碳族元素精品课件

1、第一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月12.1 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)第二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月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

2、矿 PbCO3 。锡石方铅矿第三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月碳族元素的单质第四张，PPT共五十二页，创作于2022年6月12.2 碳1金刚石无色透明固体,原子晶体，高熔点，高沸点，高硬度, 结合力为共价键,不导电,化学性质不活泼.碳的同素异形体第五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月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.第六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月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

3、， C70 等C60（球形）C70 （椭球形）第七张，PPT共五十二页，创作于2022年6月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、半导体性质第八张，PPT共五十二页，创作于2022年6月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) 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 第九张，PPT共五十二页，创作于2022年6月

4、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) 燃烧第十张，PPT共五十二页，创作于2022年6月提纯金属 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等第十一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 分子结构OCO二氧化碳无色无味无毒气体, 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干冰

5、：雪花状固态CO2，冷冻温度可达203-193K第十二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 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化学性质第十三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月碳的卤化物用作溶剂：CF4,CCl4制冷剂：CF2Cl2，CFCl3第十四张，PPT共五十二页，创作于2022年6月碳 酸 H2CO3二元弱酸

6、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第十五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月碳酸及其盐的热稳定性 H2CO3 MHCO3 CaCO3 ZnCO3 第十六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 过渡金属碳酸盐稳定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解T / 900 315 350 282第十七张，PPT共五十二页，创作于2022年6月碳酸盐的溶解度 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

7、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。第十八张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 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+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+、Co2+、Ni2+和Mg2+等第十九张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 水解性强、两性金属离子，生成氢氧化物沉淀例如：Al3+、Fe

8、3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+和Sb3+等第二十张，PPT共五十二页，创作于2022年6月12.3 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第二十一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月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。第二十二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 化 学 性 质 (1) 与非金属 Si+ 2Cl2 Si

9、Cl4673K2273KSi (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) 与某些金属第二十三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月(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

10、 + 4HF = SiF4 + 2H2200-400oC第二十四张，PPT共五十二页，创作于2022年6月硅烷 通式Sin H 2n+2无色无臭气体或液体, 熔沸点低, 热稳定性差，易溶于有机溶剂第二十五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 化 学 性 质 强还原性 还原性 CH4 773KSiH4 被大量用于制高纯硅第二十六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月硅的卤化物 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

11、 2- 都是无色 SiF4为气体，SiCl4、SiBr4为液体 SiI4为固体第二十七张，PPT共五十二页，创作于2022年6月氟硅酸盐 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+ H2SiO3 + 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第二十八张，PPT共五十二页，创作于2022年6月硅

12、的含氧化合物水 晶石英盐黑曜石紫 晶缟玛瑙玛 瑙二氧化硅第二十九张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 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第三十张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 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、熔点高第三十一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月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) 酸性氧化物 S

13、iO2+2NaOH Na2SiO3 + H2O SiO2+2Na2CO3 Na2SiO3 + CO2熔融熔融不能用玻璃瓶盛浓碱液。第三十二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月硅酸和硅酸盐(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

14、盐与酸反应生成： Na2SiO3+2HCl=H2SiO3 +2NaCl第三十三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月硅 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蓝色粉红色第三十四张，PPT共五十二页，创作于2022年6月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：Na2Si

15、O3 (水玻璃) 、K2SiO3不溶性：大部分硅酸盐难溶于水，且有特征颜色。第三十五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月灰白色脆性金属, 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12.4 锗 锡 铅第三十六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月三种同素异形体,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 第三十七张，PPT共五十二页，创作于2022年6月化学性质与稀HCl反应慢 与稀H2SO4难反应Sn + 2NaOH = Na2SnO2 + H2 （2）与碱反应(1)与酸反

16、应亚锡酸钠第三十八张，PPT共五十二页，创作于2022年6月3. 铅暗灰色, 重而软金属(1)与酸反应Pb与非氧化性酸及氧化性酸作用生成+2价化合物Pb + 2HCl(稀) = PbCl2(s)+H2 反应很快中止Pb + H2SO4(稀) = PbSO4(s)+ H2 反应很快中止3Pb + 8HNO3(稀) = 3Pb(NO3)2 + 2NO+4H2O第三十九张，PPT共五十二页，创作于2022年6月铅在空气中氧化,形成氧化膜保护层 Pb + O2 + 2H2O = 2Pb(OH)2Pb + 2NaOH = Na2PbO2 + H2 (3) 与碱反应 金属性强弱 生成产物的溶解性 价态稳定

17、性 Ge, Sn与浓硝酸反应生成难溶性含氧酸与酸反应趋势影响因素亚铅酸钠第四十张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 Ge Sn Pb HCl不反应 SnCl2+H2Pb+2HCl(稀)=PbCl2+H2 Pb+4HCl(浓)=H2PbCl4+H2 H2SO4Ge+H2SO4(浓)Ge(SO4)2似左 Pb+H2SO4(浓) Pb(HSO4)2 + SO2+2H2OSn + H2SO4(稀)= SnSO4 + H2Pb + H2SO4(稀) = PbSO4+ H2HNO3Ge+HNO3(浓)GeO2xH2OHNO3(浓)： SnO2xH2OHNO3(很稀) Sn(NO3)2 +NH4NO3

18、Pb + HNO3(稀) Pb(NO3)2 + NOHAc + O2 2Pb + O2 = 2PbOPbO + 2HAc = Pb(Ac)2 +H2O与酸反应第四十一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月氧化物和氢氧化物氧 化 物四氧化三铅(Pb3O4)-铅丹：鲜红色可看作：2PbOPbO2不溶于水(Pb3O4)部分溶于硝酸GeO SnO PbO 两性, 碱性稍强 GeO2 SnO2 PbO2 两性, 偏酸性酸性增强氧化性增强第四十二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月PbO2 (s) + 4 HCl (浓) = PbCl2 + Cl2 + 2H2O2PbO2 + 2H2SO4 =

19、2PbSO4 + O2 + 2H2O(2) PbO2强氧化性2Mn(NO3)2 + 5PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 +2H2O(1) 两性 PbO2+2NaOH+2H2O = Na2Pb(OH)6第四十三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月氢氧化物及含氧酸盐Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4Ge(OH)2 Sn(OH)2 Pb(OH)2酸性增加酸性增加Sn(OH)2 +2NaOH = Na2Sn(OH)4Sn(OH)2 +2HCl = SnCl2+2H2OPb(OH)2 +2HCl = PbCl2+2H2OPb(OH)2 +2NaOH =

20、 NaPb(OH)3四羟基合锡酸钠三羟基合铅酸钠第四十四张，PPT共五十二页，创作于2022年6月小 结氧化性减弱，酸性增强碱性增强，还原性减弱碱性增强酸性增强Sn(OH)4Pb(OH)4PbO2Sn(OH)2Pb(OH)2第四十五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月两类 MX2 MX42Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg(黑) + SnCl42HgCl2 + SnCl2 = Hg2Cl2(白) + SnCl41SnCl2 还原性卤 化 物 检定Hg2+或Sn2+ 2. PbCl2 难溶于冷水,易溶于热水, 溶于盐酸 PbCl2 + HCl = HPbCl3三氯铅烷 第四十六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月配制SnCl2溶液时,先将SnCl2溶解在少量浓盐酸中, 再用水稀释,在溶液中加少量Sn粒3. 水 解 SnCl2 + H2O = Sn(OH)Cl + HCl（PbCl4）碱式氯化亚锡 第四