2022高三化學(xué)一輪（全國版）碳族元素

-1-第一節(jié)碳族元素-1-1．結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查C、CO的還原性。2．CO、CO2的檢驗(yàn)與鑒別。3．CO2、CO等氣體的制取和收集。4．CO2與NaOH反應(yīng)產(chǎn)物的確定及計(jì)算。5．金剛石、石墨、干冰的晶體類型、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)。

-1-(1)碳族元素①包括： 。②周期表中的位置：

族，

周期。③最外層電子數(shù)：

。④主要化合價(jià)：

(鉛

價(jià)穩(wěn)定，其他

價(jià)穩(wěn)定)。⑤原子半徑：隨核電荷數(shù)的增大而

。-1-碳(6C)、硅(14Si)、鍺(32Ge)、錫(50Sn)、鉛(82Pb)ⅣA2～64＋2、＋4＋2＋4增大(2)碳族元素性質(zhì)的相似性及遞變性①相似性最外層有4個(gè)電子，易形成

鍵，難形成

鍵，最高正價(jià)為

價(jià)。非金屬氣態(tài)氫化物通式：

，最高價(jià)氧化物通式：

，最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物通式：

。-1-＋4RH4H4RO4或H2RO3離子RO2共價(jià)②遞變性從C→Pb：元素的非金屬性逐漸

，金屬性逐漸

。氫化物的穩(wěn)定性逐漸

。最高價(jià)氧化物的水化物酸性

(C、Si)，堿性(Ge、Sn、Pb)。在碳族元素中，碳元素形成的單質(zhì)(金剛石)硬度最大，形成化合物種類最多。12C是元素相對原子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，又是確定阿伏加德羅常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。硅在地殼中的含量僅次于氧，其單質(zhì)晶體是良好的半導(dǎo)體。-1-減弱增強(qiáng)減弱減弱增強(qiáng)(2008年全國Ⅱ理綜)對于ⅣA族元素，下列敘述中不正確的是 (

)A．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之間都是共價(jià)鍵B．C、Si和Ge的最外層電子數(shù)都是4，次外層電子數(shù)都是8C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定條件下都能和氧化鈣反應(yīng)D．該族元素的主要化合價(jià)是＋4和＋2-1-【解析】

A項(xiàng)中SiO2、CO2均為共價(jià)化合物，原子間以共價(jià)鍵結(jié)合；B項(xiàng)中C、Ge的次外層電子數(shù)分別為2、18；C項(xiàng)CO2、SiO2均可和CaO反應(yīng)生成對應(yīng)的鹽。【答案】

B-1-(1)碳的同素異形體比較-1-名稱金剛石石墨C60晶體結(jié)構(gòu)

原子晶體

結(jié)構(gòu)混合晶體籠狀結(jié)構(gòu)，形似足球，分子晶體主要性質(zhì)熔、沸點(diǎn)，硬度

，難溶于

，不導(dǎo)電熔點(diǎn)

，質(zhì)軟有滑膩感，導(dǎo)電可與金屬摻雜形成超導(dǎo)體主要用途鉆具、裝飾品潤滑劑、電極、鉛筆芯、耐火材料高溫潤滑劑、防火材料正四面體空間網(wǎng)狀平面層狀正六邊形大溶劑很高較高(2)碳的化學(xué)性質(zhì)碳在常溫下性質(zhì)比較穩(wěn)定，很難被氧化，但在點(diǎn)燃或加熱的條件下也能跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。碳與CuO、水蒸氣、濃H2SO4、濃HNO3反應(yīng)方程式分別為：-1--1-(2009年安徽理綜)石墨烯是由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料(結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示)，可由石墨剝離而成，具有極好的應(yīng)用前景。下列說法正確的是(

)-1-A．石墨烯與石墨互為同位素B．0.12g石墨烯中含6.02×1022個(gè)碳原子C．石墨烯是一種有機(jī)物D．石墨烯中碳原子間以共價(jià)鍵結(jié)合【解析】

A項(xiàng)，石墨烯和石墨是同素異形體；B項(xiàng)，0.12g石墨烯物質(zhì)的量為0.01mol，含6.02×1021個(gè)原子，C項(xiàng)錯(cuò)?！敬鸢浮?/p>

D-1--1-名稱一氧化碳二氧化碳物理性質(zhì)無色無味氣體、有毒、難溶于水無色略有酸味氣體、無毒，能溶于水，固態(tài)時(shí)稱“干冰”-1-名稱一氧化碳二氧化碳化學(xué)性質(zhì)①可燃：2CO＋O22CO2②還原性：(與Fe2O3、CuO、H2O等反應(yīng))與CuO反應(yīng)：CuO＋COCu＋CO2③不成鹽氧化物①不燃燒，一般情況不助燃②氧化性：a.與C反應(yīng)C＋

