碳族及硼族元素课件

1、第十五章第十五章 碳族元素碳族元素第十六章第十六章 硼族元素硼族元素P 区元素通性区元素通性（1）各族元素性质由上到下的变化规律出现突变）各族元素性质由上到下的变化规律出现突变（2）多种氧化态）多种氧化态 (ns2np1-5)（3）电负性大，形成共价化合物）电负性大，形成共价化合物（4）多种氧化态）多种氧化态价电子构型：价电子构型：ns2np1-5例：氯，例：氯，+1，+3，+5，+7，-1，0等等惰性电子对效应：惰性电子对效应：同族元素从上到下，低氧化态化合物同族元素从上到下，低氧化态化合物比高氧化态化合物稳定。比高氧化态化合物稳定。例：例：Si(II)Pb(IV)第一节第一节 碳碳 硼硼

2、硅硅一、碳的第三种同素异形体：一、碳的第三种同素异形体： C60（富勒烯）（富勒烯）Fullerene2、结构、结构(1）由）由60个个C原子组成，分子量：原子组成，分子量：720。1、合成：石墨经电弧，使一些碳原子饱合出来，、合成：石墨经电弧，使一些碳原子饱合出来， 经冷却，形成粉末状，称为经冷却，形成粉末状，称为C60。3、用途、用途(1）加成反应：如加氟）加成反应：如加氟C60F60，可作高温，可作高温润滑剂。润滑剂。(2）掺钾）掺钾K3C60；掺铷；掺铷Rb3C60。(2) 每个每个C原子都以原子都以sp2杂化，由杂化，由12个四边形，个四边形， 20个个6边形组成。边形组成。(3)

3、由于是由于是sp2杂化，故有一个单电子，故它杂化，故有一个单电子，故它 的的60个个p电子形成大电子形成大 键。球体直径键。球体直径0.7nm， 内腔内腔0.5nm 。C60的制备的制备二二 硼族元素概述硼族元素概述硼族硼族(A)：B, Al, Ga, In, Tl价电子构型：价电子构型：ns2np1缺电子元素：价电子数缺电子元素：价电子数价层轨道数价层轨道数缺电子化合物缺电子化合物: 成键电子对数成键电子对数价层轨道数价层轨道数 例如：例如：BF3，HBF4特点：特点：a. 易形成配位化合物易形成配位化合物HBF4HF BF3ClClAlClClClClAl b. 易形成双聚物易形成双聚物A

4、l2Cl61 硼族元素的一般性质硼族元素的一般性质B为非金属单质，为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金属是金属氧化态：氧化态：B，Al，Ga （+3） In （+1，+3） Tl （+1）最大配位数最大配位数 B：4 例：例：HBF4 其它：其它：6 例：例：Na3AlF62 硼族元素的单质硼族元素的单质同素异形体：无定形硼，同素异形体：无定形硼， 晶形硼晶形硼 棕色粉末棕色粉末, 黑灰色黑灰色 化学活性高，化学活性高， 硬度大硬度大 熔点，沸点都很高。熔点，沸点都很高。- -菱形硼（菱形硼（B B1212）二、碳硼硅的重要化合物二、碳硼硅的重要化合物1、乙硼烷：、乙硼烷：B2H6(1)结

5、构：桥状结构，共结构：桥状结构，共12个价电子，每个个价电子，每个B采取采取sp3杂化，在杂化，在4个轨道中个轨道中3个有电子，个有电子，1个空轨道。个空轨道。含有三中心两电子键，称为氢桥键。含有三中心两电子键，称为氢桥键。硼烷的结构硼烷的结构B：利用：利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。 （氢桥）（氢桥）记作：记作：HHBBHHHH要点：要点：B的杂化的杂化方式，三中心两方式，三中心两电子键、氢桥。电子键、氢桥。硼烷的性质硼烷的性质(1) 自燃自燃262232-1rmB H (g)3O (g)B O (s)3H O(g) -2026KJ mol H

6、高能燃料，剧毒高能燃料，剧毒(2) 水解水解262332-1rmB H (g)3H O(l)2H BO (s)6H (g) -504.6kJ mol H 水下火箭燃料含硼化合物燃烧含硼化合物燃烧 火焰呈现绿色火焰呈现绿色(2) 性质：易自燃性质：易自燃(1) BX3结构：结构：B：sp2杂化杂化B2H6(g) + 3O2(g) B2O3(s) + 3H2O(g)2、卤化物、卤化物1）卤化硼）卤化硼(2) BX3性质：性质：BF3BCl3BBr3BI3室温下聚集态ggls熔点/ -127.1-10714649.9沸点/-9912.591.3210水解：水解：33433233323BFHFHFBF

7、3HBFBOHO3H4BFI)Br,Cl,(X 3HXBOHO3HBX42234223426SiCl3H OSiO4HClSiF3H O H SiO4HFSiF2HF H SiF H SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4聚集态聚集态 g l l s 分子量分子量 小小 大大溶沸点溶沸点 低低 高高水解：水解：（氟硅酸）（氟硅酸）2 卤化硅卤化硅 SiX4SiF4 + 4H2O H4SiO4 + 4HFSiF4 + HF H2SiF6SiCl4 + 4H2O H4SiO4 + 4HCl3、含氧酸及其盐、含氧酸及其盐1 硼酸：弱酸。硼酸：弱酸。B原子原子sp2杂化，通过氢键，杂化，通过氢键，

