17.碳族元素化合物

碳族元素及其化合物碳族元素通性1、原子结构性质相似性：最外层电子构型:ns²np²气态氢化物的通式：RH4最高价氧化物对应的水化物通式为H2RO3或R(OH)4递变性+2价化合物主要氧化态稳定性：由上至下逐渐增强+4价化合物主要氧化态稳定性：由上至下逐渐减弱铅（Ⅱ）化合物稳定性高于铅（Ⅳ），铅（Ⅳ）本身为强氧化剂。

熔沸点降低（锡和铅反常），单质密度逐渐增大金属性增强，非金属性减弱，（由于半径不断增大，原子核对外层电子引力变小所致）最高价氧化物对应水化物的酸性减弱氢化物的稳定性减弱第一电离能:由碳至铅逐渐减小(同主族由上至下半径增大，更易失去最外层电子) 特殊:锡<铅熔沸点:由碳至铅逐渐减小(碳、硅为原子晶体，锗、锡、铅为金属晶体)二、元素的成键特性⒈碳:①共价键(sp:CO sp²:乙烯sp³:甲烷):碳碳，碳氢，碳氧键键能大，稳定，因此碳氢氧可形成多种有机化合物。

②以碳酸盐的形式存在于自然界中2.硅:①硅氧四面体形式存在(石英，硅酸盐矿)②硅硅，硅氧，硅氢键较弱，可形成有机化合物但数量较少3.锡铅:①离子键(+2氧化态，SnO、PbO +4氧化态，SnCl4)②共价键(+4氧化态，SnO、PbO2)碳及其化合物1.单质(三种同素异形体)①金刚石:结构:sp³杂化，原子晶体，五个碳原子构成正四面体性质:硬度最大，熔沸点很高（由于其为空间网状结构），无色透明，不导电，化学惰性，但800°C以上与空气反应成CO2②石墨:结构:sp²杂化，层状原子晶体，每层上的碳原子各提供一个含成单电子的p轨道形成大π键层与层之间靠分子见作用力结合在一起。

性质: 灰黑色，硬度小，熔沸点低于金刚石；化学惰性，500°C可被空气氧化成CO2，也可被浓热HClO4氧化成CO27C+4HClO4=2H2O+2Cl2↑+7CO2↑良好导电性（因为每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动）润滑剂（同一层晶面上碳原子间通过共价键结合，层与层之间以分子间作用力结合，由于层与层之间的作用力很小，故很容易在层间发生相对滑动。

碳族元素碳 C 单质石墨，金刚石，无机化合物一氧化碳CO 二氧化碳CO2白云石MgCa (CO3)2 C60，C70碳酸钙CaCO3 石灰石、大理石、方解石碳酸氨(NH4)2CO3碳酸氢钠NaHCO3 碳酸氢铵NH4HCO3 五一氧化碳合铁Fe(CO)5 碳酸氢钙Ca(HCO3)2碳酸钠Na2CO3碳酸氢氧化镁Mg2(OH)2CO3碳酸镁MgCO3有机化合物动植物体，煤，石油，天然气草酸H2C2O4甲酸HCOOH碳酸H2CO3甲烷CH4乙烷C2H2硅Si 水晶、石英、SiO2二氧化硅四氟化硅SiF4六弗硅酸H2SiF6 四氯化硅SiCl4甲硅烷SiH4H2SiO3偏硅酸H4SiO4正硅酸H2Si2O5二偏硅酸H6Si2O7焦硅酸硅酸钠Na2SiO3水玻璃、泡花碱钪硅石Sc2Si2O7云母KMg3(OH)2Si3AlO10硅化镁Mg2Si硅酸钾K2SiO3四溴化硅SiBr4四碘化硅SiI4锗Ge锗石矿Cu2S·FeS·GeS2 GeO2·H2O硫化亚锗GeS硫化锗GeS2锡Sn锡石矿SnO2二氧化锡氢氧化锡Sn(OH)2灰锡α白锡β脆锡γ氯化锡SnCl2硝酸锡S n(NO3)2 氧化亚锡SnOSn(OH)Cl锡酸α-H2SnO3β -H2SnO3六氯合锡酸H2SnCl6一氯氢氧化亚锡四氯化锡SnCl4硫化亚锡SnS 硫化锡SnS2锡酸钠Na2SnO3铅Pb 方铅矿PbS 硫化铅硝酸铅Pb(NO3)2氯化铅PbCl2三氯铅酸HPbCl3氧化铅PbO又名密陀僧三氧化二铅Pb2O3可看作：PbO·PbO2四氯合铅酸H2[PbCl4]四氧化三铅Pb3O4又名铅丹，可看作：2PbO·PbO2二氧化铅PbO2 铬酸铅PbCrO4氢氧化铅Pb(OH)2碘化铅PbI2硫化铅PbS。

