碳族元素ppt课件.ppt

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1、12.112.1 碳族元素通性碳族元素通性 A族 C(碳)Si(硅)Ge(锗)Sn(锡)Pb(铅)C Si Ge Sn Pb价电子结构 ns2np2主要氧化态+4(+2)+4+4(+2)+4,+2(+4)+2电负性 2.25 1.90 2.01(IV)1.96(IV)2.33(IV)碳族元素存在形式碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气；碳酸盐；CO2。硅：SiO2和各种硅酸盐。锗：硫银锗矿 4Ag2SGeS2，硫铅锗矿2PbS GeS2。锡：锡石 SnO2。铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3。锡石方铅矿碳族元素的单质12.212.2 碳碳1金刚石无色透明固体,原子晶体，高熔点，高沸点，高硬度

2、,结合力为共价键,不导电,化学性质不活泼.碳的同素异形体2.石墨灰黑,不透明固体.过渡型晶体，层-层之间范德华力，导电、导热、解离性。化学性质比金刚石稍活泼.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。3.足球烯或富勒烯：C60，C70 等C60（球形）C70（椭球形）4.纳米碳管石墨金刚石1273K,Cr,Ni5106 _6106kPa5.金刚石和石墨的转化金属导电性、半导体性质碳的化合物分子极性很小与N2、CN-、NO+互为等电子体，都有14个电子CO：OC一氧化碳无色、无味，几乎不溶于水的气体，毒性很大。HmFe(II)

3、O2+CO(q)=HmFe(II)CO+O2(g)CO对HmFe(II)络合能力为O2的230-270倍 CO使人中毒机理 强还原性PdCl2+CO+H2O=Pd(灰黑色)+CO2+2HCl 检测微量CO的存在2CO+O2=2CO22CO+2Ag(NH3)2OH=2Ag+(NH4)2CO3+2NH3一氧化碳 Fe2O3(s)+3CO=2Fe+3CO2(工业还原剂)燃烧提纯金属 强配位性与过渡金属形成羰基配合物,利于分离提纯金属 生成Fe(CO)5 Ni(CO)4 Cr(CO)6等 分子结构O C O二氧化碳l无色无味无毒气体,加压易液化空气中二氧化碳含量过高时，也会使人因缺氧而发生窒息l干冰：

4、雪花状固态CO2，冷冻温度可达203-193K 酸性氧化物 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2灭火器不可用于活泼金属Mg、Na、K等引起的火灾 CO2+2Mg=2MgO+C 微溶于水,部分生成碳酸,其余为CO2.nH2O CO2+H2O=H+HCO3-点燃的镁条可在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳 CO2化学性质碳的卤化物l用作溶剂：CF4,CCl4l制冷剂：CF2Cl2，CFCl3碳 酸 H2CO3二元弱酸 H2CO3=H+HCO3-Ka1=4.210-7CO2+H2O=H2CO3 K=1.810-3CO2溶于水，大部分CO2H2O，极小部分H2CO3碳酸及其盐的热稳定性 H2CO

5、3 MHCO3 CaCO3 ZnCO3 过渡金属碳酸盐稳定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解T/900 315 350 282碳酸盐的溶解度 易溶盐：碱金属碳酸盐（Li2CO3除外）和碳酸铵易溶于水，对应的碳酸氢盐溶解度较小 Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3100溶解度 45 16 156 60(g/100g H2O)其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐溶解度 大于正盐。氢氧化物碱性较强的金属离子，生成碳酸盐沉淀 例如：Ba2+、Sr2+、Ca2+和Ag+等 氢氧化物碱性较弱的金属离子，生成碱式碳酸盐沉淀可溶性碳酸盐与金属离子作用的产物类型Pb2

6、+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+、Co2+、Ni2+和Mg2+等 水解性强、两性金属离子，生成氢氧化物沉淀例如：Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+和Sb3+等12.312.3 硅硅晶型硅和无定型硅,互为同素异形体1.灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体2.熔、沸点高、硬度大3.晶型硅是良好的半导体 硅主要用在集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。集成电路晶体管单质硅高温下化学性质活泼常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外,不跟其他物质反应。化 学 性 质(1)与非金属 Si+2Cl2 SiCl46

