碳族元素MicrosoftPowerPoint演示文稿PPT课件

1、第1页/共38页 玛 瑙第2页/共38页第3页/共38页水晶第4页/共38页阅读任务P130132导学P53-54 阅读第一节内容，结合氧族、卤族学习方法，联系元素周期律，思考以下相关问题。第一节第一节 碳族元素碳族元素第5页/共38页问题问题1 1 碳族元素在周期表中所处的位置碳族元素在周期表中所处的位置问题问题2 2 我是构成地球上矿物界的主要元素，我是构成地球上矿物界的主要元素，在自然界中，我从不独自一人，总是和在自然界中，我从不独自一人，总是和其他元素朋友在一起，我面色灰黑，有其他元素朋友在一起，我面色灰黑，有金属光泽，是硬而脆的固体金属光泽，是硬而脆的固体, ,由于我的由于我的导电性

2、介于导体和绝缘体之间导电性介于导体和绝缘体之间. .是是良好良好的半导体材料的半导体材料，我是谁？你能画出我的，我是谁？你能画出我的 原子结构示意图吗？原子结构示意图吗？14Si+142 8 4Si第6页/共38页问题问题 4 4 我是碳族的一位主人，我有三种同我是碳族的一位主人，我有三种同素异形体，最常见的是银白色硬度居中素异形体，最常见的是银白色硬度居中的一种，它在低于的一种，它在低于286K286K时转变为灰色粉时转变为灰色粉末状，我可以用于制合金。如青铜为我末状，我可以用于制合金。如青铜为我和铜的合金和铜的合金 。 你知道我是谁了吗？你知道我是谁了吗？问题问题3 3 请写出请写出 碳族

3、各元素的元素符号。碳族各元素的元素符号。Sn第7页/共38页问题问题 5 5 我为蓝白色的软金属，是能作我为蓝白色的软金属，是能作用于全身各系统和器官的毒物，尤其是用于全身各系统和器官的毒物，尤其是神经系统、消化系统，造血和心血系统神经系统、消化系统，造血和心血系统等。迄今在少数国家仍把我制作成抗震等。迄今在少数国家仍把我制作成抗震剂加入汽油中。不过人们已经意识到剂加入汽油中。不过人们已经意识到推推广无我的汽油是防止我污染的最有效的广无我的汽油是防止我污染的最有效的办法。办法。你知道我是谁了吗？你知道我是谁了吗？Pb第8页/共38页金刚石石 墨第9页/共38页问题问题 6 碳族元素在结构和性质

4、上的递变性碳族元素在结构和性质上的递变性如何？如何？第10页/共38页 能形成+4价、+2价的化合物 能形成通式为RH4的气态氢化物(C、Si) 最高价氧化物对应水化物通式为H2RO3或R（OH）4相似性相似性递变性递变性1、原子结构最外层都有4个电子。2、物理性质单质都是固体。3、化学性质原子结构单质物性化学性质核电荷数增加，电子层数增加原子半径增大熔沸点逐渐降低密度逐渐增大氢化物稳定性逐渐减弱最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱第11页/共38页碳族元素性质的递变规律 元素元素性质性质碳碳(C)硅硅(Si)锗锗(Ge)锡锡(Sn)铅（铅（Pb）主要化合价主要化合价单质色、态单质色、态氢化物

5、氢化物RH4的稳定性的稳定性主要氧化物主要氧化物最高价氧化最高价氧化物的水化物物的水化物化学式化学式酸碱性酸碱性金属性、非金属性金属性、非金属性+2、+4+2、+4+2、+4+4+2、+4无色或黑色固体灰黑色固体灰白色固体银白色固体蓝白色固体逐渐减弱CO、CO2SiO2GeOGeO2SnOSnO2PbO、PbO2H2CO3H2SiO3 H4SiO4Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4非金属性递减、金属性递增酸性递减碱性递增（多数有两性）第12页/共38页思考题2 2、为什么单质沸点的变化是从高低高低？1 1、为什么碳族元素容易形成共价化合物？ 碳和硅的单质的微粒间的作用力是共价键，原子碳

6、和硅的单质的微粒间的作用力是共价键，原子晶体，其碳的键长比硅的键长短，晶体，其碳的键长比硅的键长短， 共价键稳定，故碳共价键稳定，故碳的单质比硅的单质熔点高；而锗、锡、铅单质的微粒的单质比硅的单质熔点高；而锗、锡、铅单质的微粒间为金属键，其键能依次减弱，故其熔点降低。间为金属键，其键能依次减弱，故其熔点降低。 碳族元素位于容易失去电子和容易得到电子的碳族元素位于容易失去电子和容易得到电子的主族元素之间的中间位置，既不容易失去电子，又主族元素之间的中间位置，既不容易失去电子，又不容易得到电子，所以容易形成共价化合物。不容易得到电子，所以容易形成共价化合物。第13页/共38页碳族元素性质的特殊性碳

