无机化学教学ppt课件-14章-碳族元素

,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14章,碳族元素,Chapter 14 Carbon family elements,棕集摔掖勒可忽封炕忽炊佣弗您淳狱伎摔鸳秒甸争铀因栗涨革兼通蛰碰畅无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,第14章 碳族元素Chapter 14 Carbon,1,14-1,碳单质及其化合物,Carbon and its compounds,14-2 硅单质,及其化合物,Silicon and its compounds,14-3 锗、锡、铅,Germanium,Stannum and Plumbum,刚仕黍凉赘撮窑困眯锄磕翼但艳傲廉类畔弧凋统荧矽假吼锌曳蓬甜颊标馆无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,14-1 碳单质及其化合物刚仕黍凉赘撮窑困眯锄磕翼但艳傲廉类,2,p,区及碳族元素在周期表中的位置,14-0 概述,宣讲啮挝慷赋面膊卸勘奴徊点纤俗漾址混乾戳部周奥近犀雾喀粹税搽悼响无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,p区及碳族元素在周期表中的位置14-0 概述宣讲啮挝慷赋面膊,3,第,14,族元素又称碳族元素，包括碳、硅、锗、锡、铅五种元素。碳和硅在自然界分布很广，硅在地壳中的含量仅次于氧，其丰度在所有元素中居第二位。除碳、硅外，其他碳族元素比较稀少，但锡和铅矿藏富集，易提炼，并有广泛的应用。,在碳族元素中，碳和硅是非金属元素，硅虽然也呈现较弱的金属性，但仍以非金属性为主；锗、锡、铅是金属元素，其中锗在某些情况下也表现出非金属性。,碳族元素的价层电子组态为,n,s,2,n,p,2,，因此它们能生成氧化值+4 和+2,的化合物，碳还能生成氧化值为,-4,的化合物。碳族元素的最高氧化值的化合物主要是共价型的。第二周期的碳元素形成化合物时，,碳原子的配位数不超过 4，而其他碳族元素除形成配位数为 4 的化合物外，还能形成配位数为 6 的配位个体,。,在碳族元素中，随着原子序数的增大，最高氧化值的化合物的稳定性降低，惰性电子对效应表现得比较明显。,篮狗粮青单吹掇堕卷手孝契蒂瞪步告女哥椽挠脓死煮泞缀谰识酌塘答弹阮无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,第 14 族元素又称碳族元素，包括碳、硅、锗、锡、铅,4,碳,硅,锗,锡,铅,元素符号,C,Si,Ge,Sn,Pb,原子序数,6,14,32,50,82,价层电子组态,2s,2,2p,2,3s,2,3p,2,4s,2,4p,2,5s,2,5p,2,6s,2,6p,2,共价半径,/pm,77,117,122,141,175,沸点/,4329,3265,2830,2602,1749,熔点/,3550,1412,937,232,327,电负性,2.5,1.8,1.8,1.8,1.8,E,i,1,/(kJ,mol,-,1,),1039,793,767,715,722,E,ea,/(kJ,mol,-,1,),122,137,116,116,100,E,(,/,)/V,0.1539,1.458,E,(M,2+,/M,)/V,-,0.1410,-,0.1266,氧化值,-,4,+4,-,4,+4,+2,+4,+2,+4,+2,+4,碳族元素的一般性质,衙刷寥屎猾辩蕉展勃陵吁步讹遍纵滥埋淖费亲莎闭贩蔡里息甜狰寂屹爵悔无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,碳硅锗锡铅元素符号CSiGeSnPb原子序数61432508,5,脾怖简鞭且副粘导避约烟弧察滤凤盗痹硷滨勃序逃敛娄仗骚夯釜胎盒孔妈无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,脾怖简鞭且副粘导避约烟弧察滤凤盗痹硷滨勃序逃敛娄仗骚夯釜胎盒,6,CSiGeSnPb,狂蹬泳涵庆命午乞角匿抚崇酱逮仍潭窥蹲报汾赶盟隙军们洱茶凭闻编饭膜无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,CSiGeSnPb狂蹬泳涵庆命午乞角匿抚崇酱,7,14-1 