《碳族元素》PPT课件.ppt

碳 族 元 素第 十 八 章 第十八章 碳族元素 勘 误 ： P433： 第 12行 世 界 每 年 炭 黑 的 产 量 是 36亿t。 应 改 为 ： 世 界 每 年 炭 黑 的 产 量 是 近 1 000万 t。P441 倒 数 第 9行 由 于 有 气 体 反 应 物 生 成 改 为 由 于 有 气 体 产 物 生 成P442 倒 数 第 8行 (18-8) 删 除 倒 数 第 9行 (18-7) 删 除 自 学 内 容 ： 元 素 符 号 C Si Ge Sn Pb主 要 氧 化 数 -4,0,2,4 0,4 0,2,4 0,2,4 0,2,4第 一 电 离 能 /(kJ mol1) 1086.4 786.5 762.2 708.6 715.5电 子 亲 和 能 /(kJ mol1) 122 120 116 121 100电 负 性(Pauling) 2.55 1.90 2.01 1.96 2.33最 高 配 位 数 4 6 6 6 6元 素 非 金 属 非 金 属 半 金 属 金 属 金 属晶 体 原 子 原 子 原 子 金 属 金 属18.1 碳族元素概述性 质 变 化 也 很 突 出 ： 非 金 属 性 减 弱 ， 金 属 性 增 强ns2np2 18.2 碳族元素的单质1. 存 在 形 式 ：u单 质 ： 石 墨 ， 金 刚 石 ， C60 ， C70 u无 机 化 合 物 ： CO2 ， 白 云 石 MgCa (CO3)2 ， 石 灰石 、 大 理 石 、 方 解 石 CaCO3 。u有 机 化 合 物 ： 动 植 物 体 ， 煤 ( s )， 石 油 ( l )， 天 然 气一 、 碳 金 刚 石 方 解 石 ( CaCO 3 ) 2. 单 质 结 构 与 性 质 石 墨 ， sp2金 刚 石 ， sp3硬 度 最 大 ， 熔 点最 高 的 单 质 。m.p. 3823 K 一 、 碳 层 状 晶 体 ， 质 软 ， 有金 属 光 泽 。 过 渡 型 晶 体 2. 单 质 结 构 与 性 质(1) 石 墨 与 金 刚 石 的 转 化-3 -3(s)( =2.25g cm ) =3.51g cm (s) 高 温 高 压石 墨 金 刚 石 ( )着 眼 于 平 衡 50kPa4 2CH (g) H (g) 微 波 放 电 ，硅 基 体 温 度 950 金 刚 石 薄 膜 着 眼 于 途 径激 光 诱 导 沉 积苯 热 法 制 备 金 刚 石 晶 体 钱 逸 泰 ？ 一 、 碳 (2) 石 墨 的 层 状 结 构 335pm嵌 入 化 合 物 400 8K(l) (s) CK 石 墨 (外 形 似 黄 铜 ， 自 燃 )固 体 润 滑 剂润 滑 性 不 完 全 归 于 碳 层 间 较 弱 的 作 用 力 ， 还与 层 间 吸 附 的 H2O、 O2等 气 体 分 子 有 关 ， 其作 用 类 似 于 金 属 表 明 的 油 膜 。石 墨 在 真 空 环 境 中 会 失 去 润 滑 性 。2. 单 质 结 构 与 性 质一 、 碳 正 二 十 面 体 共 二 十 个 正 三 角 形 面 ， 面 角 都 是 五 面 角 ，共 十 二 个 顶 点 。 将 每 个 顶 角 都 截 掉 ， 截 口 处 产 生 十 二 个正 五 边 形 ， 原 来 的 每 个 正 三 角 形 都 变 成 了 正 六 边 形 。即 截 角 正 二 十 面 体 20 个 正 六 边 形 ， 12 个 正 五 边 形 从 正 二 十 面体 出 发 ， 去理 解 C60 的几 何 形 状(3) 碳 簇 ： 包 括 C60、 C70、 C82等 ， 以 C60(足 球 烯 ， 富 勒烯 )为 最 常 见 。 C60， sp?2.282. 单 质 结 构 与 性 质一 、 碳 (3) 碳 簇 ：2. 单 质 结 构 与 性 质一 、 碳l分 子 晶 体 ： 升 华 ， 溶 于 苯 、 环 己 烷 等 有 机 溶 剂l溶 液 呈 多 种 颜 色l主 客 体 化 学 ： 空 腔 360 pmRb3C60： 低 温 超 导(4) 碳 纳 米 管 ： 1991年 。 单 壁 与 多 壁 二 、 硅1、 制 备 2SiO (s) 2Mg(s) 2MgO(s) Si(s) 4 2SiH (g) 2H (g) Si(s) 18002SiO (s) 2C(s) 2CO(s) Si( ) 电 炉 粗4006002 4Si( ) 2Cl (g) SiCl ( ) 粗 l4 2SiCl 2H (g) Si( ) 4HCl 催 化电 炉 纯超 纯 硅 ： 区 域 熔 融 法 。 