7、(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)的+4价化合物是稳定的, 如CO2、SiO2、GeO2、SnO2的氧化性较弱铅(Pb)的+2价化合物是稳定的，而+4价化合物是不稳定的，如PbO2有较强的氧化性,而PbO是较稳定的。碳族元素易形成共价键，难形成离子键。碳元素形成的化合物是最多的。第14页/共38页例阅读下列材料，回答有关问题：例阅读下列材料，回答有关问题： 锡、铅两种元素的主要化合价分别是锡、铅两种元素的主要化合价分别是+2+2价、价、+4+4价，其中价，其中+2+2价锡元素和价锡元素和+4+4价铅元素的化合物均是不稳定的，价铅元素的化合物均是不稳定的，+2+2价价锡离子有强还原性，锡

8、离子有强还原性，+4+4价铅元素的化合物有强氧化性。价铅元素的化合物有强氧化性。例如：例如：SnSn2+2+还原性比还原性比FeFe2+2+还原性强；还原性强；PbOPbO2 2的氧化性比的氧化性比ClCl2 2氧化性强。氧化性强。（1 1）写出下列反应的化学方程式：）写出下列反应的化学方程式： 氯气跟锡共热氯气跟锡共热 ； 氯气跟铅共热氯气跟铅共热 ； 二氧化铅跟浓盐酸共二氧化铅跟浓盐酸共热热 。（2 2）能说明）能说明SnSn2 +2 +还原性比还原性比FeFe2 +2 +还原性强的离子方程式还原性强的离子方程式是是 。Sn2+ +2Fe3+ =Sn4+ +2Fe2+PbO2+4HCl(浓

9、)=PbCl2+Cl2+2H2OPb+Cl2=PbCl2Sn+2Cl2=SnCl4第15页/共38页课堂练习 1.某金属氧化物A，金属在A中显+2价和+4价两种化合价，已知1molA和含HCl 8mol的浓盐酸恰好完全反应生成PbCl2、Cl2和H2O。试解答：（1）写出A的化学式_。（2）写出A与浓盐酸反应的化学方程式_。（3）为什么A与浓盐酸反应会有Cl2产生_ 。（4）若把Fe3O4看成是“混合氧化物”写成FeOFe2O3，则用“混合氧化物”表示的A的化学式为_。Fe3O4还可以写成盐的形式Fe(FeO2)2,则A写成盐的形式为_。Pb3O4 Pb3O4+8HCl =3PbCl2+Cl2

10、+4H2OPb2PbO4 因为Pb3O4中 +4价铅(PbO2)有较强的氧化性2PbO PbO2 第16页/共38页2.下列关于碳族元素的说法中，错误的是( ) A.它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤族元素明显 B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱 C碳族元素原子的最外层都有4个电子 D.主要化合价有+2价和+4价，大多数+2价化合物稳定D课堂练习第17页/共38页元素符号及名称元素符号及名称 碳碳 _ 硅硅 _ 锗锗 _ 锡锡_ 铅铅_ 原子序数原子序数614325082原子半径递变律原子半径递变律 元素性质递变律元素性质递变律主要化合价主要化合价 最高价氧化物对应水最

11、高价氧化物对应水化物的性质递变规律化物的性质递变规律 气态氢化物化学气态氢化物化学式及稳定性式及稳定性 C Si Ge Sn Pb +2 ,+4 +2,+4 +2, +4 2 ,+4 +2 ,+4CH4 SiH4 第18页/共38页问题问题 7 7对比下列物质的性质对比下列物质的性质酸性：H2CO3 _H2SiO3碱性：Pb(OH)2 _Sn(OH)2稳定性：SiH4 _H2O金属性： Ge _PbC N OSi P SGeSnPb第19页/共38页1、碳的同素异形体、碳的同素异形体金刚石石 墨C60二、碳的单质导学P54第20页/共38页二、碳的单质性质1、同素异形体金刚石： 色_晶体, 键

12、角_，硬度 ， 导电石墨： 色不透明, 金属光泽,滑腻, 导电 无定形碳：包括炭黑、木炭、活性炭、焦炭C60:“足球烯”，属_晶体无原子109028高不黑有能分子晶体第21页/共38页三、碳及其化合物的转化关系Ca(HCO3)2CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3CaC2C2H2O2、HNO3等O2、SiO2等CaOH2OMgNaOH、Na2O2等CCa(OH)2O2等SiO2、高温等CO2+H2OCa(OH)2或H+或加热CO2+H2ONaOH或加热Ca(OH)2Ca(OH)2H+第22页/共38页一氧化碳和二氧化碳 一氧化碳一氧化碳 二氧化碳二氧化碳物理性质物理性质 化化 学学