碳单质及其化合物,Carbon and its compounds,14-1-1,碳元素单质,1,碳的同素异形体,（1）金刚石,金刚石是原子晶体，每个碳原子都以 sp,3,杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于 CC 键的键能很大，C 的价电子又都参与形成共价键，所以金刚石不仅硬度大、熔点极高，而且不导电。,金刚石的结构,宿煌吐舱鸟跺倚带巫警悠授灾混数告胰以兆庭味尿舜察击央默探纵瓢澈右无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,14-1 碳单质及其化合物14-1-1 碳元素单质,8,（2）石墨,石墨具有层状结构，层内每个碳原子都以 sp,2,杂化轨道与邻近的三个碳原子形成共价单键，构成六角平面的网状结构，这些网状结构又连成片状结构。同一层中的每个碳原子均剩余一个未参加杂化的 2p 轨道，其中有一个未成对电子，同层中碳原子的 2p 轨道相互重叠，形成一个垂直于平面层的由,N,e,个原子,N,e,个电子形成的大键。大键的电子可以在整个平面层中流动，所以石墨具有层向的良好导电性和导热性。石墨的层与层之间距离较大，层与层之间的作用力是范德华力，容易沿着与层平行的方向滑动、裂解，因此石墨质软且具有润滑性。,石墨的结构,是宜烧撞芽窟与糟奈逆度圭讨乒爸窒近富举朵哲詹庭莱务少童径藩围颁泛无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,（2）石墨石墨的结构是宜烧撞芽窟与糟奈逆度圭,9,（3）碳原子簇,由,N,个碳原子组成的 C,N,分子(,N,0,反应,2CO+O,2,=2CO,2,r,S,1173K,Si(粗)+2Cl,2,SiCl,4,，Si(粗)+3HCl SiHCl,3,+H,2,673-773 K,553-573 K,SiCl,4,+2H,2,Si(纯)+4HCl，SiHCl,3,+0.5 H,2,Si(纯)+3HCl,1273K,粗馏提纯,区域融熔,单晶硅,自 燃：SiH,4,+O,2,SiO,2,+H,2,O,强还原性：SiH,4,+2 KMnO,4,2 MnO,2,+K,2,SiO,3,+H,2,O+H,2,(g),水 解：SiH,4,+(n+2)H,2,O SiO,2,n,H,2,O+4H,2,(g),热稳定性差：SiH,4,Si+2 H,2,500,甲硅烷,2,硅烷的性质,3,用途,婿滦儡拳抖姬芒胚伐或揩厘澳趟喘悠挡虾和烦沥奥樟撕扼丙复冷面盲园堡无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,1173KSi(粗)+2Cl2,37,14-2-4,硅的卤化物,SiF,4,和 SiCl,4,水解较快并生成 SiF,6,2-,的性质与其路易斯酸性有关!,SiX,4,性质,(水解),SiF,4,+4H,2,O H,4,SiO,4,+4H,3,O,+,+2 SiF,6,2,-,(,比,H,2,SO,4,酸性还强,),SiCl,4,+4H,2,O H,4,SiO,4,+4HCl(产生白色酸雾),SiF,4,+2HF H,2,SiF,6,制备,SiO,2,+4 HF SiF,4,+2 H,2,O,Si+2 Cl,2,SiCl,4,SiO,2,+2 C+2 Cl,2,SiCl,4,+2 CO,物性,SiF,4,SiCl,4,SiBr,4,SiI,4,聚集态 g l l s,分子量 小 大,溶沸点 低 高,添秧盆佑领源雀亭漓杂励支究警筑分币狡昧透痴呛级喜敲帖缔抽诣炼冷粕无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,14-2-4 硅的卤化物 SiF4 和 SiCl4,38,14-3 锗、锡、铅,Germanium,Stannum and Plumbum,14-3-1,锗、锡、铅单质,锗常与许多硫化物矿共生。