第十五碳族元素课件

第十五章 碳族元素15-1 15-1 碳族元素的通性碳族元素的通性15-2 15-2 碳族元素的单质及其化合物碳族元素的单质及其化合物15-3 15-3 无机化合物的水解性无机化合物的水解性2024/7/172024/7/171元素符号元素符号C CSiSiGeGeSnSnPbPb价电层结构价电层结构2 2s s2 22p2p2 23s3s2 23p3p2 24s4s2 24p4p2 25s5s2 25p5p2 26s6s2 26p6p2 2电负性电负性2.252.251.901.902.012.01()()1.96()1.96()1.80()1.80()2.33()2.33()1.87()1.87()主氧化数主氧化数+4(+2+4(+2)+4(+2+4(+2)+4,+2+4,+2+4,+2+4,+2(+4)+2(+4)+2晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体2024/7/172024/7/172 1.1.惰性电子对效应：惰性电子对效应：C C，SiSi+氧化态稳氧化态稳定，定，PbPb是是+氧化态稳定。氧化态稳定。2.2.C-C,C-H,C-OC-C,C-H,C-O键能很高键能很高,奠定了有机化合奠定了有机化合物众多的基础。物众多的基础。3.3.SiSi-SiSi键能低，所以硅链不会太长，硅键能低，所以硅链不会太长，硅化合物比碳化合物少得多。化合物比碳化合物少得多。SiSi-O-O键能高，对键能高，对应化合物多。应化合物多。4.4.本族元素单质易形成同素异形体。本族元素单质易形成同素异形体。特点：特点：2024/7/172024/7/173碳原子的成键特征碳原子的成键特征成键形式成键形式价键结构价键结构化合物举例化合物举例spsp3 3杂化杂化4 4个单键个单键C C正四面体正四面体金刚石、金刚石、CHCH4 4CCICCI4 4、C C2 2H H6 6spsp2 2杂化，杂化，2 2个单个单键，一个双键键，一个双键C C平面三角形平面三角形石墨、石墨、COCICOCI2 2C C2 2H H4 4、C C6 6H H6 6spsp杂化，杂化，1 1个单个单键，一个叁键键，一个叁键CC直线形直线形C C2 2H H2 2、HCNHCNspsp杂化杂化,一个叁一个叁键键,1,1个孤电子对个孤电子对CC直线形直线形COCO2024/7/172024/7/174一、碳族元素在自然界的分布一、碳族元素在自然界的分布二、碳族元素的单质二、碳族元素的单质三、氧化物三、氧化物四、含氧酸及其盐四、含氧酸及其盐五、氢化物五、氢化物六、卤化物和硫化物六、卤化物和硫化物2024/7/172024/7/175一、自然界的分布一、自然界的分布C C 单质状态：主要是金刚石和石墨。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、化合物：煤、石油、天然气、动植物、石灰石、白云石、石灰石、白云石、COCO2 2等。等。SiSi 靠靠SiSi-O-O键联结成各种链状、层状和立体键联结成各种链状、层状和立体状结构，构成各种岩石及其风化产物状结构，构成各种岩石及其风化产物-土壤和泥砂。土壤和泥砂。GeGe、SnSn、PbPb主以硫化物形式存在。主以硫化物形式存在。2024/7/172024/7/176锡石锡石SnOSnO2 2方铅矿方铅矿 PbS PbS 2024/7/172024/7/177二、碳族元素的单质二、碳族元素的单质1.1.碳的同素异形体碳的同素异形体 金刚石、石墨、碳原子簇金刚石、石墨、碳原子簇 金刚石金刚石 天然存在的最硬的单质（硬度：天然存在的最硬的单质（硬度：1010）所有单质中熔点最高（所有单质中熔点最高（38233823K K）金属：硬度最大为金属：硬度最大为Cr(Cr(硬度：硬度：9 9）熔点最高为熔点最高为W W（368320K368320K）2024/7/172024/7/178 原子晶体，原子晶体，C C：spsp3 3等等性杂化，所有价电子都性杂化，所有价电子都参与了共价键的形成参与了共价键的形成,晶体中没有自由电子，晶体中没有自由电子，因此不导电。室温下对因此不导电。室温下对所有化学试剂显惰性。所有化学试剂显惰性。用途：钻石、装饰品，用途：钻石、装饰品，钻头，磨削工具。钻头，磨削工具。2024/7/172024/7/1792024/7/172024/7/1710混合型晶体混合型晶体-原子晶体、分子晶体、金属晶体。原子晶体、分子晶体、金属晶体。石墨晶体石墨晶体2024/7/172024/7/1711C C的同素异形体中，的同素异形体中，石墨最稳定。石墨最稳定。2024/7/172024/7/1712C C6060(足球烯、富勒烯足球烯、富勒烯)简介简介 结构：结构：6060个碳原子构个碳原子构成近似于球形的成近似于球形的3232面体，面体，即由即由1212个正五边形和个正五边形和2020个正六边形组成。每个个正六边形组成。每个碳原子以碳原子以spsp2 2杂化轨道与杂化轨道与相邻三个碳原子相连。相邻三个碳原子相连。剩余的剩余的P P轨道在轨道在C C6060的外围的外围和腔内形成大和腔内形成大键。其键。其形状酷似足球，故称作形状酷似足球，故称作足球烯。足球烯。2024/7/172024/7/1713制备：用纯石墨做电极，制备：用纯石墨做电极，在氦气氛中放电，电弧中在氦气氛中放电，电弧中产生的碳烟沉积在水冷反产生的碳烟沉积在水冷反应器内壁，此碳烟中有应器内壁，此碳烟中有C C6060、C C7070等碳原子簇。