第40讲碳族元素一、要点精讲1、碳族元素的组成和构造①碳族元素包括：碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）5种元素，位于元素周期表的ⅣA族。②碳族元素原子最外层有4个电子，其最高正价为+4价，最高价氧化物及其水化物的化学式分别表示为RO2、H2RO3或H4RO4或R(OH)4，气态氢化物的化学式表示为RH4。随着原子序数的增大，碳族元素的原子半径依次增大。③碳族元素由于位于活泼的金属向活泼的非金属过渡的中间位置，故在化学反响中不易得到或失去电子，易形成共价键，难形成离子键。碳元素形成的单质（金刚石）硬度最大；碳元素形成的种类最多；在所有非金属形成的气态氢化物中，甲烷中氢元素的质量分数最大；硅在地壳中的含量仅次于氧，其单质的晶体是一种良好的半导体材料。2、碳族元素性质的递变规律随着原子序数的增大，碳族元素由非金属元素逐渐转变为金属元素，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逐渐减弱，碱性逐渐增强；气态氢化物的稳定性逐渐减弱，复原性逐渐增强。3、碳族元素的特殊性①碳族元素的主要化合价有+2和+4，其中碳和硅有负价。碳族元素在化合物中多以+410/10\n价稳定，而铅在化合物中那么以+2价稳定。铅的+4价化合物在化学反响中易得到电子，具△有强氧化性，PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O。而+2价锡的化合物具有较强的复原性，例实验室保存的SnCl2溶液易被空气氧化，故制时常参加金属锡。②单质铅的颜色为蓝白色，其熔点比锡高。铅的金属性比锡强，但铅的金属活动性比锡弱。这两者本质上没有矛盾，因金属活动性顺序表中，金属的活泼性是指金属从酸或水中置换H+的能力，因此单质锡的活泼性比单质铅强，说明锡从酸或水中置换出氢气的能力比铅强；而锡元素的金属性比铅弱是指锡元素的原子失去电子的能力比铅元素的原子弱。二、典例解析【例1】科学家预测，原子序数为114的元素具有相当稳定的同位素，它的位置在第7周期ⅣA族，称为类铅。关于它的性质，预测错误的选项是A．它的最外层电子数为4B．它具有+2、+3、+4价C．它的金属性比铅强D．将铜放到114号元素的硝酸盐溶液后，会得到114号元素单质【例2】根据锡、铅的主要化合价及其稳定性，完成以下填空：10/10\n（1）锡的+2价化合物应具有较强的_______性，铅的+4价化合物应具有较强的_______性。（2）已知Sn2+的复原性比Fe2+的复原性强，PbO2的氧化性比Cl2的氧化性强。试写出以下反响的化学方程式：①氯气与锡共热_______________________________；②氯气与铅共热____________________________；③PbO2与浓盐酸共热______________________________；④把棕色的PbO2投入亚硫酸溶液中充分反响，可观察到棕色PbO2逐渐变成白色固体物质______________________________。三、当堂反响1．以下关于SiO2和CO2的表达中不正确的选项是A．晶体熔化时均需破坏化学键B．均是酸性氧化物，均能与强碱溶液反响C．均能与固体Na2CO3及焦炭反响D．SiO2用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨2．某些保健品中含有的锗元素（Ge）位于周期表的第四周期ⅣA族，有关锗的表达中正确的选项是A．锗的原子序数为34B．锗的金属性比锡强C．Ge可形成Na2GeO3的盐D．单质锗是半导体材料3．在120℃、101.3kPa条件下，有2LH2O、2LCO、1LCO2、0.5LO2和1LH2组成的混合气体。将混合气体通过分别放有足量Cu粉、C粉和CuO粉的三个灼热的反响管。假设气体通过每个反响管都能充分反响，且不管三个反响管以何种顺序排列，问：10/10\n（1）尾气是否有可能是单一气体？答：________（填“可能”或“不可能”）。假设可能，该气体是__________。（2）原气体中是否有几种（或一种）不可能再存在于尾气之中？答：（填“有”或“没有”）。