CO22COb.與Mg反應(yīng)：2Mg＋CO22MgO＋C③酸性氧化物：與石灰水反應(yīng)：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O或Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2-1-名稱一氧化碳二氧化碳實(shí)驗(yàn)室制法HCOOHCO↑＋H2OCaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O收集方法排水法向上排空氣法-1-名稱一氧化碳二氧化碳檢驗(yàn)方法點(diǎn)燃后在火焰上方罩上干燥的燒杯仍干燥和沾有澄清石灰水的燒杯，出現(xiàn)渾濁使澄清石灰水變渾濁工業(yè)制法水煤氣：C＋H2O(g)CO＋H2CH4＋H2OCO＋3H2煅燒石灰石：CaCO3CaO＋CO2↑除去CO、CO2氣體中混有的雜質(zhì)①CO中混有CO2：通過NaOH溶液的洗氣瓶。②CO2中混有CO：通過硬質(zhì)玻璃管中盛放的灼熱的CuO。③CO2中混有O2：通過硬質(zhì)玻璃管中盛有的灼熱的Cu網(wǎng)。④CO2中混有SO2：通過飽和小蘇打或酸性KMnO4溶液洗氣瓶。⑤CO2中混有HCl：通過飽和小蘇打溶液洗氣瓶。⑥CO2中混有H2S：可通過CuSO4溶液洗氣瓶。-1-水蒸氣通過灼熱的焦炭后，流出氣體的主要成分是CO和H2，還有CO2和水蒸氣等。請用下圖中提供的儀器，選擇必要的試劑，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明上述混合氣中有CO和H2。(加熱裝置和導(dǎo)管等在圖中略去)-1--1-回答下列問題：(1)盛濃H2SO4的裝置用途是___________________。盛NaOH溶液的裝置用途是____________________。(2)儀器B中需加入試劑的名稱(或化學(xué)式)是__________________________。-1-所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________。(3)儀器C中需加入試劑的名稱(或化學(xué)式)是_____________________。其目的是_________________________。(4)按氣流方向連接各儀器，用字母表示接口的連接順序：g—ab—________________________。-1-(5)能證明混合氣中含有CO的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)能證明混合氣中含有H2的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。-1-【解析】

本題得分關(guān)鍵是應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?證明混合氣體中有CO和H2)，要想達(dá)到目的，只能利用它們的還原性將之轉(zhuǎn)化為CO2和H2O來檢驗(yàn)，同時(shí)又要防止原混合氣體中CO2和水蒸氣的干擾，所以，用CO、H2還原CuO之前，必須首先除去CO2和水蒸氣。本題應(yīng)首先解決第(4)問。【答案】

(1)除去水蒸氣除去CO2

(2)氧化銅(CuO)CuO＋H2Cu＋H2O

CuO＋COCu＋CO2-1-(3)無水硫酸銅(CuSO4)檢驗(yàn)H2O(4)(g—ab)—kj—hi—cd(或dc)—fe—lm(5)原混合氣中的CO2已被除去，其中CO與CuO反應(yīng)生成的CO2使澄清石灰水變渾濁(6)原混合氣中的H2O已被除去，其中H2與CuO反應(yīng)生成的H2O使無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{(lán)色-1-1．已知反應(yīng)：HOOC—COOH(乙二酸)CO↑＋CO2↑＋H2O，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置，欲通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該反應(yīng)的產(chǎn)物，并利用反應(yīng)產(chǎn)生的CO氣體來還原鐵的某種氧化物(FexOy)，以確定FexOy的組成。請回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)所需的儀器裝置如下圖所示：

-1--1-各裝置的連接順序?yàn)開_______接________，________接________，________接________，________接________；(2)該同學(xué)進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)操作：①點(diǎn)燃B處的酒精燈；②檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性并裝入藥品；③反應(yīng)結(jié)束后，先熄滅B處的酒精燈，繼續(xù)通入氣體直到B中固體全部冷卻后，再熄滅C處的酒精燈；④點(diǎn)燃C處的酒精燈，開始反應(yīng)，在裝置的出口處收集一試管氣體，驗(yàn)純；⑤點(diǎn)燃尖嘴i處的酒精燈。正確的實(shí)驗(yàn)操作順序是_______________________________________________

