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1、第十四章碳族元素114-1 4-1 碳族元素的通性碳族元素的通性114-2 4-2 碳族元素的碳族元素的单质及其化合物及其化合物114-3 4-3 无机化合物的水解性无机化合物的水解性2024/7/292024/7/291元素符号元素符号C CSiSiGeGeSnSnPbPb价电层结构价电层结构2 2s s2 22p2p2 23s3s2 23p3p2 24s4s2 24p4p2 25s5s2 25p5p2 26s6s2 26p6p2 2电负性电负性2.252.251.901.902.012.01()()1.96()1.96()1.80()1.80()2.33 ()2.33 ()1.87 ()1
2、.87 ()主氧化数主氧化数+4(+2+4(+2) )+4(+2+4(+2) )+4,+2+4,+2+4,+2+4,+2(+4)+2(+4)+2晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体14-1 碳族元素的通性碳族元素的通性2024/7/292024/7/292 1. 1.惰性惰性电子子对效效应：C C，Si +Si +氧化氧化态稳定，定，PbPb是是+氧化氧化态稳定。定。 2. 2.C-C,C-H,C-OC-C,C-H,C-O键能很高能很高, ,奠定了有机化合物众多奠定了有机化合物众多的基的基础。 3. 3.Si-SiSi-Si键能低，所以硅能低，所以硅链不会太不会太长，硅化合物，硅化
3、合物比碳化合物少得多。比碳化合物少得多。 Si-OSi-O键能高，能高，对应化合物多。化合物多。 4. 4.本族元素本族元素单质易形成同素异形体。易形成同素异形体。特点：特点：2024/7/292024/7/293碳原子的成碳原子的成键特征特征成键形式成键形式价键结构价键结构化合物举例化合物举例spsp3 3杂化杂化4 4个单键个单键C C正四面体正四面体金刚石、金刚石、CHCH4 4CClCCl4 4、C C2 2H H6 6spsp2 2杂化，杂化，2 2个单个单键，一个双键键，一个双键C C平面三角形平面三角形石墨、石墨、COClCOCl2 2C C2 2H H4 4、C C6 6H H
4、6 6spsp杂化，杂化，1 1个单个单键，一个叁键键，一个叁键CC直线形直线形C C2 2H H2 2、HCNHCNspsp杂化杂化, ,一个叁一个叁键键,1,1个孤电子对个孤电子对CC直线形直线形COCO2024/7/292024/7/294一、碳族元素在自然界的分布一、碳族元素在自然界的分布二、碳族元素的二、碳族元素的单质三、氧化物三、氧化物四、含氧酸及其四、含氧酸及其盐五、五、氢化物化物六、六、卤化物和硫化物化物和硫化物14-2 碳族元素的碳族元素的单质及其化合物及其化合物2024/7/292024/7/295一、自然界的分布一、自然界的分布C C 单质状状态：主要是金：主要是金刚石和
5、石墨。化合物：石和石墨。化合物：煤、石油、天然气、煤、石油、天然气、动植物、植物、 石灰石灰石、白云石、石、白云石、COCO2 2等。等。SiSi靠靠Si-OSi-O键联结成各种成各种链状、状、层状和立体状状和立体状结构，构成各种岩石及其构，构成各种岩石及其风化化产物物- -土壤和泥砂。土壤和泥砂。GeGe、SnSn、PbPb主以硫化物形式存在。主以硫化物形式存在。锡石石SnOSnO2 2方方铅矿 PbS PbS 无定形碳无定形碳木炭木炭活性炭活性炭 炭黑：油漆、炭黑：油漆、颜料料 焦炭焦炭 ：冶金：冶金还原原剂吸附能力吸附能力2024/7/292024/7/296二、碳族元素的二、碳族元素的
6、单质C C6060结构：构：6060个碳原子构成近个碳原子构成近似于球形的似于球形的3232面体，即由面体，即由1212个个正五正五边形和形和2020个正六个正六边形形组成。成。每个碳原子以每个碳原子以spsp2 2杂化化轨道与道与相相邻三个碳原子相三个碳原子相连。剩余的。剩余的P P轨道在道在C C6060的外的外围和腔内形成和腔内形成大大键。其形状酷似足球，故。其形状酷似足球，故称作足球称作足球烯(Fluorene)(Fluorene)。制制备：用：用纯石墨做石墨做电极，在极，在氦气氛中放氦气氛中放电，电弧中弧中产生生的碳烟沉的碳烟沉积在水冷反在水冷反应器内器内壁，此碳烟中有壁，此碳烟中有
7、C C6060、C C7070等碳等碳原子簇。原子簇。用途用途: :超超导体（嵌入碱金属）、体（嵌入碱金属）、有机有机软铁磁体、光学材料、磁体、光学材料、功能高分子材料、生物活性功能高分子材料、生物活性材料等。材料等。2024/7/292024/7/297碳碳纳米米管管2024/7/292024/7/298在硅晶片表面或晶片被侵在硅晶片表面或晶片被侵蚀的洞中垂直生的洞中垂直生长的的纳米管。每一个茎状的米管。每一个茎状的结构都由构都由成千上万个成千上万个纳米管构成。米管构成。阵列下面的黑色影斑是催化列下面的黑色影斑是催化剂。看上去枯萎了的。看上去枯萎了的阵列列是因是因为它它们生生长后被浸后被浸过
