华南师范大学无机化学第八章-非金属元素复习课程.ppt

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1、华南师范大学无机化学第华南师范大学无机化学第八章八章-非金属元素非金属元素第八章第八章 非金属元素非金属元素 8.3碳和硅碳和硅8.2硼硼8.1氢氢8.4氮氮8.5磷和砷磷和砷8.6氧氧8.7硫、硒和碲硫、硒和碲8.8卤素卤素8.1氢氢8.1.1氢的成键特征和氢化物氢的成键特征和氢化物8.1.2氢能源氢能源同位素同位素11H(氕氕)12D(氘氘)13T(氚氚)相对原子质量相对原子质量amu1.0078252.0141023.01605自然界中含量自然界中含量99.9844%0.0156%不稳定不稳定氢有三种同位素氢有三种同位素:一：存在一：存在二：成键特征二：成键特征(1)氢原子失去氢原子失去

2、1个电子成为个电子成为H+(质子质子).如酸在如酸在水中的解离反应水中的解离反应.8.1.1氢的成键特征和氢化物氢的成键特征和氢化物(2)氢原子得到氢原子得到1个电子成为个电子成为H-.主要存在于主要存在于氢和氢和A,A的金属所形成的离子型氢化物的的金属所形成的离子型氢化物的晶体中晶体中.如如MgH2,LiH等。等。(3)氢与其他电负性不大的非金属原子通过氢与其他电负性不大的非金属原子通过共用电子对形成共价型氢化物共用电子对形成共价型氢化物.如如CH4,H2O等等.(4)形成氢键，影响物质的理化性质。形成氢键，影响物质的理化性质。(5)形成非整比化合物。形成非整比化合物。(6)形成氢桥键，如硼

3、氢桥键形成氢桥键，如硼氢桥键单质氢是无色无嗅的气体单质氢是无色无嗅的气体,沸点沸点20.28K,在标在标况下的密度况下的密度0.08987kgL-1,是所有气体中密度是所有气体中密度最低的最低的.将氢气深度冷冻并加压可转变成液体将氢气深度冷冻并加压可转变成液体,在在13.84K时转变为透明固体时转变为透明固体.三：单质性质三：单质性质主要化学性质主要化学性质:(1)氢的可燃性氢的可燃性(2)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)rH=-286.5kJmol-1(2)氢的还原性氢的还原性氢可以和许多金属氧化物氢可以和许多金属氧化物,卤化物等在加卤化物等在加热的情况下相互发生反应热的情况下相互

4、发生反应,显示氢的还原性显示氢的还原性PdCl2(aq)+H2=Pd(s)+2HCl(aq)(3)氢的氧化性氢的氧化性氢可以和氢可以和A族族A族族(除除Be，Mg)活泼金属活泼金属相互反应，生成离子型氢化物。相互反应，生成离子型氢化物。H2+2Li=2LiH(4)加合反应加合反应2H2+CO=CH3OHCHCH+H2=CH2=CH2(5)氢与某些金属生成金属型氢化物氢与某些金属生成金属型氢化物氢气可以与某些金属反应生成一类外观似氢气可以与某些金属反应生成一类外观似金属的金属型氢化物，在这类氢化物中，氢金属的金属型氢化物，在这类氢化物中，氢与金属的比值有的是整数比，有的是非整数与金属的比值有的是

5、整数比，有的是非整数比的。比的。氢与其它元素形成的二元化合物称为氢氢与其它元素形成的二元化合物称为氢化物化物.根据与氢化合的元素电负性不同根据与氢化合的元素电负性不同,生生成的氢化物可划分为如下三种类型成的氢化物可划分为如下三种类型:离子型离子型:A和和A(Be,Mg除外除外)的氢化物的氢化物;金属型金属型(过渡型过渡型):B到到B的氢化物的氢化物;分子型分子型:A到到A的氢化物。的氢化物。四四:氢化物氢化物离子型氢化物熔沸点较高离子型氢化物熔沸点较高,熔融时可导电熔融时可导电.一般稳定性较差一般稳定性较差,在熔融温度以前分解为单在熔融温度以前分解为单质质(除除LiH、BaH2外外),遇水分解

6、成金属氢氧遇水分解成金属氢氧化物和氢气化物和氢气.均属强还原剂均属强还原剂,在高温下可以还在高温下可以还原金属氯化物、氧化物及含氧酸盐原金属氯化物、氧化物及含氧酸盐.分子型氢化物属于分子晶体分子型氢化物属于分子晶体,具有低熔沸点具有低熔沸点.有的可与水反应有的可与水反应,而有的解离显酸性或碱性而有的解离显酸性或碱性.金属型氢化物有金属光泽金属型氢化物有金属光泽,能保持金属的能保持金属的导电性导电性,密度比相应的金属要小密度比相应的金属要小.从化学性质从化学性质上上,铍、镁、镧系金属、锕系金属等的氢化铍、镁、镧系金属、锕系金属等的氢化物多类似于离子型氢化物物多类似于离子型氢化物;而而In、Tl、