10-910-10(mol%)， 其 产量 是 衡 量 一 个 国 家 微 电 子 产 业 水 平 的 标 准 之 一多 晶 硅 2、 性 质 ：二 、 硅无 定 形 硅 晶 态 硅晶 态 硅 结 构 同 金 刚 石 ， 故 常 温 不 活 泼 ， 高 温 可 以 和 O 2、Cl2、 N2反 应 ， 也 可 以 和 Ca、 Mg、 Mn等 金 属 反 应 2、 性 质 ：二 、 硅l对 酸 稳 定 ： 不 与 单 一 酸 作 用 ， 仅 溶 于 HNO3+HF混 合 酸 3Si +18HF+4HNO3= 3H2SiF6+4NO+8 H2Ol与 碱 作 用 ： Si + 2OH +H2O=SiO32-+2H2偏 硅 酸 根 ， 常 称 为硅 酸 根3、 硅 的 成 键 特 点 ： 3d轨 道 参 与 成 键l参 与 杂 化 ： SiF62-： sp3d2杂 化l参 与 形 成 离 域 键 ： SiO 44-： 原 硅 酸 根 ， 等 电子 体 ： SO42-， sp3杂 化 ， 2 85 碳 、 硅 某 些 二 元 化 合 物 的 键 能 、 键 长 对 比H F Cl Br I O键 能/kJmol-1 CSi 411318 485565 327381 285310 213234 358452键 长 /pm CSi 109148 135157 177202 194216 214244 143166键 长 差 /pm 39 22 25 22 30 23二 、 硅3、 硅 的 成 键 特 点 ： 三 、 锗 、 锡 、 铅1. 制 备 锗 ： 稀 有 分 散 元 素 。 硫 银 锗 矿 Ag2SGeS2， 硫铅 锗 矿 2PbS GeS2， 煤 灰 (含 锗 高 达 47.5%)锡 ： 锡 石 SnO2 。铅 ： 方 铅 矿 PbS， 白 铅 矿 PbCO3锡 石 SnO 2 方 铅 矿 PbS 锗 ： 与 Si同 。 2H4 2GeCl GeO Ge 水 解锗 矿Sn、 Pb： 与 As、 Sb类 似 C2 COSnO SnPbPbO 焙 烧锡 矿铅 矿2、 性 质 ： Ge Sn三 、 锗 、 锡 、 铅1、 制 备 锡 包 括 三 种 同 素 异 形 体 ： 18 161 灰 锡 白 锡 脆 锡 锡 疫 (自 催 化 反 应 )锡 制 品 的 毁 坏氧 化 物 保 护膜 马 口 铁中 等 活 泼 金 属 ： 2Pb+O2+CO2+H2O = Pb2(OH)2CO3u与 HCl反 应 ： 只 有 Ge不 反 应 ；Sn+2HCl(浓)=SnCl2 + H2 Sn 与 稀 盐 酸 反 应 慢Pb + 2 HCl = PbCl2 + H22 Pb + 6 HCl (浓) 2 HPbCl3 + 2 H2三 、 锗 、 锡 、 铅2、 性 质 u与 氧 化 性 酸 反 应 ：Ge + 4 HNO3 (浓 ) = GeO2H2O+ 4 NO2 + H2OSn + 4 HNO3 (浓 )= H2SnO3+ 4 NO2 + H2OPb + 4 HNO3 (浓 )=Pb(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O3 Pb + 8 HNO3(稀 )=3 Pb(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 硝 酸 不 能 将 Pb 氧 化 到 + 4 价 态 。u与 碱 反 应 ：Pb + 2 OH = PbO22 + H2Sn + 2 OH + 2 H2O = Sn (OH)42 + H2Ge + 2 OH + H2O = GeO32 + 2 H2 Ge ( II ) 不 稳 定 ， 生 成 Ge ( IV ) 三 、 锗 、 锡 、 铅2、 性 质 Pb可 作 耐 酸 材 料 ： 2+a,Pb /Pb 0.126VE 超 电 势 ； PbCl2、 PbSO4难 溶但 不 耐 浓 HCl、 浓 H2SO4、 HNO3、 HAc， 也 不 耐 碱HPbCl3、 Pb(HSO4)2、 Pb(NO3)2、 Pb(Ac)2、 Pb(OH)3-铅 的 可 溶 化 合 物 有 毒 铅 糖三 、 锗 、 锡 、 铅2、 性 质 一 、 碳 的 氧 化 物1、 CO另 ： C + H2O = CO + H2 混 合 气 体 含 CO40 ， CO25 ， H250 称 为 水 煤 气发 生 炉 煤 气 和 水 煤 气 都 是 工 业 上 的 燃 料 气 制 备 ： 空 气 和 水 蒸 气 交 替 通 入 红 热 炭 层 ， 得 到 含CO 25%， CO2 4%， N2 70%( 体 积 比 )的 发 生 炉 煤 气 18.3 碳的化合物实 验 室 制 备 ： 2 4H SO 2HCOOH H O CO 浓2 4H SO2 2 4 2 2H C O H O CO CO 浓将 CO2和 H2O用 固 体 NaOH吸 收 ， 得 CO 。