等碳原子簇。用途用途:超导体（嵌入碱超导体（嵌入碱金属）、有机软铁磁体、金属）、有机软铁磁体、光学材料、功能高分子材光学材料、功能高分子材料、生物活性材料等。料、生物活性材料等。2024/7/172024/7/1714碳纳米管碳纳米管2024/7/172024/7/1715无定形碳无定形碳木炭木炭活性炭活性炭 炭黑：油漆、颜料炭黑：油漆、颜料 焦炭焦炭 ：冶金还原剂：冶金还原剂吸附能力吸附能力2024/7/172024/7/17162.2.冶金工业中冶金工业中碳碳的的还原反应还原反应 2 2CO+OCO+O2 22CO2CO2 2（a)a)C+O C+O2 2COCO2 2（b)b)2 2C+OC+O2 22CO2CO（c)c)-200-200-400-400-600-600 G G273273 983 1273 2273 983 1273 2273274274 （T/KT/K）2024/7/172024/7/17172024/7/172024/7/17183.3.金刚石的人工合成金刚石的人工合成 C(C(石墨）石墨）（金刚石）（金刚石）f fG Gm m/kJmol/kJmol-1-1 0 2.9 0 2.9/gcm/gcm-3-3 2.260 3.515 2.260 3.515f fH Hm m/kJmol/kJmol-1 -1 O 1.897O 1.897 转化反应是吸热的体积减小的反应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？欲使反应正向进行，需采取的措施是？-高温、高压、催化剂。高温、高压、催化剂。2024/7/172024/7/1719 溶剂说：石墨先溶解在溶剂（金属催化剂）溶剂说：石墨先溶解在溶剂（金属催化剂）中成为单个碳原子，然后在冷却时直接生成中成为单个碳原子，然后在冷却时直接生成金刚石。金刚石。固相转化说：石墨的碳原子间的键不发生固相转化说：石墨的碳原子间的键不发生断裂，而是在催化剂的作用下，按一定方向断裂，而是在催化剂的作用下，按一定方向位移直接转化为金刚石结构。位移直接转化为金刚石结构。转化机理转化机理2024/7/172024/7/17204.4.硅、锗、锡、铅单质硅、锗、锡、铅单质SiSi:原子晶体，类似于金刚石，灰黑色，硬、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。应。高纯硅可作半导体材料。*Si+2OHSi+2OH-+H+H2 2O=SiOO=SiO3 32-2-+2H+2H2 2GeGe：原子晶体，金刚石型晶体结构，比原子晶体，金刚石型晶体结构，比SiSi活泼，活泼，能溶于氧化性酸（浓能溶于氧化性酸（浓H H2 2SOSO4 4，浓浓HNOHNO3 3）中得中得到到GeGe（），），难溶于难溶于NaOHNaOH,也不与空气中的也不与空气中的O O2 2、H H2 2O O和非氧化性酸作用。高纯锗也是较和非氧化性酸作用。高纯锗也是较好的半导体材料。好的半导体材料。2024/7/172024/7/1721SnSn：灰锡灰锡()白锡白锡()脆锡脆锡()白锡白锡:有延展性金属有延展性金属,286,286K K逐步转化为粉末逐步转化为粉末状灰锡而自行毁坏状灰锡而自行毁坏(锡疫锡疫).).马口铁为镀锡薄铁马口铁为镀锡薄铁.SnSn+2HCI(+2HCI(热、浓热、浓)=)=SnCISnCI2 2+H+H2 2 3Sn+8HNO 3Sn+8HNO3 3(冷、稀冷、稀)=3)=3SnSn(NO(NO3 3)2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O SnSn+4HNO+4HNO3 3(浓浓)=)=H H2 2SnOSnO3 3(SnO(SnO2 2HH2 2O)+4NOO)+4NO2 2+H+H2 2O O SnSn+2OH+2OH-+2H+2H2 2O=O=SnSn(OH)(OH)4 42-2-+H+H2 22024/7/172024/7/1722 Pb Pb:质软、密度大（质软、密度大（11.3511.35gcmgcm-3-3),),纯铅纯铅在空气中不稳在空气中不稳 定定PbPb（OHOH）2 2或或PbPb2 2（OHOH）2 2COCO3 3 化工厂或实验室可用铅做耐酸反应器的衬化工厂或实验室可用铅做耐酸反应器的衬里和储存、输送酸液的管道设备（里和储存、输送酸液的管道设备（PbCIPbCI2 2、PbSOPbSO4 4等难溶）。不能输送饮用水等难溶）。不能输送饮用水(有毒有毒)。可输。可输送硬水送硬水 难溶保护膜难溶保护膜PbSOPbSO4 4，PbPb2 2（OHOH）2 2COCO3 3 。PbPb易溶于稀易溶于稀HNOHNO3 3、浓硫酸、浓硫酸 PbPb(HSO(HSO4 4)2 2 和浓盐酸和浓盐酸 H H2 2PbCIPbCI4 4。冷浓冷浓HNOHNO3 3中钝化中钝化.2024/7/172024/7/1723GeGeSnSnPbPb2024/7/172024/7/1724三、氧化物三、氧化物1.1.COCO和和COCO2 2制制备备发生炉煤气（发生炉煤气（C+C+空气空气CO+NCO+N2 2）水煤气水煤气 C+HC+H2 2O O CO+HCO+H2 22024/7/172024/7/1725结构：结构：与与N N2 2是等电子体（是等电子体（1414个电子）个电子）思考题：思考题：O O和和C C的电负性差值较大（的电负性差值较大（3.44-2.25=0.893.44-2.25=0.89），），但但COCO分子的偶极矩却很小（分子的偶极矩却很小（0.120.12D D），），说明原因。