2．碳的氧化物(CO、CO2)性质的比较：(表18-3)
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氧化物 |
一氧化碳 |
二氧化碳 |
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物理性质 |
无色无味气体、有毒、难溶于水，能与人体中血红蛋白迅速结合，是一种严重的大气污染物 |
无色略带酸味气体，无毒，能溶于水，固态时俗称“干冰”。
是产生温室效应的气体之一。 |
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化学性质 |
1． 可燃性 2． 还原性：(CuO、Fe2O3、H2O反应) 3． 不成盐氧化物 |
1． 不能燃烧 2． 与C、Mg等反应，表现氧化性 3． 酸性氧化物(与碱反应) |
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实验室制法 |
HCOOH --→ CO↑ + H2O |
CaCO3 + 2HCl ＝ CaCl2 + H2O + CO2↑ |
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收集方法 |
排水法 |
向上排空气法 |
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检验方法 |
点燃后在火焰上分别罩上干燥的烧杯和沾有澄清石灰水的烧杯 |
使澄清石灰水变浑浊 |
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用途 |
燃料、化工原料 |
化工原料、灭火等 |
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相互转化 |
C + CO2 ＝ 2CO (高温) 2CO + O2 ＝ 2CO2(点燃) |
例题2：除去下列物质中的杂质(括号内为杂质)。写出所加试剂或方法，并写出相关反应的化学方程式
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物质 |
试剂(或方法) |
化学方程式 |
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CO(CO2) |
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CO2(CO) |
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Fe2O3(SiO2) |
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1．碳单质：
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(2)化学性质：①C + O2 ＝ CO2 ②2C + O2 ＝ 2CO ③C+4HNO3(浓)＝CO2↑+ 4NO2↑
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+ 2H2O ④ C + 2CuO ＝ 2Cu + CO2↑⑤ C + CO2 ＝ 2CO ⑥ 2C + SiO2 ＝ Si + 2CO↑
2．碳的同素异形体的比较：(表18-2)
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同素异形体 |
金刚石 |
石墨 |
C60 |
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晶体结构 |
正四面体，空间网状结构的原子晶体 |
平面层状正六边形结构，层与层之间以分子间作用力结合 |
分子内碳碳之间以共价键结合成空心笼状结构，由20个六边形和12个五边形构成的20面体 |
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主要物理性质 |
熔沸点高、硬度极大，难溶于溶剂，不能导电、无色透明的晶体 |
熔点很高，深灰色、质软有滑腻感，易导电的片状固体 |
灰黑色固体 |
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物理性质不同的原因 |
结构不同，碳原子的排列方式不同 |
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化学性质 |
相同 |
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用途 |
钻具、装饰品 |
电极、润滑剂、耐火材料 |
超导、磁性、光学、催化、材料、生物方面有优异的性能 |
碳元素不仅可以形成多种同素异形体，而且还可以形成多种无机化合物和有机化合物，是形成化合物种类最多的元素。
例题1：(1)质量相等的石墨与足球烯(C60)所含质子数( )
A．前者多 B. 相等 C. 后者多 D. 无法确定
(2)设计一个实验证明金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的。
答案：(1)B (2)分别将三种物质在氧气充足的条件下燃烧，若三者产生的都是无色无味的气体且将所得气体通入澄清石灰水中，若气体都使澄清的石灰水变浑浊，则说明它们都是由碳元素组成的。
解析：(1)等质量的石墨与足球烯含有相同物质的量碳原子，所含质子数也相等
1．碳族元素：
包括碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)，为第IV A族元素；最外层均有四个电子，决定了碳族元素性质具有相似性，容易形成共价化合物(特别是碳和硅)，其化合价主要有+4和+2；但电子层数不同，又导致了性质具有递变性：从碳→铅，非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，有着明显的递变规律。见如下表格：(18-1)
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元
素 |
C |
Si |
Ge |
Sn |
Pb |
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单质颜色状态 |
无色固体或黑色固体 |
无色到棕色固体 |
灰白色晶体 |
银白色晶体 |
蓝白色晶体 |
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与H2化合的难易程度 |
在高温下化合 |
在高温下化合 |
不能直接化合 |
不能直接化合 |
不能直接化合 |
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氢化物 |
CH4 |
SiH4 |
-- |
-- |
-- |
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分解温度℃ |
800 |
450 |
-- |
-- |
-- |
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最高价氧化物 |
CO2 |
SiO2 |
GeO2 |
SnO2 |
PbO2 |
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最高价氧化物对应水化物 |
H2CO3 |
H2SiO3 H4SiO4 |
Ge(OH)4 |
Sn(OH)4 |
Pb(OH)4 |
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最高价氧化物对应水化物的酸碱性 |
----酸性逐渐减弱----→ |