纯 CO： 4Ni(CO) (l) Ni(s) 4CO 结 构 ： 等 电 子 体 ： N2 :C O:C O:lB.E.=1071.9kJmol-1N2(941.7)， 但 断 开 第 一 个 键仅 需 273kJmol-1， 远 小 于 N2(523.3)， 故 CO较 活 泼一 、 碳 的 氧 化 物1、 COl偶 极 矩 ： :C O:电 负 性配 位 :C O:=0.12D 性 质 ：加 合 性 ： 羰 基 羰 合 物 ： Ni(CO)4、 Fe(CO)5、Co2(CO)8； COCl2、 COS(碳 酰 硫 )2 2 2 2Hb H O O HbO H O 2 2HbO CO HbCO O 210K 还 原 性 ： 高 温 还 原 金 属 氧 化 物 (g)3CO2Fe(s)3CO(g)(s)OFe 232 2 2 2CO PdCl (aq) H O Pd ( ) CO 2HCl 黑 色CO的 鉴 定 一 、 碳 的 氧 化 物1、 CO 经 典 的 分 子 结 构 ： O=C=O C=O双 键 键 长 124pm (在 CH3CCH3中 ) C O叁 键 键 长 113pm CO2中 ， 碳 、 氧 之 间 键 长 116pm C： sp杂 化 O 432 ： O C O ：等 电 子 体 ： N3-、 N2O、 NO2+、 OCN- 一 、 碳 的 氧 化 物2、 CO2 专 题 讨 论 ： 氧 化 物 还 原 的 热 力 学对 于 ： r mMO R M RO G 2 12 2M(s) 1/2O (g) MO(s) R(s) 1/2O (g) RO(s) GG 更 普 遍 的 式 ： 2 1M(s) 1/2O (g) M O (s)a bab b 1 1 0.095G H T GT图 ， 得 近 似 平 行 线 ， 称 为 氧 化 物 的Ellinaham图 专 题 讨 论 ： 氧 化 物 还 原 的 热 力 学转 折 ？ 2M(g) 1/2O (g) MO(s) 专 题 讨 论 ： 氧 化 物 还 原 的 热 力 学对 于 反 应 ， 不 同 的 还 原 剂 其 熵 变 不 同 -1 -12 2 3 r m -1 -12 r m2 1 1Al(s) O (g) Al O (s) 105J mol K3 2 3Mg(s) 1/2O (g) MgO(s) 97J mol KSS 反 应 熵 变 与 反 应 相 近 ， 温 度 对 总 反 应 的 G影 响很 小 ， 反 应 方 向 主 要 取 决 于 焓 变 ， 谓 之 焓 动 力 反 应 -1 -12 2 2 r m -1 -12 2 r m1H (g) O (g) H O(g) 44J mol K2C(s) O (g) CO (g) 3J mol KSS 温 度 升 高 ， 熵 变 对 反 应 的 影 响 相 对 弱 于 ， 即 H2的 还 原 能 力 相 对 增 强 了 (绝 对 能 力 还 是 减 弱 了 )， C基本 没 变 ， 谓 之 焓 熵 协 同 反 应 2 1 0.051G H H T 专 题 讨 论 ： 氧 化 物 还 原 的 热 力 学 -1 -12 r mC(s) 1/2O (g) CO(g) 89J mol KS 温 度 升 高 ， C的 还 原 能 力 绝 对 增 强 ， 称 为 熵 动 力 反 应2 1 0.184G H H T 碳 作 为 还 原 剂 ， 涉 及 以 下 三 个 反 应 ： (a) 2 CO(g) + O2(g) 2 CO2(g) (b) C(s) + O 2(g) CO2(g) (c) 2 C(s) + O2(g) 2 CO (g) -1 -1r m,a -1 -1r m,b -1 -1r m,c 172J mol K3J mol K178J mol KSSS 分 别 为 焓 动 力 、 焓 熵 协 同 、 熵 动 力 反 应 ，以 谁 为 主 ？ 作 图 ， 温 度 高 于 983K时 ， 以 CO为 主800 m.p.273 1273 T/K 200400 600 (a) (b)(c)(d)Ty Tz983Kr Gm / kJmol -| MnO专 题 讨 论 ： 氧 化 物 还 原 的 热 力 学 当 温 度 为 Ty时 ， (c) (d)两 线 相交 ， 该 温 度 时 两 个 反 应 的 rGm相 等 。 