碳族元素教程文件.ppt

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1、碳族元素15.1碳族元素概述价电子构型：ns2np2氧化值最大配位数单质可形成原子晶体金属晶体碳族(IVA)：C,Si,Ge,Sn,Pb成键成键情况：1、C半径小、电负性大、无d轨道，表现较大差异：最高配位数为4；成键能力强；C－C、C＝C、C≡C、C－H、C－O、形式多，键能高，使碳化合物种类逾百万2、Si－Si（222KJ·mol-1）＜C－C（345.6～）硅化合物种类远少于碳；Si－O（452KJ·mol-1）＞C－O（357.7～）为亲氧元素，Si－O－Si链构成矿物界。3、锗分族Ge、Sn、Pb随Z↑，+4化合态稳定性↓+2化合态稳定性↑——惰性电子对效应明显。存在存在形

2、式：碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气；碳酸盐；动植物；CO2。构成生物界硅：SiO2和各种硅酸盐。构成矿物界锗：硫银锗矿4Ag2S•GeS2，硫铅锗矿2PbS•GeS2。锡：锡石SnO2。铅：方铅矿PbS，白铅矿PbCO3。图锡石SnO2方铅矿PbS单质15.2碳族元素的单质碳单质的同素异形体：金刚石：原子晶体,硬度最大,熔点最高。石墨：层状晶体，质软，有金属光泽。足球烯或富勒烯：C60，C70等。C60是1985年用激光轰击石墨作碳的气化实验时发现的。C60是由12个五边形和20个六边形组成的32面体。碳纤维无定形碳：木炭、焦炭、炭黑（活性炭）图石墨(sp2杂化)金刚石(sp3杂

3、化)C60足球烯，富勒烯，C60(sp2杂化)END性质硅单质有无定形体和晶体两种，其晶体类似金刚石。熔点高硬度大，具金属光泽。能导电，随T↑导电性↑，作半导体材料。锗单质是灰白色金属，硬而脆，结构类似于金刚石。高纯锗为良好半导体材料。锡单质有三种同素异形体：铅单质：质软，密度大，能阻挡X射线。可作电缆的包皮，核反应堆的防护屏。13.2℃161℃灰锡(α锡)白锡(β锡)脆锡锡疫？化性化学性质：碳硅常温下高温下锡与碱作用铅锡无毒、耐腐蚀，马口铁—镀锡铁，制罐头盒焊锡（Sn-Pb），青铜（Cu-Sn）。与酸作用有氧时溶于HAc溶于浓碱？铅不与水作用，但与酸作用中止反应，作衬里或输酸管道×

4、×问题：1、为什么CO2为气体，SiO2为固体？2、为什么C的化合物种类远比Si的化合物多？3、什么是变色硅胶？有何用途？变色原理？4、比较Sn（II）Pb（II）Sn（IV）Pb（IV）氧化物及其水合物的酸碱性、氧化性和还原性。5、比较Na2CO3和NaHCO3的溶解性和热稳定性。6、如何用实验证明Pb3O4和Pb2O3的组成？7、比较SnCl4与SnCl2的熔点高低？8、比较热稳定性：Na2CO3MgCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3Na2CO3和NaHCO39、举例说明Sn（Ⅱ）的还原性？10、举例说明Pb（Ⅳ）的氧化性？？11、铅的可溶必性盐？难溶盐？12、如何鉴

5、定Sn2+、Pb2+？13、SnCl2的水解反应？15.3碳的化合物1.碳的氧化物一氧化碳(CO)实验室：浓H2SO4浓H2SO4制取：工业制水煤气（CO和H2）：由空气和水蒸气交替通入赤热碳层？结构性质：①作配位体，形成羰基配合物Fe(CO)5,Ni(CO)4,Co2(CO)8其中C是配位原子。②还原剂：③剧毒结构：CO(6+8=14e-)与N2（2×7=14e-）是等电子体,结构相似。一个σ键两个π键:CO::CO:检COCO22.二氧化碳(CO2)：OCO：经典的分子结构：O=C=OOC=O双键键长124pm(在CH3--C--CH3中)CO叁键键长113pmCO2中，碳、氧之

6、间键长116pmC：sp杂化非极性分子，加压液化得固体二氧化碳—干冰图碳酸3.碳酸及其盐CO2溶于水，大部分CO2•H2O，极小部分H2CO3CO32-的结构：CO32-(6+3×8+2=32e-)与BF3(5+3×9=32e-)为等电子体。C：sp2杂化2--71-332104.4HCOHCOH×=++K11-2-23-3104.7COHHCO×=++K稳定性碳酸及其盐的热稳定性：①H2CO3

7、O3PbCO3ZnCO3FeCO3分解T/℃900315350282价电子构型8e_(18+2)e_18e_(9-17)e_离子极化观点：[]2-M2+MCO3MO+CO2r(M2+)愈小，M2+极化力愈大，MCO3愈不稳定；M2+为18e_，(18+2)e_，(9-17)e_构型相对于8e_构型的极化力大，其MCO3相对不稳定。溶解性碳酸盐的溶解度：易溶盐：Na2CO3NaHCO3K2CO3KHCO3100℃溶解度451615660(g/100gH2O)