7、铜族、铜族、锌族金属的氢化物则多类似于共价型氢化锌族金属的氢化物则多类似于共价型氢化物物,从而这类氢化物也称为过渡型氢化物从而这类氢化物也称为过渡型氢化物.8.1.2氢能源氢能源（1）资源丰富。氢能源原料来）资源丰富。氢能源原料来源于地球上储量丰富的水。源于地球上储量丰富的水。（2）氢气燃烧时放出大量热量）氢气燃烧时放出大量热量（3）干净、无毒。燃烧产物是）干净、无毒。燃烧产物是水，不会造成环境污染。水，不会造成环境污染。（4）能量利用效率高。）能量利用效率高。优点优点 关键点：关键点：H2的制备和储存的制备和储存澳大利亚新南威尔士大学的澳大利亚新南威尔士大学的物质能源实验室，成功试验物质能源

8、实验室，成功试验了利用水和光生成了氢能源了利用水和光生成了氢能源8.2硼硼8.2.1硼的成键特征和单质硼的结构硼的成键特征和单质硼的结构8.2.2硼的氢化物与卤化物硼的氢化物与卤化物8.2.3硼的含氧化合物硼的含氧化合物8.2.1硼的成键特征和单质硼的结构硼的成键特征和单质硼的结构一：存在一：存在在自然界中硼的存在形式有：在自然界中硼的存在形式有：天然硼酸天然硼酸(H3BO3)硼砂硼砂(Na2B4O710H2O)硼镁矿硼镁矿(Mg2B2O5H2O)（1）共价性）共价性常采用常采用sp2或或sp3杂化，不能形杂化，不能形成多重键。成多重键。（2）缺电子性）缺电子性可与具有孤对电子的配体可与具有孤

9、对电子的配体形成形成配键，还可形成多中心少电子键。配键，还可形成多中心少电子键。（3）多面体习性）多面体习性晶态硼和许多硼的化合晶态硼和许多硼的化合物为多面体或多面体的碎片而成笼状或巢状物为多面体或多面体的碎片而成笼状或巢状等结构。等结构。硼的化学主要表现在缺电子性质上。硼的化学主要表现在缺电子性质上。二：成键特征二：成键特征三：单质硼三：单质硼单质硼有无定形单质硼有无定形硼和晶体硼两种。硼和晶体硼两种。B12二十面体二十面体晶体硼晶体硼无定形硼粉无定形硼粉单质硼的化学性质单质硼的化学性质（1）在高温下能与非金属单质如）在高温下能与非金属单质如O2、X2、S、N2等反应等反应（2）赤热的硼与水

10、蒸气反应）赤热的硼与水蒸气反应:2B+6H2O(g)=2B(OH)3+3H2（3）只能与氧化性酸如浓硝酸）只能与氧化性酸如浓硝酸,浓硫酸反应浓硫酸反应:B+3HNO3=H3BO3+3NO2（4）与浓碱反应）与浓碱反应:2B+2NaOH(浓浓)+2H2O=2NaBO2+3H22B+6NaOH(熔融熔融)=2Na3BO3+3H2一：硼烷的结构和性质一：硼烷的结构和性质 （1）乙硼烷的结构）乙硼烷的结构在在B2H6分子中分子中,每个每个B原子都采用原子都采用sp3杂化杂化.每个每个B原子的原子的4条杂化轨道中条杂化轨道中2条与两个条与两个H原原子形成子形成键键.B2H6分子中分子中4个个键在同一平面

11、键在同一平面.另外另外由一个氢原子的由一个氢原子的1s轨道与两个硼原子轨道与两个硼原子的的sp3杂化轨道共用杂化轨道共用2个电子形成的两个垂直个电子形成的两个垂直于于键组成的平面的三中心二电子键键组成的平面的三中心二电子键,又称又称硼氢桥键硼氢桥键.8.2.2硼的氢化物与卤化物硼的氢化物与卤化物简简化化成成综上所述：在综上所述：在B2H6分子中共有两种键：分子中共有两种键：B-H(2c-2e)硼氢键硼氢键(键键)和和(3c-2e)硼氢桥键。硼氢桥键。8-1:为什么为什么BH3不能稳定而必须以二聚体不能稳定而必须以二聚体B2H6的形式存在的形式存在,但但BX3却不形成二聚体却不形成二聚体?解解:

12、因因BH3的最外层价电子为的最外层价电子为6,不能满足不能满足8电电子的稳定结构子的稳定结构,所以不能稳定存在所以不能稳定存在.只有通过只有通过二聚成二聚成B2H6，即通过形成，即通过形成3c-2e的硼氢桥键的硼氢桥键达到稳定达到稳定.而而BX3分子中分子中B的缺电子是靠形成的缺电子是靠形成46的大的大键得到满足键得到满足,而不是二聚体而不是二聚体.问问题题(2)乙硼烷的性质乙硼烷的性质B2H6具有强还原性，能与卤素、氧气反应，具有强还原性，能与卤素、氧气反应，在空气中易燃易爆，放出大量热量。在空气中易燃易爆，放出大量热量。容易水解容易水解加合反应加合反应（1）三卤化硼）三卤化硼B采用采用sp