当 TTy时 ， C可 以将 MnO还 原 ， 且 产 物 是 CO。 Tz(a) (b)(c) Ty (d)正 是 由 于 2C + O2 2 CO 反 应 的 存 在 ， 才 使 得 碳在 冶 金 工 业 上 被 广 泛 用 为 还 原 剂 。若 产 生 CO2， 即 (d)线 和 (b)线 相 交 ， 则 温 度 还 要 高达 到 Tz以 上专 题 讨 论 ： 氧 化 物 还 原 的 热 力 学 二 、 碳 酸 及 其 盐 C 采 用 sp2 等 性 杂 化与 端 O 之 间 ： 1 个 键 1 个 键与 羟 基 O 之 间 ： 2 个 键 sp2 pC 采 用 sp 2 等 性 杂 化 存 在 64 OHO C OH H2CO3 CO321、 结 构 二 元 弱 酸 ？ K1=4.4 10-7， K2=4.7 10-11+ 2 72 2 3 1CO H O H HCO 4.4 10K 32 2 2 3) CO H O H CO 1.8 10K 42 3 3 1H CO HCO H 2.6 10K 故 H2CO3为 中 强 酸二 、 碳 酸 及 其 盐2、 碳 酸 的 酸 性3、碳 酸 盐 的 溶 解 性 ： 碱 金 属 和 (NH4)2CO3等 易 溶 于水 。 Li和 其 余 碳 酸 盐 难 溶 ， 酸 式 盐 溶 解 度 大 于 正 盐 钟 乳 石 的 形 成NaHCO3、 KHCO3和 NH4HCO3的 溶 解 度 相 对 小 些 。原 因 是 HCO 3 分 子 间 有 氢 键 ，缔 合 成 双 聚 酸 根 造 成 的 。 专 题 讨 论 ： 碳 酸 盐 的 沉 淀 形 式Na2CO3、 NaHCO3均 显 碱 性 ， NaHCO3的 pH=?以 碳 酸 盐 沉 淀 金 属 离 子 时 ， 存 在 两 种 沉 淀 剂 ， OH-和CO32-， 得 到 哪 种 沉 淀 ？ 2 23 3CO sp,CO OH sp,OH J K J K ， 且 ， 生 成 碱 式 碳 酸 盐 OH sp,OHJ K ， 生 成 氢 氧 化 物 2 23 3OH sp,OH 5 6CO sp,CO/ 10 10/J KJ K 关 键 在 于 CO32-、 OH-的 计 算l对 于 0.1moldm-3Na2CO3： CO32-=0.10moldm-3、 OH-=4.5 10-3moldm-3 (1) 碳 酸 盐 ： Ca2+、 Sr2+、 Ba2+、 Ag+ (2) 碱 式 碳 酸 盐 ： M2(OH)2CO3： Mg2+、 Zn2+、 Cu2+、Cd2+、 Mn2+、 Pb2+、 Bi3+、 Hg2+、 Co2+、 Ni2+ (3) 氢 氧 化 物 ： Fe 3+、 Cr3+、 Al3+、 Sn4+、 Sn2+、 Sb3+碱 式 碳 酸 盐 不 是 碳 酸 盐 和 氢 氧 化 物 的 混 合 物 ， 如 ：Cu2(OH)2CO3受 热 (100 )不 分 解 ， 而 Cu(OH)2于80 分 解 专 题 讨 论 ： 碳 酸 盐 的 沉 淀 形 式 l对 于 0.1moldm-3NaHCO3： CO32-=1.2 10-3moldm-3、 OH-=2.0 10-6moldm-3OH-浓 度 降 低 更 多 ， 部 分 碱 式 盐 沉 淀 变 为 碳 酸 盐 (1) 碳 酸 盐 ： Ca2+、 Sr2+、 Ba2+、 Ag+、 Cd2+、 Mn2+、Ni2+ 、 Mg2+ (2) 碱 式 碳 酸 盐 ： M2(OH)2CO3： Zn2+、 Cu2+、 Pb2+、Bi3+、 Hg2+、 Co2+ (3) 氢 氧 化 物 ： Fe3+、 Cr3+、 Al3+、 Sn4+、 Sn2+、 Sb3+专 题 讨 论 ： 碳 酸 盐 的 沉 淀 形 式 l对 于 CO2饱 和 的 NaHCO3： (1) 碳 酸 盐 ： Ca2+、 Sr2+、 Ba2+、 Ag+、 Mg2+ 、 Cd2+、Mn2+、 Ni2+ 、 Zn2+、 Co2+ (2) 碱 式 碳 酸 盐 ： M2(OH)2CO3： Cu2+、 Pb2+、 Bi3+、Hg2+ (3) 氢 氧 化 物 ： Fe3+、 Cr3+、 Al3+l对 于 CO2饱 和 溶 液 ： (1) 碳 酸 盐 ： Ca2+、 Sr2+、 Ba2+、 Ag+、 Mg2+ 、 Cd2+、Mn2+、 Ni2+ 、 Zn2+、 Co2+ 、 Pb2+ (2) 碱 式 碳 酸 盐 ： 无 (3) 氢 氧 化 物 ： Fe 3+、 Cr3+、 Al3+ 专 题 讨 论 ： 碳 酸 盐 的 沉 淀 形 式 常 用 (NH4)2CO3、 NH4HCO3、 CO(NH2)2作 沉 淀 剂 ，优 点 在 于 ： NH4+易 于 除 去 ， OH-相 近 ， CO32-略 小思 考 ： 0.10moldm-3 NH4HCO3溶 液 各 物 种 的 浓 度 是多 少 ？