江苏省“南京工业大学杯”化学奥赛夏令营选拔赛辅导讲义--无机化学碳族--包建春整理.ppt

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1、 第4章 碳族元素氧化值最大配位数 单质可形成原子晶体 金属晶体4.1 概述4.2.1 碳的同素异形体4.2 碳及其化合物石墨插入化合物石墨为一种层状结构，如果将这种层状结构加以利用，加入一些物质，即作为内表面，插入化合物使石墨膨胀了。这在表面与催化方面有特殊的应用。离子型：还可以插入：氧化物：SO3,CrO3,MoO3硫化物：V2S3,Cr2S3含氧酸：C24+HSO4-2H2SO4K3C60(C2H5)3P2Pt6C604.2.2 碳的氧化物CO具有还原能力和较强配位能力 HbO2+CO HbCO+O2 CO+PdCl2+H2O=CO2+2HCl+PdFe(CO)5,Ni(CO)4,Co2

2、(CO)8其中C是配位原子。HbH2O+O2 HbO2+H2O CuCl+CO=CuCl COCu(NH3)2CH2COO+CO+NH3=Cu(NH3)3COCH2COO1.Mn+电荷高,极易水解，如 Al3+,Fe3+,Cr3+加入CO32-互相促进,发生双水解反应。Al2(SO4)3+Na2CO3+H2O=Al(OH)3+Na2SO4+CO2 2.Mn+可水解,其氢氧化物溶解度与碳酸盐差不多,生成碱式盐沉淀，如Be2+,Mg2+,Cu2+。2 Mg2+2 CO32+H2O=Mg2(OH)2CO3+CO2 2 Be2+2 CO32+H2O=Be2(OH)2CO3+CO2 3.Mn+水解程度小

3、,碳酸盐溶解度小,生成碳酸盐沉淀，如Ca2+,Sr2+,Ba2+:Ba2+CO32=BaCO34.2.3 Mn+与可溶性碳酸盐的反应特点若将0.2mol/l Na2CO3 和 0.2mol/l CaCl2 混合,是生成 Ca(OH)2 还是CaCO3 Ksp:5.510-6 2.510-9 Ca2+CO32-=0.10.1=10-2 2.510-9 Ca2+OH-2=0.1(4.510-3)2=210-6 KspMg2+OH-2=210-6Ksp 生成碱式盐Mg(OH)2CO3无定型硅的化学性质(a)与非金属反应：Si+2F2=SiF4(g)SiF4+2F-=SiF62-Si+Cl2=SiCl

4、4(l)SiCl4易水解 SiCl4(l)+3H2O=H2SiO3(s)+4HCl(aq)Si+O2=SiO2 3Si+2N2=Si3N4 Si+C=SiC(b)与酸反应 硅在氧化性酸中钝化生成SiO2,因此不溶解。3Si+4 HNO3+12 HF=3H2SiF6+4NO+8 H2O(c)与碱反应猛烈 Si+NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2硅烷:SinH2n+2(n最大为8）Mg2Si+4HCl=SiH4+2 MgCl2 2SiCl6(l)+3LiAlH4(s)=2Si2H6(g)+3LiCl(s)+3AlCl3(s)(1)还原性比甲烷强SiH4+AgNO3+H2O=8Ag+SiO2+

5、8HNO3(2)稳定性比甲烷差:SiH4 Si+2H2(3)催化水解:SiH4+(n+2)H2O SiO2nH2O+4H2Li2SiF6、CaSiF6 易溶Na2SiF6、K2SiF6、BaSiF6 难溶 白色沉淀4.3.1 硅的卤化物硅常见的卤化物有SiCl4、SiF4，它们均强烈水解：SiCl4+H2O=H4SiO4+HCl 3SiF4+4H2O=H4SiO4+4H+2SiF62 SiF4+2HF=H2SiF64.3 硅的化合物 H4SiO4 原硅酸 H2SiO3 偏硅酸 xSiO2 yH2O 多硅酸胶冻状硅酸硅胶H2O硅酸盐结构复杂,硅氧四面体为基本骨架。硅酸钠：Na2OnSiO2 Cu

6、2+Na2SiO3=CuSiO3+2H+泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O硅酸4.3.2 硅酸与硅酸盐(a)SiO44(b)Si2O76(c)Si4O128(d)Si6O18124.3.3 沸石分子筛硅铝酸盐:M2/nOAl2O3 xSiO2 yH2O 孔道空腔,吸附不同大小的分子吸附剂:干燥,净化或分离催化剂:催化剂载体 广泛应用于化工,环保,食品,医疗,能源,农业及日常生活,石油化工领域常见:A型,Y型,X型,M型 钠沸石：A:笼；B:笼 Na16Al16Si24O8016H2O 离子交换剂，催化剂载体，分子筛。比表面积：8001000 m2g-1 微孔道的孔径几百pm；笼

