第十五章碳族元素

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1、第17章碳、硅、硼[课题一]第一节通性第二节碳[教学目的]1.了解碳、硅、硼元素的基本性质2.了解单质碳、硅的结构和同素异形体。3.掌握一氧化碳、二氧化碳的结构和性质；碳酸的酸性；碳酸盐的水解性和热稳定性。[重难点]单质碳、硅的结构和同素异形体；一氧化碳、二氧化碳的结构和性质；碳酸的酸性；碳酸盐的水解性和热稳定性。[课时安排]2课时[教学方法与媒体]讲解，ppt展示[教学过程][板书]17-1第一节通性1-1基本性质[ppt展示表17-1]分析讲解碳、硅、硼元素的基本性质1-2电子构型与成键性质[ppt展示表1

2、7-2]突出硼的缺电子性，从键能角度分析三种元素在自然界的存在。1-3自然存在与丰度：简述[板书]17-2碳一、碳的同素异形体：[ppt展示表17-3]简述金刚石、石墨、C60的结构与性质差异。二、无定形碳、活性炭及吸附（自学阅读）三：石墨层状间充化合物（自学阅读）2-2碳的氧化物、含氧酸及其盐一、碳的氧化物1．一氧化碳（1）制备：2C（红热）＋O2（g）====2CO（g）　　ΔH=-221kJ/mol　　C（红热）＋H2O（g）====CO（g）＋H2（g）ΔHn=+131kJ/mol实验室制法：　　HCO

3、OH（l）CO↑＋H2O　　或：H2C2O4（s）CO↑＋H2O＋CO2↑（2）结构：CO〔kK（σ2s）2（σ2s*）2（π2py）2（π2pz）2（σ2p）2〕　碳原子略带负电荷（δ-），氧原子略带正电荷（δ+），这与电负性的效果正好相反，相互作用抵销，所以偶极矩接近于零。同时碳和氧上各自的孤电子对，由于电子云的转移，使碳上的孤电子对更活泼，更易进入其它原子的空轨道形成配合物，这就是CO分子作为配体比N2分子活泼的理由。（3）化学性质强还原性：　2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）ΔH=-566kJ/mo

4、l　　2C（s）＋O2(g)2CO（g）　　Fe2O3(g)＋3CO（g）2Fe（l）＋3CO2(g)　　　　CO＋PdCl2＋H2O=Pd↓＋CO2＋2HCl　　这是一个非常灵敏的反应，常用来检验CO的存在。配合性：　〔Cu（NH3）2〕+＋CO＋NH3====〔Cu（NH3）3CO〕+　　在合成氨工业中被用于除去能使催化剂中毒的微量CO。　CO是剧毒的，空气中只要有1／800体积的CO就能使人在半小时内死亡，中毒机理主要是它和血液中运送O2的血红蛋白，形成稳定的配合物（CO和血红蛋白配合的能力比O2和血红蛋

5、白配合的能力强230～270倍），使血红蛋白失去了输送O2的能力，致使人体因缺氧而死亡。和氢反应：2．二氧化碳（1）植备：工业制法：CaCO3CaO＋CO2↑C6H12O62C2H5OH＋2CO2↑　　实验室制法：CaCO3＋2HCl====CaCl2＋CO2↑＋H2O（2）结构：C原子采取sp杂化，分别与2个O原子形成两条σ键，一个Π34键。性质：简述物理性质热稳定性很高：2CO22CO＋O2　　2273K时才分解1.8％：与活泼金属反应：2Mg＋CO22MgO＋C简述用途及温室效应。二、碳酸及其盐1．碳酸：

6、　二氧化碳溶于水形成碳酸。293K时1体积水可溶解0.88体积CO2（273K，1体积水则可溶1.71体积），这时碳酸饱和溶液的浓度为0.04mol／L，pH为3.9，酸性：二元弱酸，在水中存在下列平衡：　　CO2＋H2OH2CO3　　H2CO3H+＋HCO3-K1=4.3×10-7　　HCO3-H+＋CO32-K2=5.6×10-11注：K1、K2值是假定溶于水的CO2全部转化为H2CO3时计算出来的，称为表现常数。但实际测定溶于水的CO2首先生成CO2·6H2O，然后有很少量的CO2·6H2O转为H2CO3

7、，其余CO2（绝大部分）在水中以CO2·6H2O形式存在。在298K时，H2CO3的真正K1值应比4.3×10-7大，约为2×10-4。该值称为H2CO3的有效电离常数。2．碳酸盐：正盐和酸式盐。（1）溶解性：铵和碱金属（除锂外）的碳酸盐都易溶于水，其它金属的碳酸盐难溶于水。难溶于水的碳酸盐，其相应的酸式盐溶解度较大。CaCO3＋CO2＋H2O==Ca(HCO3)2　　Ca（HCO3）2==CaCO3+CO2＋H2O可溶性的碳酸盐，其酸式盐的溶解度小于正盐。　　　　Na+＋CO2＋H2O====NaHCO3↓＋

8、H+　　这是工业生产气肥和纯碱的两个基本反应。（2）水解性：　　CO32-+H2OHCO3-＋OH-HCO3-＋H2OH2CO3＋OH-二级水解很弱，可忽略　　　　若在该溶液中加入重金属离子（M2+），下列平衡同时存在：根据MCO3和M（OH）2的溶解度不同，最终产物将有三种情况：a:MCO3的溶解度小于M（OH）2的溶解度，则产物为MCO3↓，如：　　同类离子还有：Ca2＋、Sr2＋