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1、第十五章 碳族元素,151 通性 152 单质化合物性质 153元素化合物的水解性,151 碳族元素通性,价电子结构 ns2np2 要与外来4个电子共用，或失去电子成+4和+2价 C +4,+2(CO),-4 Si +4, Ge +4,+2 Sn +4,+2 Pb (+4),+2 本族元素较常见而典型的是Sn和Pb,非金属的正高价稳定，而CO中的三重键，使C有2价 CO与NN等电体，虽然同样存在三重键，但活泼性比N2大的多，较强的还原性 成键方式最多的仍是第一排的C C成键状况：sp3, sp2,sp杂化，什么方式决定于其周围有几个 键；如CH4，CCl4；COCl2；HCN，C2H2 CC键
2、能较大 346KJmol，所以碳链可以无限地连。 SiSi 仅2/3CC ，硅烷的数量不多 COSiO键能 ，硅是亲氧元素,所以能构成多数的岩石,-碱性 Ge2+ Sn2+ Pb2+ 两性(中) 偏碱 GeO2 Sn4+ Pb 酸性,碱介中： HGeO2 Sn(OH)3 Pb(OH)3 HGeO3 Sn(OH)62 PbO2,SnS(橙) PbS(黑) SnS2(黄) H+ S2-,OH- 浓H+ OH- OH-或S2- 浓酸 溶 不溶 溶 不溶 溶 可溶(SnCl62-),酸碱性也帮助理解硫化物的溶解问题,SnS+S2- PbS+S2- SnS+S22-SnS32- PbS+S22- SnS
3、2 + S2- SnS32- SnS2 + OH SnS32- +SnO32-,SnS+H+ Sn2+ +H2S,由C族元素的电位图可见，似乎有许多右左，可歧化？ 如：A：CO2-0.12CO+0.51C SiO2-0.86Si+0.102SiH4 GeO2-0.34Ge2+0.23Ge 涉及到气体CO，固体Si,实际上很难歧化，所以尽管这些右左，但它们是稳定的,在溶液中，则不然。如：Ge2+. 2Ge2+2H2O=Ge+GeO2+4H+,152 单质化合物性质,C多种单质：石墨，金刚石，C60富勒烯,碳纳米管, 活性碳 石墨金刚石：1Gm=2.900KJmol-1 1Hm=1.8970 Sm
4、=2.38-5.74=3.360 单改变温度无效 GV（P2-P1） d石墨2.260 d金刚石3.515 V0 高温高压15000P（大气压力）,Si:低温下不活泼，不与水、空气、酸反应但与强氧化剂，强碱能作用 Si+O2=SiO2 Si+2X2=SiX4(在F2中瞬时燃烧) Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2,Ge:略比Si活泼 在400K时,Ge+Cl2GeCl4 同时 能溶于浓H2SO4和浓HNO3，不溶于NaOH溶液。,向金属性趋近,Sn:锡疫 灰锡Sn(粉末) 白锡 脆锡 型 286K 型 434K 型 但合金(如Pb)不发生“锡疫”(容器中常含Pb),Sn+极稀HNO3S
5、n(NO3)2+NO+H2O Sn+浓HNO3H2SnO3+NO2+H2O,两种锡酸：锡酸，锡酸不溶于水,Sn、Pb有更强的金属性，可溶于盐酸，热浓时迅速溶解。硝酸不论稀、浓均易溶，但产物不同：,Pb:污染环境，但可防护，用X射线照射 Pb+浓HNO3Pb(NO3)2+NO2+H2O (Pb只会是2价),锡酸怎么得到：SnCl4+OH Sn(OH)4+Cl,锡也溶于碱：Sn+OH Sn(OH)42+H2,两性,碳族元素制取,Si: SiCl4(bp,330K)+Mg(或Zn)Si Ge: GeCl4(bp,356K)+H2OGeO2 GeO2+H2Ge+H2O SiCl4: SiO2+2Cl2
