第十一章-重要的非金属元素-氧硫氮磷碳硅硼讲解优秀PPT.ppt

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1、第十一章第十一章 重要的非金属元素重要的非金属元素 氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼第五节第五节 碳硅及其化合物碳硅及其化合物本本节节基基本本要要求求1.了解了解C、Si的存在及其单质的性质的存在及其单质的性质2.驾驭碳、硅的氧化物及其含氧酸的性质驾驭碳、硅的氧化物及其含氧酸的性质重点：重点：碳酸、硅酸碳酸、硅酸的主要性质的主要性质难点：难点：硅酸的酸性及溶解性硅酸的酸性及溶解性一、一、碳族元素概述碳族元素概述价电子构型：价电子构型：ns2np2氧化值氧化值最大最大配位数配位数单质可形成原子晶体单质可形成原子晶体 金属晶体金属晶体碳族碳族(IVA)：C,Si,Ge,Sn,Pb1.存在形

2、式：存在形式：碳：金刚石、石墨；煤、石油、自然气；碳：金刚石、石墨；煤、石油、自然气；碳酸盐；碳酸盐；CO2 。硅：硅：SiO2和各种硅酸盐。和各种硅酸盐。锗：硫银锗矿锗：硫银锗矿 4Ag2SGeS2，硫铅锗矿硫铅锗矿2PbS GeS2。锡：锡石锡：锡石 SnO2。铅：方铅矿铅：方铅矿 PbS，白铅矿，白铅矿 PbCO3。2.碳碳单质的同素异形体：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试验时发觉的。C60 是由12个五边形和20个六边形组成的32面体。硅单质有无定形体

3、和晶体两种，其晶体类似硅单质有无定形体和晶体两种，其晶体类似金刚石。金刚石。锗单质是灰白色金属，硬而脆，结构类似于锗单质是灰白色金属，硬而脆，结构类似于金刚石。金刚石。锡单质有三种同素异形体：锡单质有三种同素异形体：铅单质铅单质：质软，能阻挡：质软，能阻挡X X射线。可作电缆的射线。可作电缆的包皮，核反应堆的防护屏。包皮，核反应堆的防护屏。13.2161灰锡灰锡(锡锡)白锡白锡(锡锡)脆锡脆锡二、碳的化合物二、碳的化合物结构：结构：CO(6+8=14e-)与与N2（27=14e-）是等电子体是等电子体,结构相像。结构相像。一个键两个键:C O:1.碳的氧化物碳的氧化物一氧化碳一氧化碳(CO):

4、C O:性质：性质：作配位体，形成羰基协作物作配位体，形成羰基协作物 Fe(CO)5,Ni(CO)4,Co2(CO)8 其中其中C是配位原子。是配位原子。还原剂：还原剂：剧毒2.二氧化碳二氧化碳 (CO2)：O C O：经典的分子结构：经典的分子结构：O=C=OOC=O双键键长双键键长124pm (在在CH3-C-CH3中中)C O叁键键长叁键键长113pmCO2中，碳、氧之间键长中，碳、氧之间键长116pmC：sp杂化杂化固体二氧化碳固体二氧化碳干冰干冰 3.碳酸及其碳酸及其盐 CO2溶于水，大部分溶于水，大部分CO2H2O，微小部分微小部分H2CO3CO32-的结构：的结构：CO32-(6

5、+38+2=32e-)与与BF3(5+39=32e-)为等电子体。为等电子体。C：sp2杂化杂化2-71-332104.4 HCOH COH=+K11-2-23-3104.7 COH HCO=+K碳酸及其碳酸及其盐的的热稳定性：定性：H2CO3MHCO3M2CO3 同一族金属的碳酸盐稳定性从上到下增加同一族金属的碳酸盐稳定性从上到下增加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3分解分解T/100 540 900 1290 1360过渡金属碳酸盐稳定性差过渡金属碳酸盐稳定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解分解T/900 315 350 282价电子构型价