8、液体，当浸体蒸液体，当浸体蒸发后，后，纳米管便枯萎了。米管便枯萎了。 2024/7/292024/7/299上上图：纳米管在米管在预先做先做好好阵列的硅晶片上催化列的硅晶片上催化生生长的的结果。把果。把SiSi晶片晶片置于一个充置于一个充满乙乙烯容器容器内内, ,在特定的晶面上涂上在特定的晶面上涂上催化催化剂，加，加热后，高后，高纯的碳管以惊人的速度生的碳管以惊人的速度生长，其速度可以达到每，其速度可以达到每小小时500500英里。英里。 下下图：分子内力：分子内力(Intramolecular (Intramolecular forces)forces)使直径使直径5-10 nm 5-10
9、nm 的碳的碳纳米米管彼此粘在一起，随着管彼此粘在一起，随着纳米管的米管的飞速生速生长，他，他们便会拉着便会拉着邻居一起居一起长。 如果生如果生长环境不理想，催化境不理想，催化剂过多多或或过少，少，这种粘着力就使种粘着力就使纳米管米管阵列列长成出棱角、花成出棱角、花饰、线条和其它条和其它结构构 2024/7/292024/7/2910HartHart培植出了更复培植出了更复杂的的结构，如构，如图中的手中的手指状指状结构。构。这些或些或许可以用作可以用作传感器感器(sensing probes)(sensing probes)。 密歇根大学密歇根大学 (University of (Univer
10、sity of Michigan) Michigan) 机械机械工程系研究工程系研究员助助理教授理教授 John John Hart Hart 采用采用SEMSEM精精心拍心拍摄了了这片神片神奇的碳奇的碳纳米管森米管森林林 2024/7/292024/7/29112.2.冶金工冶金工业中中碳碳的的还原反原反应 2 2CO+OCO+O2 22CO2CO2 2（a)a) C+O C+O2 2COCO2 2（b)b) 2 2C+OC+O2 22CO2CO（c)c) -200 -200 -400 -400 -600 -600 G G273273 983 1273 2273 983 1273 2273
11、（T/KT/K）2024/7/292024/7/29122024/7/292024/7/29133.3.金金刚石的人工合成石的人工合成 C( C(石墨）石墨）（金（金刚石）石）f fG Gm m/kJ/kJmolmol-1-1 0 2.9 0 2.9 /g /gcmcm-3-3 2.260 3.515 2.260 3.515f fH Hm m/kJ/kJmolmol-1 -1 O 1.897O 1.897 反反应的特点？的特点？吸吸热、体、体积减小减小欲使反欲使反应正向正向进行，采取的措施？行，采取的措施？-高温、高高温、高压、催化、催化剂。石墨石墨转化化为金金刚石的机石的机理：理： 溶溶剂说
12、：石墨先溶解：石墨先溶解在溶在溶剂（金属催化（金属催化剂）中成中成为单个碳原子，然个碳原子，然后在冷却后在冷却时直接生成金直接生成金刚石。石。 固相固相转化化说：石墨的：石墨的碳原子碳原子间的的键不不发生断生断裂，而是在催化裂，而是在催化剂的作的作用下，按一定方向位移用下，按一定方向位移直接直接转化化为金金刚石石结构。构。2024/7/292024/7/29144.4.硅、硅、锗、锡、铅单质Si:Si:原子晶体，灰黑色，硬、脆，能刻划玻璃。低温下原子晶体，灰黑色，硬、脆，能刻划玻璃。低温下稳定，定，只与只与强氧化氧化剂和和强碱作用，高温碱作用，高温时可与可与许多物多物质反反应。高高纯硅可作半硅
13、可作半导体材料。体材料。 * * Si+2OHSi+2OH- - +H+H2 2O=SiOO=SiO3 32-2-+2H+2H2 2GeGe：原子晶体，比原子晶体，比SiSi活活泼，能溶于氧化性酸得到，能溶于氧化性酸得到GeGe（），），难溶于溶于NaOH,NaOH,不与空气中的不与空气中的O O2 2、H H2 2O,O,非氧化性酸作用。高非氧化性酸作用。高纯锗也是也是较好的半好的半导体材料。体材料。SnSn：灰灰锡( ()白白锡( ()脆脆锡( () 白白锡: :有延展性金属有延展性金属,286,286K K逐步逐步转化化为粉末状灰粉末状灰锡而自行而自行毁坏坏( (锡疫疫).).马口口铁为
14、镀锡薄薄铁. . Sn+2HCl(Sn+2HCl(热、浓)=)=SnClSnCl2 2+H+H2 2 3Sn+8HNO 3Sn+8HNO3 3( (冷、稀冷、稀)=3)=3Sn(NOSn(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O Sn+4HNO Sn+4HNO3 3( (浓)=)=H H2 2SnOSnO3 3(SnO(SnO2 2H H2 2O)+4NOO)+4NO2 2+H+H2 2O O Sn+2OH Sn+2OH- -+2H+2H2 2O= Sn(OH)O= Sn(OH)4 42-2-+H+H2 22024/7/292024/7/2915Pb: Pb: 质软、密度
