考點21碳族元素.碳及其化合物
1．複習重點
1．碳族元素原子結構的特點、碳族元素化合價為正四價和正二價；
2．碳族元素的性質及其遞變規律；
3．碳和矽的性質、用途。
2．難點聚焦
碳和矽的化學性質
專題三二氧化碳和二氧化矽的結構、性質比較（見表7—7）
3 矽及其化合物的特性
1. si的還原性大於c，但c卻能在高溫下還原出si：
2. 非金屬單質跟鹼液作用一般無放出，但si卻放出h2：
3. 非金屬單質一般不跟非氧化性酸作用，但si能與hf作用：
4. 非金屬單質一般為非導體，但si為半導體。
5. sio2是的酸酐，但它不溶於水，不能直接將它與水作用製備h2sio3。
6. 非金屬氧化物的熔沸點一般較低，但sio2的卻很高。
7. 酸性氧化物一般不與酸作用，但sio2能跟hf作用：
8. 無機酸一般易溶於水， 卻難溶於水。
9. 因h2co3的酸性大於h2sio3，所以在na2sio3溶液中通入co2能發生下列反應：，但在高溫下
也能發生。
10. na2sio3的水溶液稱水玻璃，但它與玻璃的成分大不相同，矽酸鈉水溶液（即水玻璃）俗稱泡花鹼，但它卻是鹽的溶液，並不是鹼溶液。
4 矽與鹼溶液的反應特點
矽與強鹼溶液反應的實質是什麼？究竟哪種物質是氧化劑？根據化學方程式：
進行分析，似乎和都是氧化劑，其實不然。上述反應實際分兩步進行
①②其中反應①為氧化還原反應，反應②為非氧化還原反應。合併①②兩式得總反應方程式。其中naoh既不是氧化劑，也不是還原劑，只是反應物、起氧化作用的只是h2o。
所以h2o是①式的氧化劑，也是總反應的氧化劑。為表示反應的實質（或要求標出電子轉移方向和數目時），可寫成：
11．碳及其化合物的知識網路
矽及其化合物的知識網路
3．例題精講
[例1] 下列關於碳族元素的說法正確的是 [ ]
a．單質都是無色晶體
b．單質中矽單質熔點最高
c．碳族元素形成的化合物種類最多
d．在化合物中最穩定的化合價都是+4價
分析： 對選項a：在碳族元素所形成的單質中，只有金剛石為無色晶體，故a是錯的。
對選項b：在碳族元素形成的單質中，金剛石、晶體矽為原子晶體，金剛石的熔點比晶體矽高。本族單質的熔點與鹵族元素單質熔點遞變趨勢不同，鹵族單質熔點從f2→i2依次公升高，碳族元素單質由c→pb熔點呈降低趨勢，故b項是錯誤的。
對選項c：碳族元素位於週期表中部，易形成共價化合物特別是碳元素是構成種類繁多的有機物的最重要元素。
對選項d：pb的穩定價態為+2，故選項d也是錯誤的。
答案：c
[例2] 通過矽、磷、硫、氯與氫氣反應的情況及氫化物的穩定性說明它們非金屬性的強弱，並用原子結構理論加以解釋。
分析： 元素非金屬性越強，越容易與氫氣發生反應，生成的氣態氫比物越穩定。比較矽、磷、硫、氯與氫氣反應的難易程度，就可以得知它們非金屬性的強弱。
答案：矽只有在高溫下才能跟氫起反應生成氣態氫化物sih4。磷的蒸氣和氫氣能起反應生成氣態氫化物ph3，但相當困難。
在加熱時硫蒸氣能跟氫氣化合生成氣態氫化物h2s。氯氣跟氫氣在光照或點燃時就能發生**而化合，生成氣態氫化物hcl。這幾種氫化物穩定性由小到大的順序是：
sih4＜ph3＜h2s＜hcl。由以上事實可知非金屬性由弱到強的順序是si＜p＜s＜cl。根本原因在於：