8、形成一种鳞片状，层间有分子间力，故有润形成一种鳞片状，层间有分子间力，故有润滑性。滑性。 H3BO3 + H2O B(OH)4 + H+(1) 硼酸的结构硼酸的结构B：sp2杂化杂化OHBOOHH(2) 硼酸的性质硼酸的性质(1) 一元弱酸一元弱酸 (固体酸固体酸)-103324aH BOH O B(OH)H 5.8 10K(2) 与多羟基化合物加合与多羟基化合物加合OH C H2BOH33OH C HR-O C HO C HRRBH C OH C ORRO3HH2RH O C HH O C HRRHOHOBOHH C O HH C O HRR(3) 受热易分解受热易分解)(OBHBOBOH3

9、2O-H2O-H3322玻璃态 2 硅酸及硅酸盐硅酸及硅酸盐 H4SiO4 原硅酸原硅酸硅酸硅酸 H2SiO3 偏硅酸，二元弱酸偏硅酸，二元弱酸 xSiO2yH2O 多硅酸多硅酸(g)2NH2NaClSiOHCl2NHSiONa2NaClSiOH2HClSiONa3324323232（1）制备：）制备：胶冻状硅酸胶冻状硅酸硅胶硅胶-H2ONa2CO3 +SiO2 Na2SiO3 + CO2Na2SiO3水溶液又叫做水玻璃，粘合剂，很廉价，水溶液又叫做水玻璃，粘合剂，很廉价，用于铸造等行业。用于铸造等行业。硅酸盐结构复杂硅酸盐结构复杂, 一般写成氧化物形式。一般写成氧化物形式。硅酸钠：硅酸钠：N

10、a2OnSiO2泡沸石：泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O（2）硅酸盐）硅酸盐可溶性：可溶性：Na2SiO3、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水中花园3 碳酸盐的热稳定性：碳酸盐的热稳定性： BeCO3MgCO3CaCO3SiCO3BaCO3熔解温度(C)10040281410981277MCO3 MO + CO2 以离子极化作用分析，在电场作用下，正负电荷以离子极化作用分析，在电场作用下，正负电荷中心发生相对位移，此时中心发生相对位移，此时M对氧的极化作用与对氧的极化作用与C与与O作用相反，叫反极化

11、作用，故金属离子的极作用相反，叫反极化作用，故金属离子的极化力越强，离子的反极化作用越强，此时碳酸盐化力越强，离子的反极化作用越强，此时碳酸盐应越不稳定。应越不稳定。产生温度递变的原因：产生温度递变的原因： （1） H2CO3MHCO3M2CO3 (g)COOMCOMCOOHCOMHCO2M(g)COOHCOH2II3II223I23I2232 （2）同一族金属的碳的盐稳定性从上到下增加）同一族金属的碳的盐稳定性从上到下增加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3分解T/ 100 540 900 1290 1360（3） 过渡金属碳酸盐稳定性差过渡金属碳酸盐稳定性差 CaC

12、O3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解分解T / 900 315 350 282 价电子构型价电子构型 8e_ (18+2)e_ 18e_ (9-17)e_第二节第二节 铝、锡、铅铝、锡、铅电解一、单质的制备一、单质的制备1、AlAl2O3 2H2O + 2NaOH + 3H2O 2NaAl(OH)42NaAl(OH)4 + CO2 2Al(OH)3 + Na2CO3 +H2OAl(OH)3 Al2O3 + 3H2OAl2O3 4Al + 3O21 氧化铝：氧化铝：Al2O3 - - Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱酸、碱 - - Al2O3 ：活

13、性氧化铝，可溶于酸、碱，：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体可作为催化剂载体, ,有些氧化铝晶体透明，有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜因含有杂质而呈现鲜明颜色明颜色红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+)一一 铝的化合物铝的化合物2 氢氧化铝：氢氧化铝：Al(OH)3 两性，两性， 在碱性溶液中存在在碱性溶液中存在Al(OH)4-或或Al(OH)63- 简便书写为简便书写为AlO2-或或AlO33-3 铝的卤化物铝的卤化物 AlF3 AlCl3AlBr3 AlI3离子键离子键 共价键共价键共价分子：熔点低共价分子：熔点低,易挥发易挥发,易溶于有机溶

14、剂。易溶于有机溶剂。 易形成双聚物易形成双聚物水解激烈：水解激烈：HCl3Al(OH)O3HAlCl323潮湿空气中的潮湿空气中的AlCl3，用干法合成用干法合成AlCl3CO32AlCl3Cl3COAl(g)3H2AlCl6HCl(g)2Al2AlCl(g)3ClAl2323223324 铝的重要化合物铝的重要化合物硫酸铝：硫酸铝：342)(SOAlOH12)KAl(SO22432-5.032625aAl(H O) Al(OH)(H O) H 10K(g)3CO(s)2Al(OH)OH3CO32AlS(g)3H(s)2Al(OH)O6H2S2Al232-233232-23铝钾矾铝钾矾(明矾明