15、大（、密度大（11.3511.35g gcmcm-3-3),),纯铅在空气中不在空气中不稳定定PbPb（OHOH）2 2或或PbPb2 2（OHOH）2 2COCO3 3 化工厂或化工厂或实验室可用室可用铅做耐酸反做耐酸反应器的器的衬里和里和储存、存、输送酸液的管道送酸液的管道设备（ PbClPbCl2 2、PbSOPbSO4 4等等难溶）。不能溶）。不能输送送饮用水用水( (有毒有毒) )。可。可输送硬水送硬水 难溶保溶保护膜膜PbSOPbSO4 4，PbPb2 2（OHOH）2 2COCO3 3 。 PbPb易溶于稀易溶于稀HNOHNO3 3、浓硫酸硫酸 Pb(HSOPb(HSO4 4)
16、)2 2 和和浓盐酸酸 H H2 2PbClPbCl4 4 。冷冷浓HNOHNO3 3中中钝化化. .注意注意: :日常生活中，接触日常生活中，接触铅的机会很多。的机会很多。铅是使用以蓄是使用以蓄电池池为主，包括主，包括铅包包电线、铅管板、自来水管道、管板、自来水管道、软焊条、条、颜料、涂料、化学料、涂料、化学试剂、药品以至化品以至化妆品等。由此引起的品等。由此引起的铅污染不容忽染不容忽视。2024/7/292024/7/2916三、氧化物三、氧化物1.1.COCO和和COCO2 2发生炉煤气（生炉煤气（C+C+空气空气CO+NCO+N2 2）水煤气水煤气 C+HC+H2 2O O CO+HC
17、O+H2 22024/7/292024/7/2917COCO的性的性质还原性原性 FeO+CO=Fe+CO FeO+CO=Fe+CO2 2 ( (冶金）冶金） CO+PdCl CO+PdCl2 2+H+H2 2O=COO=CO2 2+2HCl+Pd+2HCl+Pd（检验） 2Ag(NH 2Ag(NH3 3) )2 2+ +CO+2H+CO+2H2 2O=2Ag+COO=2Ag+CO3 32-2-+4NH+4NH4 4+ +加合性加合性: : CO + CuCl +2HCO + CuCl +2H2 2O=Cu(CO)ClO=Cu(CO)Cl2 2H H2 2O ONi+4CO = Ni(CO)N
18、i+4CO = Ni(CO)4 4Ni+4CONi+4COCu(NHCu(NH3 3) )2 2Ac+CO+NHAc+CO+NH3 3 =Cu(NH=Cu(NH3 3) )3 3(CO)Ac(CO)Ac2024/7/292024/7/29182.SiO2.SiO2 2( (俗名：石英、海砂、水晶、碧玉、俗名：石英、海砂、水晶、碧玉、玛瑙等）瑙等）2024/7/292024/7/2919SiOSiO2 2的化学性的化学性质 高温下被高温下被MgMg、AlAl、B B还原原 SiOSiO2 2+2Mg(AL+2Mg(AL、B)Si+MgO(BB)Si+MgO(B2 2O O3 3、AlAl2 2O
19、 O3 3) ) 除除F F2 2、HFHF外不与其它外不与其它X X2 2和酸作用和酸作用 SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2OHOH2 2SiFSiF6 6 （腐腐蚀玻璃）玻璃） 溶于溶于热强碱液或熔融碱液或熔融NaNa2 2COCO3 3 SiO SiO2 2+2OH+2OH- -=SiO=SiO3 32-2-+H+H2 2O O SiO SiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 光光缆：高：高纯SiOSiO2 2熔融体中拉出的直径熔融体中拉出的直径约100100mm的的细丝（光（光导纤维）
20、光光缆2024/7/292024/7/29203.Sn3.Sn、PbPb的氧化物的氧化物SnOSnO：难溶于水的黑色固体，两性。溶于水的黑色固体，两性。 SnO+2HCl=SnCl SnO+2HCl=SnCl2 2+H+H2 2O O SnO+2NaOH=Na SnO+2NaOH=Na2 2SnOSnO2 2+H+H2 2O OSnOSnO2 2：难溶水的白色固体溶水的白色固体, ,两性偏酸两性偏酸. . SnO SnO2 2+2NaOH(+2NaOH(熔融熔融)=)=NaNa2 2SnOSnO3 3+H+H2 2O O Pb Pb的的氧化物氧化物PbO(PbO(密陀僧密陀僧):):黄色、黄色
21、、难溶于水溶于水, ,两性偏碱。溶两性偏碱。溶HAcHAc和和HNOHNO3 3PbPb2+2+ Sn Sn的的氧化物氧化物PbOPbO2 2: :暗棕色暗棕色, ,难溶于水溶于水, ,两性偏酸两性偏酸. .强氧化性。氧化性。 * PbO * PbO2 2+4HCl+4HCl（浓）= =PbClPbCl2 2+Cl+Cl2 2+2H+2H2 2O O * 2PbO * 2PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4（浓）=2=2PbSOPbSO4 4+O+O2 2+2H+2H2 2O O * 5PbO * 5PbO2 2+2Mn+2Mn2+2+4H+4H+ +=2MnO=2MnO4 4- -+
