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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第4章 碳族元素,氧化值,最大配位数,单质可形成原子晶体,4.1 概述,1,4.2.1 碳的同素异形体,4.2 碳及其化合物,2,石墨插入化合物,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胀了。这在表面与催化方面有特殊的应用。,3,离子型：,还可以插入：氧化物：,SO,3, CrO,3, MoO,3,硫化物：,V,2,S,3, Cr,2,S,3,含氧酸：,C,24,+,HSO,4,-,2H,2,SO,4,4,K,3,C,60,(C,2,H,5,),3,P,2,Pt,6,C,60,5,4.2.2 碳的氧化物,CO,具有还原能力和较强配位能力,HbO,2,+CO HbCO+O,2,CO+PdCl,2,+H,2,O,=,CO,2,+2HCl+Pd,Fe(CO),5, Ni(CO),4, Co,2,(CO),8,其中C是配位原子。,HbH,2,O+O,2,HbO,2,+H,2,O,6,CuCl,+ CO =,CuCl,CO,Cu(NH,3,),2,CH,2,COO+CO+NH,3,= Cu(NH,3,),3,COCH,2,COO,7,1.,M,n,+,电荷高,极易水解，如 Al,3+,Fe,3 +,Cr,3+,加入CO,3,2-,互相促进,发生双水解反应。,Al,2,(SO,4,),3,+Na,2,CO,3,+H,2,O,=,Al(OH),3,+Na,2,SO,4,+CO,2,2.,M,n,+,可水解,其氢氧化物溶解度与碳酸盐差不多,生成碱式盐沉淀，如Be,2+,Mg,2+,Cu,2+,。,2 Mg,2+,+2 CO,3,2,+H,2,O,=,Mg,2,(OH),2,CO,3,+CO,2,2 Be,2+,+2 CO,3,2,+H,2,O,=,Be,2,(OH),2,CO,3,+CO,2,3.,M,n,+,水解程度小,碳酸盐溶解度小,生成碳酸盐沉淀，,如Ca,2+,Sr,2 +,Ba,2 +,:,Ba,2 +,+CO,3,2,=,BaCO,3,4.2.3,M,n,+,与可溶性碳酸盐的反应特点,8,若将0.2mol/l Na,2,CO,3,和 0.2mol/l CaCl,2,混合,是生成 Ca(OH),2,还是CaCO,3,Ksp: 5.510,-6,2.510,-9,Ca,2+,CO,3,2-, = 0.10.1 = 10,-2, 2.510,-9,Ca,2+,OH,-,2 = 0.1(4.510,-3,),2,= 210,-6,Ksp,Mg,2+,OH,-,2,=210,-6,Ksp,生成碱式盐Mg(OH),2,CO,3,9,无定型硅的化学性质,(a)与非金属反应：Si + 2F,2,= SiF,4,(g),SiF,4,+ 2F,-,= SiF,6,2-,Si + Cl,2,= SiCl,4,(l),SiCl,4,易水解,SiCl,4,(l) + 3H,2,O = H,2,SiO,3,(s) + 4HCl (aq),Si + O,2,= SiO,2,3Si + 2N,2,= Si,3,N,4,Si + C = SiC,10,(b)与酸反应,硅在氧化性酸中钝化生成SiO,2,因此不溶解。