13、性性 质质实验室制法实验室制法收收 集集 方方 法法 检检 验验 方方 法法 工工 业业 制制 法法无色无味气体，有毒，难溶于水。无色略带酸味气体，无毒，能溶于水，固态时俗称干冰。1、可燃性2、还原性（跟Fe3O4、CuO、H2O的反应）3、不成盐氧化物 1、不能燃烧，一般情况下不助燃2、氧化性（跟C、Mg的反应）3、酸性氧化物（跟碱反应）HCOOH H2O+CO浓H2SO4 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O排水法向上排空气法 点燃后在火焰上罩上干燥的烧杯和粘有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊使澄清石灰水变浑浊水煤气: C+H2O CO+H2高温煅烧石灰石： CaCO3 CaO+CO

14、2 高温第23页/共38页针对性训练反应式反应式反应生产或反应生产或实验中的实验中的应用应用COCO2 2+ Na+ Na2 2O OCOCO2 2 + NaOH + NaOHCOCO2 2 + Ca(OH) + Ca(OH)2 2 COCO2 2 + CaCO + CaCO3 3 + H + H2 2O O COCO2 2 + NH + NH3 3 + H + H2 2O O COCO2 2 + NH + NH3 3 + NaCl+ H + NaCl+ H2 2O O 吸收CO2检验CO2钟乳石的形成制碳铵候氏制碱第24页/共38页10928 金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体，在晶体中

15、，每个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以共价键与4个碳原子结合。成为正四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。金刚石的熔点（3550）和沸点（4827）都很高,硬度很大。金刚石金刚石 10金刚石 5磷灰石 9刚玉 4萤石 8黄玉 3方解石 7石英 2石膏 6正长石 1滑石硬度矿物硬度矿物返 回第25页/共38页返 回- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

16、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

17、- - - - - - - - - - - - - 120共价键范德华力 石墨是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层与层之间，是以分子间作用力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高 (比金刚石的还要高） ,沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。石墨第26页/共38页C60第27页/共38页C60分子结构C60晶体返 回第28页/共38页下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、和C60的说法中，错误的是 A 熔点：金刚石石墨C60 B 沸点：金刚石=石墨C60 C 在

18、一定条件下与O2反应生成CO2 D 在一定条件下它们可能相互转化A双基巩固第29页/共38页证明CO有还原实验装置CuO澄清石灰水研究性试题第30页/共38页资料1：足球烯足球烯P132(1)(1)发现：发现：19851985年，科学家用激光束照射石墨年，科学家用激光束照射石墨 得得 灰色气体，用有机溶剂萃取得灰色气体，用有机溶剂萃取得n n200200的的 大量簇分子，大量簇分子，含含6060个碳的分子比较多个碳的分子比较多。(2)(2)结构：笼状分子，每个碳原子结构：笼状分子，每个碳原子只跟相邻的三个只跟相邻的三个 碳原子形成共价键碳原子形成共价键，6060个碳原子构成球形，共个碳原子构成

19、球形，共 3232面体面体，包括，包括12 12个五边形个五边形，2020个六边形个六边形。(3)(3)性质：性质：C60掺杂掺杂钾、铷钾、铷等有等有超导性超导性，超导起始，超导起始 温度达到温度达到18K。北大和科学院合作制得。北大和科学院合作制得Rb3C60， 超导起始温度高达超导起始温度高达28K，领先于世界先进水平。，领先于世界先进水平。 C60图片第31页/共38页(4)(4)成果：最大的足球烯单晶的直径仅为成果：最大的足球烯单晶的直径仅为 6 mm6 mm，浙江大学的科学家制取直径为浙江大学的科学家制取直径为1.31.3的高品质单的高品质单晶，走在世界前列。晶，走在世界前列。 按理

20、说，人们早就该发现按理说，人们早就该发现C C6060了。它在蜡烛烟了。它在蜡烛烟黑中，在烟囱灰里就有；鉴定其结构所用的质谱黑中，在烟囱灰里就有；鉴定其结构所用的质谱仪、核磁共振谱仪几乎任何一所大学或综合性研仪、核磁共振谱仪几乎任何一所大学或综合性研究所都有。可以说，几乎每一所大学或研究所的究所都有。可以说，几乎每一所大学或研究所的化学家都具备发现化学家都具备发现C C6060的条件，的条件，然而几十年来，成然而几十年来，成千上万的化学家都与它失之交臂。千上万的化学家都与它失之交臂。19961996年年克罗托克罗托、斯麦利斯麦利等因这一发现荣获诺贝尔化学奖。等因这一发现荣获诺贝尔化学奖。第32页/共38页资料资料2 2：纳米碳管：纳米碳管(1) (1) 发现：知道了发现：知道了C C6060的制备以后，人们的注的制备以后，人们的注意力全部集中在观察碳灰上，而意力全部集中在观察碳灰上，而日本日本科学家科学家饭饭岛澄男岛澄男却仔细观察了放电后在阳极上产生的沉却仔细观察了放电