22、5Pb+5Pb2+2+2H+2H2 2O O PbO PbO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2PbOPbO3 3+H+H2 2O O2024/7/292024/7/2921PbPb3 3O O4 4 :( :(铅丹、丹、红铅),),红色粉末色粉末. .做做红色色颜料料, ,油漆船舶和油漆船舶和桥梁梁钢架架. .* * PbPb3 3O O4 4+4HNO+4HNO3 3=2Pb(NO=2Pb(NO3 3) )2 2+PbO+PbO2 2+2H+2H2 2O OPbPb3 3O O4 4+8HCl=3PbCl+8HCl=3PbCl2 2+Cl+Cl2 2+4H+4H2 2O OPb
23、Pb3 3O O4 4+4HI=2PbI+4HI=2PbI2 2+PbO+PbO2 2+2H+2H2 2O OPbPb3 3O O4 4+8HI=3PbI+8HI=3PbI2 2+I+I2 2+4H+4H2 2O O2024/7/292024/7/2922四、含氧酸及其四、含氧酸及其盐1.1.碳酸和碳酸碳酸和碳酸盐碳酸碳酸( (H H2 2COCO3 3 ) ) 二元弱酸二元弱酸碳酸碳酸盐 水溶性水溶性 正正盐：铵及碱金属及碱金属盐易溶，易溶，LiLi2 2COCO3 3溶解度很小。其余溶解度很小。其余难溶。溶。酸式酸式盐易溶。易溶。 S( S(难溶正溶正盐)S(S(相相应酸式酸式盐) ) S
24、 S（CaCOCaCO3 3) SCa(HCO)S(S(相相应酸式酸式盐) ) S(Na S(Na2 2COCO3 3)S(NaHCO)S(NaHCO3 3) )易溶易溶盐： NaNa2 2COCO3 3 NaHCO NaHCO3 3 K K2 2COCO3 3 KHCO KHCO3 3100100溶解度溶解度 45 16 156 60 45 16 156 60( (g/100gHg/100gH2 2O)O)2024/7/292024/7/2923 溶解度的反常是由于溶解度的反常是由于HCOHCO3 3- -离子通离子通过氢键形成双聚或多聚形成双聚或多聚链状离子的状离子的结果。果。双聚（双聚（
25、HCOHCO3 3）2 22-2-多聚（多聚（HCOHCO3 3）n nn-n-2024/7/292024/7/2924(2)(2)热稳定性定性A A 无水碳酸无水碳酸盐的的稳定性同族内自上而下增加定性同族内自上而下增加 BeCO BeCO3 3 MgCO MgCO3 3 CaCO CaCO3 3 SrCO SrCO3 3 BaCO BaCO3 3 373K 813K 1170K 1462K 1633K 373K 813K 1170K 1462K 1633KB B 碳酸正碳酸正盐 碳酸碳酸氢盐 碳酸碳酸C C 碱金属碳酸碱金属碳酸盐 碱土金属碳酸碱土金属碳酸盐 过渡金属碳酸渡金属碳酸盐 Na
26、Na2 2COCO3 3 CaCO CaCO3 3 CuCO CuCO3 3 难 1170 1170K 473KK 473K2024/7/292024/7/2925(3)(3)水解性水解性 氢氧化物沉淀：氧化物沉淀：S S氢氧化物氧化物S S碳酸碳酸盐 AlAl3+3+、FeFe3+3+、CrCr3+3+、SnSn2+2+、SnSn4+4+、SbSb3+3+等等( (水解性水解性强) ) 2 2FeFe3+3+3CO+3CO3 32-2-+3H+3H2 2O = 2Fe(OH)O = 2Fe(OH)3 3+3CO+3CO2 2 碱式碳酸碱式碳酸盐：S S氢氧化物氧化物 S S碳酸碳酸盐MgMg
27、2+2+、PbPb2+2+、CuCu2+2+、BiBi3+3+、ZnZn2+ 2+ 、HgHg2+ 2+ 、CdCd2+2+等等 2 2CuCu2+2+2CO+2CO3 32-2-+H+H2 2O = 2CuO = 2Cu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3+CO+CO2 2 碳酸碳酸盐沉淀：沉淀：S S氢氧化物氧化物S S碳酸碳酸盐CaCa2+2+、SrSr2+2+、BaBa2+2+、NiNi2+2+、AgAg+ +、MnMn2+2+等等( (难水解水解) ) BaBa2+2+CO+CO3 32- 2- = BaCO= BaCO3 32024/7/292024/7/29262.2.硅酸
28、和硅酸硅酸和硅酸盐 硅酸：通式硅酸：通式xSiOxSiO2 2YHYH2 2O O 正硅酸正硅酸 H H4 4SiOSiO4 4 偏硅酸偏硅酸 H H2 2SiOSiO3 3 二偏硅酸二偏硅酸 H H2 2SiSi2 2O O5 5 焦硅酸焦硅酸 H H6 6SiSi2 2O O7 7 K K1 1=3.010=3.010-10-10 ； K K2 2=2.010=2.010-12-12 Na Na2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3+2NaCl+2NaCl* Na* Na2 2SiOSiO3 3+2NH+2NH4 4Cl=HCl=H2 2SiOSiO3