矽、磷、硫、氯核外電子層數相同，隨原子序數的遞增最外層電子數逐漸增加，原子半徑遞減，核對外層電子引力增強，元素的非金屬性也就逐漸增強。
[例3] 最近，科學家研製得一種新的分子，它具有空心的類似足球狀結構，化學式為c60，下列說法正確的是 [ ]
a．c60是一種新型的化合物
b．c60和石墨都是碳的同素異形體
c．c60中含離子鍵
d．c60的式量是720
分析： 足球烯c60是課本正文中未曾學到過的，但只要明確單質、化合物、同素異形體、化學鍵、式量的概念，對各選項進行認真辯析，不難作答。c60是由同種元素（碳）組成的純淨物，屬於單質；碳原子之間以共價鍵相結合；c60和石墨都是由碳元素形成的不同單質，都是碳的同素異形體，c60的式量=12×60=720。
解題方法為概念辯析法。
答案：bd
[例4] 如果發現114號新元素（位於第7週期iva族），下列有關x可能具有的性質合理的是 [ ]。
a．x是非金屬元素
b．x的+2價化合物比+4價化合物穩定
c．xo2具有強氧化性
d．x有穩定的氣態氫化物
分析：根據碳族元素性質遞變規律，可推知114號元素的金屬性比鉛還強，一定是金屬元素。它的穩定價態應與鉛相同，即為+2價，所以xo比xo2穩定。
x4+離子另得電子變成x2+，所以xo2具有強氧化性。x是金屬元素，不可能存在穩定的氣態氫化物。
答案：bc
[例5] 近年來，科學家在氦的氣氛中給石墨電極通電，石墨揮發，在其揮發的黑煙中發現了c60，它與金剛石互稱①。它是一種具有空心類似足球狀結構的新分子，碳原子之間存在②鍵，它的摩爾質量是③，而金剛石是一種④結構的⑤晶體，碳原子間通過⑥鍵結合，含有碳原子構成的環，則最小環上有⑦（填數字）個碳原子，每個碳原子上的兩個碳碳鍵的夾角都是⑧（填角度）。
分析：從c60分子組成便知，它是由碳元素組成的一種單質，與金剛石互為同素異形體。在分子中，碳原子與碳原子之間以共價鍵結合，它的摩爾質量可由化學式求，即12×60＝720g/mol。
金剛石是一種正四面體型空間網狀結構，晶體中乙個碳原子位於正四面體中心，四個碳原子以共價鍵與它結合，分別位於正四面體的四個頂點上。形成最小的環，含的碳原子數必須通過平時分析教材中插圖或模型而知，鍵角為109°28′。本題著重考學生同素異形體概念及培養三維空間思維能力。
答案：①同素異形體②共價③720g/mol④空間網狀⑤原子⑥共價⑦6⑧109°28′。
[例6] 二氧化矽的熔沸點較高的原因是 [ ]
a．二氧化矽中，矽氧原子個數之比為1∶2
b．二氧化矽晶體是立體網狀的原子晶體
c．二氧化矽中，si-o鍵的鍵能大
d．二氧化矽晶體中原子以共價鍵相結合
分析：此題難度不大，但涉及二氧化矽晶體結構的重點知識。二氧化矽熔沸點較高的原因，是由於其晶體裡si-o鍵的鍵能很高，並形成了一種立體網狀的原子晶體，熔融它需消耗較多的能量。
所以，本題應選b、c兩個選項。
答案：bc
[例7] 下列說法正確的是 [ ]
a．二氧化矽溶於水顯酸性
b．二氧化碳通入水玻璃中可以得到原矽酸
c．因為高溫時二氧化矽與碳酸鈉反應放出二氧化碳，所以矽酸的酸性比碳酸強
d．二氧化矽是酸性氧化物，它不溶於任何酸
分析：此題是關於矽及其化合物性質的選擇題，宜採用篩選法。
a．sio2很難溶於水，無法顯酸性。