说明原因。3 34 42024/7/172024/7/1726COCO的性质的性质物性：无色、有毒气体，难溶于水，无味。物性：无色、有毒气体，难溶于水，无味。化性：化性：可燃性可燃性 2 2CO+OCO+O2 2=2CO=2CO2 2 ，兰色火焰，放出大兰色火焰，放出大量热。量热。强还原性强还原性 FeOFeO+CO=Fe+CO+CO=Fe+CO2 2(冶金）冶金）*CO+PdCI CO+PdCI2 2+H+H2 2O=COO=CO2 2+2HCI+Pd+2HCI+Pd（检验）检验）*2Ag(NH 2Ag(NH3 3)2 2+CO+2H+CO+2H2 2O=2Ag+COO=2Ag+CO3 32-2-+4NH+4NH4 4+2024/7/172024/7/1727加合性加合性 Ni+4CO=Ni(CO)Ni+4CO=Ni(CO)4 4Ni+4CONi+4CO*Cu(NH Cu(NH3 3)2 2Ac+CO+NHAc+CO+NH3 3 Cu(NHCu(NH3 3)3 3(CO)Ac(CO)Ac其它反应：其它反应：CO+HCO+H2 2=CH=CH3 3OHOH 思考题：思考题：1.1.在用炉火取暖时，为防止煤气中在用炉火取暖时，为防止煤气中毒，在火炉上放一大盆水或等闻到煤气味就搬毒，在火炉上放一大盆水或等闻到煤气味就搬走火炉的做法是否可行？走火炉的做法是否可行？2.2.炭火炉烧得炽热时，泼少量水的瞬间炉火炭火炉烧得炽热时，泼少量水的瞬间炉火烧的更旺，为什么？烧的更旺，为什么？2024/7/172024/7/1728COCO2 2的性质的性质 无色、无味（酸味）、不燃、不助燃，可灭无色、无味（酸味）、不燃、不助燃，可灭火，但不能灭火，但不能灭MgMg、ALAL、P P等引起的火灾。等引起的火灾。COCO2 2+Mg=2MgO+C;4P+10CO+Mg=2MgO+C;4P+10CO2 2=P=P4 4O O1010+10CO +10CO 干冰干冰-固体固体COCO2 2（分子晶体），制冷剂。分子晶体），制冷剂。用途：啤酒、饮料、纯碱、小苏打、铅白等。用途：啤酒、饮料、纯碱、小苏打、铅白等。2.SiO2.SiO2 2(俗名：石英、海砂、水晶、碧玉、玛瑙等）俗名：石英、海砂、水晶、碧玉、玛瑙等）原子晶体原子晶体,Si:OSi:O=1:2,=1:2,熔点高、硬度大、难溶水熔点高、硬度大、难溶水.2024/7/172024/7/17292024/7/172024/7/1730硅氧四面体硅氧四面体金刚石金刚石 二氧化硅二氧化硅 2024/7/172024/7/1731SiOSiO2 2的化学性质的化学性质高温下被高温下被MgMg、ALAL、B B还原还原 SiOSiO2 2+2Mg(AL+2Mg(AL、B)B)SiSi+MgOMgO(B(B2 2O O3 3、ALAL2 2O O3 3)除除F F2 2、HFHF外不与其它外不与其它X X2 2和酸作用和酸作用 SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2OHOH2 2SiFSiF6 6（腐蚀玻璃）腐蚀玻璃）溶于热强碱液或熔融溶于热强碱液或熔融NaNa2 2COCO3 3 SiO SiO2 2+2OH+2OH-=SiO=SiO3 32-2-+H+H2 2O O SiO SiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 光缆：高纯光缆：高纯SiOSiO2 2熔融体中拉出的直径约熔融体中拉出的直径约100100mm的细丝（光导纤维）的细丝（光导纤维）光缆光缆2024/7/172024/7/17323.Sn3.Sn、PbPb的氧化物的氧化物SnOSnO：难溶于水的黑色固体，两性。难溶于水的黑色固体，两性。SnOSnO+2HCI=SnCI+2HCI=SnCI2 2+H+H2 2O O SnOSnO+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SnOSnO2 2+H+H2 2O OSnOSnO2 2：难溶水的白色固体难溶水的白色固体,两性偏酸两性偏酸.SnO SnO2 2+2NaOH(+2NaOH(熔融熔融)=)=NaNa2 2SnOSnO3 3+H+H2 2O O PbPb的的氧化物氧化物PbOPbO(密陀僧密陀僧):):黄色、难溶于水黄色、难溶于水,两性两性偏碱。溶偏碱。溶HAcHAc和和HNOHNO3 3PbPb2+2+Sn Sn的的氧化物氧化物2024/7/172024/7/1733PbOPbO2 2:暗棕色暗棕色,难溶于水难溶于水,两性偏酸两性偏酸.强氧化性。强氧化性。*PbOPbO2 2+4HCI+4HCI（浓）浓）=PbCIPbCI2 2+CI+CI2 2+2H+2H2 2O O *2PbO 2PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4（浓）浓）=2=2PbSOPbSO4 4+O+O2 2+2H+2H2 2O O *5PbO5PbO2 2+2Mn+2Mn2+2+4H+4H+=2MnO=2MnO4 4-+5Pb+5Pb2+2+2H+2H2 2O O PbO PbO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2PbOPbO3 3+H+H2 2O O2024/7/172024/7/1734工业上工业上PbOPbO2 2主要用于制造铅蓄电池（正极）主要用于制造铅蓄电池（正极）电极反应电极反应 负：负：PbSOPbSO4 4+2+2-=PbPb+SO+SO4 42-2-(=-0.356V=-0.356V）正：正：PbOPbO2 2+SO+SO4 42-2-+4H+4H+2+2-=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O (=1.69V=1.69V）总反应：总反应：2024/7/172024/7/1735PbPb3 3O O4 4:(:(铅丹、红铅铅丹、红铅),),红色粉末红色粉末.