29、 3+2NaCl+2NH+2NaCl+2NH3 3 硅胶硅胶2024/7/292024/7/2927变色硅胶干燥色硅胶干燥剂用用CoClCoCl2 2溶液浸泡硅酸凝胶，然后干燥活化得到溶液浸泡硅酸凝胶，然后干燥活化得到 CoCl CoCl2 2（无水）无水） CoClCoCl2 26 6H H2 2O O （可再生）可再生）兰色色蓝紫紫紫紫红粉粉红2024/7/292024/7/2928硅酸硅酸盐a a碱金属硅酸碱金属硅酸盐易溶，余易溶，余难溶。重金属硅酸溶。重金属硅酸盐有特征有特征颜色。色。水水中中花花园园b SiOb SiO2 2 + +不同比例的碱性氧化物共不同比例的碱性氧化物共熔，可得
30、到确定熔，可得到确定组成的硅酸成的硅酸盐 最最简单：偏硅酸：偏硅酸盐（NaNa2 2SiOSiO3 3）水水玻璃玻璃; ;正硅酸正硅酸盐（NaNa4 4SiOSiO4 4）普通玻璃：普通玻璃：NaNa2 2COCO3 3、CaCOCaCO3 3和和SiOSiO2 2共熔共熔得到的硅酸得到的硅酸钠和硅酸和硅酸钙的混合物。的混合物。组成成为 NaNa2 2COCO3 3CaCOCaCO3 34 4SiOSiO2 2。加不同加不同金属氧化物可得不同金属氧化物可得不同颜色玻璃。色玻璃。2024/7/292024/7/2929硅酸硅酸盐的的结构构SiOSiO2 2和硅酸和硅酸盐的基本的基本结构构单元均元
31、均为SiOSiO4 4四面体四面体无限无限长单链状状结构的多硅酸根构的多硅酸根无限无限长双双链兼兼环状状结构的多构的多硅酸根硅酸根2024/7/292024/7/2930铝硅酸硅酸盐和水泥和水泥 硅氧四面体中，如有部分硅被硅氧四面体中，如有部分硅被铝取取代，代，则网网络骨架骨架带负电，骨架空隙中必，骨架空隙中必须存在中和存在中和电荷的阳离子。此荷的阳离子。此矿物即物即铝硅酸硅酸盐。 钠长石：石：NaNa2 2O OAlAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2 粘土粘土: : AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22 2H H2 2O O 钠沸石：沸石：NaNa2 2O OAlAl
32、2 2O O3 33SiO3SiO2 22 2H H2 2O O 沸石分子沸石分子筛某些某些笼形的天然硅酸形的天然硅酸盐和和铝硅酸硅酸盐可以可以选择地吸附一定大地吸附一定大小的分子，起到小的分子，起到筛分分子分分子的作用。的作用。A A型合成分子型合成分子筛组成：成：NaNa2 2O OAlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 25 5H H2 2O O2024/7/292024/7/2931*3.*3.锡铅的的氢氧化物及含氧酸氧化物及含氧酸盐 SnSn2+2+2OH+2OH- -=Sn(OH)=Sn(OH)2 2白，两性白，两性 Sn(OH)Sn(OH)2 2+2H+2H+ += Sn=
33、 Sn2+2+2H+2H2 2O O Sn(OH)Sn(OH)2 2+2OH+2OH- -= Sn(OH)= Sn(OH)4 42-2-SnSn4+4+4NH+4NH3 3H H2 2O O-H-H2 2SnOSnO3 3白白, ,两性偏酸两性偏酸, ,无定形体无定形体, ,溶于碱和溶于碱和浓HCl: Sn(OH)HCl: Sn(OH)4 4+2OH+2OH- -=Sn(OH)=Sn(OH)6 62- 2- Sn(OH)Sn(OH)4 4+6HCl=H+6HCl=H2 2SnClSnCl6 6+4H+4H2 2O OSn+HNOSn+HNO3 3( (浓)-H-H2 2SnOSnO3 3 白色
34、晶白色晶态, ,两性偏酸，两性偏酸，难溶于酸碱。溶于酸碱。亚锡酸根离子酸根离子 SnSn（OHOH）4 42-2-为强还原原剂 E EB BSn(OH)Sn(OH)6 62-2-/Sn/Sn（OHOH）4 42-2-= -0.96V= -0.96V Bi Bi3+3+的的鉴定反定反应* 3Sn(OH)* 3Sn(OH)4 42-2-+2Bi+2Bi3+3+6OH+6OH- -=2Bi(=2Bi(黑黑)+3)+3Sn(OH)Sn(OH)6 62-2- Bi(OH)Bi(OH)3 3+Cl+Cl2 2+3NaOH=NaBiO+3NaOH=NaBiO3 3+2NaCl+3H+2NaCl+3H2 2O