13、2杂化杂化,同时还存在同时还存在1个个46的大的大键键,分子构型为平面正三分子构型为平面正三角形角形.均为共价化合物均为共价化合物,熔沸点都较低熔沸点都较低,易溶于非极易溶于非极性溶剂性溶剂.都易于水解都易于水解,是强的路易斯酸是强的路易斯酸.BX3+3H2O=B(OH)3+3HX(X=Cl,Br,I)4BF3+3H2O=3HBF4+B(OH)3二：硼的卤化物二：硼的卤化物三：氟硼酸三：氟硼酸氟硼酸是一种强酸氟硼酸是一种强酸,仅存在于溶液中仅存在于溶液中.8-2:BF8-2:BF3 3和和BClBCl3 3的水解有何不同？请写出的水解有何不同？请写出反应方程式反应方程式 答案答案8-3:8-3

14、:试从试从NHNH3 3和和BFBF3 3的分子结构说明的分子结构说明NHNH3 3和和BFBF3 3形成的配合物有什么不同形成的配合物有什么不同?答案答案问问题题解解:区别在前者生成硼酸和氟硼酸区别在前者生成硼酸和氟硼酸,而后而后者为硼酸和盐酸者为硼酸和盐酸.这是因为这是因为BF3水解产水解产生的生的HF会继续与反应物会继续与反应物BF3发生配位发生配位反应成为反应成为HBF4.BCl3+3H2O=B(OH)3+3HCl4BF3+3H2O=3HBF4+B(OH)3解解:因因NH3中的中的N原子上有一对孤对电原子上有一对孤对电子子,形成配合物时其作为配体提供孤形成配合物时其作为配体提供孤对电子

15、与具有空轨道的中心离子形对电子与具有空轨道的中心离子形成配合物成配合物.而而BF3中中B原子具有原子具有1条空条空轨道轨道,其作为中心原子其作为中心原子,可与具有孤对可与具有孤对电子的配体电子的配体(如如F-)形成配合物形成配合物.区别在区别在于形成配合物时一个做配体于形成配合物时一个做配体,一个做一个做中心原子中心原子.8-4:已知已知:BF3+HF=HBF4,但但CF4HF不反应不反应,请简单说明原因请简单说明原因.解解:因因BF3中中B原子具有原子具有1条空轨道条空轨道,作为作为中心原子中心原子,可与具有孤对电子的配体可与具有孤对电子的配体(如如F-)形成配合物形成配合物.而而CF4中中

16、C所有价轨所有价轨道已经用完道已经用完,不具有空轨道不具有空轨道,所以不能所以不能与与HF发生配位反应发生配位反应.一：硼的氧化物及含氧酸一：硼的氧化物及含氧酸1、硼酸的结构、硼酸的结构在在H3BO3的晶体中的晶体中,每个硼原子用每个硼原子用3个个sp2杂杂化轨道与化轨道与3个氢氧根中的氧原子以共价键相个氢氧根中的氧原子以共价键相结合结合(见下图见下图b)。每个氧原子除以共价键与。每个氧原子除以共价键与一个硼原子和一个氢原子相结合外，还通一个硼原子和一个氢原子相结合外，还通过氢键同另一过氢键同另一H3BO3单元中的氢原子结合而单元中的氢原子结合而连成片层结构连成片层结构(如下图如下图C)，层与

17、层之间则以，层与层之间则以范德华力相吸引。范德华力相吸引。8.2.3硼的含氧化合物硼的含氧化合物(c)H3BO3结构结构它显酸性并不是因为它本身给出质子，它显酸性并不是因为它本身给出质子，而是由于硼是缺电子原子，它加合了来自而是由于硼是缺电子原子，它加合了来自H2O分子的分子的OH-(其中氧原子有孤电子对其中氧原子有孤电子对)而而释出释出H+离子。离子。2、性质、性质1）H3BO3是一元弱酸是一元弱酸,Ka610-10。2）与醇的反应）与醇的反应H3BO3与多羟基化合物与多羟基化合物(如甘油或甘露醇等如甘油或甘露醇等)反反应应,可使硼酸的可使硼酸的酸性大为增强酸性大为增强.3）硼酸根的鉴别反应

18、）硼酸根的鉴别反应H3BO3+3CH3OH=B(OCH3)3+3H2O在浓在浓H2SO4存在条件下存在条件下,生成挥发性硼酸酯燃烧生成挥发性硼酸酯燃烧所特有的绿色火焰来鉴别硼酸根所特有的绿色火焰来鉴别硼酸根.二：硼酸盐二：硼酸盐1、硼砂：分子式、硼砂：分子式:Na2B4O5(OH)48H2O或简写为或简写为Na2B4O7硼酸根的结构：硼酸根的结构：3、硼砂珠试验、硼砂珠试验Na2B4O7+CoO=2NaBO2Co(BO2)2(蓝宝石色蓝宝石色)4、硼砂水解、硼砂水解硼砂是弱酸强碱盐硼砂是弱酸强碱盐,水溶液呈碱性：水溶液呈碱性：B4O5(OH)42-+5H2O=2H3BO3+2B(OH)4-其稀