+4 3 2 3 2 2 3 a a10.10 0.10NH HCO H O NH H O H CO /x x K K Kx x l特 殊 地 ， Hg22+的 沉 淀 2+ 22 3 2 3Hg CO Hg CO ( ) HgO( ) Hg( ) 淡 黄 色 黄 色 黑 色 专 题 讨 论 ： 碳 酸 盐 的 沉 淀 形 式 H2CO3MHCO3M2CO34、碳 酸 盐 的 热 稳 定 性 ：MCO3： M2+的 极 化 能 力 越 强 ， 则 越 易 分 解 M2+对 O的 反 极 化 作 用 与 C4+对 O的 极 化 作 用 的 对 抗l 同 一 族 金 属 的 碳 酸 盐 稳 定 性 从 上 到 下 增 加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 分 解 T/ 100 540 900 1290 1360l 过 渡 金 属 碳 酸 盐 稳 定 性 差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分 解 T / 900 315 350 282 价 电 子 构 型 8e _ (1 8+2)e_ 18e_ (9-17)e_ 二 、 碳 酸 及 其 盐 1、 卤 化 物 ： CX4和 CXnY4-nl水 解 ： -14 2 2 r mCF(g) 2H O(g) CO 4HF = 385kJ molG 但 CF4动 力 学 稳 定 ， CCl4高 温 水 解lCClnF4-n用 作 制 冷 剂 ： 氟 利 昂 破 坏 臭 氧 层 的 元 凶lCBrnF4-n用 作 制 冷 剂 ： 哈 龙 灭 火 剂 CCl4也 用 作 灭 火 剂 ， 但 44Na CCl 4NaCl C 2、 硫 化 物 ： CS2， 常 用 溶 剂 ， 结 构 同 CO26004 2 24S CH CS 2HS 2 2 2 3CS Na S=Na CS CS32-： 同 CO32-， 但 不 稳 定 三 、 碳 的 卤 化 物 、 硫 化 物 与 碳 化 物 3、 碳 化 物 ：三 、 碳 的 卤 化 物 、 硫 化 物 与 碳 化 物l离 子 型 碳 化 物 ： 与 IA、 IIA、 IIIA 族 金 属 形 成 的 碳化 物 ， 不 一 定 有 离 子 键 ， 有 典 型 的 金 属 原 子 。 离 子 型碳 化 物 易 被 水 分 解 ， 生 成 乙 炔 或 甲 烷 。C22-： 如 CaC2；C4-： 如 Al4C3， Be2CMg2C3 + 4 H2O = 2 Mg(OH)2 + 形 成 炔3CHCHC Al4C3 + 12 H2O = 4 Al (OH)3 + 3 CH4 AlAl AlAlC C CBe 2C： 反 CaF2结 构 ， 即 C4-面 心 立 方密 堆 积 ， Be2+填 于 所 有 四 面 体 空 隙 3、 碳 化 物 ：三 、 碳 的 卤 化 物 、 硫 化 物 与 碳 化 物l原 子 型 (共 价 型 )碳 化 物 ：高 硬 度 ： SiC(硬 度 为 9)、B4C(打 磨 金 刚 石 )； 高 熔点 ； 耐 腐 蚀SiC(金 刚 砂 )， 结 构 同 金 刚石 ， 最 稳 定 的 Si的 二 元 化合 物 。 在 空 气 中 能 被 熔 融的 碱 或 碳 酸 钠 所 分 解 。SiC + 4KOH +2O 2 K2SiO3 +K 2CO3 + 2H2OSiC + 2Na2CO3 Na2SiO3 + Na2O + 2CO(g) + C 3、 碳 化 物 ：三 、 碳 的 卤 化 物 、 硫 化 物 与 碳 化 物l金 属 型 碳 化 物 ： 碳 与 过 渡 金 属 中 半 径 较 大 的 金 属所 形 成 。 有 金 属 光 泽 ， 能 传 热 导 电 ， 熔 点 高 ， 硬 度大 (但 脆 性 也 较 大 )。 这 些 性 质 和 原 有 的 金 属 十 分 相似 ， 因 此 也 叫 金 属 化 合 物 。