稳定性 主要氧化物
最高价氧化 化学式 物的水化物
- - - -- ------------------------------------- -- -- - ----------------
课堂练习
1.某金属氧化物A，金属在A中显+2价和+4价两种化合价， 已知1molA和含HCl 8mol的浓盐酸恰好完全反应生成PbCl2、 Cl2和H2O。试解答：
（1）写出A的化学式____P_b__3O__4 __。
（2）写出A与浓盐酸反应的
化学方程式__P_b_3_O_4_+_8_H__C_l_=_=_3_P__b_C_l_2+__C_l_2↑_+_4_H__2_O__。
酸性递减
Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4 碱性递增（多数有两性）
高中化学7.1碳族元素第一课时课件人教必修1.ppt
加热条件下，可与许多物质反应
Si+O2 =△= SiO2 Si+C 高=温= SiC（金刚砂)
高温
Si+2Cl2 == SiCl4 Si+2H2 高=温= SiH4
3.制备：SiO2 + 2C 高==温 Si + 2CO
4.用途
二、硅
1.物理性质： 灰黑色固体，有金属光泽，硬而脆，熔 沸点高，不溶于水，是良好的半导体。
（硅有两种同素异形体：晶体硅和无定形硅）
2.化学性质:
常温下，化学性质稳定，只能与氟气、氟化氢、强碱反应。
Si+2F2 = SiF4 Si+4HF = SiF4 ↑ +2H2 ↑ Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2↑
组成
碳C 硅 Si
锗 Ge 锡 Sn 铅 Pb
得 失非金 电 电金属 子 子属性 能 能性逐 力 力逐渐 逐 逐渐增 渐 渐减强 减 增弱 弱强
碳族元素的物理性质
主要
色、态
密度 熔点 沸点 化合价
碳
金刚石：无色固体 石墨：灰黑色固体
逐
硅 灰黑色固体，
有金属光泽
渐 增 大
锗 银灰色固体
锡 银白色固体 铅 蓝白色固体
稳定性逐渐减弱
最高价氧化物对应 水化物（H2RO3或 H4RO4）的酸碱性
酸性减弱、碱性增强
氧化物类型
RO与RO2
思考题
在金属活动性顺序表中Sn的金 属活动性比Pb强，而根据元素周 期表中金属性的递变规律ห้องสมุดไป่ตู้Pb的 金属性比Sn强，矛盾吗？
金属性——金属在干态时的失电子能力 金属活动性——金属在水溶液里的失电子能力
碳族元素 PPT课件
琢磨的金刚石为钻石
• 世界上最大的金刚石是库利南钻石 ，重3106克 拉，约合621克 ，切割成9块大钻石和96粒小钻 石，大的一颗取名非洲之星（也叫库利南一号）， 重530.2克拉，被加工成梨形镶在英国国王的令 牌上，第二大的叫库利南二号，重317克拉，镶 在英王王冠上）。
• 我国迄今为止发现的最大的金刚石重158.786克 拉，约重31.75克，这就是“常林钻石”。
价+4价稳定，Pb化合价+2价稳定.
稳定性:Pb2+ > Pb4+ 氧化性:Pb2+< Pb4+
PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2+2H2O
PbO2具有强氧化性
2、最高价氧化物通式为RO2对应水合物通 式为H2RO3[H4RO4或者R(OH)4].