碳族元素碳及其化合物碳族元素是指位于元素周期表第14族的元素，包括碳(C)，硅(Si)，锗(Ge)，锡(Sn)和铅(Pb)。

碳族元素在自然界中广泛存在，具有重要的地球化学和生物化学意义。

碳是最为重要的碳族元素，因为它是生命的基础，能形成无数种具有复杂结构的有机化合物。

1.碳的性质碳是一种非金属元素，具有原子序数6和相对原子质量12.01、它的外层电子构型为2s22p2，因此能形成四个共价键。

碳具有非常高的熔点和沸点，以及很高的硬度。

它可以形成纯净的晶体结构，比如钻石和石墨。

2.碳的化合物碳可以与其他元素形成大量的化合物，包括有机化合物和无机化合物。

有机化合物是以碳为主要成分的化合物，它们在自然界和生命体系中广泛存在。

有机化合物包括烷烃、烯烃、炔烃、醇、酮、酸、酯等等。

无机化合物则是碳与非金属元素和金属元素形成的化合物，比如一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和碳酸盐。

3.碳的地球化学意义碳是地球上最常见的元素之一，它在地壳中的储量很大。

地球上大部分的有机物质也含有碳，包括化石燃料、生物质和土壤有机质。

碳的循环在地球上起着重要的作用，包括碳的释放和吸收过程。

人类活动导致大量的碳排放，加速了全球变暖和气候变化。

4.碳在生物化学中的作用碳是生命体系中最为重要的元素，它构成了所有有机化合物，包括蛋白质、核酸、脂质和碳水化合物。

这些化合物在生物机体的结构和功能中起着重要的作用。

碳还参与能量代谢过程中的碳循环，包括光合作用和细胞呼吸。

5.碳的应用由于碳形成的有机化合物种类繁多，碳化合物在工业和生活中有广泛的应用。

有机化合物被用于制造塑料、橡胶、纤维和药物等。

碳纳米管和石墨烯等碳材料也具有重要的应用潜力，可用于电子器件、储能材料和生物传感器等。

此外，碳的同位素碳-14也被广泛应用于射击物体的定年和环境探测。

总结：碳族元素是地球上最重要的元素之一，在地球化学和生物化学中起着关键的作用。

碳的化合物形式多样，有机化合物是生命体系中的基本组成部分。

高三新高考化学大一轮专题练习：碳族元素及其化合物一、单选题1．（2023春·陕西西安·高一西安市第八十五中学校考阶段练习）在实验室中，下列试剂的保存方法正确的是①浓硝酸保存在棕色广口瓶内①Na保存在CCl4中(Na与CCl4不反应、不互溶，且CCl4的密度大于Na)①HF溶液保存在塑料瓶中①AgNO3固体保存在棕色试剂瓶内①白磷保存在冷水中A．①①①B．①①①C．①①①①D．①①①2．（2022秋·陕西西安·高二统考期末）无论是传统的或是新型的无机非金属材料，硅元素都占有非常重要的地位。

由于硅在太阳能发电中的重要作用，有些科学家称硅是“二十一世纪的能源”。

下列关于硅说法正确的是A．自然界中硅单质的含量居各元素的第二位B．高纯度的硅是制半导体的重要材料C．水泥、玻璃、陶瓷、光导纤维都是传统的硅酸盐工业产品D．石英砂属于天然的硅酸盐产品3．（2023春·陕西宝鸡·高一统考期中）下列关于硅及其化合物的说法，错误的是A．二氧化硅是半导体材料，硬度大，可用于制造光导纤维B．利用焦炭制备粗硅的化学方程式为：SiO2+2C 高温Si+2CO↑C．不能用带玻璃瓶塞的试剂瓶盛放NaOH溶液D．硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品的干燥剂4．（2023春·陕西宝鸡·高一统考期中）化学与生产、生活、科技息息相关，下列叙述错误的是A．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成B．华为首款5G手机搭载了“麒麟980”手机芯片的主要成分是二氧化硅C．小苏打是面包发酵粉的主要成分之一D．水玻璃可用作制备木材防火剂的原料5．（2023春·辽宁沈阳·高一校联考期中）材料化学在航空航天中应用广泛，近期我国在航天领域取得了举世瞩目的成就，下列说法正确的是A．“神舟十五号”载人飞船使用了高性能耐烧蚀树脂，其主要成分是硅酸盐A．A B．B C．C D．D8．（2023春·陕西西安·高一长安一中校考期中）2022年，我国具有独立知识产权的“龙芯”20岁了。