高中化学竞赛第三讲主族元素4介绍.ppt

碳硅硼 第一节 引言 问题：既然以C作为原子量的标度，为什么C的原子量是12.011而不是12？ 本章：注意结构以及与之相关的性质 /合成。 第二节 碳 14C的半衰期为5730年，可以测定古生物年代。（500-5万年） 问题：14C在自然界中是如何平衡的？ 2-1 石墨插入化合物 大家知道，石墨为一种层状结构，如果将这种层状结构加以利用，加入一些物质，即作为内表面, 插入化合物使石墨膨了。 这在表面与催化方面有特殊的应用。 类似的还有γ-Al2O3 金红石（rutile） TiO2 2-2 活性碳的吸附性 例如 金刚石 活性碳: 主要是内表面,外表面很小 吸 附: 和催化特性极为相关 物理吸附(physical adsorption) 化学吸附(chemical adsorption)作用大,热效应大 2-3 CO是否为甲酸酐 CO + NaOH HCOONa HCOOH 脱水得 CO 1. 检验: CO+ PdCl2 + H2O Pd + CO2 +2HCl 2.Fe2O3 + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) ΔH=-26.8kJ·mol-1 Fe(s)+5CO(g)=Fe(CO)5 ΔH=-233.5 kJ·mol-1 2-4 CO2 、H2CO3及盐 若将0.2mol/l Na2CO3 和 0.2mol/l CaCl2 混合,是生成 Ca(OH)2 还是CaCO3 Ksp: 5.5×10-6 2.5×10-9 [Ca2+][CO32-] = 0.1×0.1 = 10-2 2.5×10-9 [Ca2+][OH-]2 = 0.1×(4.5×10-3)2 = 2×10-6 5.5×10-6 不沉淀 若将 0.2mol/l MgCl2和 0.2mol/l Na2CO3 混和呢? 生成Mg(OH)2 和MgCO3? Ksp 1.8×10-11 1×10-5 而[Mg2+][CO2-]=10-2Ksp [Mg2+][OH-]2 =2×10-6Ksp 生成碱式盐Mg(OH)2CO3 有兴趣的同学可以讨论一下，什么时候生成碱式盐。 1. 动力学Ksp时，来不及选择，一起沉淀。 2. 热力学，Mg2(OH)2CO3的pH值为多少？ [Mg2+][CO2-]=Ksp=1.8×10-11 [Mg2+][OH-]2 =Ksp=1×10-5 而 [OH-]=9×10-7 pOH=6.04, pH=8 ? 但是，Mg2(OH)2CO3为一纯净物，有它自己的稳定性，故在pH=6左右很大的区间内生成Mg2(OH)2CO3 第二节 硅 重点为硅酸盐 3-1 单质硅 一、SiO2 + 2C Si + 2CO↑ 提纯，Si+Cl2 SiCl4 Si+HCl 高纯硅（用于半导体），区域熔融法。可达7个9(Hyperpure silicon) H2 二、 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O Si+ 2NaOH + H2O = 2H2 + Na2SiO3 Si+HNO3 不反应 ,无HF时不反应。 而Si + HF = SiF4 +2H2常温下也不反应。 3-2 硅烷 n=15 一、硅烷为什么没有碳烷多 Si-Si 键 C-C 键 二、实验室是用SiO2+Mg条制Si的，但是有人制得的Si后加HCl洗时突然起火，why? SiO2+Mg==Mg2Si +MgO Mg2Si + 4HCl == SiH4 +MgCl2 SiH4 + O2 == 自燃 三、反应 SiH4 + 2KMnO4 H2 + K2SiO3 +2MnO2↓ + H2O 3-3 Si的卤化物和氟硅酸盐 一、 SiO2的结构 原子晶体。Si为面心立方，而O占据1/4 的位置。 熔沸点高。 二、硅酸（xSiO2·yH2O） 他们的生成和pH值有关。 但并非pH越小越快，pH=6左右最快。 ? ? x y 偏 H2SiO3 1 1 二 H6Si2O7 2 3 三 H4Si3O8 3 2 二偏硅酸 H2Si2O5 2 1 硅酸盐的结构特点： 总体，Si +4价，Si和O一定相连形成SixOyn-的结构，它与阳离子形成离子键。 ⒈ SiO44-, 单个SiO4