3、氢化物通式为RH4
（二） 递变性:递变规律（从C 到Pb）
性
硅是半导体。
质
Si和Ge是典型的半导体
罗马帝国衰败
• 铅为有毒重金属元素，其症状为：胃疼， 头痛，颤抖，神经性烦躁，在最严重的情 况下，可能人事不省，直至死亡。科学家 发现：城市儿童血样即使铅的浓度保持可 接受水平，仍然明显影响到儿童智力发育 和表现行为异常。
议
一 议
小孩吃铅笔会引起慢 性中毒吗？
+4 +4 +4 +4 +4
CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2
H2 CO3 H2 SiO3 Ge(OH) 4 Sn(OH) 4 Pb(OH) 4 或H4SiO4
酸性减弱、碱性增强
氢化物的化学 式及稳定性强 弱
CH4 SiH稳4定性减弱
碳族元素复习
二、硅及化合物 1、硅（Si）
在自然界中，没游离态的硅， 以化合态存在， 在地壳中含量 居第二位。
Si
晶体硅的晶体结构与金刚石相似，正四面 体向周围空间延伸形成空间网状的结构。 但由于硅原子半径比碳原子半径大，所以， 其熔沸点要比金刚石低，硬度要比金刚石 小。
Si化学 性质
常温下，硅的化学性质不活泼， 除氢氟酸、氟气、强碱外 与F2
所选装置
操作方法
将CO2的试管的 橡皮塞打开 通过分液漏斗向 CO2气体的集气瓶 a中加入NaOH溶液 向a瓶中通入 CO2气体 将滴管中NaOH溶 液挤入烧瓶中
B
C D E
实验现象 水槽中NaOH 溶液上升到 试管中
b瓶中的NaOH 溶液不能排 入烧杯中 b中无气泡 冒出 产生喷泉 现象
某无色混合气体中可能含有H2、CO、CO2、HCl、NH3 及水蒸气中的两种或多种，当混合气体依次通过： （1）澄清石灰水（无浑浊现象）；（2）氢氧化钡 （有浑浊现象）；（3）浓硫酸（无现象）；（4） 灼热氧化铜（变红色）；（5）无水硫酸铜（变蓝 色）。试分析该混合气体中肯定有___________， 肯定没有______________，可能有______________。
高温
高温
Si+C == SiC
硅的制备
+C
SiO2 高温 粗硅
+Cl2
高温
SiCl4
精馏+H2 高温
Si
1、 SiO2+2C ==
高温
高温
2CO+Si
(含杂质的粗硅) SiHCl3+H2
2、 Si+2Cl2 == SiCl4 或
高温 Si+3HCl（气）==
《碳族元素》ppt课件 人教课标版
强
单质熔沸点
由高到低
主要化合价
+2 +4
碳族元素
二、元素性质 共性(相似性): 1、主要化合价为+4、+2； 2、最高价氧化物为XO2型； 3、氢化物为XH4型
递变规律（从C 到Pb）：金属性逐渐增强， 非金属性逐渐减弱。
思考题
1、为什么碳族元素容易形成共价化合物？ 碳族元素位于容易失去电子和容易得到电子的
感谢观看，欢迎指导！
主族元素之间的中间位置，既不容易量失去电子， 又不容易得到电子，所以容易形成共价化合物。
2、为什么单质熔点的变化是从低→高→低？ 碳和硅的单质的微粒间的作用力是共价键，原子
晶体，其碳的键长比硅的键长短， 共价键稳定，故碳 的单质比硅的单质熔点高；而锗、锡、铅单质的微粒 间为金属键，其键能依次减弱，故其熔点降低。
D．碳族元素的非金属性向金属性递变的趋势没 有氮族元素明显
知识小结
原子结构 相同点 不同点
元素性质 共性(相似性) 递变性(规律)
课后思考
Fe3O4按照氧化物的形式可表示为FeO·Fe2O3，若将其看做一种
盐可表示为Fe(FeO2)2。
（1）试根据化合价规则对Pb3O4用上述两种形式表示组成，其
氧化物形式应为 ，其盐的形式应为
。
（2）已知铅的＋2价化合物是稳定的，则铅的＋4价化合物应
具有较强的氧化性。PbO2与浓盐酸可发生氧化还原反应生成氯气。 试写出Pb3O4与浓盐酸发生反应的化学方程式。
参考答案
（1）题中铅元素的化合价与铁元素不同，呈＋2价和＋4价， 所以氧化物形式写成2PbO·PbO2 ，盐的形式写成 Pb2PbO4 （2）Pb3O4 ＋ 8HCl ＝ 3PbCl2 ＋Cl2↑＋4H2O
单质熔沸点
由高到低
主要化合价
+2 +4
碳族元素
二、元素性质 共性(相似性): 1、主要化合价为+4、+2； 2、最高价氧化物为XO2型； 3、氢化物为XH4型
递变规律（从C 到Pb）：金属性逐渐增强， 非金属性逐渐减弱。
思考题
1、为什么碳族元素容易形成共价化合物？ 碳族元素位于容易失去电子和容易得到电子的
感谢观看，欢迎指导！
主族元素之间的中间位置，既不容易量失去电子， 又不容易得到电子，所以容易形成共价化合物。
2、为什么单质熔点的变化是从低→高→低？ 碳和硅的单质的微粒间的作用力是共价键，原子