碳化钨锯片WC用 于 制 造 高 速 切 削 工 具TiC用 于 耐 高 温 涂 层 一 、 硅 烷 通 式 ： SinH2n+2， n1称 多 硅 酸x = 1 ， y = 1 ， H2SiO3 (偏 )硅 酸x = 1 ， y = 2 ， H4SiO4 正 硅 酸 (原 硅 酸 )x = 2 ， y = 1 ， H2Si2O5 二 偏 硅 酸x = 2 ， y = 3 ， H6Si2O7 焦 硅 酸H2SiO3制 备 ： =3) 形 成 一 维 长 链 或 环 状环 状 ： SiO 3n2n-(n=3) 长 链 ： nn-1， SiO32- 四 、 含 氧 酸 及 其 盐 共 用 2个 角 氧 ： 硅 灰 石 Ca3(Si3O9) 星 叶 石 Na2FeTi(Si4O12) 绿 宝 石 Be3Al2(Si6O18)透 辉 石 CaMg(SiO 3)2 四 、 含 氧 酸 及 其 盐 共 用 2个 角 氧 ： 链 状 硅 酸 根 之 间 ， 通 过 阳 离 子 相互 结 合 成 束 ， 即 成 纤 维 状 硅 酸 盐 ， 如 石 棉 。 蓝 石 棉 四 、 含 氧 酸 及 其 盐 温 石 棉 H4 (Mg Fe)3 Si2O9(注 意 有 OH和 H2O)四 、 含 氧 酸 及 其 盐 共 用 3个 角 氧 ： Si:O=1:(1+3 0.5)=1:2.5通 式 ： Si2O5n2n-， 层 状 结 构 白 云 母KAl2(AlSi3O10)(OH)2两 种 Al： 铝 氧 半 径 比=0.41， 既 可 4配 位 取 代Si的 位 置 ， 又 可 6配 或作 为 平 衡 电 荷 阳 离 子硅 铝 酸 盐 ：(Al+Si):O=1:2.5四 、 含 氧 酸 及 其 盐 金 云 母 H4K2Mg6Al2Si6O24四 、 含 氧 酸 及 其 盐 共 用 2.5个 角 氧 (共 用 两 个 与 三 个 角 氧 的 硅 交替 排 列 )： Si:O=2:(4+1.5)=1:2.75通 式 ： Si4O11n6n-， 双 链 (并 4、 6元 环 双 链 )透 闪 石 (并 6元 环 )Ca 2Mg5(Si4O11)2(OH)2 四 、 含 氧 酸 及 其 盐 共 用 4个 角 氧 ： Si:O=1:(4 0.5)=1:2， 骨 架 状 (体 状 )结 构 ， SiO2为 什 么 会 形 成 种 类 如 此 繁 多 的 硅 酸 盐 ？地 球 化 学 ： 地 壳 中 含 量 (原 子 Clarke值 )：O： 53.8%； Si： 18.2%， 不 是 4:1啊四 、 含 氧 酸 及 其 盐高 岭 土 Al2O32SiO22H2O白 云 母 K2O3Al2O36SiO2石 棉 CaO3MgO4SiO2正 长 石 K2OAl2O36SiO2天 然 沸 石 ： NaCa 0.5(Al2Si5O14) 10H2O泡 沸 石 ： Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O(Al/Si=1)沸 石 ： Al/Si=3) 长 链 ：NaPO3n、SiO32-、 SO3、CrO3 OA(OH)3层 状 ： 云 母 有 限 集 团 ：P4O10 A(OH)4环 状长 链双 链层 状无 限 体 状SiO2双链 2. 条 件 ： 与 OH的 酸 性 有 关 。 酸 性 越 强 ， 条 件 越 苛 刻l强 酸 ： 以 浓 H2SO4、 P4O10脱 水24 10H O4 2 7P O2HClO Cl Ol中 强 酸 ： 加 热 脱 水 4 2 2 7 2KHSO K S O H O 22 4 2 2 2 7H O2NaH PO Na H POl弱 酸 ： 调 节 pH即 可 ， 如 硅 酸 盐 的 缩 合2 + 2 144 2 7 22CrO 2H CrO H O 4.2 10K 专 题 讨 论 ： 含 氧 酸 盐 缩 合 的 规 律 性 3. 普 遍 性 ：lATPl卤 代 硅 烷 的 缩 合 4 4SiR X SiR (OH) ( )n n n n 水 解 硅 醇缩 合 一 次 ： 硅 醚缩 合 两 次 ： 链 状 硅 油 ： 粘 度 低 ， 沸 点 高 ， 用 于 加热 油 浴 、 真 空 泵 油 等缩 合 三 次 ： 硅 橡 胶 (无 机 橡 胶 )， 稳 定 性 。 由 n=1, 2, 3物 质 按 一 定 比 例 缩 合 而 成 ， n=1者 在 端 部 ， n=2者 成 链 ， n=3者 成 链 并 交 联 (交 连 度 可 调 )l分 子 内 脱 水 形 成 重 键 或 成 环 2H O2 5 2 4C H OH C H2H O2 2 5 2 5H N(CH ) COOH( ) HN(CH ) C=O谷 氨 酸l脱 其 它 小 分 子 ： 酯 化 、 成 肽 、 硝 化 、 磺 化 、 脱 H2等谷 酰 胺 专 题 讨 论 ： 含 氧 酸 盐 缩 合 的 规 律 性 一 、 氧 化 物 、 含 氧 酸 (盐 )1、 酸 碱 性 ： 两 种 氧 化 物 ： MO和 MO2， MO两 性 偏碱 ， MO2两 性 偏 酸 ， 均 不 溶 于 水 。 