碳族元素课件

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,*,*,碳族元素,1,2,1.周期表中位置,：第IVA族元素包括碳C、硅Si、锗Ge、锡Sn、铅Pb五种元素统称为碳族元素。其中C 、 Si是非金属元素，其余三种是金属元素。,2,.,价电子层结构,：ns,2,np,2,3.氧化态,：能成氧化数为+4和+2的化合物，碳也能生成氧化数为-4的化合物。在碳族元素中，随着原子序数的增大，氧化数为+4的化合物的稳定性降低，惰性电子对效应逐渐明显。,4.,硅和第IIIA族的硼处于对角线位置，它们的单质及其化合物的性质有相似之处。,5自然界存在,碳：丰度：4.810,-2,%，游离的碳有金刚石和石墨，还以化合态存在于煤炭、石油、天然气、动植物体及石灰石、白云石、二氧化碳中。,硅：丰度：27.7%，占地壳质量的1/4强，含量次于氧。,锗、锡、铅：以矿物质存在，锗石矿Cu,2,SFeSGeS,2,、锡石矿SnO,2,、方铅矿PbS等。,概述,3,4,A,碳,(C),硅,(Si),锗,(Ge),锡,(Sn),铅,(Pb),原子序数,6,14,32,50,82,价层电子构型,2s,2,2p,2,3s,2,3p,2,4s,2,4p,2,5s,2,5p,2,6s,2,6p,2,主要氧化数,0、+2,+4,0、+2,+4,0,、,(+2),+4,0、+2,+4,0、+2,+4,原子半径/pm,77,117,122,141,175,离子半径,r(M,4+,),/pm,16,40,53,69,78,r(M,2+,),/pm,-,-,73,118,119,I,1,/(kJmol,-1,),1402,1012,947,834,703,电负性,(,),3.0,2.1,2.0,1.9,1.9,p,5,能形成+4价、+2价的,化合物,能形成通式为RH,4,的气,态氢化物,(C、Si),最高价氧化物对应水化物通式为H,2,RO,3,或,R（OH）,4,相似性,递变性,1、原子结构,最外层都有4个电子,。,2、物理性质,单质都是固体。,3、化学性质,原子结构,单质物性,化学性质,核电荷数增加，电子层数增加,原子半径增大,熔沸点逐渐降低,密度逐渐增大,氢化物稳定性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,6,碳族元素性质的递变规律,+2、+4,+2、+4,+2、+4,+4,+2、+4,无色或,黑色固体,灰黑色固体,灰白色固体,银白色固体,蓝白色,固体,逐渐减弱,CO、CO,2,SiO,2,GeO,GeO,2,SnO,SnO,2,PbO、PbO,2,H,2,CO,3,H,2,SiO,3,H,4,SiO,4,Ge(OH),4,Sn(OH),4,Pb(OH),4,非金属性递减、金属性递增,酸性递减,碱性递增（多数有两性）,7,碳元素的单质,碳的成键轨道如下：,碳的,同素异形体,：,从X射线衍射分析可知，碳有,金刚石、六方金刚石、石墨、球碳(以C,60,为代表)和管碳等,多种同素异性体，而又以石墨为主。就石墨本身而言，由于层与层相互堆积的次序不同，它又有（六方晶系）型和（菱形晶系）型石墨。,无定形炭,本质上都是纯度不等的石墨微晶。,8,碳的化学性质：,（1）碳在O,2,中燃烧，在620K时，产物为CO,2,。碳能与氟直接化合，但不与其它卤素直接作用。,C(s)2F,2,= CF,2,（2）碳作为还原剂能与一些氧化物或氧化剂反应。