*PbPb3 3O O4 4+4HNO+4HNO3 3=2Pb(NO=2Pb(NO3 3)2 2+PbO+PbO2 2+2H+2H2 2O O做红色颜料做红色颜料,油漆船舶和桥梁钢架油漆船舶和桥梁钢架.PbPb3 3O O4 4+8HCI=3PbCI+8HCI=3PbCI2 2+CI+CI2 2+4H+4H2 2O OPbPb3 3O O4 4+4HI=2PbI+4HI=2PbI2 2+PbO+PbO2 2+2H+2H2 2O OPbPb3 3O O4 4+8HI=3PbI+8HI=3PbI2 2+I+I2 2+4H+4H2 2O O2024/7/172024/7/1736四、含氧酸及其盐四、含氧酸及其盐1.1.碳酸和碳酸盐碳酸和碳酸盐碳酸碳酸(H H2 2COCO3 3)二元弱酸二元弱酸 K K1 1=4.210=4.210-7-7（水中主要水中主要COCO2 2HH2 2O O）K K2 2=5.610=5.610-11-11 碳酸盐碳酸盐 水溶性水溶性 正盐：铵及碱金属（正盐：铵及碱金属（LiLi除外）盐易溶，余难溶。除外）盐易溶，余难溶。酸式盐：大多易溶酸式盐：大多易溶2024/7/172024/7/1737 S(S(难溶正盐难溶正盐)S(S(相应酸式盐相应酸式盐)S S（CaCOCaCO3 3)SCa(HCO)S(S(相应酸式盐相应酸式盐)S(Na S(Na2 2COCO3 3)S(NaHCO)S(NaHCO3 3)易溶盐：易溶盐：NaNa2 2COCO3 3 NaHCO NaHCO3 3 K K2 2COCO3 3 KHCO KHCO3 3100100溶解度溶解度 45 16 156 60 45 16 156 60(g/100gHg/100gH2 2O)O)2024/7/172024/7/1738 溶解度的反常是由于溶解度的反常是由于HCOHCO3 3-离子通过氢键离子通过氢键形成双聚或多聚链状离子的结果。形成双聚或多聚链状离子的结果。双聚（双聚（HCOHCO3 3）2 22-2-多聚（多聚（HCOHCO3 3）n nn n-2024/7/172024/7/1739*(2)(2)热稳定性热稳定性A A 无水碳酸盐的稳定性同族内自上而下增加无水碳酸盐的稳定性同族内自上而下增加 BeCO BeCO3 3 MgCO MgCO3 3 CaCO CaCO3 3 SrCO SrCO3 3 BaCO BaCO3 3 373K 813K 1170K 1462K 1633K 373K 813K 1170K 1462K 1633KB B 碳酸正盐碳酸正盐 碳酸氢盐碳酸氢盐 碳酸碳酸C C 碱金属碳酸盐碱金属碳酸盐 碱土金属碳酸盐碱土金属碳酸盐 过渡金属碳酸盐过渡金属碳酸盐 Na Na2 2COCO3 3 CaCO CaCO3 3 CuCO CuCO3 3 难难 1170 1170K 473KK 473K2024/7/172024/7/1740*(3)(3)水解性水解性2024/7/172024/7/1741 氢氧化物沉淀：氢氧化物沉淀：S S氢氧化物氢氧化物S S碳酸盐碳酸盐 AIAI3+3+、FeFe3+3+、CrCr3+3+、SnSn2+2+、SnSn4+4+、SbSb3+3+等等(水解性强水解性强)2 2FeFe3+3+3CO+3CO3 32-2-+3H+3H2 2O=2Fe(OH)O=2Fe(OH)3 3+3CO+3CO2 2 碱式碳酸盐：碱式碳酸盐：S S氢氧化物氢氧化物 S S碳酸盐碳酸盐MgMg2+2+、PbPb2+2+、CuCu2+2+、BiBi3+3+、ZnZn2+2+、HgHg2+2+、CdCd2+2+等等 2 2CuCu2+2+2CO+2CO3 32-2-+H+H2 2O=2CuO=2Cu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3+CO+CO2 2 碳酸盐沉淀：碳酸盐沉淀：S S氢氧化物氢氧化物S S碳酸盐碳酸盐CaCa2+2+、SrSr2+2+、BaBa2+2+、NiNi2+2+、AgAg+、MnMn2+2+等等(难水解难水解)BaBa2+2+CO+CO3 32-2-=BaCO=BaCO3 32024/7/172024/7/17422.2.硅酸和硅酸盐硅酸和硅酸盐 硅酸：硅酸：通式通式xSiOxSiO2 2YHYH2 2O O 正硅酸正硅酸 H H4 4SiOSiO4 4 偏硅酸偏硅酸 H H2 2SiOSiO3 3 二偏硅酸二偏硅酸 H H2 2SiSi2 2O O5 5 焦硅酸焦硅酸 H H6 6SiSi2 2O O7 7 K K1 1=3.010=3.010-10-10 ；K K2 2=2.010=2.010-12-12 Na Na2 2SiOSiO3 3+2HCI=H+2HCI=H2 2SiOSiO3 3+2NaCI+2NaCI*Na Na2 2SiOSiO3 3+2NH+2NH4 4CI=HCI=H2 2SiOSiO3 3+2NaCI+2NH+2NaCI+2NH3 32024/7/172024/7/1743 硅胶硅胶 稍透明的白色固态物质，内部有很多微小稍透明的白色固态物质，内部有很多微小的空隙，内表面积很大，有很强的吸附性能，的空隙，内表面积很大，有很强的吸附性能，可做吸附剂可做吸附剂 、干燥剂和催化剂载体。