15、矾)：Al3+的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素O3H)()OHAl(C(OH)OHC3Al(OH)3NH(s)Al(OH)OH3NHAl23471422614343233红色茜素茜素二、二、Sn PbSnO2 + C Sn + CO22PbS + 3O2 2PbO + 2SO2PbO + C Pb + CO单质的制备单质的制备1 锡、铅的氢氧化物锡、铅的氢氧化物OH4NOSnOH)(4HNOSn )(s,SnOH- Sn 2232332浓不溶于酸或碱白-26324-322-2422Sn(OH) )(s,SnOH- SnPb(OH) )(s,Pb(OH) PbSn

16、(OH) )(s,Sn(OH) Sn白白白过量OH-HNO3或HAcH+浓HNO3放置适量OH-过量OH-过量OH-适量OH-适量OH-H+2 Sn(II)的还原性的还原性Sn0.136Sn 0.154 Sn /V24AESn0.91Sn(OH)0.93-Sn(OH) /V24-26BE-26-2432432-26-222-2622-223Sn(OH)2Bi(s,3Sn(OH)2Bi(OH)2FeSnFe2SnSnCl)2Hg(l,4ClClHgSnSnCl)(s,ClHg4Cl2HgClSn黑黑白（Sn2+,Hg2+的相互鉴定）的相互鉴定）3 Pb(IV)的氧化性的氧化性OHNaClPbON

17、aClOPb(OH)Pb0.58PbO0.25PbO /VPb0.126Pb1.45PbO /V2222B22AEE2223322244222224422222222-422OO2H)2Pb(NO4HNO2PbOO2HO2PbSOSO2H2PbOO2HO)2Pb(HSOSO4H2PbOO2HClPbCl)4HCl(PbOO2H5Pb2MnO4H2Mn5PbO浓2432OOPbPbO四氧化三铅四氧化三铅(Pb3O4)-铅丹：铅丹：鲜红色鲜红色 可看作：可看作：24IVII2PbO2PbO: OPbPb即O2H)(PbO)2Pb(NO4HNOPbOPb2223342褐色三氧化二铅三氧化二铅(Pb2

18、O3)：橙色橙色 可看作：可看作：PbOPbO2氧化铅：氧化铅：(PbO)：橙黄色橙黄色小结小结:氧化性减弱，酸性增强氧化性减弱，酸性增强碱性增强，还原性减弱碱性增强，还原性减弱碱碱性性增增强强酸酸性性增增强强Sn(OH)4Pb(OH)4PbO2Sn(OH)2Pb(OH)24 锡、铅的盐类锡、铅的盐类(1) 水解水解：23.9227.12SnH O Sn(OH) H 10PbH O Pb(OH) H 10KK22422622-32232SnClH OSn(OH)Cl(s)HClSnCl6H O-H Sn(OH) 4HCl2Pb2COH OPb(OH) CO (s)CO (g)，白铅白铅白(2)

19、 铅铅(II)的难溶盐的难溶盐 少数可溶：少数可溶：Pb(NO3)2, Pb(Ac)2 多数难溶：多数难溶： Pb2+ Pb(OH) 3- PbCl2(白) PbSO4(白) PbI2(黄) PbCrO4 (黄) PbCl42- Pb(HSO4) PbI42- Pb2+Cr2O72-浓浓HCl浓浓H2SO4I-HNO3OH- 5 锡、铅的硫化物锡、铅的硫化物SHSnClH6HClSnSSHPbClH4HClPbSSHSnClH4HClSnS2622242242SnS(棕棕) SnS2(黄黄) PbS(黑黑) PbS2(1) 均不溶于稀盐酸均不溶于稀盐酸(2) 配位溶解配位溶解(浓浓HCl)（硫

20、代锡酸根）（硫代锡酸根）(3) 碱溶碱溶 (SnS, PbS不溶不溶)-2322223232SnSSSnSO3H2SnSSnO6OH3SnS(4) 氧化碱溶氧化碱溶 (SnS2,PbS不溶不溶)2322SnSSSSnSnS32-不稳定，遇酸分解。不稳定，遇酸分解。SH)(s,SnS2HSnS22-23黄（5）PbS与与HNO3作用作用O4H3S2NO)Pb(NO8HNO3PbS2233三、氧化物及其水合物三、氧化物及其水合物1、铝的氧化物及其水合物、铝的氧化物及其水合物Al2O3 + 6KHSO4 Al2(SO4)3+ 3K2SO4 + 3H2OAl2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2OAl(OH)3 + 3HNO3 Al(NO3)3 + 3H2OAl(OH)3 + NaOH NaAl(OH)42、锡、铅的氧化物及其水合物、锡、铅的氧化物及其水合物(1) 酸碱性酸碱性碱性：碱性： SnOPbO2Sn(OH)2 + 2HCl SnCl2 + 2H2OSn(OH)2+ 2NaOH Na2Sn(OH)4(2) 氧化氧化-