7、73K2273KSi(纯）+C(纯)SiC 金刚砂（原子晶体）873KSi(s)+O2(g)SiO2(s)与Li、Mg形成离子型硅化物，与Fe、Co形成金属型硅化物，具有合金结构室温下 很稳定，表层有致密SiO2膜(2)与某些金属(3)与酸反应(4)与碱反应(无定型硅)H2SiF6 氟硅酸，强酸3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O在含氧酸中被钝化,在高锰酸钾,过氧化氢,硝酸等氧化剂存在下反应与氢氟酸反应 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+4HF=SiF4+2H2200-400oC硅烷 通式Sin H 2n+2无色无臭气体或液体,熔沸点低,热稳定性

8、差，易溶于有机溶剂 化 学 性 质(2)强还原性 还原性 CH4 773KSiH4 被大量用于制高纯硅硅的卤化物 氟硅酸盐硅的卤化物 SiF4 配位反应 硅的卤化物强烈水解 CCl4不水解 都是共价化合物,熔沸点低,非极性分子SiCl4(l)+3H2O(l)=H2SiO3(s)+4HCl(aq)SiF4+2F-=SiF6 2-都是无色 SiF4为气体，SiCl4、SiBr4为液体 SiI4为固体氟硅酸盐 SiF4 易与HF形成氟硅酸 纯碱溶液吸收SiF4气体，得白色的Na2SiF6晶体SiF4+2HF=H2SiF6 相当于H2SO4的强度3SiF4+2Na2CO3+H2O=2Na2SiF6+H

9、2SiO3+2CO2 Na2SiF6 杀虫剂 防腐剂Na,K,Ba的氟硅酸盐难溶于水，Li,Ca的盐溶于水 SiF4 与碱金属氟化物反应，得氟硅酸盐SiF4+2KF=K2SiF6硅的含氧化合物水 晶 石英盐 黑曜石紫 晶缟玛瑙 玛 瑙二氧化硅 天然的二氧化硅分为晶型和无定型两大类，晶型二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英为水晶二氧化硅 原子晶体 整个晶体可看作是一个巨大分子，SiO2是最简式 纯SiO2硬度大、熔点高SiO2化学性质(1)高温被Mg或Al还原 SiO2+2Mg 2MgO+Si高温(3)与HF反应 SiO2+4HF=SiF4+2H2O(玻璃雕花)(2

10、)酸性氧化物 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O SiO2+2Na2CO3 Na2SiO3+CO2熔融熔融不能用玻璃瓶盛浓碱液。硅酸和硅酸盐(1)H4SiO4正硅酸,为原酸,脱水得到一系列酸二元弱酸 Ka1=210-10，Ka2=10-12偏硅酸 H2SiO3 SiO2.H2O二硅酸 H6Si2O7 2SiO2.3H2O三硅酸 H4Si3O8 3SiO2.2H2O二偏硅酸 H2Si2O5 2SiO2.H2O(2)H2SiO3组成最简单，习惯用其代表硅酸，原称偏硅酸注意：硅酸不能用SiO2与水反应制得，只能由可溶性硅酸盐与酸反应生成：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl硅

11、 胶化学式SiO2xH2O或mSiO2nH2O。无色透明或乳白色颗粒，具有多孔结构，有较强的吸附性，吸湿量能达到40左右。用于气体干燥、气体吸收、液体脱水，吸附剂市场出售的变色硅胶是z在硅酸凝胶加入氯化钴，干燥活化后制得的一种干燥剂。CoCl2-CoCl26H2O胶冻状硅酸 硅胶-H2O蓝色粉红色一种含结晶水的铝硅酸盐 多孔性晶体（“分子筛”）用于分离、提纯物质，或作催化剂载体。-xH2O硅酸盐分子筛可溶性：Na2SiO3(水玻璃)、K2SiO3不溶性：大部分硅酸盐难溶于水，且有特征颜色。灰白色脆性金属,金刚石型。半导体，高电阻,化学稳定 与酸反应不与非氧化性酸作用,与氧化性酸生成+4价化合物1锗 与碱反应12.412.4 锗锗 锡锡 铅铅三种同素异形体,白锡常见,银白色，硬度居中金属2.锡锡制品长期处于低温,自行毁坏“锡疫”拿破仑的纽扣 化学性质与稀HCl反应慢 与稀H2SO4难反应Sn+2NaOH=Na2SnO2+H2（2）与碱反应(1)与酸反应亚锡酸钠