,如： PbO(s)+C(S)=Pb(s)+CO(g),Fe,2,O,3,(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g),H,2,O(g)+C(灼热)=CO(g)+H,2,(g),2H,2,SO,4,(浓)+C(s)=CO,2,(g)+2SO,2,(g)+2H,2,O(1),4HNO,3,(浓)+C(s)=CO,2,(g)+4NO,2,(g)+2H,2,O(1),（3）碳在电炉中能与许多物质反应，得到CS,2,，SiC，Al,4,C,3,，CaF,2,和Fe,3,C等等。,C(s)+2S(s)= CS,2,9,碳有许多氧化物，已见报导的有CO、CO,2,、C,3,O,2,、C,4,O,3,、C,5,O,2,和C,12,O,9,，其中常见的是,CO和CO,2,。,一氧化碳,：,1、结构,CO分子和N,2,分子各有10个价电子，它们是,等电子体,，两者的分子轨道的能级次序形式相同,由一个,键,一个双电子,键和一个电子来于O原子的,配,键,组成,。,碳的含氧化合物,CO分子中，电子云偏向氧原子，但是配键是由氧原子的电子对反馈到碳原子上，这样又使得氧原子略带正电性，,碳原子略带负电性,，两种因素相互作用使,CO的偶极短几乎为零,。,正是因为碳原子略带负电性使得孤电子对（体积稍大，核对电子对的控制降低）具有活性。,10,(l)CO还原性：CO为冶金方面的还原剂,，,还能使一些化合物中的金属离子还原。如：,CO+PdCl,2,+H,2,O=CO,2,+Pd+2HCl,CO+2Ag(NH,3,),2,OH=2Ag+(NH,4,),2,CO,3,+2NH,3,这些反应都可以用于检测微量CO的存在。,在工业气体分析中常用亚铜盐的氨水溶液或盐酸溶液来吸收混合气体中的CO，生成CuClCO2H,2,O，这种溶液经过处理放出CO，然后重新使用，与合成氨工业中用铜洗液吸收CO为同一道理。,Cu(NH,3,),2,CH,3,COO+CO+NH,3,=Cu(NH,3,),3,COCH,3,COO,醋酸二氨合铜(I),醋酸羰基三氨合铜(I),(2)CO氧化性：,(,3,)CO与碱的作用,CO显非常微弱的酸性，在473K及1.0110,3,kPa压力下能与粉末状的NaOH反应生成甲酸钠：,NaOH+CO=HCOONa,因此也可以把CO看作是甲酸HCOOH的酸酐。甲酸在浓硫酸作用下脱水可以得到CO。,2、化学性质,:,11,2、结构,在CO,2,分子中，碳原子与氧原子生成四个健，两个,s,和两个大键(即离城,3,4,键)。CO,2,为直线型分子。碳原子上两个未杂化成健的p轨道分别与氧的p轨道发生,重叠,习惯上仍用O=C=O表示。,二氧化碳,：,1、温室效应,CO,2,CO,2,CO,2,CO,2,CO,2,CO,2,CO,2,CO,2,CO,2,CO,2,CO,2,1999年美国Lawrence Livermore国家实验室在40,o,C的温度下将液态CO,2,装入一高压容器用Nd:YbLiF,4,激光器热至1800K，在40GPa高压下,CO,2,在微米级红宝石芯片或铂薄膜上结晶。发现分子晶型的CO,2,转化为SiO,2,结构。,3、不活泼性,CO,2,不活泼，但在高温下，能与碳或活泼金属,镁,、钠等反应。,4、酸性,能与碱、碱性氧化物及碳酸盐反应。,CaCO,3,+CO,2,+H,2,O=,Ca(HCO,3,),2,12,溶解性：,碳酸盐,除,NH,4,+,、,碱金属,(Li,除外,),盐，一般难溶,碳酸氢盐,一般易溶,难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶,如,CaCO,3,(,难溶）,Ca(HCO,3,),2,(,易溶,),易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小,碳酸盐,向浓碳酸钠溶液中通入,CO,2,致饱和,可析出,NaHCO,3,Na,2,CO,3,+ CO,2,+H,2,O,2NaHCO,3,(,易溶,) (,溶解度小,),如,水解性：,碳酸盐,水溶液呈碱性,碳酸氢盐,水溶液呈微碱性,可溶性碳酸盐可作沉淀剂,分离某些离子,CO,3,2-,的鉴定（稀,HCl,或稀,H,2,SO,4,、,Ba(OH),2,）,CO,3,2-,+ 2H,+,CO,2,+ H,2,O,Ba(OH),2,BaCO,3,(,白色,),13,硅单质,硅是本族元素丰度最大的元素，在所有元素中居于第二，它是构成自然界矿物的主体元素， 主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。,硅的制备,：,电炉,2C + SiO,2,= Si + 2CO,723-773K,Si,(粗硅),+ 2Cl,2,= SiCl,4,SiCl,4,+ 2H,2,= Si,(纯),+ 4HCl,用碳或碳化钙在电炉中还原二氧化硅可得到粗硅，经过精炼可得到纯硅,，,纯硅用区域熔融法可以得到高纯硅,。,硅单质,无定形硅,单晶硅,多晶硅,硅晶体为原子晶体，熔点高，可导电，导电率随温度的升高而增大，是典型的半金属。,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在力学性质、电学性质等物理性质方面。多晶硅均不如单晶硅好。,无定形硅是一种黑灰色的粉末，化学性质比晶态活泼,物理性质：,14,与非金属反应,Si + F,2,= SiF,4,Si + 2X,2, SiX,4,(X = Cl,Br),Si + O,2,= SiO,2,1573K,3Si + 2N,2,= Si,3,N,4,Si在含氧酸中被钝化，与氢氟酸及其混合酸反应，生成SiF,4,或H,2,SiF,6,:,3Si + 4HNO,3,+ 18HF3H,2,SiF,6,+ 4NO+ 8H,2,O,与酸反应,与碱反应,无定形硅能与强碱反应放出氢气,：,Si2NaOHH,2,ONa,2,SiO,3,2H,2,与金属反应,与钙、镁、铜、铁等化合生成硅化物：,高温,Si2Mg = Mg,2,Si,化学性质：,15,SiO,4,四面体,Si,O,O,O,O,二氧化硅,SiO,2,是原子晶体，基本结构单元是硅氧四面体，如图所示，原子比=1/2。以,Si-O,共价单键结合。熔点高，硬度大，不导电，不溶于水,.,纯石英称水晶，无色透明，石英玻璃是将石英加热熔融冷却而成，具有耐高温，膨胀系数小，透明度大，不吸收紫外线，用于作光学和耐高温仪器。,二氧化硅的化学性质不活泼，但容易被碱和氢氟酸腐蚀：,SiO,2,4HFSiF,4,H,2,O,SiO,2,2NaOHNa,2,SiO,3,H,2,O,熔融,SiO,2,Na,2,CO,3,= Na,2,SiO,3,CO,2,硅酸,通式：,xSiO,2,yH,2,O,一般用偏硅酸,H,2,SiO,3,的式子代表硅酸,.,刚生成的硅酸主要以,H,4,SiO,4,单分子形式存在, 放置就逐渐缩合成多硅酸溶胶, 在溶胶中加酸或电解质,便可沉淀出白色透明有弹性的硅酸凝胶, 烘干并活化, 便可制得硅胶, 主要用于作干燥剂和吸咐剂。,SiO,2,是酸性氧化物，难溶于水，不能用它和水反应得到硅酸，只能用可溶性硅酸盐经过酸化而得到,SiO,3,2-,+ 2H,+,H,2,SiO,3,硅酸盐,硅酸钠的组成为,xNa,2,OySiO,2,，俗称水玻璃，或泡花碱，用途很广，用于做粘合剂，防腐剂，软水剂，洗涤剂和肥皂的填充剂，也是制硅胶和分子筛的原料。,硅,酸钠是最常见的可溶性硅酸盐，由,石英砂与烧碱或纯碱反应而得到,：,熔融,SiO,2,Na,2,CO,3,= Na,2,SiO,3,CO,2,地壳质量的95%为硅酸盐矿，最重要的天然硅酸盐矿是铝硅酸盐矿，如钙长石， 钠长石等，是提取金属铝的重要原料。