高中化学竞赛辅导讲座碳族元素

,化学竞赛辅导讲座,第一节碳,1、碳的同位素,（1）12C:原子量的相对标准,（2)14C:形成：由中子和14N在宇宙射线影响下形成14N+1n=14C+1H2,半衰期：14C=14N+-(5685years),2、同素异形体,(1)金刚石和石墨谁的熔点高，为什么？（2）石墨为什么有导电性？（3）金刚石和石墨谁更稳定?（燃烧热分别为：397.27394.38kJ/mol)(4)石墨和金刚石的用途？,3、活性炭的吸附物理吸附、化学吸附：均为放热反应，后者大于前者。,第二节碳的化合物,1、CO(Carbonmonoxide),讨论：CO是否是甲酸的酸酐或酸性氧化物？,（2）等电子体：CO、N2、CN-、NO+（写出各自的电子结构式）,用分子轨道理论解释其中的化学键。,（3）主要化学性质,（I）作为一种配体，能与一些有空轨道的金属原子或离子形成配合物。如：Fe（CO）5、Ni（CO）4、Cr（CO）6,问题：为什么CO比N2更容易参加反应？CO为什么对人体有毒？CO如何被吸收？,Cu(NH)2CH3COO+CO+NH3=Cu(NH3)2.CH3COO.CO,(II)还原性,CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd+2HClCO+2Ag(NH3)2OH=2Ag+CO2+4NH3+H2O,(检验CO）,（iii）与非金属作用：,CO+2H2=CH3OHCO+3H2=CH4+H2OCO+Cl2=COCl2,2、CO2（Carbondioxide）,（1）结构：等电子体：CO2N3-NO2+N2O+OCN-,（2个）,（2）化学性质：,CO2（g）+2Mg（S）=2MgO（S）+C（s）CO2+M（OH）2=MCO3+H2O（M=Ca、Ba）MgO（s）+C（s）=Mg（g）+CO（g）（2000K）Al2O3(l)+C(s)=2Al(g)+3CO(g)(2300K)注：高温条件生成CO！,3、碳酸（Carbonicacid),CO2+H2O=H2CO3K=1.8X10-3CO2+H2O=H+HCO3-K=4.2X10-7相加得：H2CO3HHCO3K2.4X10-4,4、碳酸（氢）盐：,（1）同条件下，碳酸钠的溶解度略大于碳酸氢钠，WHY？,(2)向饱和碳酸钠溶液中通入CO2，有何现象发生？,（3）NaHCO3溶液为什么显碱性，用具体数据说明？已知：K14.2*10-7、K2=5.6*10-11Kw=10-14,水解平衡常数电离平衡常数：水解趋势大于电离的趋势。Kw/K1=2.4*10-8K2=5.6*10-11,(4）已知：,a:0.20mol/LCaCl2溶液与等体积0.20mol/LNa2CO3溶液混合，沉淀为？b:0.20mol/LMgCl2溶液与等体积0.20mol/LNa2CO3溶液混合，沉淀为？,（5）等电子体：CO32、NO3、BO33、BF3,Sp2杂化,第三节碳的卤化物和硫化物,1、四卤化碳,F2CCl2F2CF4Cl23Cl2CS2CCl4S2Cl2,问题：CCl4为什么不能作为Na的灭火剂？,4NaCCl44NaClC,Freon：CClnF4-n,COX2(X=F、Cl、Br),2、硫化物,写出下列反应的方程式：（1）CS2Na2S（2）BaCS3HCl（3）Na2S2CS2,第四节硅,1、性质：Si4OHSiO442H2SiO444H2OSi（OH）44OHSi4HF（aq)=SiF4+2H2Si(s)+O2(g)=SiO2(s)G=-805kJ,2、制备：SiO22C（s)=Si(s)+2CO(g)H=-690kJS=0.361kJ/K,SiO2+CaC2=Si+Ca+2COSiH4=Si+2H2,第五节硅化氢和卤化物,1、硅烷：Mg2Si4HClSiH42MgCl2SiCl4LiAlH4SiH4LiClAlCl3SiH42O2SiO22H2O,2、卤化硅（1）SiF4：SiO24HFSiF42H2O300350CBaSiF6BaF2SiF4(g),SiF42FSiF62H130.5kJNa2SiF6+2H2O=2NaF+SiO2+4HF,SiF62-:(1)杂化形式：sp3d2(2)等电子体：AlF63-、PF6-、SF6,问题：为什么SiF4易水解，而CF4不易水解？,（2）SiCl4：SiCl42H2OSiO24HCl（不可逆）SiO22C2Cl2iCl4+2CO,第六节二氧化硅和硅酸盐,1、SiO2（Silica）SiO2（s)+4HX(g)=SiX4(g)+2H2OHFG=-92.82kJHCl:G=138.87kJ,存在、用途：刚玉、宝石、翡翠；光纤、石英表。,思考：说明下列反应能够发生的理由或条件或用途：（1）SiO2+2OH-=SiO32-+H2O(2)SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2（3）SiO2Na2SO4Na2SiO3SO3（4）2KNO3SiO2K2SiO3NO+NO2+2(5)SiO2+CaO=CaSiO3,2、硅酸及其盐：（1）硅酸的种类：H2SiO3SiO2H2O偏（正）硅酸H4SiO4SiO22H2O正（原）硅酸H6Si2O72SiO23H2OH4Si3O83SiO22H2OH2Si2O52SiO2H2O二偏硅酸,H2SiO3特点(1)二元弱酸（K14.2*10-10K2=10-12),(2)弱酸易发生缩合反应:(下页）,4HClO4P4O104HPO32Cl2O7（极难缩合）,H2SO4强酸，难缩合：H2S2O7（焦硫酸）H3PO4中强酸，可缩合：Hn2PnO3n1（n聚磷酸）H4SiO4弱酸，易缩合：,（2）硅酸盐,水玻璃（waterglass):硅酸钠的水溶液。SiO322HH2SiO3（胶体或凝胶）SiO322CO22H2O=H2SiO3+2HCO3-SiO32-+2NH4+=H2SiO3+2NH3,7Sn&Pb,(1)PbO2:(强氧化剂）,PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2+2H2O5PbO2+2Mn2+4H+=5Pb2+2MnO4-+2H2O,（2）Pb3O4：（类似Fe3O4、I4O9）,思考：分别写出Pb3O4、Fe3O4与浓盐酸反应的方程式。,（3）硫化物：SnS2H3ClSnCl3H2SSnSS22SnS32,SnS24H6ClSnCl62-+2H2SSnS2+S22-=SnS32-,3SnS2+6OH-=2SnS32-+Sn(OH)62-,PbS+2H+4Cl-=PbCl42-+H2S,3PbS+2NO3-+8H+=3Pb2+3S+2NO+4H2O,PbS为半导体材料，S过剩为p型，Pb过剩为n型。,（4）卤化物：SnCl2H2OSn（OH）ClHCl2Fe3S