氧 化 物 的 水 化 物 也不 同 程 度 的 具 有 两 性 。 在 水 溶 液 中 有 两 种 电 离 方 式 ：18.5 锡、铅的化合物 M 2+ + 2 OH M (OH)2 H+ + HMO2 M 4+ + 4 OH M (OH)4 H+ + HMO3 + H2O碱 性 最 强 的 是 Pb(OH)2， 酸 性 最 强 的 是 Ge(OH)4 。 即 ：GeO 2 SnO2 PbO2Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4GeO SnO PbOGe(OH)2 Sn(OH)2 Pb(OH)2酸 性 增 加 碱性增加 一 、 氧 化 物 、 含 氧 酸 (盐 )2、 Sn(II)的 还 原 性Sn+O2、 SnO+O2SnO222SnO SnO Sn 无 氧 4+ 2+a,Sn /Sn 0.15VE Sn(II)为 强 还 原 剂 ，与 氧 化 性 酸 作 用 得 Sn(IV)2 3 2 2 2( 2)H O Sn 4HNO SnO H O 4NOx x -锡 酸-锡 酸 ？ 4 2 2 6SnCl 6H O H Sn(OH) 4HCl 有 何 区 别 ？ 二 者 均 为 不 溶 物 ， 但 -锡 酸 溶 于 酸和 碱 ， -稀 酸 不 溶 于 酸 ； 一 般 认 为 二 者 含 水 量 、质 点 大 小 、 表 面 性 质 不 同 ； 高 温 灼 烧 后 的 SnO2不与 酸 碱 作 用 ， 仅 溶 于 熔 融 碱 2- -6 2b,Sn(OH) /HSnO 0.96VE Sn(II)在 酸 中 鉴 定 HgSn(II)在 碱 中 鉴 定 Bi 2- 3 3 62Bi(OH) 3Sn(OH) 3OH 2Bi(s, ) 3Sn(OH) 黑2 - 2-2 2 2 62 - 2-2 2 6Sn 2HgCl 4Cl Hg Cl (s, ) SnClSn Hg Cl 4Cl 2Hg(l, ) SnCl 白黑Sn(OH)3-在 浓 强 碱 中 歧 化 ： 2-3 62Sn(OH) Sn(OH) Sn( ) 浅 黑 色 一 、 氧 化 物 、 含 氧 酸 (盐 )2、 Sn(II)的 还 原 性 3、 Pb(IV)的 氧 化 性PbO、 PbO2稳 定 性 差 别 小 ： 生 成 焓 分 别 为 -219和 -276， 故 Pb在 空 气 中 加 热 生 成 PbO。一 、 氧 化 物 、 含 氧 酸 (盐 )PbO有 红 色 、 黄 色 两 种 晶 型PbO(黄 色 )又 名 黄 丹 、 密 陀 僧 ， 药 材488PbO( ) PbO( )红 色 正 方 黄 色 正 交375 5502 2 3 3 4PbO Pb O Pb O PbO Pb2O3混 合 氧 化 物 ： 橙 色 ， PbOPbO2 Pb3O4： 红 色 ， 又 称 铅 丹 或红 丹 ， 为 PbII2PbIVO4如 何 验 证 ？Pb3O4+4 HNO3=2 Pb(NO3)2+PbO2(棕 黑 )+2 H2OPb(NO3)2通 过 生 成 PbCrO4黄 色 沉 淀 得 以 证 实 ；PbO2可 由 反 应 证 实 PbO2+4 HCl = PbCl2 + Cl2+ 2 H2O3、 Pb(IV)的 氧 化 性一 、 氧 化 物 、 含 氧 酸 (盐 )Pb(IV)具 有 强 氧 化 性5PbO 2+2Mn2+ + 4 H+=5Pb2+2MnO4 +2H2O 如 何 制 备 PbO2?PbO2用 作 铅 蓄 电 池 的 正 极 ， 负 极 为 Pb， 介 质 为 H2SO4Pb(OH)3+ClO = PbO2 + Cl+ OH+ H2OPb(Ac)4 + 2H2O = PbO2 + 4HAc (最 纯 ) 2+a,Pb /Pb 0.126VE 2a,PbO /Pb 1.455VE 2.041V ?E 4- 24 4 a,PbSO /PbPbSO 2e Pb SO 0.356VE 负 极 ： 4+ -2 4 4 2a,PbO /PbSOPbO 3H 2HSO 2e PbSO 2H O1.685VE 正 极 ： 3、 Pb(IV)的 氧 化 性一 、 氧 化 物 、 含 氧 酸 (盐 ) 4、 Sn(II)、 Pb(II)盐l溶 解 性 ： 易 溶 盐 ： Pb(Ac)2和 Pb(NO3)2， 且 均 存在 配 位 作 用PbSO4可 溶 于 3moldm-3的 HNO3， 但 不 溶 于 相 同 浓 度的 HClO4， 表 明 其 与 NO3-亦 存 在 配 位 作 用Pb(Ac)n2-n： 1=145， 2=810， 3=2950， 表 