35、 O 2Bi 2Bi3+3+3S+3S2-2-=Bi=Bi2 2S S3 32024/7/292024/7/2932 PbPb2+2+2OH+2OH- -=Pb(OH)=Pb(OH)2 2白色，两性偏碱。白色，两性偏碱。 Pb(OH)Pb(OH)2 2+2HNO+2HNO3 3=Pb(NO=Pb(NO3 3) )2 2+2H+2H2 2O Pb(OH)O Pb(OH)2 2+OH+OH- -=Pb(OH)=Pb(OH)3 3- - Pb(OH) Pb(OH)3 3- -+ClO+ClO- -PbOPbO2 2+Cl+Cl- -+H+H2 2O+OHO+OH- -Pb(OH)Pb(OH)4 4
36、棕色，两性，不棕色，两性，不稳定。定。GeGe、SnSn、PbPb氢氧化物的酸碱性氧化物的酸碱性Ge(OH)Ge(OH)4 4 Sn(OH) Sn(OH)4 4 Pb(OH) Pb(OH)4 4 棕棕 白白 棕棕Ge(OH)Ge(OH)2 2 Sn(OH) Sn(OH)2 2 Pb(OH) Pb(OH)2 2 白白 白白 白白酸酸性性增增强酸酸 性性 增增 强碱碱 性性 增增 强碱碱性性增增强2024/7/292024/7/2933五、五、氢化物化物C-HC-H化合物，有机化合物，有机讨论;Si-H;Si-H化合物，通式化合物，通式SiSin nH H2n+22n+2(n=1(n=16)6)甲
37、硅甲硅烷：SiHSiH4 4X XC C=2.25=2.25X XH H=2.2=2.2X Xsisi=1.9=1.9热稳定性定性 SiH SiH4 4CHCHCH4 4易水解易水解 3 3d d轨道道2024/7/292024/7/2934SiHSiH4 4制法：制法：GeHGeH4 4: :无色气体，不无色气体，不稳定。定。SnSn、PbPb氢化物极少化物极少见。2024/7/292024/7/2935* * 六、六、卤化物化物C,SiC,SiMXMX4 4 ; Ge,Sn,Pb ; Ge,Sn,PbMXMX2 2,MX,MX4 41.CCl1.CCl4 4 无色液体，四面体型非极性分子，
38、无色液体，四面体型非极性分子，难溶于水，溶于水，易溶于有机溶易溶于有机溶剂。 由于分子由于分子轨道全被道全被电子填子填满，所以不活，所以不活泼，常温下不与酸碱反常温下不与酸碱反应，不水解。，不水解。用途：有机溶用途：有机溶剂，灭火火剂（如：（如：电器火灾）。器火灾）。2024/7/292024/7/29362.2.SiXSiX4 4SiFSiF4 4 SiO SiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O无色无色带刺激性臭味的气体，易溶于水并水解。刺激性臭味的气体，易溶于水并水解。 3SiF 3SiF4 4+4H+4H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+2H
39、+2H2 2SiFSiF6 6 （酸性酸性 H H2 2SOSO4 4) )NaOHNaOH或或NaCI(NaCI(过) ) Na Na2 2SiFSiF6 6 （农业杀虫虫灭菌菌剂，木料防腐，木料防腐剂）NaNa、K K、BaBa的氟硅酸的氟硅酸盐难溶于水溶于水LiLi、CaCa的氟硅酸的氟硅酸盐能溶于水能溶于水2024/7/292024/7/29373 3SiFSiF4 4+2Na+2Na2 2COCO3 3+2H+2H2 2O=2NaO=2Na2 2SiFSiF6 6+H+H4 4SiOSiO4 4+2CO+2CO2 2SiClSiCl4 4: Si+2Cl: Si+2Cl2 2=SiC
40、l=SiCl4 4 SiO SiO2 2+2C+2Cl+2C+2Cl2 2=SiCl=SiCl4 4+2CO+2CO 无色液体，易无色液体，易挥发，有，有强烈的刺激性。潮烈的刺激性。潮湿空气中因水解湿空气中因水解产生白色烟生白色烟雾。 SiClSiCl4 4+4H+4H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+4HCl+4HCl思考思考题：产物中是否会物中是否会产生生H H2 2SiClSiCl6 6? ?为什么？什么？2024/7/292024/7/29383 3、SnSn的的卤化物化物SnClSnCl2 2 2 2FeFe3+3+Sn+Sn2+2+=2Fe=2Fe2+2+Sn+Sn4+4
41、+ 2Sn2Sn2+2+O+O2 2+4H+4H+ +=2Sn=2Sn4+4+2H+2H2 2O O2HgCl2HgCl2 2+SnCl+SnCl2 2=SnCl=SnCl4 4+Hg+Hg2 2ClCl2 2HgHg2 2ClCl2 2+SnCl+SnCl2 2= SnCl= SnCl4 4+2Hg+2Hg鉴定定SnSn2+ 2+ 和和HgHg2+2+* *水解：水解：SnClSnCl2 2+H+H2 2O=Sn(OH)Cl+HClO=Sn(OH)Cl+HCl 思考思考题 实验室如何配制与保存室如何配制与保存SnClSnCl2 2溶液？溶液？在在盐酸中酸中 SnClSnCl4 4+2HCl=
