碳族元素无机非金属材料

碳族元素无机非金属材料第1页，共21页，2023年，2月20日，星期六请你猜谜语金银铜铁猜我国的一个城市谜底：无锡请你对对联上联是：无锡锡山山无锡下联是：平湖湖水水平湖黄河河套套黄河长沙沙水水长沙锡是一种常见的金属，元素号：Sn，核电荷数为50。原子结构示意图为：位于周期表的：第周期第族五ⅣA人们习惯上把第ⅣA族又叫碳族元素第2页，共21页，2023年，2月20日，星期六一、碳族元素1、位置：第ⅣA族第3页，共21页，2023年，2月20日，星期六碳：C

硅：Si锗：Ge锡：

Sn铅：

Pb2、成员：3、碳族元素最外层电子数为4，不易失去也不易得到电子，易形成共价化合物，碳族元素形成化合物的种类最多。4、碳族元素非金属性向金属性递变的趋势很明显。在单质中，碳是非金属；硅虽外貌像金属，但在化学反应中多显示非金属性，通常被认为是非金属；锗的金属性比非金属性强；锡和铅都是金属。第4页，共21页，2023年，2月20日，星期六5、碳族元素的化合价主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4价化合物是稳定的，而Pb的+2价化合物是稳定的，C、Si还有-4价的化合物。因此，CO、SnCl2有较强的还原性，而PbO2有强氧化性。课堂练习试写出下列反应的化学方程式：（1）Cl2与Sn共热（2）Cl2与Pb共热（3）PbO2与浓盐酸共热Sn+2Cl2==SnCl4△Pb+Cl2==PbCl2△PbO2+4HCl（浓）==PbCl2+Cl2↑+2H2O△第5页，共21页，2023年，2月20日，星期六（6）气态氢化物通式：RH4CH4、SiH4、GeH4、SnH4热稳定性依次降低。还原性性依次增强。SiH4+2O2==SiO2+2H2O自燃（7）最高价氧化物的水化物通式：H2CO3、H4SiO4或H2SiO3、H4GeO4、酸性依次减弱H2RO3或H4RO4或R（OH）4Ge（OH）4Sn（OH）4Pb（OH）4Ge（OH）2、Sn（OH）2、Pb（OH）2碱性增强碱碱性碱性增强第6页，共21页，2023年，2月20日，星期六

能形成+4价、+2价的化合物

能形成通式为RH4的气态氢化物

最高价氧化物对应水化物通式为H2RO3或R(OH)4相似性递变性1、原子结构最外层都有4个电子。2、物性单质都是固体。3、化性原子结构单质物性化性核电荷数增加，电子层数增加原子半径增大熔沸点逐渐降低（Sn例外）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正二价化合物的稳定性逐渐增强正四价化合物的稳定性逐渐减弱第7页，共21页，2023年，2月20日，星期六C60金刚石石墨二、碳元素的几种单质第8页，共21页，2023年，2月20日，星期六109º28'

金刚石是一种具有空间网状结构的原子晶体，在晶体中，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

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第9页，共21页，2023年，2月20日，星期六------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------120º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。石墨的立体结构碳原子数︰共价键数==6×1/36×1/2=2︰3第10页，共21页，2023年，2月20日，星期六C60第11页，共21页，2023年，2月20日，星期六课堂练习1、下列叙述正确的是（）A、SiH4、CH4、NH3的热稳定性逐渐增强B、任何一种碳族元素的主要化合价均为+2和+4价C、H2SeO4、H4GeO4

、H3AsO4的酸性依次减弱D、锗是一种良好的导体2、下列各项比较中，正确的是（）A、酸性H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4B、热稳定性SiH4>PH3>HI>NH3C、原子半径Si>P>O>FD、还原性GeH4<SiH4<H2S<HIA、BA、C