7、的孔径1000多pm.4.4 锡、铅的重要化合物白锡脆锡（斜方）161以上2Pb+O2+CO2+H2O=Pb2(OH)2CO313.2以下 灰锡（无定形）锡 疫SnO2+C=Sn+CO24.4.1 单质 SnCl4 H2OH2SnO3+HCl(强烈)Sn+Cl2(过)HClS2 SnS2Na2SnS3Na2SH+SnS2+H2S SnCl62+H2SHClH2SnCl64.4.2 Sn2+与 Sn()Sn2+Sn4+O2SnSS22SnS32 H+SnS2+H2SH2O,ClHCl+Sn(OH)ClFe3+Sn4+Fe2+OHSn(OH)2OHSn(OH)3Bi3+Bi+Sn(OH)6 2 H

8、gCl2Hg2Cl2+Sn4+Sn2+Hg+Sn4+如何使这些沉淀溶解?PbCO3+2HNO3 Pb(NO3)2+H2O+CO2PbSO4+OH(过量)Pb(OH)3+SO42PbSO4+NH4Ac(饱和)Pb(Ac)3+SO42+NH4+醋 酸 铅 俗 名 叫“铅 糖”,甜,有 毒PbSO4(白)PbS(黑)PbCrO4(黄)PbI2(黄)PbCl2(白)PbCO3(白)4.4.3 Pb2+的难溶性及Pb()的氧化性PbS+H2O2 PbSO4+H2OPb2+S+NO+H2OPbS+HCl(浓)=H2PbCl4+H2SPbS+HNO3 现出土的古代壁画、泥桶常常是黑的，因为古代人用铅白作白颜

9、料,铅白与H2S作用成PbS黑色沉淀,因此可用此法使之变白。PbCrO4+HNO3=Pb2+Cr2O72+NO3PbCl2、PbI2 溶于热水PbCl2+HCl=H2PbCl4 PbI2+KI=K2PbI4沉淀互相转化:Pb(NO3)2Na2SO4PbSO4(白)KIPbI2(黄)Na2CO3PbCO3(白)PbS PbO2(棕黑)强氧化剂能氧化HCl,H2SO4,Mn2+Pb3O4 红色铅丹(2PbOPbO2)PbO2+Mn2+H+MnO42+Pb2+H2OPb3O4+HNO3=Pb(NO3)2+PbO2+H2OK2CrO4PbCrO4沉淀分离出来:PbO2+HCl(浓)PbCl2+Cl2

10、A A A B C N Al Si P Ga Ge As In Sn Sb Tl Pb Bi 与族数对应的最高氧化态越来越不稳定，与族数差 2的氧化态愈来愈稳定主要是6s2电子对的惰性ns2np1 ns2np2 ns2np3+1+2+3ns2 ns2 ns24.4.1 惰性电子对效应4.5 专题讨论 Tl3+H2S=Tl2S+S+H+Tl+HCl=TlCl+H2 PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2+2H2O PbO2+2H2SO4=2PbSO4+O2+2H2O Ag+5PbO2+2Mn2+4H+=5Pb2+2MnO4+H2O 5NaBiO3(s)+2Mn2+14H+=2MnO4+5N

11、a+5Bi3+7H2O 2MO(s)=MO2(s)+M(s)rG(kJ/mol）2GeO(s)=GeO2(s)+Ge(s)122.6 2SnO(s)=SnO2(s)+Sn(s)7.2 2PbO(s)=PbO2(s)+Pb(s)+162.0从热力学上从结构上4.5.2 共价化合物的水解性1.影响共价化合物水解因素 中心原子价层结构（中心原子所处周期、配位情 况、空轨、半径大小等）。空间效应（中心原子半径、配体的大小和数量）。电负性效应（中心原子与配体电负性的差异）。2.机理+H2OHClH2O+HClSiCl4+H2O H4SiO4+4HClH4SiO4+4HClCCl4 不水解 SiCl4水解四步水解 NF3 不水解;PF3水解BCl3+H2O H2O水解水解 SF4(g)+H2O H2SO3+4HF不水解 冷水水解 TeF6+6H2O H6TeO6+6HFSF4SF6TeF6P(OH)3+3HFNF3 不水解NCl3水解 NCl3+3H2O=NH3+3HClONHCl2+HClO NH3+HClO反复