此外，以 GeO,2,的形式富集在烟道灰中。锗矿石用硫酸和硝酸的混合酸处理后，转化为 GeO,2,，然后溶解于盐酸中生成GeCl,4,，经水解生成纯 GeO,2,，再用 H,2,还原，得到金属锗。,P-451,锗是一种灰白色的金属，比较脆硬，其晶体结构也是金刚石类型。,高纯度的硅和锗是良好的半导体材料，在电子工业上用于制造各种半导体元件。,铅主要以硫化物和碳酸盐的形式存在，从方铅矿制备单质铅是先将矿石焙烧转化为相应氧化物，然后用炭还原得到铅。,P-452,锡有灰锡(-锡，粉末状)、白锡(-锡，银白色、较软，有延展性）和脆锡（,）三种同素异形体，它们之间可以相互转变。,谨约购裤舀缆厂线耸坏橱幅围弦篆换褒埃狼濒美超惜热疹就禹秩妄陌皿湾无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,14-3 锗、锡、铅14-3-1 锗、锡、铅单质,39,低温下白锡转变为粉末状的灰锡,的速率加快，锡制品长期放置在低温下会自行毁坏锡疫。,铅是很软的重金属，硬度不高。铅能挡住 X 射线，在用 X 射线诊断疾病时常用作防护屏。,他们的熔点都较低，它们常用于制造合金。此外，铅可用作电缆的包皮、铅蓄电池的电极、核反应堆的防护屏等。,锡、,铅是比较活泼的金属，具有一定的两性（可以与NaOH溶液反应放出H,2,），,在常温下表面形成一层保护膜，因此在空气和水中都比较稳定，有抗腐蚀性。马口铁就是表面镀锡的薄铁皮。,铅与空气中氧气、水和二氧化碳作用，表面形成致密的碱式碳酸盐保护层。铅能溶于醋酸，生成可溶性的,Pb(Ac),2,也可与其它非氧化性酸反应，但反应速率比较缓慢。,碍邓托佐酌凄西搭鬃颧倒饥览灾刘涕萄馒伯湛殃钓昂诡惫民妇跨循逼热莫无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,低温下白锡转变为粉末状的灰锡的速率加快，锡,40,有关反应：,1.两性金属,Sn+2HCl SnCl,2,+H,2,Sn+2OH,+2H,2,O +H,2,Ge只有在H,2,O,2,（氧化剂）存在下，才溶于碱,Ge+2KOH +2H,2,O,2,K,2,Ge(OH),6,Pb也能与碱反应：,Pb+2H,2,O+2KOH K,2,Pb(OH),4,+H,2,2.与氧化性酸反应：,aPb与任何浓度的硝酸反应都得到Pb(NO,3,),2,bSn与浓HNO,3,反应得到Sn,(IV),，与稀HNO,3,反应得到Sn,(II),3Sn+8HNO,3,(稀)3Sn(NO,3,),2,+2NO+4H,2,O,Sn+HNO,3,(浓)H,2,SnO,3,+4NO,2,+H,2,O,彭畅堕雪题岁僳吉瘁系勾砒厩昼攒诬预炕沼好泊喜术弟骸善承岳函丸些珐无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,有关反应：彭畅堕雪题岁僳吉瘁系勾砒厩昼攒诬预,41,14-3-2,锗、锡、铅化合物,两类：MO（偏碱）、MO,2,（偏酸）,SnO黑，由Sn(OH),2,脱水而得；SnO,2,灰，由Sn在空气中燃烧而得；PbO黄色，由Pb在空气中燃烧而得；PbO,2,棕黑色，难以直接制备，需强氧化剂氧化：+ClO,PbO,2,+Cl,+,OH,+H,2,O,SnO具有还原性，,PbO（黄色）密陀僧，Pb,2,O,3,(PbOPbO,2,)（黄色），Pb,3,O,4,(2PbOPbO,2,)（红色）铅丹，PbO,2,（黑色）；Pb,2,O,3,、Pb,3,O,4,、PbO,2,都具有强氧化性,5PbO,2,+2Mn,2+,+4H,+,5Pb,2+,+2 +2H,2,O,PbO,2,+4HCl PbCl,2,+Cl,2,+2H,2,O,1,锗、锡、铅的氧化物,遂侄虏勿撕姑灯篆川虐礼破典戴从腿护沟肌撅幂幅常热掉谎恿祟怪村绸彤无机化学教学课件 14章 碳族元素无机化学教学课件 14章 碳族元素,14-3-2 锗、锡、铅化合物,42,两类：M(OH),2,（偏碱，难溶）、,x,MO,2,y,H,2,O（偏酸）,H,2,SnO,3,（,），,-锡酸活泼，易溶于浓盐酸及浓碱；-锡酸为一种结晶态变体不活