无机-15章碳族元素电子教案.ppt

《无机-15章碳族元素电子教案.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、无机-15章碳族元素方解石(CaCO3)§1碳一单质335pm木炭和焦炭基本属于石墨类型，但是晶形不完整。1同素异形体石墨硬度小，熔点极高，层状结构。碳原子sp2杂化，形成分子平面。碳原子的pz轨道互相平行，均垂直于分子平面，在层内形成键。有离域电子，所以石墨导电。层间的分子间作用力小，易滑动，有润滑性。金刚石硬度最大，熔点最高的单质。m.p.3823K。碳原子sp3等性杂化，无自由电子，不导电。正二十面体共二十个面，每个面都是正三角形；每个面角都是五面角，共十二个顶点。将每个顶角都截掉，截口处产生十二个正五边形，原来的每个正三角形都变成了正六边形。20个正六边形，12个正五边形—

2、—截角正二十面体。碳簇以C60（足球烯，富勒烯）为最常见。从正二十面体出发，去理解C60的几何形状。2碳的还原性△rSm=－172J∙k－1∙mol－1△rSm=3J∙k－1∙mol－1△rSm=178J∙k－1∙mol－1△rSm如何？碳作为还原剂，涉及以下三个反应：(a)2CO(g)+O2(g)——2CO2(g)(b)C(s)+O2(g)——CO2(g)(c)2C(s)+O2(g)——2CO(g)冶金工业上，用碳还原金属氧化物制备金属，如：MnO+C——Mn+CO(1)上述反应(1)可以看成由下面两个反应(2)和(3)相减得到2C(s)+O2(g)——2CO(g)(2)2Mn+O

3、2——2MnO(3)我们关心反应(1)需要在什么温度下才能进行，就必须讨论反应(2)(3)等的△rGm随温度T的变化情况。2731273T/K－200△rGm/kJ·mol－1－400－600－800(a)(b)(c)为什么给出△rSm？将反应的△rGm对温度T作图，△rGm=△rHm－T△rSm，其斜率是－△rSm。再把反应(d)2Mn+O2——2MnO的△rGm~T线，画入图中。－800△rGm/kJ·mol－1m.p.2731273T/K－200－400－600(a)(b)(c)(d)TyTz(d)线斜率为正，达到的熔点m.p.时其斜率更大。(a)2CO(g)+O2(g)——2

4、CO2(g)(b)C(s)+O2(g)——CO2(g)(c)2C(s)+O2(g)——2CO(g)(d)2Mn+O2——2MnO2Mn+O2——2MnO，m.p.是哪种物质的熔点？Tz(a)(b)(c)Ty(d)m.p.当T>Ty时，(e)式的rGm<0，这样的温度下C可以将MnO还原，且产物是CO。(c)2C(s)+O2(g)——2CO(g)(d)2Mn+O2——2MnO－）————————————————————MnO+C——Mn+CO(e)rGm＝0当温度为Ty时，(c)(d)两线相交，该温度时两个反应的rGm相等。Tz(a)(b)(c)Ty(d)思考题MnO+C——Mn

5、+CO的rHm为正还是负?正是由于2C+O2——2CO反应的存在，才使得碳在冶金工业上被广泛用为还原剂。因为该反应的△rSm>0，即直线的斜率为负。若产生CO2，即(d)线和(b)线相交，则温度还要高达到Tz以上。二氧化物1二氧化碳CO2的分子结构Csp等性杂化，2个键，两个:O——C——O:........CO2的生产CaCO3(石灰石)——CaO+CO2Tz(a)(b)(c)Ty(d)CO无色无臭有毒气体，在水中溶解度较小。1°制备向热浓硫酸中滴加甲酸2一氧化碳热浓H2SO4HCOOH————CO↑+H2O草酸与浓硫酸共热H2C2O4(s)————CO+CO2+H2O将CO2

6、和H2O用固体NaOH吸收，得CO。热浓H2SO4制纯的CO可用分解羰基化合物的方法加热Ni(CO)4(液)————Ni+4CO↑制备CaCO3+2HCl(稀)——CaCl2+H2O+CO2鉴定CO2+Ca(OH)2——CaCO3↓+H2O得到的气体含CO25％，CO24％，N270％(体积比)这种混合气体称为发生炉煤气。另一反应C+H2O=CO+H2△rHm=131kJmol－1混合气体含CO40％，CO25％，H250％称之为水煤气。发生炉煤气和水煤气都是工业上的燃料气。2°CO的化学反应CO+Cl2————COCl2(光气)CO+NaOH————HCOONa高压CO+H2——

7、——多种C、H有机化合物催化剂工业上将空气和水蒸气交替通入红热炭层2C+O2——2CO△rHm=－221kJmol－1三碳酸及其盐1结构C采用sp2等性杂化与端O之间1个键1个键与羟基O之间2个键sp2－pC采用sp2等性杂化存在OHOCOHH2CO3CO32－微量的CO通入PdCl2溶液中，会使溶液变黑，可鉴定COCO+PdCl2+H2O——Pd+CO2+2HCl2可溶性碳酸盐Na2CO3，K2CO3和(NH4)2CO3等均易溶于水。但NaHCO