、干燥剂和催化剂载体。2024/7/172024/7/1744变色硅胶干燥剂变色硅胶干燥剂用用CoCICoCI2 2溶液浸泡硅酸凝胶，然后干燥活化得到溶液浸泡硅酸凝胶，然后干燥活化得到 CoCI CoCI2 2（无水）无水）CoCICoCI2 266H H2 2O O （可再生）可再生）兰色兰色蓝紫蓝紫紫红紫红粉红粉红2024/7/172024/7/1745硅酸盐硅酸盐a a 碱金属硅酸盐易溶，余难溶。重金属硅酸碱金属硅酸盐易溶，余难溶。重金属硅酸盐有特征颜色。盐有特征颜色。水水中中花花园园2024/7/172024/7/1746b b SiO SiO2 2+不同比例的碱性氧化物共熔，可得到不同比例的碱性氧化物共熔，可得到确定组成的硅酸盐确定组成的硅酸盐 最简单：偏硅酸盐（最简单：偏硅酸盐（NaNa2 2SiOSiO3 3）水玻璃水玻璃 正硅酸盐（正硅酸盐（NaNa4 4SiOSiO4 4）普通玻璃：普通玻璃：NaNa2 2COCO3 3、CaCOCaCO3 3和和SiOSiO2 2共熔得到共熔得到的硅酸钠和硅酸钙的混合物。的硅酸钠和硅酸钙的混合物。组成为组成为 NaNa2 2COCO3 3CaCOCaCO3 34 4SiOSiO2 2。加不同金属氧化物可得不同颜色玻璃。加不同金属氧化物可得不同颜色玻璃。2024/7/172024/7/1747结构结构SiOSiO2 2和硅酸盐的基本结构单元均为和硅酸盐的基本结构单元均为SiOSiO4 4四面体四面体硅氧四面体硅氧四面体无限长单链状结无限长单链状结构的多硅酸根构的多硅酸根2024/7/172024/7/1748无限长双链兼环状结构的多硅酸根无限长双链兼环状结构的多硅酸根2024/7/172024/7/1749铝硅酸盐铝硅酸盐 硅氧四面体中，如有部分硅被铝取代，则硅氧四面体中，如有部分硅被铝取代，则网络骨架带负电，骨架空隙中必须存在中和电网络骨架带负电，骨架空隙中必须存在中和电荷的阳离子。此矿物即铝硅酸盐。荷的阳离子。此矿物即铝硅酸盐。钠长石：钠长石：NaNa2 2OAIOAI2 2O O3 36SiO6SiO2 2 粘土粘土:AIAI2 2O O3 32SiO2SiO2 222H H2 2O O 钠沸石：钠沸石：NaNa2 2OAIOAI2 2O O3 33SiO3SiO2 222H H2 2O OCaOCaO铝酸盐铝酸盐硅硅酸盐酸盐2024/7/172024/7/1750 分子筛分子筛 沸石分子筛沸石分子筛某些笼形的天然硅酸盐和铝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。筛分分子的作用。合成分子筛合成分子筛A A型组成：型组成：NaNa2 2OAIOAI2 2O O3 32SiO2SiO2 255H H2 2O O 见见P P7537532024/7/172024/7/1751*3.3.锡铅的氢氧化物及含氧酸盐锡铅的氢氧化物及含氧酸盐 SnSnSnSn2+2+2OH+2OH-=Sn(OH)=Sn(OH)2 2白，两性白，两性 Sn(OH)Sn(OH)2 2+2H+2H+=Sn=Sn2+2+2H+2H2 2O O Sn(OH)Sn(OH)2 2+2OH+2OH-=Sn(OH)=Sn(OH)4 42-2-SnSn4+4+4NH+4NH3 3HH2 2O O-H-H2 2SnOSnO3 3白白,两性偏酸两性偏酸-锡酸锡酸,无定形体无定形体,易溶于碱和浓盐酸易溶于碱和浓盐酸 Sn(OH)Sn(OH)4 4+2OH+2OH-=Sn(OH)=Sn(OH)6 62-2-Sn(OH)Sn(OH)4 4+6HCI=H+6HCI=H2 2SnCISnCI6 6+4H+4H2 2O OSn+HNOSn+HNO3 3(浓浓)-H-H2 2SnOSnO3 3 白色晶态白色晶态,两性偏酸，难溶于酸碱。两性偏酸，难溶于酸碱。2024/7/172024/7/1752亚锡酸根离子亚锡酸根离子 SnSn（OHOH）4 42-2-为强还原剂为强还原剂 B B SnSn(OH)(OH)6 62-2-/SnSn（OHOH）4 42-2-=-0.96V=-0.96V BiBi3+3+的鉴定反应的鉴定反应*3Sn(OH)3Sn(OH)4 42-2-+2Bi+2Bi3+3+6OH+6OH-=2Bi(=2Bi(黑黑)+3)+3SnSn(OH)(OH)6 62-2-Bi(OH)Bi(OH)3 3+CI+CI2 2+3NaOH=NaBiO+3NaOH=NaBiO3 3+2NaCI+3H+2NaCI+3H2 2O O 2Bi 2Bi3+3+3S+3S2-2-=Bi=Bi2 2S S3 32024/7/172024/7/1753 PbPbPbPb2+2+2OH+2OH-=PbPb(OH)(OH)2 2白色，两性偏碱。白色，两性偏碱。PbPb(OH)(OH)2 2+2HNO+2HNO3 3=PbPb(NO(NO3 3)2 2+2H+2H2 2O O PbPb(OH)(OH)2 2+OH+OH-=PbPb(OH)(OH)3 3-PbPb(OH)(OH)3 3-+CIO+CIO-PbOPbO2 2+CI+CI-+H+H2 2O+OHO+OH-PbPb(OH)(OH)4 4 棕色，两性，不稳定。棕色，两性，不稳定。