19、溶液可作缓冲溶液其稀溶液可作缓冲溶液,pH为为9.23.2.与酸反应制与酸反应制H3BO38.3碳和硅碳和硅8.3.1碳的成键特征和碳单质碳的成键特征和碳单质8.3.2碳的含氧化合物碳的含氧化合物8.3.3碳的其它化合物碳的其它化合物8.3.4硅的成键特征和硅单质硅的成键特征和硅单质8.3.5硅的含氧化合物硅的含氧化合物8.3.6硅的其它化合物硅的其它化合物一：碳的成键特征一：碳的成键特征碳的价电子构型为碳的价电子构型为2s22p2，只有，只有sp、sp2、sp3三种杂化。因碳三种杂化。因碳 碳单键键能特别大碳单键键能特别大(374kJmol 1)，易形成同原子长链分子，构成，易形成同原子长链

20、分子，构成种类繁多的有机物。另外种类繁多的有机物。另外C易形成双键、叁易形成双键、叁键，其最高配位数为键，其最高配位数为4。8.3.1碳的成键特征和碳单质碳的成键特征和碳单质sp杂化杂化sp2杂化杂化sp3杂化杂化二、碳的单质二、碳的单质C C6060C C7070(1)单质的物理性质单质的物理性质性性质质金金刚刚石石石石墨墨外观外观无色透明固体无色透明固体灰黑不透明固体灰黑不透明固体密度密度/g.cm-33.512.25熔点熔点/K38283925沸点沸点/K51005100硬度（莫氏）硬度（莫氏）101导电导电,导热性导热性不导电不导电导电导电,导热导热在在O2中燃烧温度中燃烧温度1050

21、K960K燃烧热燃烧热/kJ.mol-1395.40393.50化学活泼性化学活泼性不活泼不活泼比金刚石稍活泼比金刚石稍活泼8-5:金刚石比石墨稳定得多金刚石比石墨稳定得多,为什么后者成为为什么后者成为热力学中的参考单质热力学中的参考单质,其标准摩尔生成焓或自其标准摩尔生成焓或自由能为由能为0?8-6:用杂化轨道理论指出金刚石和石墨的结用杂化轨道理论指出金刚石和石墨的结构不同以及其性质的特点构不同以及其性质的特点.问问题题解解:因热力学中的参考单质是指在常温因热力学中的参考单质是指在常温常压下常压下C元素形成单质的自然形态元素形成单质的自然形态,即即是石墨是石墨.而金刚石是高温高压下的产物而金

22、刚石是高温高压下的产物,虽然稳定性高于石墨虽然稳定性高于石墨,也不能成为热力也不能成为热力学中的参考单质学中的参考单质.根据热力学规则根据热力学规则,参考单质的标准摩参考单质的标准摩尔生成焓或自由能为尔生成焓或自由能为0.解解:在金刚石中在金刚石中,C采用采用sp3杂化与另外杂化与另外4个个C原子原子形成共价键形成共价键,构成正四面体构成正四面体,各四面体又相互连各四面体又相互连接组成无限的三维网状结构接组成无限的三维网状结构.整个结构刚性大整个结构刚性大,所以其硬度大所以其硬度大,熔点高熔点高,不导电不导电,反应活性低反应活性低.石墨具有层状结构石墨具有层状结构,层内每个层内每个C均采用均采

23、用sp2杂化杂化与其他与其他C形成形成键键,未参与杂化的未参与杂化的p轨道在层内通轨道在层内通过肩并肩重叠形成大过肩并肩重叠形成大键键(mn),而层与层之间则而层与层之间则通过范德华结合通过范德华结合.由于这种层状结构由于这种层状结构,使得其导使得其导电导热性良好电导热性良好.层与层之间因距离较大层与层之间因距离较大,易滑动易滑动,裂解或形成层状间充物裂解或形成层状间充物,反应活性比金刚石高反应活性比金刚石高.石墨石墨(sp2杂化杂化)金刚石金刚石(sp3杂化杂化)碳常温下很稳定，但高温下既可与氧碳常温下很稳定，但高温下既可与氧,氢氢,硫硫,硅硅,硼等非金属化合硼等非金属化合,又可与钙又可与钙

24、,铁铁,铝或它们的氧化物铝或它们的氧化物共同强热生成碳化物。工业上常用做还原剂共同强热生成碳化物。工业上常用做还原剂,冶冶炼金属和制造水煤气炼金属和制造水煤气:CaO+3C=CaC2+CO3C+Fe2O3=2Fe+3COC(红热红热)+H2O(g)=H2+CO单质碳不和一般酸单质碳不和一般酸,碱反应碱反应,但氧化性的浓酸可以但氧化性的浓酸可以使其氧化使其氧化,如如:C+4HNO3=CO2+4NO2+2H2O（2）单质的化学性质）单质的化学性质8.3.2.1氧化物氧化物一：一氧化碳一：一氧化碳 （1 1）结构）结构 8.3.2碳的含氧化合物碳的含氧化合物一氧化碳分子偶极矩（一氧化碳分子偶极矩（0

25、.112D）很小。）很小。解解:这是由于在这是由于在CO分子中分子中,因氧元素因氧元素和碳元素的电负性差异导致电子云和碳元素的电负性差异导致电子云偏向氧原子。但是配键偏向氧原子。但是配键(键键)的电的电子对是氧原子单方面供给的子对是氧原子单方面供给的,这又使这又使氧原子略带正电荷氧原子略带正电荷,两种因素相互抵两种因素相互抵销销,致使致使CO的偶极矩几乎等于零的偶极矩几乎等于零.8-7:为什么为什么CO的偶极矩几乎为零的偶极矩几乎为零?问问题题（2）性质）性质CO在常温下可作还原剂在常温下可作还原剂,在高温下为强还原剂在高温下为强还原剂.它也是很好的无机配体它也是很好的无机配体,能与一些金属原