晶体，其碳的键长比硅的键长短， 共价键稳定，故碳 的单质比硅的单质熔点高；而锗、锡、铅单质的微粒 间为金属键，其键能依次减弱，故其熔点降低。
D．碳族元素的非金属性向金属性递变的趋势没 有氮族元素明显
知识小结
原子结构 相同点 不同点
元素性质 共性(相似性) 递变性(规律)
课后思考
Fe3O4按照氧化物的形式可表示为FeO·Fe2O3，若将其看做一种
盐可表示为Fe(FeO2)2。
（1）试根据化合价规则对Pb3O4用上述两种形式表示组成，其
氧化物形式应为 ，其盐的形式应为
。
（2）已知铅的＋2价化合物是稳定的，则铅的＋4价化合物应
具有较强的氧化性。PbO2与浓盐酸可发生氧化还原反应生成氯气。 试写出Pb3O4与浓盐酸发生反应的化学方程式。
参考答案
（1）题中铅元素的化合价与铁元素不同，呈＋2价和＋4价， 所以氧化物形式写成2PbO·PbO2 ，盐的形式写成 Pb2PbO4 （2）Pb3O4 ＋ 8HCl ＝ 3PbCl2 ＋Cl2↑＋4H2O
2024届高考一轮复习化学课件(新教材鲁科版宁陕)：硅 无机非金属材料
(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置已略去)：
①在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是__排__出__装__置__内__的__空__气__，__ __以__防__爆__炸__。 ②C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是_水__浴__加__热___。
归纳 总结
结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
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真题演练 明确考向
正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维
(2022·浙江，8A)( × ) (2)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光导纤维(2022·广东，12A)( √ ) (3)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(2022·湖南，2D)( √ ) (4)单晶硅熔点高，所以可用作半导体材料(2022·江苏，7B)( × ) (5)冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料(2022·辽宁，1A)( √ ) (6)火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料(2022·辽宁，1B)( × )
二、新型无机非金属材料
3.新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热 点课题。其结构模型如图所示： 下列有关说法正确的是 A.石墨烯是一种新型化合物 B.氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C.二者和石墨都是碳的同素异形体
√D.氧化石墨烯具有一定的亲水性
石墨烯是碳的单质，A错误； 氧化石墨烯含有氢元素，故不 是石墨烯的氧化物，也不是碳 的同素异形体，B、C错误； 由于氧化石墨烯结构中含有的 羟基和羧基为亲水基团，所以 它具有一定的亲水性，D正确。
真题演练
12345
2.(2022·河北，1)定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确
碳族元素化学课件PPT
氢化物的稳定性
稳定性逐渐减弱
物理性质的递变
单质 颜色、状态
碳
金刚石：无色固体 石墨：灰黑色固体
硅 晶体硅：灰黑色固体
熔、沸点
高
锗 银灰色固体
锡 银白色固体
低
铅 蓝灰色固体
密度
小
大
石墨
金刚石
C60