2024/7/172024/7/1754GeGe(OH)(OH)4 4 SnSn(OH)(OH)4 4 PbPb(OH)(OH)4 4 棕棕 白白 棕棕GeGe(OH)(OH)2 2 SnSn(OH)(OH)2 2 PbPb(OH)(OH)2 2 白白 白白 白白酸酸性性增增强强酸酸 性性 增增 强强碱碱 性性 增增 强强碱碱性性增增强强GeGe、SnSn、PbPb氢氧化物的酸碱性氢氧化物的酸碱性2024/7/172024/7/1755五、氢化物五、氢化物C-HC-H化合物，有机讨论化合物，有机讨论SiSi-H-H化合物，通式化合物，通式SiSin nH H2n+22n+2(n=1(n=16)6)甲硅烷：甲硅烷：SiHSiH4 4结构：结构：X XC C=2.25=2.25X XH H=2.2=2.2X Xsisi=1.9=1.92024/7/172024/7/1756性质性质物性：无色、无臭气体物性：无色、无臭气体化性：化性：热稳定性热稳定性 SiH SiH4 4CHCHCH4 4易水解易水解 3 3d d轨道轨道2024/7/172024/7/1757SiHSiH4 4制法：制法：GeHGeH4 4:无色气体，不稳定。无色气体，不稳定。SnSn、PbPb氢化物极少见。氢化物极少见。2024/7/172024/7/1758*六、卤化物六、卤化物C,SiC,SiMXMX4 4;Ge,Sn,PbGe,Sn,PbMXMX2 2,MX,MX4 41.CCI1.CCI4 4 无色液体，四面体型非极性分子，难溶于水，无色液体，四面体型非极性分子，难溶于水，易溶于有机溶剂。易溶于有机溶剂。由于分子轨道全被电子填满，所以不活泼，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。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）。用途：有机溶剂，灭火剂（如：电器火灾）。2024/7/172024/7/17592.2.SiXSiX4 4SiFSiF4 4 SiO SiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O无色带刺激性臭味的气体，易溶于水并水解。无色带刺激性臭味的气体，易溶于水并水解。3SiF 3SiF4 4+4H+4H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+2H+2H2 2SiFSiF6 6（酸性酸性 H H2 2SOSO4 4)NaOHNaOH或或NaCINaCI(过过)Na Na2 2SiFSiF6 6 （农业杀虫灭菌剂，木料防腐剂）农业杀虫灭菌剂，木料防腐剂）NaNa、K K、BaBa的氟硅酸盐难溶于水的氟硅酸盐难溶于水LiLi、CaCa的氟硅酸盐能溶于水的氟硅酸盐能溶于水2024/7/172024/7/17603 3SiFSiF4 4+2Na+2Na2 2COCO3 3+2H+2H2 2O=2NaO=2Na2 2SiFSiF6 6+H+H4 4SiOSiO4 4+2CO+2CO2 2SiCISiCI4 4:SiSi+2CI+2CI2 2=SiCI=SiCI4 4 SiO SiO2 2+2C+2CI+2C+2CI2 2=SiCI=SiCI4 4+2CO+2CO 无色液体，易挥发，有强烈的刺激性。潮无色液体，易挥发，有强烈的刺激性。潮湿空气中因水解产生白色烟雾。湿空气中因水解产生白色烟雾。SiCISiCI4 4+4H+4H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+4HCI+4HCI思考题：产物中是否会产生思考题：产物中是否会产生H H2 2SiCISiCI6 6?为什么？为什么？2024/7/172024/7/17613 3、SnSn的卤化物的卤化物SnCISnCI2 2 2 2FeFe3+3+Sn+Sn2+2+=2Fe=2Fe2+2+Sn+Sn4+4+*2Sn 2Sn2+2+O+O2 2+4H+4H+=2Sn=2Sn4+4+2H+2H2 2O O *2HgCI 2HgCI2 2+SnCI+SnCI2 2=SnCI=SnCI4 4+Hg+Hg2 2CICI2 2 *HgHg2 2CICI2 2+SnCI+SnCI2 2=SnCI=SnCI4 4+2Hg+2Hg鉴定鉴定SnSn2+2+和和HgHg2+2+*水解：水解：SnCISnCI2 2+H+H2 2O=O=SnSn(OH)CI+HCI(OH)CI+HCI 思考题思考题 实验室如何配制与保存实验室如何配制与保存SnCISnCI2 2溶液？溶液？2024/7/172024/7/1762SnCISnCI4 4 无色液体无色液体,共价化合物共价化合物,溶于有机溶剂。溶于有机溶剂。遇水强烈水解，在潮湿空气中发烟。遇水强烈水解，在潮湿空气中发烟。SnCI SnCI4 4+2H+2H2 2O=SnOO=SnO2 2+4HCI+4HCI SnCI SnCI4 4+（x+2)Hx+2)H2 2O=SnOO=SnO2 2xHxH2 2O+4HCIO+4HCI在盐酸中在盐酸中 SnCISnCI4 4+2HCI=H+2HCI=H2 2SnCISnCI6 6*2HgCI 2HgCI2 2+SnCI+SnCI2 2+2HCI=H+2HCI=H2 2SnCISnCI6 6+Hg+Hg2 2CICI2 2*HgHg2 2CICI2 2+SnCI+SnCI2 2+2HCI=H+2HCI=H2 2SnCISnCI6 6+2Hg+2Hg 思考题：思考题：HgCIHgCI2 2 过量和过量和 SnCISnCI2 2过量，最终产过量，最终产物是否相同？