高三化学教案设计： 碳族元素 无机非金属材料

碳族元素 无机非金属材料

考点1 碳族元素

1.碳族元素的化合价

碳族元素常见化合价为+2和+4，其中碳、硅、锗、锡的 价化合物较稳定，而铅的 价化合物稳定。由氧化还原反应的化合价升降来研究碳族元素的物质，其性质规律如下：

(1)碳族元素的单质以 为主，如碳、硅都被氧气氧化。碳作还原剂，温度越高，还原性 ，高温时碳可还原氧化铜。锡、铅都能与盐酸反应置换出氢气等。

(2) 价化合物有还原性。如CO高温时能还原某些金属氧化物(Fe2O3、CuO等)。

(3) 价化合物有氧化性。如CO2和碳高温下反应生成CO，PbO2在化学反应中是强氧化剂等。

2.除去CO、CO2气体中混有的杂质(括号内为杂质)

(1)CO(CO2) ：通过盛有的 洗气瓶。

(2)CO2(CO)：通过盛放 的硬质玻璃官。

(3)CO2(O2)：通过盛放 的硬质玻璃管。

(4)CO2(SO2)：通过 或 。

(5)CO2(HCl)：通过 。

(6)CO2(H2S)：通过 。

[例1](2007年山东)下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器装置(加热设备及夹持固定装置均略去)，请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞)。

(1)若气体入口通入CO和CO2的混合气体，E内放置CuO，选择装置获得纯净干燥的CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为 (填代号)。能验证CO氧化产物的现象是 。

(2)停止CO和CO2混合气体的通入，E内放置Na2O2，按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。此时，活塞a应 ，活塞b应 。需要加热的仪器装置有 (填代号)，m中反应的化学方程式为 。

(3)若气体入口改通空气，分液漏斗内改改加浓氨水，圆地烧瓶内改加 NaOH 固体，E内装有铂铹合金网，按A→G→E→D装置程序制取干燥氧气，并验证氨的某些性质。

①装置A中能产生氨气的原因有： 。

②实验中观察到E内有红棕色气体现出，证明氨气具有 性。

[解析](1)根据实验要求，A装置中通入的气体为CO和CO2的混合气，在A中，CO2 被氢氧化钠吸收，若要获得纯净干燥的CO，需要选取装置C，证明CO2 被除尽，然后通过盛有浓硫酸的B除去水蒸气，要验证CO的还原性，需要装有CuO的装置E，验证CO的氧化产物CO2 ，还需要装置C，最后需要F除去为反应的CO。所选装置的连接顺序是ACBECF，能验证CO的氧化产物的实验现象是：AB之间的C装置中溶液保持澄清，EF之间的C装置中溶液变浑浊。

(2)停止通入CO和CO2 的混合气体，需要关闭活塞a，然后打开活塞b，此时稀硫酸与碳酸钠溶液(CO2 与NaOH反应生成的)反应，反应生成的CO2气体进入E中，并与 与Na2O2反应产生氧气，氧气通过D除去可能存在的CO2，通过B除去水蒸气，得到纯净干燥的氧气，氧气氧化乙醇的条件是需要加热且有铜做催化剂，因此需要加热k使乙醇挥发，并且加热m，使氧气与乙醇蒸气反应，反应的化学方程式是：2CH3CH2OH+O2

2CH3CHO+2H2O。

(3)氢氧化钠固体易吸水并且在溶于水时放出大量的热，氢氧化钠溶于水后溶液中的OH—的浓度增大，这些因素均能浓氨水中的化学平衡：NH3+H2O NH3•H2O NH4++OH-向逆反应方向移动，使浓氨水中的氨气放出。根据常识可以判断出在E中出现的红棕色气体应该是NO2，由氨气和NO2中氮元素的化合价可以判断氨气被氧化生成NO2 氨气体现出的是还原性。

【答案】(1)ACBECF AB之间的C装置中溶液保持澄清，EF之同的C装置中溶液变浑浊 (2)关闭 打开 k m 2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O

(3)①氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出;氧氧化钠吸水，促使氨放出;氢氧化钠电离出的OH-增大了氨水中OH-浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出。②还原

【方法技巧】本题得分的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CO2和水蒸气的干扰，所以，用CO和H2还原CuO之前，必须首先除去CO2和水蒸气。本题应先解决第(4)问。

考点2 碳酸盐性质的一般规律

1.溶解性规律：碱金属的正盐溶解度 酸式盐(如：Na2CO3 NaHCO3);碱土金属(第ⅡA族)的正盐溶解度 酸式盐〔如：CaCO3 Ca(HCO3)2〕。

2.稳定性：难溶性的碳酸盐、(NH4)2CO3及酸式盐受热 ;可溶性的碳酸盐较稳定，受热 ;一般来说：稳定性大小顺序为正盐 酸式盐。

3.酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。如在Ca(HCO3)2溶液中滴加NaOH溶液：Ca(HCO3)2+NaOH (NaOH少量)

Ca(HCO3)2+2NaOH (NaOH过量)

4.CO32-和HCO3-的检验

(1)CO32-的检验方法：向待检溶液中滴加过量的 溶液，生成 ，再加入

，白色沉淀又溶解，且生成无色、无味的气体，则检得溶液中有CO32-。

(2)HCO3-的检验方法：向待检溶液中滴加足量的 的可溶性盐溶液，若无明显现象，再向溶液中加入足量的 (如 等)溶液，溶液中逸出无色、无味的气体，则待检溶液中有HCO3-。

[特别提醒]：①检验CO32-：试剂CaCl2溶液也可用Ca(NO3)2、BaCl2、Ba(NO3)2等的溶液代替，但不可用Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液，原因是无法排除HCO3-的干扰。②检验HCO3-：Ca2+或Ba2+的溶液不可用Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液，原因是OH-将HCO3-转化为CO32-;加酸后要通过气体的气味排除HSO3-的干扰。

[例2](2007年上海理综)(1)钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙，其形成过程如右图所示。随着旅游人数的增加，潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：__________________________________。

(2)某学生提出一个修复溶洞底部受损石笋的研究方案，由以下五步组成，正确的实验步骤依次是__________。

①将盛有碱溶液的容器置于石笋的上部 ②配制一定浓度的碱溶液 ③选择合适的碱 ④调节碱溶液下滴的速度 ⑤观察石笋表面复原情况

[解析]从图可见，石笋受损是由于地表水中溶有CO2，CO2可溶解石笋，生成Ca(HCO3)2，而Ca(HCO3)2在受热的情况下会分解生成CaCO3，形成钟乳石和石笋。修复溶洞底部受损的石笋应用能与Ca(HCO3)2反应的碱。故实验的第一步是选择合适的碱，再配制一定浓度的碱溶液后进行修复操作①④⑤。

【答案】(1)CaCO3+CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (2)③②①④⑤

【误区警示】认为应先观察石笋表面复原情况，根据石笋表面复原情况调节碱溶液下滴的速度，易将④和⑤搞反。

考点3 硅及其化合物的特性

1.Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：2C+SiO2

2.非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si+2Na2OH+H2O=

3.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si+4HF=

4.非金属单质一般为非导体，但Si为 。

5.SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。

6.非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却 。

7.酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF=

8.无机酸一般易溶于水，H2SiO3却难溶于水。