假设有，它们（或它）是__________。（3）原气体中是否有几种（或一种）肯定存在于尾气中？答：（填“有”或“没有”）。假设有，它们（或它）是__________。4．（2022年北京理综，29）有三种不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品①②③。甲、乙、丙三同学各取一种样品，加强热充分反响，测定各样品中氧化铜的量。（1）甲取样品①强热，假设所得固体为金属铜，将其置于足量的稀硝酸中微热，产生1.12L气体（标准状况），那么样品①中氧化铜的质量为________________。（2）乙取样品②ag强热，生成的气体不能使澄清的石灰水变浑浊。再将反响后的固体与足量的稀硝酸微热，充分反响后，有bg固体剩余，该剩余固体的化学式为_______。样品②中氧化铜的质量为_________g（以含a、b的代数式表示）。（3）丙称量样品③强热后剩余的固体，质量比原样品减小了cg，假设该固体为金属铜，那么样品③中氧化铜物质的量（n）的取值范围为________________。第40讲碳族元素1．对于碳族元素，以下说法不正确的选项是10/10\nA．随着元素原子序数的增加，其单质的熔点逐渐升高B．它是由非金属性向金属性过渡十清楚显的元素族C．只能形成共价化合物，不能形成离子化合物D．除铅外，碳族元素均以+4价化合物较为稳定2．某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反响，消耗H+和产生CO2的物质的量之比为6:5，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为A．1:1B．1:2C．1:3D．1:43．某元素位于周期表中的ⅣA族，它是良好的半导体材料，其金属性比非金属性强，所以通常认为它是金属，此元素可能是A．SiB．GeC．SnD．Pb4．以下各组物质的比较中，不正确的选项是A．热稳定性：SiH4<PH3<NH3<H2OB.酸性：H2CO3<H3PO4<H2SO4<HClO4C.微粒半径：Pb2+<Sn4+<Ge4+<GeD.单质熔点：C(石墨)>Si>Ce>Pb>K5．（2000年全国，4）石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于石墨A．有放射性B．易燃、易爆C．能导电D．有剧毒6．在高温下，碳与以下物质进展反响时，碳既作氧化剂又作复原剂的是A．H2OB．CuOC．CO2D．CaO7．最近科学家研制得出一种新分子，它具有空心的类似足球构造，分子式为C60。以下说法正确的选项是A．C60是一种新型的化合物B．C60和石墨都是碳的同素异形体10/10\nC．C60中含离子键D．C60的相对分子质量是7208．（2000。全国高考）取2.8g某元素的单质X在一定条件下与氧气充分作用，得到6g化合物XO2。该元素在周期表中的位置属于A．第三周期B．第二周期C．第Ⅳ主族D．第Ⅴ主族9．迄今为止，以下各族元素中形成化合物种类最多的是A．ⅡAB．ⅢAC．ⅣAD．ⅤA10．以下关于碳族元素性质的描述中不正确的选项是A．常见的原子晶体主要由碳族元素组成B．常温下，RO和RO2（除CO2外）均不能与水反响C．RH4的沸点从碳到铅逐渐降低D．RH4的稳定性随原子序数的增大而增强11．大多数碳的化合物都是共价化合物，其原因是A．碳原子最外层电子数为4B．碳元素是非金属元素C．碳有多种同素异形体D．碳元素有三种同位素12．根据碳族元素的相似性能和递变性、一般性和特殊性的知识，判断以下说法中正确的选项是A．CO2为弱氧化剂而PbO2为强氧化剂B．CO2和PbO2都是弱氧化剂，CO和PbO都是复原剂C．Sn(OH)4可与NaOH反响但不与盐酸反响D．Ge单质的熔点介于Si与Pb之间，是半导体材料13．将4.14gPb充分氧化，得到氧化物的质量为4.46g，那么生成的氧化物的化学式为10/10\nA．PbO2B．Pb3O4C．PbOD．Pb2O514．铅的氧化物较多，其中Pb3O4是铅的最高价氧化物和最低价氧化物形成的复杂氧化物，在Pb3O4中铅的最高价氧化物与最低价氧化物的物质的量之比为A．1:1B．1:2C．2:1D．无法确定15．