物是否相同？2024/7/172024/7/17634.4.PbPb的卤化物的卤化物 PbCI PbCI2 2:白色白色,易溶于沸水和浓盐酸易溶于沸水和浓盐酸 PbCIPbCI2 2+2HCI=H+2HCI=H2 2PbCIPbCI4 4 PbIPbI2 2:黄色丝状有亮光黄色丝状有亮光 易溶于沸水和易溶于沸水和KIKI。PbI PbI2 2+2KI=K+2KI=K2 2PbIPbI4 4 PbCIPbCI4 4:低温存在低温存在PbOPbO2 2+4HCI(PbCI+4HCI(PbCI4 4)PbCI)PbCI2 2+CI+CI2 2 2024/7/172024/7/1764七、七、SnSn、PbPb的硫化物的硫化物 SnSSnS SnS SnS2 2 PbSPbS 颜色颜色 暗棕暗棕 黄色黄色 黑色黑色 酸碱性酸碱性 弱碱弱碱 弱酸弱酸 弱碱弱碱NaNa2 2S;(NHS;(NH4 4)2 2S S SnS SnS3 3 2-2-NaNa2 2S S2 2;(NH;(NH4 4)2 2S S2 2 SnSSnS3 3 2-2-SnS SnS3 32-2-+2H+2H+=H=H2 2S+SnSS+SnS2 22024/7/172024/7/1765PbSPbS+4HCI+4HCI（浓）浓）=H H2 2S+HS+H2 2PbCIPbCI4 4 3PbS+8H3PbS+8H+2NO+2NO3 3=3Pb=3Pb2+2+3S+2NO+4H+3S+2NO+4H2 2O OPbSPbS+4H+4H2 2O O2 2=PbSO=PbSO4 4+4H+4H2 2O O2024/7/172024/7/1766八、铅的一些含氧酸盐八、铅的一些含氧酸盐易溶盐：易溶盐：Pb(NOPb(NO3 3)2 2,Pb(Ac),Pb(Ac)2 2(铅糖，有毒）铅糖，有毒）难溶盐：难溶盐：PbSO PbSO4 4（白），制白色油漆白），制白色油漆 PbSOPbSO4 4+H+H2 2SOSO4 4(热、浓热、浓)=)=Pb(HSOPb(HSO4 4)2 2PbSOPbSO4 4+2NH+2NH4 4Ac(Ac(饱和饱和)=)=Pb(Ac)Pb(Ac)2 2+(NH+(NH4 4)2 2SOSO4 4PbSOPbSO4 4+3NaOH(+3NaOH(过量过量、热热)=)=NaPb(OH)NaPb(OH)3 3+Na+Na2 2SOSO4 42024/7/172024/7/1767PbCrOPbCrO4 4 黄黄(铬黄颜料的主成分铬黄颜料的主成分)PbPb2+2+CrO+CrO4 42-2-=PbCrO=PbCrO4 4（中性或微酸性中形成）中性或微酸性中形成）鉴定鉴定PbPb2+2+或或CrOCrO4 42-2-离子离子能溶于能溶于NaOHNaOH及强酸及强酸PbCrOPbCrO4 4+3NaOH=Na+3NaOH=NaPbPb(OH)(OH)3 3+Na+Na2 2CrOCrO4 42 2PbCrOPbCrO4 4+4HNO+4HNO3 3=2Pb(NO=2Pb(NO3 3)2 2+H+H2 2CrCr2 2O O7 7+H+H2 2O OS(MCrOS(MCrO4 4)S(MCr)0 =91.44 kJmol 0 常温反应不能自发。常温反应不能自发。(2)(2)r rS Sm m=133.675 Jmol=133.675 Jmol-1-1KK-1-1 00 由由r rG Gm m=r rH Hm m-T-T r rS Sm m知知 T T升高，升高，r rG Gm m减小，所以升温对反应有利。减小，所以升温对反应有利。（3 3）平衡时）平衡时r rG Gm m=0=0，T=T=r rH Hm m/r rS Sm m=982K=982K2024/7/172024/7/178613.13.配溶液：配溶液：先将先将SnCISnCI2 22H2H2 2O O溶解溶解在浓盐酸中，然在浓盐酸中，然后加水稀释到所需浓度。目的是抑制水解。后加水稀释到所需浓度。目的是抑制水解。SnCISnCI2 2+H+H2 2O=O=SnSn(OH)CI+HCI(OH)CI+HCI保存溶液：保存溶液：加锡粒防止氧化加锡粒防止氧化 2 2SnSn2+2+O+O2 2+4H+4H+=2Sn=2Sn4+4+2H+2H2 2O O Sn Sn4+4+SnSn=2 2SnSn2+2+2024/7/172024/7/178717.17.设反应按下式进行设反应按下式进行 Pb Pb2+2+SnSn=PbPb+Sn+Sn2+2+K K=Sn=Sn2+2+/Pb/Pb2+2+=0.46=0.46LgKLgK=nEnE/0.0591/0.0591Lg0.46=2ELg0.46=2E/0.0591=-0.337/0.0591=-0.337E E=-0.01=-0.01（PbPb2+2+/PbPb)-)-(Sn(Sn2+2+/SnSn)=-0.01)=-0.01(Sn(Sn2+2+/SnSn)=-0.126+0.01=-0.116(v)=-0.126+0.01=-0.116(v)2024/7/172024/7/178818.18.SnSn+2HCI(+2HCI(浓、热）浓、热）=SnCISnCI2 2+H+H2 2 SnSn+2CI+2CI2 2(干燥干燥)=)=SnCISnCI4 4 SnCISnCI2 2+2FeCI+2FeCI3 3=2FeCI=2FeCI2 2+SnCI+SnCI4 4 SnCISnCI4 4+2H+2H2 2O=SnOO=SnO2 2+4HCI+4HCI