第12页，共21页，2023年，2月20日，星期六3、锡、铅两种元素的主要化合价是+2价和+4价，其中+2价锡和+4价铅的化合物是不稳定的，+2价锡离子有强还原性，+4价铅化合物有强氧化性。如Sn2+比Fe2+还原性强，PbO2比Cl2氧化性强，写出下列反应的化学方程式：①FeCl3溶液滴入SnCl2溶液；②PbO2遇浓盐酸。①2FeCl3+SnCl2＝2FeCl2+SnCl4②PbO2+4HCl＝PbCl2+2H2O+Cl2↑答案：第13页，共21页，2023年，2月20日，星期六三、碳及其化合物的转化关系CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3Ca(HCO3)2CaC2C2H2O2、浓H2SO4等O2、SiO2等CaOH2OMgNaOH、Na2O2等C

Ca(OH)2O2等SiO2、高温等CO2+H2O

Ca(OH)2或△H+或加热CO2+H2ONaOH或加热Ca(OH)2Ca(OH)2H+第14页，共21页，2023年，2月20日，星期六四、酸式盐性质的一般规律1、在水中的溶解性（与正盐比较）：2、与酸或碱反应：

3、对热的稳定性：1、

一般来说，正盐较难溶于水时，酸式盐较易溶于水，如CaCO3难溶于水，Ca（HCO3）2易溶于水。但应注意NaHCO3的溶解度比Na2CO3小。

2、

强酸的酸式盐只与碱反应而不与酸反应；弱酸的酸式盐与足量强碱反应生成正盐，与足量强酸反应生成弱酸。如：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2ONaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑3、一般来说，热稳定性大小的顺序是：正盐＞酸式盐＞多元酸（盐的阳离子相同，成盐的酸相同。）第15页，共21页，2023年，2月20日，星期六五、一氧化碳和二氧化碳一氧化碳

二氧化碳物理性质

化学性质实验室制法收集方法

检验方法

工业制法无色无毒味气体，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、H2OSiO2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）HCOOHH2O+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+H2OCO+H2高温煅烧石灰石：

CaCO3CaO+CO2↑高温第16页，共21页，2023年，2月20日，星期六六、碳酸正盐和酸式碳酸盐

碳酸盐

碳酸氢盐水溶性热稳定性水解与酸反应与碱反应转化关系除钾盐、钠盐、铵盐易溶于水外，其余都不溶于水都溶于水较稳定：K2CO3、Na2CO3受热难分解CaCO3、（NH4）2CO3受热易分解受热易分解:（鉴别固体碳酸盐、碳酸氢盐的方法）可溶性正盐水解：CO32-+H2OHCO3-+OH-HCO3-+H2OH2CO3+OH-同阳离子、同物质的量浓度时HCO3-水解程度比CO32-小CO32-+H+=CO2↑+H2OCaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O相同条件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH

（苛化法制烧碱的原理）NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OCa(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2OCa(HCO3)2=CaCO3+CO2↑+H2O△2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O

△Na2CO3NaHCO3CO2+H2O加热或加NaOH第17页，共21页，2023年，2月20日，星期六七、碳及其化合物中的其它知识点1、COX中气体杂质的除去方法（1）CO中混有CO2：（2）CO2中混有CO：（3）CO2中混有SO2、HCl：2、碳酸正盐热稳定性的比较：

通过盛有澄清石灰水的洗气瓶。通过硬质玻璃管中灼热的CuO。通过盛饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。

一般来说：M2CO3＞M´CO3

M代表碱金属，M´代表碱土金属（ⅡA）第18页，共21页，2023年，2月20日，星期六

C60的发现1985年，美国科学家克罗（H.W.K.kroto)等用质谱仪,严格控制实验条件,得到以C60为主的质谱图。由于受建筑学家布克米尼斯持•富勒（BuckminsterFuller）设计的球形薄壳建筑结构的启发，克罗托（kroto)等提出C60是由60个碳原子构成的球形32面体，即由12个五边形和20个六边形构成。其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后将C60分子命名为布