26、子或离子能与一些金属原子或离子形成配合物形成配合物,如如Fe(CO)5、Ni(CO)4和和Cr(CO)6等。等。CO可被亚铜盐的氨水溶液或盐酸溶液吸收。可被亚铜盐的氨水溶液或盐酸溶液吸收。Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Cu(NH3)2CH3COO+CO+NH3=Cu(NH3)3COCH3COO醋酸二氨合铜醋酸二氨合铜(I)醋酸羰基三氨合铜醋酸羰基三氨合铜(I)CO+PdCl2+H2OCO2+2HCl+Pd8-8:如何鉴别和分离如何鉴别和分离CO和和H28-9:为什么为什么CO做配体时做配体时,一般情况下是一般情况下是C做配位做配位原子原子?8-10:请简述请简述CO导致人中毒的机理导致人

27、中毒的机理问问题题解解:将气体通过将气体通过Ag(NH3)2+碱液碱液,有黑色金属析出表有黑色金属析出表明是明是CO,无现象的是无现象的是H2.因因:CO+2Ag(NH3)2+2OH-=CO2+4NH3+H2O+2Ag用亚铜盐的氨水溶液吸收用亚铜盐的氨水溶液吸收CO,而而H2不被吸收而分不被吸收而分离离.吸收了吸收了CO的溶液经处理放出的溶液经处理放出CO.Cu(NH3)2CH3COO+CO+NH3=Cu(NH3)3COCH3COO解解:因因C的电负性比的电负性比O小小,更易给出孤对电子形成更易给出孤对电子形成配位键配位键,即即C的配位能力的配位能力比比O强强,所以所以CO做配体时做配体时,一

28、般是一般是C做配位原子做配位原子.解解:CO之所以对人体有毒，是之所以对人体有毒，是因为它能与血液中携带因为它能与血液中携带O2的血的血红蛋白红蛋白(Hb)形成稳定的配合物形成稳定的配合物COHb(CO与与Hb的亲和力约为的亲和力约为O2与与Hb的的230270倍倍)，使血，使血红蛋白丧失输送氧气的能力红蛋白丧失输送氧气的能力,导导使人体因缺氧而死亡使人体因缺氧而死亡.二：二氧化碳二：二氧化碳（1）结构）结构（2）性质）性质化学性质不活泼，高温下能与碳或活泼化学性质不活泼，高温下能与碳或活泼金属镁、钠等反应。是酸性氧化物，它金属镁、钠等反应。是酸性氧化物，它能与碱反应。能与碱反应。CO2+2M

29、g=2MgO+CCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O8-11:如何鉴别和分离如何鉴别和分离CO和和CO2解解:鉴别方法鉴别方法:通入澄清的石灰水通入澄清的石灰水,变混浊的是变混浊的是CO2,无现象的是无现象的是CO.分离方法分离方法:气体通过浓气体通过浓NaOH溶液溶液,则则CO2被吸被吸收变成收变成Na2CO3,而而CO不吸收得到分离不吸收得到分离.吸收吸收了了CO2的溶液用酸酸化又可获得的溶液用酸酸化又可获得CO2气体气体.问问题题8.3.2.2碳酸和碳酸盐碳酸和碳酸盐一：碳酸一：碳酸（1）结构）结构（2）性质）性质二元弱酸，其饱和溶液的浓度为二元弱酸，其饱和溶液的浓度为0.04mol

30、/L,pH为为3.9。Ka1=4.210 7、Ka2=4.710 11分子构型分子构型8-12:指出指出H2CO3分子中分子中C的杂化类型和成键的杂化类型和成键情况以及分子构型情况以及分子构型.解解:在在H2CO3分子中分子中,C采用三条采用三条sp2杂化轨道与杂化轨道与三个三个O原子形成三个原子形成三个键键.其中两个其中两个O原子又分原子又分别与两个别与两个H原子形成两个原子形成两个O-H间的间的键键.而中心而中心C原子未参与杂化的一条原子未参与杂化的一条2p轨道与剩下的轨道与剩下的1个个O原子的原子的2p轨道通过肩并肩形成轨道通过肩并肩形成键键,所以该碳氧所以该碳氧键为双键键为双键.H2C

31、O3分子为平面三角形构型分子为平面三角形构型.问问题题二：碳酸盐二：碳酸盐（1）结构）结构8-13:从结构上解释稳定性：从结构上解释稳定性：H2CO3HCO3-CO32-HCO3-HCO32-一个一个34一个一个46问问题题解解:从从H2CO3,HCO3-到到CO32-,虽然中心虽然中心C原原子均采用子均采用sp2杂化杂化,但但H2CO3中中2个个C-O键为键为单键单键,1个为个为C=O双键双键,HCO3-中中1个个C-O单键单键,2个具有双键成分个具有双键成分(因形成因形成34的大的大键键),而而CO32-中中3个碳氧键键长相等个碳氧键键长相等,均具有双键成均具有双键成分分(因形成因形成46