SnSSnS+Na+Na2 2S S2 2=Na=Na2 2SnSSnS3 3 SnSSnS3 32-2-+2H+2H+=SnS=SnS2 2+H+H2 2SS SnSn+SnCI+SnCI4 4=2SnCI=2SnCI2 2 3 3PbSPbS+8HNO+8HNO3 3=3Pb(NO=3Pb(NO3 3)2 2+2NO+3S+4H+2NO+3S+4H2 2O O PbPb3 3O O4 4+8HI=3PbI+8HI=3PbI2 2+I+I2 2+4H+4H2 2O O2024/7/172024/7/178919.19.A:SnCIA:SnCI2 2(S)B:(S)B:SnSn(OH)CI C:SnCI(OH)CI C:SnCI2 2D:D:AgCI AgCI E:Ag(NHE:Ag(NH3 3)2 2CI F:CI F:SnSSnSG:(NHG:(NH4 4)2 2SnSSnS3 3 H:SnS H:SnS2 2 I:Hg I:Hg2 2CICI2 2 J:Hg J:Hg2024/7/172024/7/1790补充题补充题1.1.SnSn SnSn+2HCI=SnCI+2HCI=SnCI2 2+H+H2 2 SnCI SnCI2 2+H+H2 2O=O=SnSn(OH)CI+HCI(OH)CI+HCI Sn Sn2+2+2OH+2OH-=SnSn(OH)(OH)2 2 SnSn(OH)(OH)2 2+2OH+2OH-=SnSn(OH)(OH)4 42-2-3Sn(OH)3Sn(OH)4 42-2-+2Bi(OH)+2Bi(OH)3 3=2Bi=2Bi+3+3SnSn(OH)(OH)6 62-2-2HgCI 2HgCI2 2+SnCI+SnCI2 2=SnCI=SnCI4 4+Hg+Hg2 2CICI2 2 HgHg2 2CICI2 2+SnCI+SnCI2 2=SnCI=SnCI4 4+2Hg+2Hg2024/7/172024/7/17912.2.X:PbX:Pb3 3O O4 4 A:PbO A:PbO2 2 B:PbCrO B:PbCrO4 4 C:CI C:CI2 2PbPb3 3O O4 4+4HNO+4HNO3 3=2Pb(NO=2Pb(NO3 3)2 2+PbO+PbO2 2+2H+2H2 2O OPbPb2+2+CrO+CrO4 42-2-=PbCrO=PbCrO4 4PbOPbO2 2+6HCI(+6HCI(浓浓)=)=H H2 2PbCIPbCI4 4+CI+CI2 2+2H+2H2 2O O2024/7/172024/7/17923.3.A:PbCOA:PbCO3 3 B:B:PbO PbO C:COC:CO2 2 D:D:PbPb(NO(NO3 3)2 2 E:PbCI E:PbCI2 2 F:F:PbS PbS G:HCI H:S I:NOG:HCI H:S I:NO PbCO PbCO3 3=PbOPbO+CO+CO2 2 CO CO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O PbOPbO+2HNO+2HNO3 3=PbPb(NO(NO3 3)2 2+H+H2 2O O PbPb(NO(NO3 3)2 2+2HCI=PbCI+2HCI=PbCI2 2+2HNO+2HNO3 3 PbCI PbCI2 2+H+H2 2S=S=PbSPbS+2HCI+2HCI 3PbS+8HNO 3PbS+8HNO3 3=3Pb(NO=3Pb(NO3 3)2 2+3S+2NO+4H+3S+2NO+4H2 2O O 2NO+O 2NO+O2 2=NO=NO2 22024/7/172024/7/17934.4.SnCISnCI2 2 PbCI PbCI2 2 SnCI SnCI2 2+H+H2 2O=O=SnSn(OH)CI+HCI(OH)CI+HCI Sn Sn2+2+I+I2 2=Sn=Sn4+4+2I+2I-PbCI PbCI2 2+2HCI=H+2HCI=H2 2PbCIPbCI4 4 PbCI PbCI2 2+H+H2 2S=S=PbSPbS+2H+2H+4CI+4CI-PbSPbS+4H+4H2 2O O2 2=PbSO=PbSO4 4+4H+4H2 2O O2024/7/172024/7/17946.6.A:A:Si Si B:H B:H2 2 C:SiO C:SiO2 2 D:SiF D:SiF4 4 E:H E:H2 2SiOSiO3 3 F:H F:H2 2SiFSiF6 6 G:Na G:Na2 2SiFSiF6 6 SiSi+2NaOH+H+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2 SiSi+O+O2 2=SiO=SiO2 2 SiO SiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O 3SiF 3SiF4 4+3H+3H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 3 +2H+2H2 2SiFSiF6 6 H H2 2SiOSiO3 3+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2O O SiO SiO3 32-2-+2NH+2NH4 4+=H=H2 2SiOSiO3 3 +2NH+2NH3 3 SiF SiF6 62-2-+2Na+2Na+=Na=Na2 2SiFSiF6 6 2024/7/172024/7/1795