12.伟大的力量存在于我们的内心。 86.生命很残酷，用悲伤让你了解什么叫幸福，用噪音教会你如何欣赏寂静，用弯路提醒你前方还有坦途。 89.驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。 51.老当益壮，宁移白首之心？穷且益坚，不坠青云之志。 74.上苍不会给你快乐也不会给你痛苦，它只会给你真实的生活。有人忍受不了生活的平淡而死去，却不知道生命本身就是奇迹！ 38.这个世界并不是公平的要学着去习惯它。 98.世上找不出两个完全相同的人。生得再平凡，也是限量版。 52.要不断提高自身的能力，才能益己及他。有能力办实事才不会毕竟空谈何益。故事的结束总是满载而归，就是金榜题名。——方海权 100.这个世界根本不存在“不会做”、“不能做”，只有“不想做”和“不敢做”，当你失去所有依靠的时候，你自然就什么都会了！ 6.命不能争，运可以造，弱者认命，强者抗命，能者求命，智者造命。 48.不畏过往，不惧将来。 91.任何为失败找借口的人虽然他的心灵上得到了安慰，但是他将永远的拥有失败。 16.三十岁之前努力犯错，拼命尝试，三十岁之后开始靠岸，学着靠谱。有些事年轻的时候不做，就真的没有机会再去做了。不要怕失败和跌倒了重新再来，只怕把一些期望一直埋在心里，最后 变成了内心时常叨扰的痛。
从上到下依次增大
思考：元素结构和位置上的异同点决
定了其化学性质上具备了哪些特点？
第一节碳族元素-高一化学课件(优秀版)
Si Ge Sn Pb
单质的性质
颜色、状态 密度 熔点
g·cm-3
金刚石：无色固体 石墨:灰黑色固体
晶体硅:灰黑色固体
3.51 2.25
2.32
银灰色固体
5.35
银白色固体
7.28
蓝白色固体
11.34
OC 3550 3652 1410
937.4
231.9
327.5
沸点 OC 4827 4827 2355 2830 2260 1740
金
刚
石
石
墨
一、碳族元素及化合物
元素符号及名称 原子序数
原子半径（ nm）
C、碳 6
0.077
Si、硅 Ge、锗 Sn、锡 Pb、铅
14
32
50 82
0.117 0.122 0.141 0.175
电子层结构
主要化合价 最高价氧化物 化学式
最高价氧化物对应 的水化物的化学式 气态氢化物 化学式
24
284
28184 2 8 18 18 4 2 8 1832 18 4
+2 ,+4 +2,+4 +2, +4 +2 ,+4 +2 ,+4
CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2
H2CO3 H2SiO3 Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4
CH4 SiH4
—
—
—
碳族元素单质的性质
元素 符号
C
阅读第一节
洁心与大熊在进入高中的第一天相识，两人都是大个子，分座位的时候，老师让男女生各排一队，一队一个次第走到座位上，最后一排有六张桌子，洁心谦虚地站到一个比自己矮一点 点的女生前面，与大熊成了同桌
单质的性质
颜色、状态 密度 熔点
g·cm-3
金刚石：无色固体 石墨:灰黑色固体
晶体硅:灰黑色固体
3.51 2.25
2.32
银灰色固体
5.35
银白色固体
7.28
蓝白色固体
11.34
OC 3550 3652 1410
937.4
231.9
327.5
沸点 OC 4827 4827 2355 2830 2260 1740
金
刚
石
石
墨
一、碳族元素及化合物
元素符号及名称 原子序数
原子半径（ nm）
C、碳 6
0.077
Si、硅 Ge、锗 Sn、锡 Pb、铅
14
32
50 82
0.117 0.122 0.141 0.175
电子层结构
主要化合价 最高价氧化物 化学式
最高价氧化物对应 的水化物的化学式 气态氢化物 化学式
24
284
28184 2 8 18 18 4 2 8 1832 18 4
+2 ,+4 +2,+4 +2, +4 +2 ,+4 +2 ,+4
CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2
H2CO3 H2SiO3 Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4
CH4 SiH4
—
—
—
碳族元素单质的性质
元素 符号
C
阅读第一节
洁心与大熊在进入高中的第一天相识，两人都是大个子，分座位的时候，老师让男女生各排一队，一队一个次第走到座位上，最后一排有六张桌子，洁心谦虚地站到一个比自己矮一点 点的女生前面，与大熊成了同桌
第十五章碳族元素ppt课件
熔点最高为W（3683±20K）]
2019/5/29 8
原子晶体，C：sp3等 性杂化，所有价电子都 参与了共价键的形成, 晶体中没有自由电子， 因此不导电。室温下对 所有化学试剂显惰性。
用途：钻石、装饰品， 钻头，磨削工具。
2019/5/29 9
2019/5/29 10
石墨晶体
混合型晶体-原子晶体、分子晶体、金属晶体。
2019/5/29 13
