最新第十五章碳族元素课件ppt.ppt

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1、第十五章碳族元素元素符号CSiGeSnPb价电层结构2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2电负性2.251.902.01(Ⅳ)1.96(Ⅳ)1.80(Ⅱ)2.33(Ⅳ)1.87(Ⅱ)主氧化数+4(+2)+4(+2)+4,+2+4,+2(+4)+2晶体类型原子晶体金属晶体§15-1碳族元素的通性2021/8/321.惰性电子对效应：C，Si+Ⅳ氧化态稳定，Pb是+Ⅱ氧化态稳定。2.C-C,C-H,C-O键能很高,奠定了有机化合物众多的基础。3.Si-Si键能低，所以硅链不会太长，硅化合物比碳化合物少

2、得多。Si-O键能高，对应化合物多。4.本族元素单质易形成同素异形体。特点：2021/8/33锡石SnO2方铅矿PbS2021/8/37二、碳族元素的单质1.碳的同素异形体金刚石、石墨、碳原子簇金刚石天然存在的最硬的单质（硬度：10）所有单质中熔点最高（3823K）[金属：硬度最大为Cr(硬度：9）熔点最高为W（3683±20K）]2021/8/38原子晶体，C：sp3等性杂化，所有价电子都参与了共价键的形成,晶体中没有自由电子，因此不导电。室温下对所有化学试剂显惰性。用途：钻石、装饰品，钻头，磨削工具。2021/8/

3、392021/8/310混合型晶体-原子晶体、分子晶体、金属晶体。石墨晶体2021/8/311C的同素异形体中，石墨最稳定。2021/8/312C60(足球烯、富勒烯)简介结构：60个碳原子构成近似于球形的32面体，即由12个正五边形和20个正六边形组成。每个碳原子以sp2杂化轨道与相邻三个碳原子相连。剩余的P轨道在C60的外围和腔内形成大Π键。其形状酷似足球，故称作足球烯。2021/8/313制备：用纯石墨做电极，在氦气氛中放电，电弧中产生的碳烟沉积在水冷反应器内壁，此碳烟中有C60、C70等碳原子簇。用途:超导体（

4、嵌入碱金属）、有机软铁磁体、光学材料、功能高分子材料、生物活性材料等。2021/8/314碳纳米管2021/8/315无定形碳木炭活性炭炭黑：油漆、颜料焦炭：冶金还原剂吸附能力2021/8/3162.冶金工业中碳的还原反应2CO+O2→2CO2（a)C+O2→CO2（b)2C+O2→2CO（c)-200-400-600△Gθ98312732273（T/K）2021/8/3172021/8/3183.金刚石的人工合成C(石墨）→（金刚石）△fGmθ/kJ·mol-102.9ρ/g·cm-32.2603.515△fHmθ/

5、kJ·mol-1O1.897转化反应是吸热的体积减小的反应欲使反应正向进行，需采取的措施是？----高温、高压、催化剂。2021/8/319⑴溶剂说：石墨先溶解在溶剂（金属催化剂）中成为单个碳原子，然后在冷却时直接生成金刚石。⑵固相转化说：石墨的碳原子间的键不发生断裂，而是在催化剂的作用下，按一定方向位移直接转化为金刚石结构。转化机理2021/8/3204.硅、锗、锡、铅单质Si:原子晶体，类似于金刚石，灰黑色，硬、脆，能刻划玻璃。低温下稳定，只与强氧化剂和强碱作用，高温时可与许多物质反应。高纯硅可作半导体材料。*Si

6、+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑Ge：原子晶体，金刚石型晶体结构，比Si活泼，能溶于氧化性酸（浓H2SO4，浓HNO3）中得到Ge（Ⅳ），难溶于NaOH,也不与空气中的O2、H2O和非氧化性酸作用。高纯锗也是较好的半导体材料。2021/8/321Sn：灰锡(α)←→白锡(β)←→脆锡(γ)白锡:有延展性金属,<286K逐步转化为粉末状灰锡而自行毁坏(锡疫).马口铁为镀锡薄铁.Sn+2HCI(热、浓)=SnCI2+H2↑3Sn+8HNO3(冷、稀)=3Sn(NO3)2+2NO↑+4H2OSn+4HNO3(浓)=

7、H2SnO3(SnO2·H2O)↓+4NO2↑+H2OSn+2OH-+2H2O=Sn(OH)42-+H2↑2021/8/322Pb:质软、密度大（11.35g·cm-3),纯铅在空气中不稳定→Pb（OH）2或Pb2（OH）2CO3化工厂或实验室可用铅做耐酸反应器的衬里和储存、输送酸液的管道设备（PbCI2、PbSO4等难溶）。不能输送饮用水(有毒)。可输送硬水[难溶保护膜PbSO4，Pb2（OH）2CO3]。Pb易溶于稀HNO3、浓硫酸[Pb(HSO4)2]和浓盐酸[H2PbCI4]。冷浓HNO3中钝化.2021/8/

8、323GeSnPb2021/8/324三、氧化物1.CO和CO2制备发生炉煤气（C+空气→CO+N2）水煤气C+H2O→CO+H22021/8/325结构：与N2是等电子体（14个电子）思考题：O和C的电负性差值较大（3.44-2.25=0.89），但CO分子的偶极矩却很小（0.12D），说明原因。Π342021/8/326CO的