-1-(3)收集氣體驗(yàn)純的目的是________________________________________________________________________；D裝置中澄清石灰水的作用是________________________________________________________________________；E裝置中澄清石灰水的作用是________________________________________________________________________；-1-(4)實(shí)驗(yàn)后該學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。反應(yīng)前，稱得硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量為54.00g，樣品FexOy的質(zhì)量為7.84g；反應(yīng)后，稱得硬質(zhì)玻璃管與剩余固體的總質(zhì)量為59.60g。則樣品FexOy中，x∶y＝________?！敬鸢浮?/p>

(1)e

a(或b)

b(或a)

f

g

c(或d)

d(或c)

h

(2)②④⑤①③

(3)防止裝置中空氣與CO的混合氣受熱時(shí)發(fā)生爆炸檢驗(yàn)CO2是否已除凈證明有CO2生成，說明乙二酸分解產(chǎn)物中有CO

(4)5∶7-1--1-正鹽酸式鹽水溶性除K＋、Na＋、NH易溶于水外，其余都不易溶于水都溶于水熱穩(wěn)定性較穩(wěn)定①K2CO3、Na2CO3受熱難分解：②CaCO3、(NH4)2CO3受熱易分解受熱易分解：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑Ca(HCO3)2CaCO3＋H2O＋CO2↑NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑-1-正鹽酸式鹽水解可溶性正鹽水解離子方程式：CO32-＋H2OHCO3-＋OH－HCO3-＋H2OH2CO3＋OH－(HCO3-水解程度比CO32-的小)與酸反應(yīng)Na2CO3、CaCO3與HCl反應(yīng)離子方程式為：CO32-＋2H＋===CO2↑＋H2OCaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2OHCO3-＋H＋===CO2↑＋H2O(NaHCO3比Na2CO3與同濃度的酸反應(yīng)快)-1-正鹽酸式鹽與堿反應(yīng)Na2CO3與Ca(OH)2反應(yīng)：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOHNaHCO3與少量石灰水反應(yīng)：2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O轉(zhuǎn)化關(guān)系BaCl2溶液或CaCl2溶液，一般不用稀HCl，因?yàn)榉磻?yīng)可能有時(shí)候不明顯。-1-(2009年全國Ⅱ理綜)下列敘述中正確的是(

)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飽和溶液，又有CaCO3沉淀生成B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物質(zhì)的量的稀鹽酸，生成的CO2與原Na2CO3的物質(zhì)的量之比為1∶2C．等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量鹽酸反應(yīng)，在同溫同壓下，生成的CO2體積相同D．向Na2CO3飽和溶液中通入CO2，有NaHCO3結(jié)晶析出-1-【解析】

A項(xiàng)，CaCO3與CO2、H2O反應(yīng)生成的Ca(HCO3)2與NaHCO3不反應(yīng)。B項(xiàng)，向Na2CO3溶液中滴加等物質(zhì)的量的HCl時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：CO32-＋H＋===HCO3-，不生成CO2。C項(xiàng)，等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量鹽酸反應(yīng)時(shí)，NaHCO3產(chǎn)生的CO2多。D項(xiàng)，向飽和Na2CO3溶液中通入CO2時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，反應(yīng)中消耗H2O，且生成的NaHCO3溶解度小、質(zhì)量多，故NaHCO3會結(jié)晶析出?！敬鸢浮?/p>

D-1-2．(2008年山東基本能力測試)旅游洞穴一般是指供游人觀覽的喀斯特洞穴。多姿多彩的鐘乳石、石筍、石柱等碳酸鈣沉積體是喀斯特洞穴中的主要景觀。由于游人呼吸有時(shí)會使旅游洞穴中二氧化碳濃度大幅度升高，可能造成的后果是 (