42、H+2HCl=H2 2SnClSnCl6 62HgCl2HgCl2 2+SnCl+SnCl2 2+2HCl=H+2HCl=H2 2SnClSnCl6 6+Hg+Hg2 2ClCl2 2HgHg2 2ClCl2 2+SnCl+SnCl2 2+2HCl=H+2HCl=H2 2SnClSnCl6 6+2Hg+2Hg思考思考题：HgClHgCl2 2 过量和量和 SnClSnCl2 2过量，最量，最终产物是否相同？物是否相同？2024/7/292024/7/29394.4.PbPb的的卤化物化物 PbCl PbCl2 2: :白色白色,易溶于沸水和易溶于沸水和浓盐酸酸 PbClPbCl2 2 +2HC
43、l=H+2HCl=H2 2PbClPbCl4 4 PbIPbI2 2: : 黄色黄色丝状有亮光状有亮光易溶于沸水和易溶于沸水和KIKI。 PbI PbI2 2+2KI=K+2KI=K2 2PbIPbI4 4 PbClPbCl4 4: :低温存在低温存在PbOPbO2 2+4HCl(PbCl+4HCl(PbCl4 4)PbCl)PbCl2 2+Cl+Cl2 2 SnClSnCl4 4无色液体无色液体, ,共价化合物共价化合物, ,溶于有机溶溶于有机溶剂。遇水。遇水强烈水解，烈水解，在潮湿空气中在潮湿空气中发烟。烟。 SnCl SnCl4 4+2H+2H2 2O=SnOO=SnO2 2+4HCl
44、+4HCl SnClSnCl4 4+ +（x+2)Hx+2)H2 2O=SnOO=SnO2 2xHxH2 2O+4HClO+4HCl 2024/7/292024/7/2940七、七、SnSn、PbPb的硫化物的硫化物 SnS SnS SnS SnS2 2 PbS PbS 颜色色 暗棕暗棕 黄色黄色 黑色黑色 酸碱性酸碱性 弱碱弱碱 弱酸弱酸 弱碱弱碱NaNa2 2S ;(NHS ;(NH4 4) )2 2S SnSS SnS3 3 2- 2- NaNa2 2S S2 2 ;(NH ;(NH4 4) )2 2S S2 2 SnSSnS3 3 2- 2- SnS SnS3 32-2-+2H+2H+
45、 +=H=H2 2S+SnSS+SnS2 2PbS+4HClPbS+4HCl（浓）= = H H2 2S+HS+H2 2PbClPbCl4 4 3PbS+8H3PbS+8H+ +2NO+2NO3 3= =3Pb=3Pb2+2+3S+2NO+4H+3S+2NO+4H2 2O O 中世中世纪的油画的油画时间久了久了变暗，如何暗，如何处理？理？PbS+4HPbS+4H2 2O O2 2 = PbSO= PbSO4 4+4H+4H2 2O O2024/7/292024/7/2941八、八、铅的一些含氧酸的一些含氧酸盐易溶易溶盐：Pb(NOPb(NO3 3) )2 2 , Pb(Ac), Pb(Ac)2
46、 2( (铅糖，有毒）糖，有毒）难溶溶盐：PbSOPbSO4 4（白），制白色油漆白），制白色油漆 PbSOPbSO4 4+H+H2 2SOSO4 4 ( (热、浓)=)=Pb(HSOPb(HSO4 4) )2 2PbSOPbSO4 4+2NH+2NH4 4Ac(Ac(饱和和)=)=Pb(Ac)Pb(Ac)2 2+(NH+(NH4 4) )2 2SOSO4 4PbSOPbSO4 4+3NaOH(+3NaOH(过量量、热)=)=NaPb(OH)NaPb(OH)3 3+Na+Na2 2SOSO4 4PbCrOPbCrO4 4 ( (铬黄黄颜料的主成分料的主成分) ) Pb Pb2+2+CrO+Cr
47、O4 42-2-=PbCrO=PbCrO4 4 鉴定定PbPb2+2+或或CrOCrO4 42-2-离子离子能溶于能溶于NaOHNaOH及及强酸酸PbCrOPbCrO4 4+3NaOH=NaPb(OH)+3NaOH=NaPb(OH)3 3 +Na+Na2 2CrOCrO4 42 2PbCrOPbCrO4 4+4HNO+4HNO3 3=2Pb(NO=2Pb(NO3 3) )2 2+H+H2 2CrCr2 2O O7 7+H+H2 2O OPbCOPbCO3 3白，有毒，俗白，有毒，俗名名铅白，用于防白，用于防锈油油漆和陶瓷工漆和陶瓷工业。2024/7/292024/7/2942一、水解原理一、水
48、解原理二、影响水解的因素二、影响水解的因素三、水解三、水解产物的物的类型型四、非金属四、非金属卤化物在水中的行化物在水中的行为14-3 无机化合物的水解性无机化合物的水解性2024/7/292024/7/2943一、水解原理一、水解原理阴离子阴离子阳离子阳离子极弱极弱显著显著极弱极弱显著显著ClOClO4 4- -NONO3 3- -SOSO4 42-2-I I- -BrBr- -ClCl- -POPO4 43-3-COCO3 32-2-SiOSiO4 44-4-AcAc- -CNCN- -S S2-2-K K+ +NaNa+ +LiLi+ +BaBa2+2+CaCa2+2+SrSr2+2+N