6、+2CSiCl4+2CO GeO2,TiO2,B2O3,Al2O3也有类似反应 PbO: 2PbS+3O2 PbO+2SO2 Pb: PbO +C Pb+ CO PbO+ CO Pb + CO2,碳族化合物,氧化物: CO2成键结构：直线型，234键 CO与N2等电体，有类似结构，三重键，其中有一配位键 CO还原剂:FeO+COFe+CO2 其中：PdCl2+CO+H2OCO2+Pd+2HCl(该反应可用于检测CO的存在) 配合剂：Fe(CO)5,Ni(CO)4,Co(CO)8；与后过渡低价金属，CuCl也可以 金属有机化合物是反应的重要原料,SiO2 Si高氧化性；大分子 玻璃有效成份， 酸
7、性氧化物，天然存在的晶体：石英 SiO2+4HF(g)SiF4+2H2O SiO2+6HF(l)H2SiF6+2H2O GeO2 SnO SnO2 PbO,PbO2,Pb3O4 低价稳定 PbO2有很强的氧化性。 制备：Pb(OH)3-+ClO-PbO2+Cl-+OH-+H2O,2.含氧酸及其盐: P746 碳盐溶解度： NH4+ ,碱金属盐：正盐易溶，酸式盐微溶 碱土金属盐：亚盐难溶，酸式盐可溶 水解性： ）高价两性物：Al3+,Cr3+,Fe3+H2O氢氧化物 ）Mg2+Cu2+CO32-+H2O碱式盐 碳酸盐热稳定性：,碳酸盐热稳定性：,（判断分解温度顺序极化理论解释）,稳定性 H2CO
8、3 NaHCO3 Na2CO3 Li2CO3 Na2CO3 K2CO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3,与相应 ZnCO3 SnCO3 MnCO3 FeCO3比比看,ZnCO3 SnCO3 MnCO3 FeCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 Na2CO3 K2CO3,硅酸盐在矿石中有,P729石英，石棉，沸石，云母，滑石，高岭土 也是重要工业材料： ）水泥 ）水玻璃 ）分子筛：多孔性笼状结构 ）硅胶 问题： 分子筛的种类、制备、性能和应用？ 活性炭的的种类、性能、制备方法和应用？ 3氢化物：CH4,SiH4,4.卤化物.,CCl4、CHCl3不水解？ SiCl4、GeC
9、l4、SnCl4、SnCl2 易水解,对照PCl3 PCl5易水解，NCl3特别的水解，NF3不水解,5.硫化物：SnS(中性) SnS2 PbS(偏碱) As2S5、As2S3(偏酸) Sb2S3 (中性) 、Sb2S5 Bi2S3(碱性),注意非氧化性酸、碱或S2-及S22溶解情况 氧化性酸的溶解：把（S2-）氧化为S,SnS(橙) PbS(黑) SnS2(黄) H+ S2-,OH- 浓H+ OH- OH-或S2- 浓酸 溶 不溶 溶 不溶 溶 可溶(SnCl62-),SnS+S2- PbS+S2- SnS+S22-SnS32- PbS+S22- SnS2 + S2- SnS32- SnS
10、2 + OH SnS32- +SnO32-,As2S3（黄） Sb2S3（橙） Bi2S3（黑） （两性偏酸） 中性 （碱性） HCl OH或S2 OH 4M HCl 不溶 溶 不溶 溶,回顾：,As2S3+OHAsS33+AsO33+H2O As2S3+S2AsS33 Bi2S3+HClBiCl3+H2S As2S3+2S222AsS43 Sb2S3+S22SbS43 Bi2S3则不溶,153元素化合物的水解性,P758 一、影响水解因素 离子电荷高，半径小 Al3+,Si4+ 电子层结构：极化力强的182e,18e,917的电子结构易水解； Ca2+ Sr2+ Na 不易水解 有空轨道： CCl4不易水解NF3 SiCl4,SiF4 水解PF3 如何理解NCl3水解的产物,二、水解产物： 碱式盐： 金属活泼性CuMg的离子, 如：Sn2+,Bi3+ 氧化物：活泼性Cu的离子，如Hg2+、Ag 氢氧化物：两性高价离子Fe3+,Al3+,Cr3+ 含氧酸：非金属卤化物，PCl3 特高价金属化合物，Sn4+,