)①抑制碳酸鈣沉積體的生長②促進(jìn)碳酸鈣沉積體的生長③使游客有憋悶的感覺④使照明燈下的植物大量死亡-1-A．①③ B．②③C．①④ D．②④【解析】

CO2的濃度升高，使Ca(HCO3)2的量增大，抑制CaCO3沉積體的生長，也使O2的濃度降低，讓游客有憋悶的感覺。【答案】

A-1-課題式課堂教學(xué)是研究性學(xué)習(xí)的一種方式，其基本教學(xué)模式為：-1-下面是關(guān)于“一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)”的課題式課堂教學(xué)中解決問題階段，甲同學(xué)設(shè)計(jì)的證明CO具有還原性的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。-1-(1)點(diǎn)燃酒精燈A、B的先后順序?yàn)椋合萠_____后______。(2)硬質(zhì)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________。(3)洗氣瓶中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為___________________________。(4)酒精燈B的作用為_______________________。-1-(5)乙同學(xué)提出甲同學(xué)的裝置太復(fù)雜，可將酒精燈合二為一，去掉B，而將尾氣導(dǎo)氣管出口旋轉(zhuǎn)到A的火焰上即可。乙同學(xué)的設(shè)計(jì)是否合理？簡述理由(從A、B使用的一致性的角度考慮)。(6)丙同學(xué)質(zhì)疑：CO能否使澄清石灰水變渾濁？因此，他設(shè)計(jì)在CO通入CuO之前，應(yīng)先通入澄清石灰水，以比較排除CO與澄清石灰水反應(yīng)。試對此作出評價(jià)，你認(rèn)為丙的設(shè)計(jì)________(填“必要”或“不必要”)。

-1-【解析】由題意知硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuO＋COCu＋CO2，顯然A處酒精燈提供熱源，B處的酒精燈用來點(diǎn)燃未反應(yīng)的CO，防止其污染環(huán)境。若先點(diǎn)燃A處的酒精燈，則CO會與裝置內(nèi)的空氣作用發(fā)生爆炸。只有在排凈裝置內(nèi)的空氣后方可點(diǎn)燃A。所以應(yīng)先點(diǎn)燃B再點(diǎn)燃A且不能將它們合二為一。由于CO是不成鹽氧化物，故不可能使石灰水變渾濁，故不必要先通過石灰水。-1-【答案】

(1)B

A

(2)CuO＋COCu＋CO2

(3)澄清石灰水變渾濁(4)點(diǎn)燃CO，以防污染環(huán)境(5)不合理，因?yàn)镃O點(diǎn)燃在先，CuO加熱在后，不能同時(shí)進(jìn)行(6)不必要-1-1．(2009年海南單科)用足量的CO還原13.7g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0g，則此鉛氧化物的化學(xué)式是 (

)A．PbO

B．Pb2O3C．Pb3O4 D．PbO2【解析】根據(jù)CO～CO2～CaCO3的關(guān)系可知，13.7g鉛的氧化物中，n(O)＝0.08mol，則n(Pb)＝0.06mol，所以n(Pb)∶n(O)＝3∶4，則該鉛氧化物的化學(xué)式為Pb3O4?！敬鸢浮?/p>

C-1-2．(2008年廣東文基)對于下列常見化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)識錯(cuò)誤的是 (

)A．明礬可用做凈水劑B．干冰能用于人工降雨C．碳酸鈣是文物陶瓷的主要成分D．小蘇打是一種膨松劑，可用于制作饅頭和面包【解析】陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是碳酸鈣?！敬鸢浮?/p>

C-1-3．(2008年廣東理基)根據(jù)陳述的知識，類推得出的結(jié)論正確的是 (

)A．鎂條在空氣中燃燒生成的氧化物是MgO，則鈉在空氣中燃燒生成的氧化物是Na2OB．乙烯可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，則丙烯也可以使其褪色C．CO2與SiO2化學(xué)式相似，則CO2與SiO2的物理性質(zhì)也相似D．金剛石的硬度大，則C60的硬度也大-1-【解析】

Mg在空氣中燃燒生成MgO，而Na燃燒生成Na2O2；乙烯和丙烯是同系物，都能使高錳酸鉀溶液褪色；CO2與SiO2化學(xué)性質(zhì)相似，但由于晶體類型不同，所以物理性質(zhì)上有很大差異；金剛石與C60晶體類型不同，前者是原子晶體，有很高的硬度和熔沸點(diǎn)，后者是分子晶體，其硬度、熔沸點(diǎn)都不會高?！敬鸢浮?/p>

B-1-4．有關(guān)碳族元素的說法不正確的是(

)A．隨著原子序數(shù)的增大熔點(diǎn)逐漸升高B．是由非金屬向金屬過渡最典型的族C．碳族元素的價(jià)電子是4個(gè)，介于易失電子與易得電子的元素之間，故一般不易形成離子化合物D．它們均以＋4價(jià)為穩(wěn)定價(jià)態(tài)-1-【解析】從金剛石和晶體硅的熔點(diǎn)可知A選項(xiàng)不正確；碳族元素是位于周期表中易失電子的金屬主族元素和易得電子的非金屬主族元素的中間位置，因而B選項(xiàng)正確；碳族元素原子的最外層上有4個(gè)電子，不易得或失電子，只能與其他元素原子以共價(jià)鍵結(jié)合，生成共價(jià)化合物，C選項(xiàng)也正確；碳族元素的主要化合價(jià)為＋2和＋4價(jià)，除鉛的