b．原矽酸酸性比碳酸弱，co2通入水玻璃（na2sio3溶液）會發生強酸製取弱酸的復分解反應：
na2sio3＋2h2o＋co2==na2co3＋h4sio4↓
c．高溫時如下反應可以進行：
sio2＋na2co3==na2sio3＋co2↑
但因為co2成氣態逸出，並不說明矽酸比碳酸強，矽酸和碳酸酸性強弱的比較是指在水溶液中的情況。
d．sio2可以溶於氫氟酸中，這是sio2的乙個重要特性。
sio2＋4hf==sif4↑＋2h2o
答案：b
[例8] 碳化矽（sic）的一種晶體具有類似金剛石的結構，其中碳原子和矽原子的位置是交替的。在下列三種晶體①金剛石、②晶體矽、③碳化矽中，它們的熔點從高到低的順序是： [ ]
分析：此題是給出新情境的資訊遷移題。給出的新情境，是碳化矽的一種晶體具有類似金剛石的結構；此題的考查內容，是化學鍵與晶體結構。
所列三種晶體均是原子晶體，結構相似，晶體內的結合力是呈空間網狀的共價鍵：
共價鍵鍵長：c—c鍵＜c—si鍵＜si—si鍵
共價鍵鍵能：c—c鍵＞c—si鍵＞si—si鍵
共價鍵鍵長越短，鍵能越大，則原子晶體的熔點越高。所以三者的熔點由高到低的順序是：金剛石、碳化矽、晶體矽。
答案：a
[例9] 物質a是一種高熔點化合物，不溶於硫酸，硝酸等強酸。a與純鹼熔融反應，生成化合物b，同時放出氣體c；把氣體c通過b的溶液中，則得到化合物d；d在乾燥空氣中轉變為化合物e；將e加熱又得到化合物a。試寫出a、b、c、d、e的化學式：
a____、b____、c____、d____、e____。
分析：此題應根據對實驗現象的分析，得出結論。a是不溶於硫酸、硝酸等強酸的高熔點化合物，它能與純鹼熔融反應，而且放出氣體c，可初步判斷a可能是sio2，b可能是na2sio3，c可能是co2。
若把co2通過na2sio3溶液中，會得到膠狀沉澱h4sio4，h4sio4在乾燥空氣中易脫水生成h2sio3，h2sio3只有加熱才能生成sio2。這些都是與題目所給出的實驗現象相符合，這就證實a確實是sio2。a判斷出來了，其它物質的推斷就迎刃而解。
答案：a：sio2、b：na2sio3、c：co2、d：h4sio4、e：h2sio3
[例10] 下列關於二氧化矽的說法是否正確？簡釋理由。
a．二氧化矽分子是由1個矽原子和兩個氧原子構成；
b．二氧化矽又叫矽酐；
c．二氧化矽與水化合生成對應水化物矽酸；
d．二氧化矽為酸酐與鹼反應不與酸反應；
e．二氧化矽與碳酸鈉反應生成co2，所以矽酸酸性比碳酸強。
分析：判斷是非題，一般屬於概念性知識多，判斷的正確率決定於掌握知識的正確性和完整性。a錯，二氧化矽為原子晶體，晶體是氧原子與矽原子個數比為2∶1的網狀主體結構，沒有分子，sio2為化學式而非分子式；
高考化學考點精講考點21碳族元素碳及其化合物
1 複習重點 1 碳族元素原子結構的特點 碳族元素化合價為正四價和正二價 2 碳族元素的性質及其遞變規律 3 碳和矽的性質 用途。2 難點聚焦 碳和矽的化學性質 專題三二氧化碳和二氧化矽的結構 性質比較 見表7 7 3 矽及其化合物的特性 1.si的還原性大於c，但c卻能在高溫下還原出si 2.非金...
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