32、的大的大键键),所以它们结构的对所以它们结构的对称性依次增强称性依次增强,则稳定性也就依次升高则稳定性也就依次升高.（2）性质）性质（A）溶解性：所有碳酸氢盐都溶于水。）溶解性：所有碳酸氢盐都溶于水。正盐中只有铵盐和碱金属的盐溶于水。正盐中只有铵盐和碱金属的盐溶于水。反常现象：可溶性碳酸氢盐的溶解度反反常现象：可溶性碳酸氢盐的溶解度反小于其正盐小于其正盐.8-14:为什么为什么NaHCO3的溶解度小于的溶解度小于Na2CO3，而，而Ca(HCO3)2的溶解度又大于的溶解度又大于CaCO3?问问题题解解:因在可溶性的因在可溶性的NaHCO3溶液中溶液中,存在如下存在如下通过氢键结合成的长链通过氢

33、键结合成的长链此长链的存在导致了此长链的存在导致了NaHCO3的溶解度反的溶解度反常的小于常的小于Na2CO3.而而CaCO3中阴阳离子均带中阴阳离子均带2个单位电荷个单位电荷,则晶格能大于则晶格能大于Ca(HCO3)2(阳阳离子带离子带2个个,而阴离子带而阴离子带1个电荷个电荷),溶解时所溶解时所需消耗的能量就高需消耗的能量就高,所以溶解度所以溶解度CaCO3小于小于Ca(HCO3)2.8-15:8-15:为什么长期盛装为什么长期盛装NaNa2 2COCO3 3溶液最好溶液最好用塑料瓶而不用玻璃瓶用塑料瓶而不用玻璃瓶?答案答案8-16:8-16:简述石钟乳形成的过程简述石钟乳形成的过程.答案

34、答案解解:因因Na2CO3会与会与SiO2缓慢地发生如缓慢地发生如下反应导致瓶塞难以打开下反应导致瓶塞难以打开.Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2Na2SiO3+2H2O=H2SiO3+2NaOH解解:地表层中的碳酸盐矿石在地表层中的碳酸盐矿石在CO2和水和水的长期侵蚀下可以部分地转变为的长期侵蚀下可以部分地转变为Ca(HCO3)2而溶解而溶解.而天然水中含有的而天然水中含有的Ca(HCO3)2经过长期的自然分解或人经过长期的自然分解或人工加热工加热,又析出又析出CaCO3。CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2这个平衡反应导致了自然界中钟乳石这个平衡反应导致了自然界中钟乳石和

35、石笋的形成和石笋的形成.（B）水解性）水解性Al3+,Cr3+和和Fe3+等的碳酸盐完全水解等的碳酸盐完全水解2M3+3CO32-+3H2O=2M(OH)3+3CO2(M=Al,Cr,Fe)有些金属离子如有些金属离子如Cu2+,Zn2+,Pb2+和和Mg2+等等,与与CO32-反应得到碱式碳酸盐反应得到碱式碳酸盐.2Cu2+2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3+CO28-17:指出几种鉴别指出几种鉴别Na2CO3和和NaHCO3的方法的方法.解解:取固体置于试管中加热，产生的气体能使取固体置于试管中加热，产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊的是澄清的石灰水变浑浊的是NaHCO3；无现象的是

36、；无现象的是Na2CO3.2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O加加MgCl2立即产生白色沉淀的是立即产生白色沉淀的是Na2CO3；加；加入后无现象，但加热溶液一段时间后出现白色沉入后无现象，但加热溶液一段时间后出现白色沉淀是淀是NaHCO3。2Mg2+2CO32+H2O=Mg(OH)2MgCO3+CO2问问题题加入加入CaCl2，立即产生白色沉淀的是，立即产生白色沉淀的是Na2CO3；刚加入后无现象，但再加入；刚加入后无现象，但再加入NH3水后出现白色沉淀的是水后出现白色沉淀的是NaHCO3。Ca2+CO32-=CaCO3加入加入NH3Ca2+HCO3-+NH3=NH4+CaCO3配制

37、成溶液，用配制成溶液，用pH试纸检测，试纸检测，pH值大的值大的是是Na2CO3，小的是，小的是NaHCO3(不是太准确不是太准确).加热有利于加热有利于HCO3-解离出解离出CO32-而生成沉淀而生成沉淀.2Mg2+4HCO3=Mg(OH)2MgCO3+3CO2+H2O（C）热稳定性）热稳定性M2CO3M(HCO3)2H2CO3(M为一价金属为一价金属)8-18：给下列盐的稳定性排序：给下列盐的稳定性排序,并说明原因并说明原因.（1）Na2CO3，NaHCO3，H2CO3（2）K2CO3，CaCO3，Ag2CO3问问题题 不同阳离子的碳酸盐的热稳定性用离子极化不同阳离子的碳酸盐的热稳定性用离