,3Si + 4 HNO,3,+ 12 HF = 3H,2,SiF,6,+ 4NO + 8 H,2,O,(c)与碱反应猛烈,Si + NaOH + H,2,O = Na,2,SiO,3,+ 2H,2,11,硅烷:,Si,n,H,2n+2,(n,最大为8）,Mg,2,Si + 4HCl = SiH,4,+ 2 MgCl,2,2SiCl,6,(l) + 3LiAlH,4,(s) = 2Si,2,H,6,(g) + 3LiCl(s) + 3AlCl,3,(s),(1),还原性比甲烷强,SiH,4,+AgNO,3,+H,2,O=8Ag+SiO,2,+8HNO,3,(2)稳定性比甲烷差:,SiH,4,Si+2H,2,(3)催化水解:,SiH,4,+(n+2)H,2,O SiO,2,nH,2,O+4H,2,12,Li,2,SiF,6,、CaSiF,6,易溶,Na,2,SiF,6,、K,2,SiF,6,、BaSiF,6,难溶 白色沉淀,4.3.1 硅的卤化物,硅常见的卤化物有SiCl,4,、SiF,4,，它们均强烈水解：,SiCl,4,+H,2,O,=,H,4,SiO,4,+HCl,3SiF,4,+4H,2,O,=,H,4,SiO,4,+4H,+,+2SiF,6,2,SiF,4,+2HF,=,H,2,SiF,6,4.3,硅的化合物,13,H,4,SiO,4,原硅酸,H,2,SiO,3,偏硅酸,x,SiO,2,y,H,2,O 多硅酸,胶冻状硅酸,硅胶,H,2,O,硅酸盐结构复杂, 硅氧四面体为基本骨架。,硅酸钠：,Na,2,O,n,SiO,2,Cu,2+,+ Na,2,SiO,3,=,CuSiO,3,+ 2H,+,泡沸石：Na,2,O,Al,2,O,3,2SiO,2,n,H,2,O,硅酸,4.3.2 硅酸与硅酸盐,14,(a) SiO,4,4,(b) Si,2,O,7,6,(c) Si,4,O,12,8,(d) Si,6,O,18,12,15,4.3.3 沸石分子筛,硅铝酸盐:,M,2/,n,OAl,2,O,3,x,SiO,2,y,H,2,O,孔道空腔,吸附不同大小的分子,吸附剂: 干燥,净化或分离,催化剂: 催化剂载体,广泛应用于化工,环保,食品,医疗,能源,农业及日常生活,石油化工领域,常见:A型,Y型,X型,M型,16,钠沸石：,A:,笼；B: 笼,Na,16,Al,16,Si,24,O,80,16H,2,O,离子交换剂，催化剂载体，分子筛。,比表面积：8001000 m,2,g,-1,微孔道的孔径几百pm；,笼,的孔径1000多pm.,17,4.4 锡、铅的重要化合物,白锡,脆锡（斜方）,161以上,2Pb+O,2,+CO,2,+H,2,O,=,Pb,2,(OH),2,CO,3,13.2以下,灰锡（无定形）,锡 疫,SnO,2,+ C,=,Sn + CO,2,4.4.1 单质,警惕，儿童铅中毒！,18,SnCl,4,H,2,O,H,2,SnO,3,+HCl (,强烈),Sn+Cl,2,(,过,),HCl,S,2,SnS,2,Na,2,SnS,3,Na,2,S,H,+,SnS,2,+H,2,S,SnCl,6,2,+H,2,S,HCl,H,2,SnCl,6,4.4.2,Sn,2+,与,Sn,(,),19,Sn,2+,Sn,4+,O,2,SnS,S,2,2,SnS,3,2,H,+,SnS,2,+H,2,S,H,2,O,Cl,HCl+Sn(OH)Cl,Fe,3+,Sn,4+,+Fe,2+,OH,Sn(OH),2,OH,Sn(OH),3,Bi,3+,Bi,+Sn(OH),6,2,HgCl,2,Hg,2,Cl,2,+,Sn,4+,Sn,2+,Hg+,Sn,4+,20,如何使这些沉淀溶解?,PbCO,3,+2HNO,3, Pb(NO,3,),2,+H,2,O+CO,2,PbSO,4,+OH,(,过量) Pb(OH),3,+SO,4,2,PbSO,4,+NH,4,Ac(饱和) Pb(Ac),3,+SO,4,2,+NH,4,+,醋酸铅俗名叫“铅糖”,甜,有毒,PbSO,4, (白),PbS (黑),PbCrO,4,(黄),PbI,2,(黄),PbCl,2,(白),PbCO,3, (,白),4.4.3,Pb,2+,的难溶性及,Pb,()的氧化性,21,PbS +,H,2,O,2,PbSO,4,+H,2,O,Pb,2+,+,S,+NO+H,2,O,PbS,+ HCl,(,浓),=,H,2,PbCl,4, + H,2,S,PbS,+ HNO,3,现出土的古代壁画、泥桶常常是黑的，,因为古代人用铅白作白颜料,铅白与H,2,S作,用成PbS黑色沉淀,因此可用此法使之变白。