碳單質(zhì)及化合物

　　碳：

　　①元素符號：C

　�、谠�子結(jié)構(gòu)示意圖：

　�、垭娮邮剑�

　　④周期表中位置：第二周期ⅣA族

　�、莺�量與存在：在地殼中的含量為0．087％，在自然界中既有游離態(tài)，又有化合態(tài)

　�、尥�素異形體：金剛石、石墨、C60、活性炭

　　碳（活性炭）：

　�、俳饎偸�：純凈的金剛石是無色透明、正八面體形狀的固體，硬度大，熔點高，不導(dǎo)電，不溶于水

　　石墨：深灰色的鱗片狀固體，硬度小，質(zhì)軟，有滑膩感，熔點高，具有導(dǎo)電性

　　活性炭：黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳，疏松多孔，有吸附性

　�、谔嫉幕瘜W(xué)性質(zhì)：

　　a.穩(wěn)定性：在常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，點燃或高溫的條件下能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

　　b.可燃性：氧氣充足的條件下：C+O₂CO2 氧氣不充分的條件下：2C+O₂2CO

　　c.還原性：

　　木炭還原氧化銅：C+2CuO2Cu+CO₂↑

　　焦炭還原氧化鐵：3C+2Fe₂O₃4Fe+3CO₂↑

　　焦炭還原四氧化三鐵：2C+Fe₃O₄3Fe+2CO₂↑

　　木炭與二氧化碳的反應(yīng)：C+CO₂CO

　　二氧化碳：

　�、傥锢硇再|(zhì)：常溫下，二氧化碳是一種無色無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水。固態(tài)的二氧化碳叫做干冰。

　�、诨瘜W(xué)性質(zhì)：

　　a.一般情況下，二氧化碳不能燃燒，也不支持燃燒，不供給呼吸，因此當我們進入干枯的深井，深洞或久未開啟的菜窖時，應(yīng)先做一個燈火實驗，以防止二氧化碳濃度過高而造成危險

　　b.二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸，使紫色石蕊試液變紅：CO₂+H₂O===H₂CO₃，碳酸不穩(wěn)定，很容易分解成水和二氧化碳，所以紅色石蕊試液又變回紫色：

H₂CO₃===H₂O+CO₂↑

　　c.二氧化碳和石灰水反應(yīng)：Ca(OH)₂+CO₂====CaCO₃↓+H₂O

　　d.二氧化碳可促進植物的光合作用：6CO₂+6H₂OC₆H1₂O₆+6O₂

　　③用途：

　　a.二氧化碳不支持燃燒，不能燃燒，比空氣重，可用于滅火

　　b.干冰升華時吸收大量的熱，可用它做制冷劑或人工降雨

　　c.工業(yè)制純堿和尿素，是一種重要的化工原料 d.植物光合作用，綠色植物吸收太陽能，利用二氧化碳和水，合成有機物放出氧氣。

　　一氧化碳：

　�、傥锢硇再|(zhì)：通常狀況下，是一種沒有顏色，氣味的氣體，比空氣略輕難溶于水。

　　②化學(xué)性質(zhì)

　　a.可燃性：2CO+O₂2CO₂

　　b.還原性：一氧化碳還原氧化銅：CO+CuOCu+CO₂ 一氧化碳還原氧化鐵：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂ 一氧化碳還原四氧化三鐵：4CO+Fe₃O₄3Fe+4CO₂

　　c.毒性：一氧化碳能與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合，使血紅蛋白失去運輸氧氣的能力，造成機體缺氧。冬天用煤火取暖，如排氣不良，就會發(fā)生煤氣中毒，就CO中毒。CO重要來源是汽車尾氣和煤，石油等含碳燃料的不完全燃燒。

　�、塾猛荆河米魅剂希�冶煉金屬。 ④碳酸：弱酸，不穩(wěn)定，易分解H₂CO₃==CO₂↑+H₂O

　　碳酸鹽：

　　1.正鹽與酸式鹽的比較

　　2．酸式鹽性質(zhì)的一般規(guī)律

　　(1)在水中的溶解性：一般地，相同溫度下，難溶性正鹽的溶解度小于其酸式鹽，可(易)溶性正鹽的溶解度大于其酸式鹽。如CaCO₃，難溶于水，Ca(HCO₃)₂易溶于水；Na₂CO₃易溶于水，NaHCO₃的溶解度比 Na₂CO₃的小。

　　(2)與酸或堿反應(yīng)：強酸的酸式鹽只與堿反應(yīng)而不與酸反應(yīng)；弱酸的酸式鹽與足量強堿反應(yīng)生成正鹽，與足量強酸反應(yīng)生成弱酸。

　　(3)熱穩(wěn)定性：一般地，熱穩(wěn)定性的大小順序為正鹽>酸式鹽(鹽的陽離子相同，成鹽的酸相同)。

　　3．碳酸鈣在自然界中存在廣泛，是巖石的主要成分之一。不溶于水，但溶于酸。大理石、石灰石的主要成分是CaCO₃，它們既是重要的化工原料，又是重要的建筑材料。其用途圖示如下：