38、子极化现象来解释现象来解释.极化作用越强极化作用越强,盐的稳定性越差盐的稳定性越差.解解:(1)稳定性稳定性:Na2CO3NaHCO3H2CO3.因因H+离子半径特别小离子半径特别小,其其Z/r值大值大,极化作用比极化作用比Na+强强.而极化作用而极化作用:2Na+Na+H+2H+,极化极化作用越强作用越强,物质稳定性越差物质稳定性越差,所以稳定性所以稳定性Na2CO3NaHCO3H2CO3.(2)稳定性稳定性:K2CO3CaCO3Ag2CO3.因因K+,Ca2+为为8e构型构型,其极化作用小于其极化作用小于18e的的Ag+,而而Ca2+的的Z/r值大值大,所以极化能力比所以极化能力比K+强强

39、,即极即极化能力化能力:K+Ca2+Ag+,则稳定性则稳定性:K2CO3CaCO3Ag2CO3.8.3.3碳的其它化合物碳的其它化合物1、CS2：非极性溶剂：非极性溶剂,结构与结构与CO2相似相似.分子分子中存在中存在2个个 34大大 键。二硫化碳是一种重要键。二硫化碳是一种重要的非极性溶剂。的非极性溶剂。2、CCl4：非极性分子：非极性分子,对称性好对称性好,稳定性高稳定性高,不水解不水解,不与酸碱反应不与酸碱反应,对金属铁、铝等有腐蚀作用对金属铁、铝等有腐蚀作用.CCl4是实验室常用的不燃溶剂是实验室常用的不燃溶剂,可溶解可溶解树脂和油脂，也可作为灭火剂树脂和油脂，也可作为灭火剂.常采用常

40、采用sp3或或sp3d2杂化杂化,较难自相成键较难自相成键,最高配最高配位数为位数为6.不能形成不能形成p-p键键,无多重键无多重键,而倾向于而倾向于以较多的以较多的单键形成聚合体单键形成聚合体.与氧结合能力非常与氧结合能力非常强强,又叫亲氧元素又叫亲氧元素.二：成键特征二：成键特征8.3.4硅的成键特征和硅单质硅的成键特征和硅单质自然界中硅的丰度为自然界中硅的丰度为25.9%，在所有元素中，在所有元素中含量居第二位。因硅易与氧结合，在自然界含量居第二位。因硅易与氧结合，在自然界中以化合物，如二氧化硅或硅酸盐等的形式中以化合物，如二氧化硅或硅酸盐等的形式存在。存在。一：存在一：存在三：性质三：

41、性质单质硅可与金属，非金属反应，与酸和碱单质硅可与金属，非金属反应，与酸和碱均可作用。均可作用。3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2OSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2晶态硅具有金刚石那样的结构，晶态硅具有金刚石那样的结构，所以它硬而脆所以它硬而脆(硬度为硬度为7.0)、熔点、熔点高，在常温下化学性质不活泼。高，在常温下化学性质不活泼。无定形硅比晶态硅活泼。无定形硅比晶态硅活泼。晶态硅晶态硅8-19:为什么为什么C和和B可采用可采用sp2杂化而杂化而Si不能不能?为为什么什么C和和B的最高配位数为的最高配位数为4,而而Si的为的为6?8-20:为什么为什么

42、Si不能形成象不能形成象C=C一样的一样的Si=Si双双键键?8-21:为什么为什么Si在自然界中以各种硅酸盐矿石在自然界中以各种硅酸盐矿石和石英矿的形式存在和石英矿的形式存在?8-22:为什么为什么C原子易相互成链并与原子易相互成链并与H,O等元等元素构成了庞大的有机化合物家族素构成了庞大的有机化合物家族?8-23:硅为什么没有类似石墨的同素异性体？硅为什么没有类似石墨的同素异性体？问问题题解解:Si如果采用如果采用sp2杂化杂化,剩下的一条剩下的一条p轨道必轨道必须与别的原子形成须与别的原子形成键键,由于由于Si原子半径大原子半径大(第第三周期元素三周期元素)导致这种导致这种键不能稳定存在

43、键不能稳定存在,所所以以Si不采用不采用sp2杂化杂化.由于由于C和和B均为第二周期元素均为第二周期元素,其价轨道最其价轨道最多只有四条多只有四条(1条条2s和和3条条2p),只能与四个原子只能与四个原子成键成键,所以最高配位数为所以最高配位数为4.而而Si为第三周期元为第三周期元素素,除除3s和和3p外外,空的空的3d轨道也可参与成键轨道也可参与成键.鉴鉴于其原子半径的大小限制于其原子半径的大小限制,只能有只能有2条条3d轨道轨道参与参与,所以最高配位数为所以最高配位数为6.解解:因因Si原子半径大原子半径大(第三周期元素第三周期元素),Si-Si单键键长长单键键长长,使得两个使得两个Si原

44、子的原子的3p轨道难以有效地进行肩并肩的重轨道难以有效地进行肩并肩的重叠叠,即形成即形成p-p键键,所以所以Si=Si双键不能双键不能稳定存在稳定存在.解解:因石英矿为原子晶体因石英矿为原子晶体,其中其中Si采采取取sp3杂化以杂化以SiO4为结构单元构成三为结构单元构成三维网状结构维网状结构,非常稳定非常稳定.各种硅酸盐各种硅酸盐也是由许多硅氧四面体组成的链状也是由许多硅氧四面体组成的链状或环状结构的晶体或环状结构的晶体,它们的稳定性也它们的稳定性也非常高非常高,能经受住自然界的各种高温能经受住自然界的各种高温高压条件而稳定存在高压条件而稳定存在.解解:由于由于C-C键键能大键键能大,所以容