制备：用纯石墨做电极， 在氦气氛中放电，电弧中 产生的碳烟沉积在水冷反 应器内壁，此碳烟中有C60、 C70等碳原子簇。
用途:超导体（嵌入碱 金属）、有机软铁磁体、 光学材料、功能高分子材 料、生物活性材料等。
2019/5/29 14
碳纳米管
2019/5/29 15
无定形碳
实验室：CaCO3+2HCI
CO2↑+CaCI2+H2O
2019/5/29 25
结构：
∶C
O∶ 与N2是等电子体（14个电子）
CO :[KK(2s )2(*2s )2(2py )2(2pz )2(2px )2 ]
思考题：O和C的电负性差值较大（3.44-2.25=0.89）， 但CO分子的偶极矩却很小（0.12D），说明原因。
2019/5/29 34
工业上PbO2主要用于制造铅蓄电池（正极） 电极反应
负：PbSO4+2е-=Pb+SO42- (ψθ=-0.356V） 正：PbO2+SO42- +4H++2е-=PbSO4+2H2O
(ψθ=1.69V）
总反应：
PbO2+Pb+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4+2H2O
2019/5/29 8
原子晶体，C：sp3等 性杂化，所有价电子都 参与了共价键的形成, 晶体中没有自由电子， 因此不导电。室温下对 所有化学试剂显惰性。
用途：钻石、装饰品， 钻头，磨削工具。
2019/5/29 9
2019/5/29 10
石墨晶体
混合型晶体-原子晶体、分子晶体、金属晶体。
2019/5/29 13
制备：用纯石墨做电极， 在氦气氛中放电，电弧中 产生的碳烟沉积在水冷反 应器内壁，此碳烟中有C60、 C70等碳原子簇。
用途:超导体（嵌入碱 金属）、有机软铁磁体、 光学材料、功能高分子材 料、生物活性材料等。
2019/5/29 14
碳纳米管
2019/5/29 15
无定形碳
实验室：CaCO3+2HCI
CO2↑+CaCI2+H2O
2019/5/29 25
结构：
∶C
O∶ 与N2是等电子体（14个电子）
CO :[KK(2s )2(*2s )2(2py )2(2pz )2(2px )2 ]
思考题：O和C的电负性差值较大（3.44-2.25=0.89）， 但CO分子的偶极矩却很小（0.12D），说明原因。
2019/5/29 34
工业上PbO2主要用于制造铅蓄电池（正极） 电极反应
负：PbSO4+2е-=Pb+SO42- (ψθ=-0.356V） 正：PbO2+SO42- +4H++2е-=PbSO4+2H2O
(ψθ=1.69V）
总反应：
PbO2+Pb+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4+2H2O
高考化学 碳族元素课件 新人教版
• 4．(2009·石家庄高三质检)请据下图回答， 经数小时后，U形管A、B两处的液面会出 现下列哪种情况(实验装置里的空气足以维 持实验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封， 忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影 响)( )
• A．A处上升(shàngshēng)，B处下降 B．A、B两处都下降
• C．A处下降、B处上升(shàngshēng) D．A、B两处都不变
第三十六页，共39页。
• 向碳酸钠饱和溶液中通入足量二氧化碳， 生成碳酸氢钠(tàn suān qīnɡ nà)，由于 碳酸氢钠(tàn suān qīnɡ nà)溶解度小于 碳酸钠的溶解度，且溶剂减少、生成溶质 质量增多，故析出碳酸氢钠(tàn suān qīnɡ nà)晶体，Na2CO3＋CO2＋ H2O===2NaHCO3↓，D项正确。
• 答案：D
第三十页，共39页。
• 1.碳及其化合物的转化(zhuǎnhuà)关系
第三十一页，共39页。
• 2．碳酸、碳酸盐和酸式碳酸盐
• (1)碳酸(H2CO3)，不稳定(wěndìng)，一 般在方程式中写作CO2和H2O。
• (2)热稳定(wěndìng)性：正盐>酸式盐>酸， 例如：
• Ca(HCO3)2
• 例如：2Fe3＋＋Sn2＋===2Fe2＋＋Sn4 ＋(Sn2＋比Fe2＋的还原性强)，PbO2＋ 2Cl－＋4H＋===Pb2＋＋Cl2↑＋ 2H2O(PbO2比Cl2的氧化性强)。
• 2．碳族元素的递变性
• (1)碳是非金属(jīnshǔ)；硅虽是非金属 (jīnshǔ)，但却貌似金属(jīnshǔ)且为半导 体；锗的金属(jīnshǔ)性比非金属(jīnshǔ) 性强，为半导体；锡和铅为金属(jīnshǔ)。