,硅酸盐的结构很复杂，但基本结构单元是相同的，均为,硅氧四面体SiO,4,，,通过它的角顶氧原子可以连接成链状，环状，层状或三维网格结构等。各种硅酸盐的结构图形见课本Si-硅酸盐结构,硅含氧化合物,16,锗 锡 铅,硫化物矿,氧化物,焙烧,碳还原,金属,SnO,2,+ 2C = Sn + 2CO,焙烧,2PbS + 3O,2,= 2PbO + 2SO,2,PbO + C = PbCO,PbOCO = PbCO,2,PbSFe = PbFeS,锗:银白色，硬金属；,铅:暗灰色，软金属，密度；,锡：有三种同素异形体（灰锡，白锡，脆锡）。,物理性质：,金属冶炼：,17,锗、锡、铅有MO,2,和MO两类氧化物。,MO,2,都是共价型,、两性偏酸性的化合物。MO也是两性的，但碱性略强。MO化合物的离子性也略强，但还不是典型的离子化合物。所有这些氧化物都是不溶于水的固体。,MO,2,颜色与状态,MO,颜色与状态,GeO,2,弱酸性,SnO,2,两性偏酸性PbO,2,两性略偏酸性,白色固体,白色固体,棕黑色固体,GeO,两性,SnO,两性略偏碱性,PbO,两性偏碱性,黑色固体,黑色固体,黄或黄红色固体,酸性增强,酸性增强,氧化物,：,18,SnO,2,+2NaOH（熔融）=Na,2,SnO,3,+H,2,O,SnO,2,+2Na,2,CO,3,+4SNa,2,SnS,3,+Na,2,SO,4,+2CO,2,锡的氧化物：,SnO,2,为,非整比化合物,，其晶体中锡的比例较大，从而形成n型半导体。当该半导体吸附象H,2,、CO、CH,4,等具有还原性、可燃性气体时，其电导会发生明显的变化，利用这一特点，SnO,2,被用于制造半导体气敏元件，以,检测,上述气体，从而可避免中毒、火灾、爆炸等事故的发生。SnO,2,还用于制不透明的玻璃、珐琅和陶瓷。,侦毒管,19,(2)二氧化铅,（,棕黑色,，两性，酸性大于碱性,）：,PbO,2,+NaOH=Na,2,PbO,3,+H,2,O,PbO,2,+4HCl=PbCl,4,(分解为PbCl,2,和Cl,2,)+H,2,O,PbO,2,+4HCl=PbCl,2,+Cl,2,+H,2,O,PbO,2,+H,2,SO,4,(热浓)=PbSO,4,+O,2,+H,2,O,2Mn(NO,3,),2,+5PbO,2,+6HNO,3,=2HMnO,4,+5Pb(NO,3,),2,+2H,2,O,加热二氧化铅：PbO,2,-Pb,3,O,4,+O,2,-PbO+O,2,铅的氧化物：,铅除了有PbO(密陀僧)和PbO,2,以外,还有常见的“混合氧化物”Pb,3,O,4,(铅丹或红丹， 2PbOPbO,2,)。,(1)一氧化铅:,有两种变体：红色四方晶体和,黄色,正交晶体。,在常温下，红色的比较稳定。,PbO易溶于醋酸或硝酸得到Pb(II)盐，难溶于碱。用于制,铅蓄电池,。,(3) Pb,3,O,4,(铅丹或,红丹,),：,测定其结构为Pb,2,II,Pb,IV,O,4,Pb,3,O,4,+HNO,3,= PbO,2,+ Pb(NO,3,),2,+H,2,O,20,卤化物,：,表中每格内，第一行为状态第二行为熔点，第三行为沸点。,PbCl,2,难溶于冷水,易溶于热水,也能溶解于盐酸中。,PbCl,2,+2HClH,2,PbCl,4,PbI,2,为黄色丝状有亮光的沉淀，易溶于沸水，或因生成配合物而溶解于KI的溶液,PbI,2,+2KIK,2,Pbl,4,21,MS,2,GeS,2,SnS,2,状态 白色固体 黄色固体 铅不生成,制法 H,2,S+GeO,2,Sn+S 二硫化物,Sn,4+,+H,2,S,能溶的试剂 Na,2,S Na,2,S,MS GeS SnS PbS,状态 红色固体 棕色固体 黑色固体,制法 GeS,2,+H,2,Sn+S Pb+S,或GeCl,2,+H,2,S 或Sn,2+,+H,2,S 或Pb,2+,+H,2,S,能溶的试剂 (NH,4,),2,S,2,(NH,4,),2,S,2,稀HNO,3,与砷、锑的硫化物类似，锗和锡的硫化物也易溶于硫化物或多硫化物中形成硫代酸盐。