6、电子构型 8e_ (18+2)e_ 18e_ (9-16)e_离子极化观点：离子极化观点：2-M2+MCO3 MO+CO2 r(M2+)愈小，愈小，M2+极化力愈大，极化力愈大，MCO3 愈不稳愈不稳定；定；M2+为为18e_，(18+2)e_，(9-16)e_ 构型相对于构型相对于 8e_构型的极化力大，构型的极化力大，其其 MCO3 相对不稳定。相对不稳定。碳酸碳酸盐的溶解度：的溶解度：易溶盐：易溶盐：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3100溶解度溶解度 45 16 156 60(g/100g H2O)2-其它金属其它金属(含含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐碳酸盐难溶于水，

7、且酸式盐溶解度大于正盐。溶解度大于正盐。氢键存在，形成氢键存在，形成二聚物或多聚物二聚物或多聚物可溶性碳酸可溶性碳酸盐与金属离子作用的与金属离子作用的产物物类型：型：水溶液中存在碳酸盐的水解：水溶液中存在碳酸盐的水解：)(OHHCO OHCO-32-23强碱性+OHCOHOHHCO-322-3+)CO(H)CO(322W231KK K=-)CO(H)CO(321W232KKK=-氢氧化物碱性较强的金属离子与之反应生成碳氢氧化物碱性较强的金属离子与之反应生成碳酸盐沉淀。酸盐沉淀。例如：例如：Ba2+、Sr2+、Ca2+和和Ag+等。等。金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀金属离子加入可溶性碳酸盐

8、时，生成沉淀的类型：的类型：氢氧化物碱性较弱的金属离子与之反应生氢氧化物碱性较弱的金属离子与之反应生成碳酸羟盐成碳酸羟盐(碱式碳酸盐碱式碳酸盐)沉淀。沉淀。例如：例如：Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+、Co2+、Ni2+和和Mg2+等。等。水解性强、两性的金属离子与之反应生成氢氧水解性强、两性的金属离子与之反应生成氢氧化物沉淀。化物沉淀。例如：例如：Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+和和Sb3+等。等。(g)3CO(s)Al(OH)2O3H3COAl2232-233+(g)CO(s)CO(OH)MgOH2CO2Mg23222-232+(g)CO(s)CO

9、(OH)CuOH2CO2Cu23222-232+1.硅的氧化物硅的氧化物无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石晶体：自然晶体为石英，属于原子晶体晶体：自然晶体为石英，属于原子晶体纯石英：水晶纯石英：水晶含有杂质的石英：玛瑙，紫晶含有杂质的石英：玛瑙，紫晶三、硅的化合物三、硅的化合物性性质：与碱作用与碱作用 与与HF作用作用2.硅酸及硅酸硅酸及硅酸盐 H4SiO4 原硅酸原硅酸硅酸硅酸 H2SiO3 偏硅酸偏硅酸 xSiO2yH2O 多硅酸多硅酸性质：性质：12210132106.1107.1 SiOH-=，溶解度小，是二元弱酸溶解度小，是二元弱酸KK制备：制备：浸透过

10、浸透过CoCl2的硅胶为变色硅胶。的硅胶为变色硅胶。胶冻状硅酸胶冻状硅酸硅胶硅胶-H2O2NaClSiOH2HClSiONa3232+(g)2NH2NaClSiOHCl2NHSiONa332432+硅酸盐结构困难硅酸盐结构困难,一般写成氧化物形式，它的一般写成氧化物形式，它的基本结构单位为硅氧四面体。基本结构单位为硅氧四面体。白云石：白云石：K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O泡沸石：泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O3.硅酸盐硅酸盐可溶性：可溶性：Na2SiO3(水玻璃水玻璃)、K2SiO3不溶性：大部分硅酸盐难溶于水，不溶性：大部分硅酸盐难溶于水，且有特征颜色。且有特征颜色。