我国古代炼丹中经常使用到红丹，俗称铅丹。在一定条件下，铅丹（用X表示）与硝酸能发生如下反响：X+4HNO3=PbO2+2Pb(NO3)2+2H2O。（1）铅丹的化学式为___________，此铅丹中铅的化合价为______。（2）由此反响可推测PbO是_______性氧化物，PbO2是_______性氧化物。16．锗（Ge）可以从燃烧的烟道灰中提取，其过程如下，试写出①、②、③、④各步反响的化学方程式。烟道灰中所含的锗的锗纯洁的锗锗的高价氧化物盐酸氯化物水解酸分解的氧化物氢气锗①②△③△④①________________________________,②_____________________________；③________________________________,④_____________________________。17．Fe3O4假设看作“混合氧化物”时可以写成FeO。Fe2O3，假设看作一种盐时又可写成Fe(FeO2)2。根据化合价规那么和这种书写方法，Pb3O4可以分别写成______和_______10/10\n。等物质的量的Fe3O4和Pb3O4分别和浓盐酸反响量，所消耗的HCl的物质的量相等，不同的是，高价的铅能将盐酸氧化而放出氯气。试写出Fe3O4和Pb3O4分别和浓盐酸反响的化学方程式：____________________________、___________________________________。18．（200年全国春季，32）第Ⅳ主族元素R，在它的化合物R(OH)n中，其质量分数为0.778，在它的另一种化合物R(OH)m中，其质量分数为0.636。（1）试求n和m的值：n=，m=；（2）试求R的相对原子质量a：a=。19．常温下，两种常见无色无味的气体A和B组成的混合气体（A的相对分子质量小于B的相对分子质量）。经分析混合气体中总共只含氧和碳两种元素，但不管A和B以何种比例混合，氧和碳的质量比总是大于4/3。（1）在下表中填写A和B可能的分子式（不一定填满）。（1）（2）（3）（4）A的分子式B的分子式（2）当氧和碳的质量比等于2时，试确定A和B的可能组成以及A与B的物质的量之比___________________________________。第40讲典例解析【例1】根据同主族元素原子构造和性质的递变规律可知，114号元素最外层有4个电10/10\n子，其常见化合价有+2、+4；由于它在铅的下方，那么其金属性>铅>铜。故此题答案选B、D。【例2】稳定性：，；氧化性：，，(PbO2)>Cl2>；复原性：Fe2+<Sn2+。根据氧化复原反响规律可写出有关反响方程式。△△此题答案：（1）复原性；氧化性。（2）①Sn+2Cl2=SnCl4；②Pb+Cl2=PbCl2；△③PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2↑+2H2O；④PbO2+H2SO3=PbSO4↓+H2O当堂反响：1．AC2．CD3．（1）不可能（2）有O2（3）没有4．（1）6.0g（2）C20(a-b)/23（3）c/28mol≤n≤c/22mol课后练习：1．AC2．B3．B4．C5．C6．D7．B8．AC9．C10．CD11．A12．AD13．C14．B15．（1）Pb3O4+2、+4（2）碱酸16．GeO2+4HCl=GeCl4+2H2OGeCl4+3H2O=H2GeO3+4HCl△△H2GeO3GeO2+H2OGeO2+2H2Ge+2H2O17．2PbO·PbO2Pb2(PbO4)Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2OPb3O4+8HCl=3PbCl2+Cl2↑+4H2O18．（1）n=2m=4（2）a=11919．（1）（1）（2）（3）（4）A的分子式COCOO2B的分子式O2CO2CO2（2）由于4/3<2<8/3，可知这时A和B有两种组成。①当A为CO，B为O2时：10/10\n设n(CO)=x，n(O2)=y，那么有16(x+2y)/12x=2，解之x=4y，故n(CO)/n(O2)=4②当A为CO，B为CO2时，同样方法可解得n(CO)/n(CO2)=110/10