,22,PbCrO,4,+ HNO,3,=,Pb,2+,+,Cr,2,O,7,2,+ NO,3,PbCl,2 、,PbI,2,溶于热水,PbCl,2,+ HCl,=,H,2,PbCl,4,PbI,2,+ KI,=,K,2,PbI,4,沉淀互相转化:,Pb(NO,3,),2,Na,2,SO,4,PbSO,4,(白),KI,PbI,2,(黄),Na,2,CO,3,PbCO,3,(白),PbS,23,PbO,2,(棕黑) 强氧化剂,能氧化HCl,H,2,SO,4,Mn,2+,Pb,3,O,4,红色,铅丹(2PbOPbO,2,),PbO,2,+,Mn,2+,+ H,+ ,MnO,4,2,+ Pb,2+,+ H,2,O,Pb,3,O,4,+ HNO,3,=,Pb(NO,3,),2,+ PbO,2,+ H,2,O,K,2,CrO,4,PbCrO,4,沉淀分离出来,:,PbO,2,+HCl(,浓,),PbCl,2,+ Cl,2,24,A,A,A,B,C,N,Al,Si,P,Ga,Ge,As,In,Sn,Sb,Tl,Pb,Bi,与族数对应的最高氧化态越来越不稳定，与族数差2的氧化态愈来愈稳定,主要是6s,2,电子对的惰性,n,s,2,n,p,1,n,s,2,n,p,2,n,s,2,n,p,3,+1,+2,+3,n,s,2,n,s,2,n,s,2,4.4.1 惰性电子对效应,4.5 专题讨论,25,Tl,3+,+ H,2,S,=,Tl,2,S + S + H,+,Tl + HCl,=,TlCl + H,2,PbO,2,+ 4HCl(浓),=,PbCl,2,+ Cl,2,+ 2H,2,O,PbO,2,+ 2H,2,SO,4,=,2PbSO,4,+ O,2,+ 2H,2,O,Ag,+,5PbO,2,+ 2Mn,2+,+ 4H,+,=,5Pb,2+,+2MnO,4,+ H,2,O,5NaBiO,3,(s),+2Mn,2+,+14H,+,=,2MnO,4,+5Na,+,+5Bi,3+,+7H,2,O,26,2MO,(s),=,MO,2,(s),+ M,(s),r,G,(kJ/mol）,2GeO,(s),=,GeO,2,(s),+ Ge,(s) ,122.6,2SnO,(s),=,SnO,2,(s),+ Sn,(s) ,7.2,2PbO,(s),=,PbO,2,(s),+ Pb,(s),+162.0,从,热,力,学,上,从,结,构,上,27,4.5.2 共价化合物的水解性,1.影响共价化合物水解因素, 中心原子价层结构（中心原子所处周期、配位情,况、空轨、半径大小等）。, 空间效应（中心原子半径、配体的大小和数量）。, 电负性效应（中心原子与配体电负性的差异）。,2.,机理,28,+H,2,O,HCl,H,2,O,+HCl,SiCl,4,+H,2,O H,4,SiO,4,+4HCl,H,4,SiO,4,+4HCl,CCl,4,不水解,SiCl,4,水解,四步水解,29,NF,3,不水解; PF,3,水解,BCl,3,+ H,2,O,H,2,O,水解,水解,SF,4,(g)+H,2,O H,2,SO,3,+4HF,不水解,冷水,水解,TeF,6,+6H,2,O,H,6,TeO,6,+6HF,SF,4,SF,6,TeF,6,P(OH),3,+3HF,30,NF,3,不水解,NCl,3,水解,NCl,3,+3H,2,O,=,NH,3,+3HClO,NHCl,2,+HClO,NH,3,+ HClO,反复,31,
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