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第十一章 重要的非金属元素 氧 硫 氮 磷 碳 硅 硼

第十一章 重要的非金属元素 氧 硫 氮 磷 碳 硅 硼. 第五节 碳硅及其化合物. 1. 了解 C 、 Si 的存在及其单质的性质 2. 掌握碳、硅的氧化物及其含氧酸的性质. 本节基本要求. 重点： 碳酸、硅酸 的主要性质 难点： 硅酸的酸性及溶解性. 氧化值. 一、 碳族元素概述. 碳族 ( IVA ) ： C, Si, Ge, Sn, Pb. 价电子构型： n s 2 n p 2. 最大 配位数. 单质可形成原子晶体. 金属晶体. 1. 存在形式：. 碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气；

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第十一章 重要的非金属元素 氧 硫 氮 磷 碳 硅 硼

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Presentation Transcript

  1. 第十一章 重要的非金属元素 氧 硫 氮 磷 碳 硅 硼 第五节 碳硅及其化合物

  2. 1. 了解C 、Si的存在及其单质的性质 2. 掌握碳、硅的氧化物及其含氧酸的性质 本节基本要求 重点： 碳酸、硅酸的主要性质 难点： 硅酸的酸性及溶解性

  3. 氧化值 一、 碳族元素概述 碳族(IVA)：C, Si, Ge, Sn, Pb 价电子构型：ns2np2 最大 配位数 单质可形成原子晶体 金属晶体

  4. 1. 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 4Ag2S•GeS2， 硫铅锗矿2PbS • GeS2 。 锡：锡石 SnO2 。 铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3 。

  5. 2. 碳单质的同素异形体： 金刚石：原子晶体,硬度最大,熔点最高。 石墨：层状晶体 ，质软，有金属光泽。 足球烯或富勒烯： C60， C70等。 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。

  6. 13.2℃ 161℃ 硅单质有无定形体和晶体两种，其晶体类似金刚石。 锗单质是灰白色金属，硬而脆，结构类似于金刚石。 锡单质有三种同素异形体： 灰锡(α锡) 白锡(β锡) 脆锡 铅单质：质软，能阻挡X射线。可作电缆的包皮，核反应堆的防护屏。

  7. :C O: :C O: 二、碳的化合物 • 1. 碳的氧化物 • 一氧化碳(CO) 结构： CO(6+8=14e-)与N2（2×7=14e-） 是等电子体, 结构相似。 一个σ键 两个π键

  8. 性质： ①作配位体，形成羰基配合物 Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8 其中C是配位原子。 ②还原剂： ③剧毒

  9. O C=O双键键长124pm (在CH3--C--CH3中) C O叁键键长113pm ：O C O ： 2.二氧化碳 (CO2) 固体二氧化碳 干冰 经典的分子结构：O=C=O CO2中，碳、氧之间键长116pm C：sp杂化

  10. + + = - -7 × H CO H HCO K 4.4 10 2 3 3 1 + + = - 2 - - 11 × HCO H CO K 4.7 10 3 3 2 2- 3.碳酸及其盐 CO2溶于水，大部分CO2•H2O， 极小部分H2CO3 CO32-的结构： CO32-(6+3×8+2=32e-)与BF3(5+3×9=32e-) 为等电子体。 C：sp2杂化

  11. 碳酸及其盐的热稳定性： ①H2CO3<MHCO3<M2CO3 ②同一族金属的碳酸盐稳定性从上到下增加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 分解T/℃ 100 540 900 1290 1360

  12. MCO3 MO + CO2 [ ] 2- 2+ M ③过渡金属碳酸盐稳定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解T /℃ 900 315 350 282 价电子构型 8e_ (18+2)e_ 18e_ (9-16)e_ 离子极化观点： r(M2+) 愈小，M2+ 极化力愈大，MCO3愈不稳定； M2+ 为18e_，(18+2)e_ ，(9-16)e_ 构型相对于 8e_构型的极化力大， 其 MCO3相对不稳定。

  13. 2- - - - 碳酸盐的溶解度： 易溶盐：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3 100℃溶解度 45 16 156 60 (g/100g H2O) 氢键存在，形成 二聚物或多聚物 其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐溶解度大于正盐。

  14. + + 2 - - - CO H O HCO OH ( ) 强碱性 3 2 3 K - = 2 W K ( CO ) 1 3 K (H CO ) 2 2 3 + + - - HCO H O H CO OH 3 2 2 3 K - = 2 W K ( CO ) 2 3 K (H CO ) 1 2 3 可溶性碳酸盐与金属离子作用的产物类型： 水溶液中存在碳酸盐的水解：

  15. 金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀的类型：金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀的类型： ① 氢氧化物碱性较强的金属离子与之反应生成碳酸盐沉淀。 例如：Ba2+、Sr2+、Ca2+和Ag+等。 ②氢氧化物碱性较弱的金属离子与之反应生 成碳酸羟盐(碱式碳酸盐)沉淀。 例如：Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+、Co2+、Ni2+和Mg2+等。

  16. + + + + 2 2 - 2Mg 2CO H O Mg (OH) CO (s) CO (g) 3 2 2 2 3 2 + + + + 2 2 - 2Cu 2CO H O Cu (OH) CO (s) CO (g) 3 2 2 2 3 2 + + + + 3 2 - 2 Al 3CO 3H O 2 Al(OH) (s) 3CO (g) 3 2 3 2 ③ 水解性强、两性的金属离子与之反应生成氢氧化物沉淀。例如：Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+和Sb3+等。

  17. 三、硅的化合物 1.硅的氧化物 无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石 晶体：天然晶体为石英，属于原子晶体 纯石英：水晶 含有杂质的石英：玛瑙，紫晶

  18. 性质： ① 与碱作用 ② 与HF作用

  19. H4SiO4原硅酸 硅酸 H2SiO3偏硅酸 xSiO2•yH2O 多硅酸 H SiO 溶解度小，是二元弱酸 ， 2 3 - - = = 10 12 × × K 1 . 7 10 K 1 . 6 10 ， 1 2 2. 硅酸及硅酸盐 性质：

  20. + + Na SiO 2HCl H SiO 2NaCl 2 3 2 3 + + + Na SiO 2NH Cl H SiO 2NaCl 2NH (g) 2 3 4 2 3 3 -H2O 硅胶 胶冻状硅酸 制备： 浸透过CoCl2的硅胶为变色硅胶。

  21. 3.硅酸盐 可溶性：Na2SiO3 (水玻璃) 、K2SiO3 不溶性：大部分硅酸盐难溶于水， 且有特征颜色。 硅酸盐结构复杂, 一般写成氧化物形式，它的基本结构单位为硅氧四面体。 白云石：K2O · 3Al2O3 ·6SiO2 · 2H2O 泡沸石：Na2O · Al2O3 ·2SiO2 · nH2O

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