49、HNH4 4+ +AlAl3+3+过渡金属过渡金属离子离子一些离子的相一些离子的相对水解程度水解程度2024/7/292024/7/2944一种阴离子的水解能力，与它的共一种阴离子的水解能力，与它的共轭酸的酸的强度成反比。度成反比。 强酸的阴离子（酸的阴离子（ClOClO4 4- -、NONO3 3- -等等) )不水解不水解, ,它它们对水的水的pHpH值无影响。无影响。 弱酸的阴离子（弱酸的阴离子（COCO3 32-2-、SiOSiO4 44-4-等）明等）明显水水解，使溶液解，使溶液pHpH值增大。增大。阳离子的水解能力与离子的极化能力有关，阳离子的水解能力与离子的极化能力有关，极化力极
50、化力强，水解程度越大。，水解程度越大。2024/7/292024/7/2945二、影响水解的因素二、影响水解的因素1.1.电荷与半径荷与半径2.2.电子子层结构构3.3.空空轨道道4.4.外因（温度、酸度、外因（温度、酸度、盐的的浓度等）度等）2024/7/292024/7/29461 1、电荷与半径荷与半径 MA MA溶于水后能否水解，主要取决于溶于水后能否水解，主要取决于M M+ +或或A A- -离子离子对配位水分子影响的大小。配位水分子影响的大小。 正离子的正离子的电荷越高，半径越小，荷越高，半径越小，对水分子的极化水分子的极化作用越大，水解越容易。作用越大，水解越容易。 FeClFe
51、Cl3 3+H+H2 2O=Fe(OH)O=Fe(OH)2+2+3HCl+3HCl SiCl SiCl4 4+4H+4H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+4HCl+4HCl 低低电荷和荷和较大半径的离子在水中不易水解。大半径的离子在水中不易水解。 NaCl,BaClNaCl,BaCl2 2在水中基本不水解。在水中基本不水解。2024/7/292024/7/29472 2、电子子层结构构 为何何CaCa2+2+、SrSr2+2+、BaBa2+ 2+ 不易水解，不易水解，ZnZn2+2+、CdCd2+2+、HgHg2+2+ 易水解？易水解？ 18 18电子离子，有效核子离子，有效核电荷高
52、，极化作用荷高，极化作用强，容易，容易使配位水使配位水发生分解。生分解。8 8电子离子，有效核子离子，有效核电荷低，半荷低，半径大，极化作用径大，极化作用较弱，不易使配位水弱，不易使配位水发生分解，即不生分解，即不易水解。易水解。2024/7/292024/7/29483 3、空空轨道道SiXSiX4 4+4H+4H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+4HX+4HXCFCF4 4,CCl,CCl4 4无法水解无法水解 4 4、外因：、外因： 温度，温度，酸度，酸度，盐的的浓度度2024/7/292024/7/2949三、水解三、水解产物的物的类型型 化合物的水解化合物的水解类型取决于正
53、、型取决于正、负两种离子两种离子的水解情况。的水解情况。负离子的水解离子的水解产物一般物一般为酸或酸酸或酸式式盐，正离子，正离子较复复杂。常。常见有以下几种有以下几种类型。型。1.1.碱式碱式盐（最常（最常见类型）型）2024/7/292024/7/29502.2.氢氧化物（常需加氧化物（常需加热促促进水解）水解）3.3.含氧酸含氧酸 许多非金属多非金属卤化物和高价金属化物和高价金属盐水解后生水解后生成相成相应的含氧酸。的含氧酸。2024/7/292024/7/29514.4.聚合与配合聚合与配合 有些有些盐发生水解生水解时先生成碱式先生成碱式盐，接着，接着这些碱式些碱式盐再聚合再聚合为多核阳
54、离子。多核阳离子。2024/7/292024/7/2952 有有时水解水解产物物还可以同未水解的无机可以同未水解的无机物物发生配合作用。生配合作用。2024/7/292024/7/2953四、非金属四、非金属卤化物在水中的行化物在水中的行为（补充）充）1 1、不与水反、不与水反应。如：。如：CClCCl4 4,CF,CF4 4,SF,SF6 6,SeF,SeF6 6 2 2、与水反、与水反应生成非金属含氧酸和生成非金属含氧酸和卤化化氢 如：如：BClBCl3 3，SiClSiCl4 4,PCl,PCl5 53 3、与水反、与水反应生成非金属生成非金属氢化物和化物和卤素含氧酸素含氧酸 如：如：NClNCl3 3，ClCl2 2O O 原因：如果原因：如果卤化物的中心原子尚未达到最高配位数化物的中心原子尚未达到最高配位数（第二周期是（第二周期是4 4，第三、四周期是，第三、四周期是6 6，第五周期是，第五周期是8 8）则可水解。可水解。2024/7/292024/7/29541 1、 CClCCl4 4,CF,CF4 4,SF,SF6 6,SeF,SeF6 6 等已达到最高配位数，等已达到最高配位数，所以不水解。所以不水解。2 2、中心原子配位数未、中心原子配位数未饱和和2024/7/292024/7/29552024/7/292024/7/2956
