第十五章碳族元素.ppt

第十五章 碳族元素 §15-1 碳族元素的通性 §15-2 碳族元素的单质及其化合物 §15-3 无机化合物的水解性 碳原子的成键特征 一、碳族元素在自然界的分布 二、碳族元素的单质 三、氧化物 四、含氧酸及其盐 五、氢化物 六、卤化物和硫化物 一、自然界的分布 C 单质状态：主要是金刚石和石墨。 化合物：煤、石油、天然气、动植物、 石灰石、白云石、CO2等。 Si 靠Si-O键联结成各种链状、层状和立体状结构，构成各种岩石及其风化产物-土壤和泥砂。 Ge、Sn、Pb主以硫化物形式存在。 二、碳族元素的单质 1.碳的同素异形体 金刚石、石墨、碳原子簇 金刚石 天然存在的最硬的单质（硬度：10） 所有单质中熔点最高（3823K） [金属：硬度最大为Cr(硬度：9） 熔点最高为W（3683±20K）] C60 (足球烯、富勒烯)简介 3.金刚石的人工合成 C(石墨）→（金刚石） △fGmθ/kJ·mol-1 0 2.9 ρ/g·cm-3 2.260 3.515 △fHmθ/kJ·mol-1 O 1.897 转化反应是吸热的体积减小的反应 欲使反应正向进行，需采取的措施是？ ----高温、高压、催化剂。 4.硅、锗、锡、铅单质 Si:原子晶体，类似于金刚石，灰黑色，硬、脆，能刻划玻璃。低温下稳定，只与强氧化剂和强碱作用，高温时可与许多物质反应。高纯硅可作半导体材料。 * Si+2OH- +H2O=SiO32-+2H2↑ Ge：原子晶体，金刚石型晶体结构，比Si活泼，能溶于氧化性酸（浓H2SO4，浓HNO3）中得到Ge（Ⅳ），难溶于NaOH,也不与空气中的O2、H2O和非氧化性酸作用。高纯锗也是较好的半导体材料。 三、氧化物 1.CO和CO2 3.Sn、Pb的氧化物 四、含氧酸及其盐 1.碳酸和碳酸盐 碳酸(H2CO3 ) 二元弱酸 K1=4.2×10-7 （水中主要CO2·H2O） K2=5.6×10-11 碳酸盐 ⑴ 水溶性 正盐：铵及碱金属（Li除外）盐易溶，余难溶。 酸式盐：大多易溶 *(3)水解性 2.硅酸和硅酸盐 ⑴ 硅酸：通式xSiO2·YH2O 正硅酸 H4SiO4 偏硅酸 H2SiO3 二偏硅酸 H2Si2O5 焦硅酸 H6Si2O7 K1θ=3.0×10-10 ； K2θ=2.0×10-12 ⑶硅酸盐 a 碱金属硅酸盐易溶，余难溶。重金属硅酸盐有特征颜色。 ⑷ 分子筛 沸石分子筛─某些笼形的天然硅酸盐和铝硅酸盐可以选择地吸附一定大小的分子，起到筛分分子的作用。 合成分子筛 A型组成：Na2O·AI2O3·2SiO2·5H2O 见P753 *3.锡铅的氢氧化物及含氧酸盐 ⑴ Sn Sn2++2OH-=Sn(OH)2↓白，两性 Sn(OH)2+2H+= Sn2++2H2O Sn(OH)2+2OH-= Sn(OH)42- Sn4++4NH3·H2O→α-H2SnO3↓白,两性偏酸 α-锡酸,无定形体,易溶于碱和浓盐酸 Sn(OH)4+2OH-= Sn(OH)62- Sn(OH)4+6HCI=H2[SnCI6]+4H2O Sn+HNO3(浓)→β-H2SnO3 ↓ 白色晶态,两性偏酸，难溶于酸碱。 五、氢化物 C-H化合物，有机讨论 Si-H化合物，通式SinH2n+2(n=1～6) 甲硅烷：SiH4 * 六、卤化物 C,Si—MX4 ; Ge,Sn,Pb—MX2,MX4 1.CCI4 无色液体，四面体型非极性分子，难溶于水，易溶于有机溶剂。 由于分子轨道全被电子填满，所以不活泼，常温下不与酸碱反应，不水解。 用途：有机溶剂，灭火剂（如：电器火灾）。 2.SiX4 SiF4 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 无色带刺激性臭味的气体，易溶于水并水解。 3SiF4+4H2O=H4SiO4+2H2[SiF6]（酸性H2SO4) 3、Sn的卤化物 4.Pb的卤化物 PbCI2:白色↓,易溶于沸水和浓盐酸 PbCI2 +2HCI=H2[PbCI4] 七、Sn、Pb的硫化物 SnS SnS2 PbS 颜色 暗棕 黄色 黑色 酸碱性 弱碱 弱酸 弱碱 Na2S ;(NH4)2S × [