但 PbS不溶于硫化物或多硫化物,PbS,SnS,白色,黄色 红色 棕色 黑色,GeS,SnS,2,GeS,2,硫化物,：,22,铅的一些含氧酸盐,硝酸铅 无色晶体,醋酸铅 无色晶体，,俗名“铅糖”，有毒,易溶于水,用于制取其它铅的化合物,硫酸铅 白色晶体,制白色油漆,碳酸铅 白色晶体，,俗名“铅白” ，有毒,用于制防锈油漆和陶瓷工业,铬酸铅 亮黄色晶体，,有毒,为黄色涂料“铬黄”的主要成分,难溶于水,23,插入视频文件,插入声音文件,PPt中插入图片,插入Flash动画,教育技术总结,24,1,、 在PowerPoint中插入图片,制作演示文稿总少不了要添加图片，这也成了制作演示文稿的基本操作:,先用图像处理软件，将需要添加的图片编辑处理好，然后启动PowerPoint，打开需要添加图片的演示文稿，定位到相应的幻灯片中，执行“插入图片来自文件”命令，打开“插入图片”对话框，定位到图片所在的文件夹，选中需要添加的图片，按下“插入”按钮即可。,2,、在PowerPoint中插入不同格式的声音文件,打开一款媒体播放软件，随便找一首歌曲或者是一部电影，不过暂时先不要播放。我们这里对播放器与媒体类型没有什么特别的要求，前提只有一个，只要能够播放就行，通过以后一系列的操作，我们就可以把这些媒体中的音频转录插入到PowerPoint中去了,在任务拦右下方双击音频设置的图标，即右下方的小喇叭，弹出“主音量”属性框。在该属性框依次选择“选项/属性”。在“调节音量”选项中选中“录音”栏，在下面的列表中勾选“立体声混音”选项，点击“确定”后会弹出“录音控制”对话框，确定“属性/高级控制”没有被勾选后，找到“立体声混音”一栏中的“选择”项，勾选后将“音量”拖动到最大，这样一来，播放器中播放出来的声音就会被直接当成声源录制到PowerPoint中去了，也就实现了内录。,切换到已经打开的播放器界面，开始播放音频或视频文件，这时候会弹出一个对话框，询问是从当前幻灯片还是从第一张幻灯片开始录制，根据实际情况决定后，这时候其实已经开始录制了，等第一张录制好以后就可以右击，选择“下一张”，跳到下一张进行录制，以此类推。,等所有幻灯片录制好以后选择“结束放映”，这时候会弹出对话框，询问是否保存每张幻灯片的排练时间，也就是播放时间，我们选择“保存”就会自动切换到了带时间的大纲视图，看到幻灯片下面的时间了吗，放映的时候PowerPoint会严格按照这时间自动播放下去的。,25,3,、在PowerPoint中简单的插入视频文件,在PowerPoint中单击“插入”标签，点“影片/文件中的影片”，打开“插入影片对话框”，选择影片文件，点“确定”按钮，插入影片的第一帧出现在幻灯片中，选中该视频，你可对播放画面大小自由缩放。PowerPoint提供了两种播放方式，一种是放映时自动播放，一种是放映时单击播放，选用哪一种，就根据你自己的需要了。,4、,在PPT中插入Flash动画,（,利用插入超链接,）,1. 运行PowerPoint程序，打开要插入动画的幻灯片。,2. 在其中插入任意一个对象，比如一段文字、一个图片等。目的是对它设置超链接。最好这个对象与链接到的动画的内容相关。,3. 选择这个对象，点击“插入”菜单，在打开的下拉菜单中单击“超级链接”。,4.在弹出的窗口中，“链接到”中选择“原有文件或Web页”，点击“文件”按钮，选择到想插入的动画，点击“确定”完成。播放动画时只要单击设置的超链接对象即可。,26,谢谢,观赏,Action speak louder than words.,27,