明Pb(Ac)2很 少 电 离 +3Pb(NO ) : 15.1 4 4 4 3 4 2 4PbSO 3NH Ac( ) NH Pb(Ac) (NH ) SO 饱 和 一 、 氧 化 物 、 含 氧 酸 (盐 )多 数 难 溶 ： PbCl 2， PbI2， PbSO4， PbCO3， PbCrO4等 4、 Sn(II)、 Pb(II)盐l溶 解 性 ：Pb2+的 鉴 定 ： 黄 色 PbCrO4， 可 溶 于 碱 2 134 3 4 3PbCrO 3OH Pb(OH) CrO Pb(OH) : 2 10 BaCrO4、 SrCrO4均 不 溶 于 碱 一 、 氧 化 物 、 含 氧 酸 (盐 ) Pb2+ Pb2+ Pb(OH) 3- PbCl2(白 ) PbSO4(白 ) PbI2(黄 ) PbCrO4 (黄 ) PbCl42- PbHSO4 PbI42- Pb2+Cr2O72-浓 HCl 浓 H2SO4 I- HNO3OH- 4、 Sn(II)、 Pb(II)盐l水 解 性 ：一 、 氧 化 物 、 含 氧 酸 (盐 ) 7.122 3.922 10 H Pb(OH) OHPb 10 H Sn(OH) OHSn KK (g)CO)(s,COPb(OH)OH2CO2Pb 4HClSn(OH)H-O6HSnCl HCl),Sn(OH)Cl(sOHSnCl 2322-232 6224 22 白 SnX2、 SnX4、 PbX2、 PbF4、 PbCl4(低 温 )SnCl2易 水 解 ， 再 考 虑 到 Sn(II)的 还 原 性 ， 应 如 何 配制 SnCl2的 溶 液 ？在 HCl介 质 中 ， 并 加 Sn粒久 置 后 浓 度 、 酸 度 如 何 变 化 ？ 2+ + 4+2 22Sn O 4H 2Sn 2H O 4+ 2+Sn Sn 2Sn 故 酸 度 降 低 ，Sn2+浓 度 升 高易 形 成 配 离 子 ： SnCl3-、 SnCl62-、 PbCl42-， 在 浓HCl中 存 在 PbCl64-。 稳 定 性 顺 序 相 反 ， 即 ：Sn2+： F-Cl-Br- Pb2+： I-Br-Cl-F- 二 、 卤 化 物 SnS、 SnS2、 PbSlSnS： 暗 棕 色 ， 酸 性 和 还 原 性 ， 并 可 配 溶 于 中 等浓 度 HCl中2 22 3SnS S SnS + 3 2SnS 2H 3Cl SnCl H S lSnS2： 金 黄 色 ， 俗 称 金 粉 ， 酸 性 ， 易 可 配 溶 2 22 3SnS S SnS 2 22 3 63SnS 6OH 2SnS Sn(OH) lPbS： 黑 色 ， 可 溶 于 HCl(配 位 )、 HNO3(氧 化 还原 )， 不 与 Sx2-反 应 2 4 2PbS 4HCl H PbCl H S O4H3S2NO)Pb(NO8HNO3PbS 2233 2 2 6 2SnS 6HCl H SnCl H S 三 、 硫 化 物 2 2 4 2PbS 4H O PbSO 4H O 现 出 土 的 古 代 壁 画 、 泥 俑 常 常 是 黑 的 ， 因 为 古 代 人用 铅 白 (Pb2(OH)2CO3)作 白 颜 料 ， 铅 白 与 H2S作 用成 PbS黑 色 沉 淀 ,因 此 可 用 此 法 使 之 变 白 。沉 淀 互 相 转 化 :Pb(NO3)2 Na2SO4PbSO4(白 ) KI PbI2 (黄 )Na2CO3PbCO 3 (白 ) PbS H2O2 三 、 硫 化 物 本章小结 碳 族 元 素 单 质 、 氢 化 物 、 卤 化 物 、 硫 化 物 、含 氧 酸 (盐 )的 制 备 和 性 质 氧 化 物 还 原 的 热 力 学 问 题 ： 焓 动 力 、 熵 动 力 、焓 熵 协 同 反 应 酸 碱 平 衡 与 沉 淀 溶 解 平 衡 ： 碳 酸 盐 的 沉 淀 形式 含 氧 酸 的 缩 合 反 应 ： 各 种 硅 酸 盐 的 结 构 Sn、 Pb的 重 要 反 应 SnCl4 H2O H2SnO3+HCl (强烈)Sn+Cl2(过) HClS2 SnS2 Na2SnS3Na2S H+ SnS2 +H2S SnCl62+H2SHClH2SnCl6Sn2+与 Sn( ) Sn2+ Sn4+O2SnSS22SnS32 H+ SnS2+H2SH2O,ClHCl+Sn(OH)ClFe3+Sn4+Fe2+ OHSn(OH)2OHSn(OH)3Bi3+ Bi+Sn(OH)6 2 HgCl2Hg2Cl2+ Sn4+Sn2+Hg+ Sn4+ 课后作业p451：1， 2， 3， 4， 5， 7， 8， 9， 10， 11， 15