　　CO₂氣體與溶液的反應(yīng)規(guī)律:

　　1．向某溶液中不斷通入CO₂氣體至過量時，現(xiàn)象是“先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解”

　　(1)向澄清石灰水中不斷通入CO₂氣體的反應(yīng)為：

　　Ca(OH)₂+CO₂==CaCO₃↓+H₂O

　　CaCO₃+CO₃+H₃O==Ca(HCO₃)₂

　　(2)向氧氧化鋇溶液中不斷通入CO₂氣體的反應(yīng)為：

　　Ba(OH)₂+CO₂==BaCO₃↓+H₂O

　　BaCO₃+CO₂+H₂O==Ba(HCO₃)₂

　　(3)向漂白粉溶液中不斷通入CO₂氣體的反應(yīng)為：

　　Ca(ClO)₂+CO₂+H₂O==CaCO₃↓+2HClO

　　CaCO₃+CO₂+H₂O==Ca(HCO₃)₂

　　2．向某溶液中不斷通入CO₂氣體至過量時，現(xiàn)象為“產(chǎn)生白色沉淀或渾濁，沉淀或渾濁不消失”

　　(1)在NaAlO2溶液中不斷通入CO₂氣體至過量時，反應(yīng)為：

　　2AlO₂-+CO₂(少量)+3H₂O==2Al(OH)₃↓ +CO₃^2-

　　2AlO₂^-+CO₂(過量)+2H₂O==Al(OH)₃↓ +HCO₃^-

　　(2)向Na₂SiO₃溶液中不斷通入CO₂氣體至過量時，反應(yīng)為：

　　SiO₃^2-+CO₂+H₂O==H₂SiO₃↓+CO₃^2-

　　SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O==H₂SiO₃↓+2HCO₃^-

　　(3)向飽和Na₂CO₃溶液中不斷通入CO₂氣體，反應(yīng)為：

　　2Na⁺+CO₃^2-+CO₂+H₂O==2NaHCO₃↓

　　3．CO₂與NaOH溶液反應(yīng)后，溶液中溶質(zhì)的判斷將CO₂氣體逐漸通入NaOH溶液中，先后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：

　�、貱O₂+2NaOH==Na₂CO₃+H₂O

　�、贑O₂+Na₂CO₃+H₂O==2NaHCO₃

　　向一定量的NaOH溶液中通入CO₂氣體后，溶液中溶質(zhì)的成分要根據(jù)NaOH與CO₂的物質(zhì)的量之比進行討論。

　　當時，發(fā)生反應(yīng)①和②，溶液中的溶質(zhì)為NaHCO₃；

　　當時，發(fā)生反應(yīng)①，溶液中的溶質(zhì)為 Na₂CO₃和NaOH；

　　當時，發(fā)生反應(yīng)①，溶液中的溶質(zhì)為Na₂CO₃；

　　當時，發(fā)生反應(yīng)①和②，溶液中為Na₂CO₃和NaHCO₃

　　碳酸氫鹽與堿反應(yīng)的規(guī)律及CO₃^2- HCO₃^-的鑒別方法:

　　1．酸式鹽與堿反應(yīng)時的產(chǎn)物要根據(jù)相對用量判斷

　　如Ca(HCO₃)₂溶液中滴加NaOH溶液：

　　Ca(HCO₃)₂+NaOH==CaCO₃↓+NaHCO₃+ H₂O(NaOH少量)

　　Ca(HCO₂)₂+2NaOH==CaCO₃↓+Na₂CO₃+ 2H₂O(NaOH過量)

　　2．CO₃^2-和HCO₃^-的鑒別

　　(1)利用正鹽和酸式鹽的溶解性可區(qū)別CO₃^2-和HCO₃^-，如分別和BaCl₂溶液反應(yīng)，生成的BaCO₃不溶，生成的Ba(HCO₃)₂易溶；

　　(2)利用與H⁺反應(yīng)產(chǎn)生CO₂的快慢檢驗CO₃^2-或HCO₃^-

　　碳族元素：

　　1．在元素周期表中的位置及結(jié)構(gòu)碳旌死素位于第ⅣA族，包括碳(C)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)五種元素。最外層皆有4個電子，這種結(jié)構(gòu)不易得電子也不易失電子，易形成共價鍵，難形成離子鍵。

　　2．主要化合價碳族元素的化合價主要有+2和+4，C、Si、Ge、Sn的+4價化合物較穩(wěn)定，而Pb的+2價化合物較穩(wěn)定。

　　3．氫化物、最高價氧化物及其對應(yīng)的水化物

　　氫化物：

　　最高價氧化物：RO₂；

　　最高價氧化物對應(yīng)的水化物為H₂RO₃、 H₄RO₄或R（OH）₄

　　4．碳族元素的金屬性與非金屬性的遞變規(guī)律由C至Pb，核電荷數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的吸引能力逐漸減小，失電子能力逐漸增強，得電子能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強。由碳族元素形成的單質(zhì)中，碳、硅為非金屬，但硅有金屬光澤；鍺、錫、鉛為金屬。