45、所以容易相互成链易相互成链,而且而且C-O和和C-H键的键能也大键的键能也大,所以它们之间所以它们之间易成键易成键,构成了庞大的有机化构成了庞大的有机化合物家族合物家族,如烷烃如烷烃,烯烃烯烃,炔烃炔烃等等.解解:由于在石墨中由于在石墨中,同层原子均以未参同层原子均以未参与杂化的与杂化的1条条p轨道通过肩并肩形成轨道通过肩并肩形成mm的大的大键而稳定存在键而稳定存在.而而Si原子由原子由于原子半径大于原子半径大,导致其导致其p轨道不能有轨道不能有效的发生效的发生“肩并肩肩并肩”重叠，则不能象重叠，则不能象C一样形成稳定的一样形成稳定的mm大大键键,所以硅所以硅没有类似石墨的同素异性体没有类似石

46、墨的同素异性体.1、结构、结构Si采用采用sp3杂化杂化，以，以SiO4四面体为基础组成四面体为基础组成巨大分子。巨大分子。一：二氧化硅一：二氧化硅8.3.5硅的含氧化合物硅的含氧化合物硅氧四面体硅氧四面体二氧化硅二氧化硅解解:由于由于Si为第三周期元素为第三周期元素,原子半径大原子半径大,不不能与能与O通过通过p轨道的肩并肩重叠形成稳定的轨道的肩并肩重叠形成稳定的大大键键,而而Si-O单键键能却很大单键键能却很大,键非常稳定键非常稳定,所以在所以在SiO2中中,以以SiO4为单元组成巨大分子为单元组成巨大分子可满足可满足Si最大程度形成最稳定最大程度形成最稳定Si-O单键单键,同同时以三维网

47、状结构存在时以三维网状结构存在,分子达到最高稳定分子达到最高稳定性性.8-24:为什么为什么SiO2不形成象不形成象CO2那样的单个分那样的单个分子而是以子而是以SiO4为单元组成巨大分子为单元组成巨大分子?问问题题2、性质、性质二氧化硅的化学性质不活泼，在高温下也不二氧化硅的化学性质不活泼，在高温下也不能被能被H2还原，只能为镁、铝或硼所还原。还原，只能为镁、铝或硼所还原。SiO2为酸性氧化物，能与热的浓碱或熔融的碱或碳为酸性氧化物，能与热的浓碱或熔融的碱或碳酸钠反应，得到硅酸盐。酸钠反应，得到硅酸盐。SiO2+6HF=H2SiF6+2H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO

48、2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 二：硅酸及其盐二：硅酸及其盐H4SiO4叫做正硅酸，叫做正硅酸，也称原硅酸也称原硅酸。正硅酸。正硅酸脱水形成的脱水形成的H2SiO3叫偏硅酸，是二元弱酸。叫偏硅酸，是二元弱酸。单分子状态可溶于水，单分子偏硅酸逐渐缩单分子状态可溶于水，单分子偏硅酸逐渐缩合为多硅酸，溶解度减小，可从溶液中析出，合为多硅酸，溶解度减小，可从溶液中析出，形成硅酸凝胶。形成硅酸凝胶。硅酸凝胶是一种白色的软而透明的半固体硅酸凝胶是一种白色的软而透明的半固体物质，干燥后形成多孔性物质，具有很大的物质，干燥后形成多孔性物质，具有很大的比表面积，可用于吸附、干燥、催化剂载体。比表面积，可

49、用于吸附、干燥、催化剂载体。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。硅酸盐硅酸盐硅酸盐结构复杂硅酸盐结构复杂,它的基本结构单位为硅氧它的基本结构单位为硅氧四面体。四面体。分子筛8-25:为什么装有水玻璃的试剂瓶长期为什么装有水玻璃的试剂瓶长期敞开瓶口后会变浑浊敞开瓶口后会变浑浊?解解:因长期敞开瓶口因长期敞开瓶口,会有会有CO2不断溶解在不断溶解在溶液中溶液中,而而CO2的存在将加速的存在将加速Na2SiO3的水的水解产生硅酸沉淀解产生硅酸沉淀.Na2SiO3+2H2O+CO2=Na2C

50、O3+H4SiO4问问题题8-26:如何鉴别如何鉴别Na2CO3,Na2SiO3和和Na2B4O710H2O?解解:各取少量固体于试管中各取少量固体于试管中,滴加稀滴加稀HCl,有大有大量气泡产生的是量气泡产生的是Na2CO3.无现象的是无现象的是Na2SiO3和和Na2B4O710H2O.另取后两种固体于蒸发皿另取后两种固体于蒸发皿中中,加入加入2-3ml无水乙醇和无水乙醇和0.5ml浓硫酸浓硫酸,用玻棒用玻棒搅匀后点燃搅匀后点燃,开始为黄兰色火焰开始为黄兰色火焰,后来为绿色后来为绿色火焰的证明是火焰的证明是Na2B4O710H2O.只是黄兰色火只是黄兰色火焰的为焰的为Na2SiO3.或者向