《碳族元素》PPT课件

第十五章碳族元素,A碳6C硅14Si锗32Ge锡50Sn铅82Pb,教学要求：,1.掌握碳、硅、锗、锡、铅的单质、氢化物、卤化物、硫化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构和性质。,.掌握锗分族元素及其化合物性质变化规律。低价锡盐的还原性和常见铅盐的性质和用途,3.认识碳、硅的相似性和差异性。,4.了解硅酸和硅酸盐的结构与特性。,碳C单质:石墨,金刚石,C60,C70无机化合物:CO2,白云石MgCa(CO3)2,石灰石、大理石、方解石CaCO3。有机化合物:动植物体,煤,石油,天然气13位,锗Ge锗石矿Cu2SFeSGeS2。锡Sn锡石矿SnO2云南个旧称为锡都。铅Pb方铅矿PbS。,硅Si以SiOSi键存在:水晶、石英SiO2,其它硅酸盐矿物第2位,第一节碳族元素的通性,1-2元素的基本性质,碳、硅的一些基本性质,C、Si既不易失去电子，也不夺取电子，主要形成共价键,电离势和电负性以碳的最大,1-3成键特征,一些单键键能的平均值（kJmol-1）,碳与氢结合的键能最大，它构成了庞大的有机物界。,C可以有sp、sp2、sp3等多种杂化态成键，因而可以构成结构复杂多样的键合方式，包括双键、叁键、p-p键等。而Si则是以共价单键为主,第二节碳,2-1碳单质,碳的同素异形体,金刚石,石墨,碳-60,金刚石晶莹美丽，光彩夺目，是自然界最硬的矿石。在所有物质中，它的硬度最大。在所有单质中，它的熔点最高，达3823K。,石墨很软，具有润滑性，导电导热，密度比金刚石小，熔点比金刚石仅低50K，为773K。,1996年10月7日，瑞典皇家科学院决定把1996年诺贝尔化学奖授予RobertFcurl.Jr(美国)、HaroldW.Kroto(英国)和RichardESmalley(美国)，以表彰他们发现C60。,三种碳单质的分子结构图,碳原子sp2杂化成键，剩余的pz轨道互相平行，均垂直于分子平面，在层内形成大mm键。有离域电子，所以石墨导电。层间的分子间作用力小，易滑动，有润滑性。,碳簇以C60（足球烯，富勒烯）为最常见。,用途和性质,金刚石俗称钻石，除用作装饰品外，主要用于制造钻探用的钻头和磨削工具，是重要的现代工业原料，价格十分昂贵。,由于石墨能导电，具有化学惰性，耐高温，易于成型和机械加工，所以石墨被大量用来制作电极、高温热电偶、坩埚、电刷、润滑剂和铅笔芯。,C60可做超级耐高温的润滑剂，被视为“分子滚珠”。把K、Cs、Tl等金属原子掺进C60分子的笼内，就能使其具有超导性能。可用于制成低耗能电机。再有C60H60这些相对分子质量很大的碳氢化合物热值极高，可做火箭的燃料。,2-2无定形碳和碳的化学性质,无定形碳的种类,常温下碳的化学性质是不活泼的，在高温下，它既可以与氧反应作为能源提供热量，又可以作为还原剂用于冶炼金属矿物。所以有关于碳的反应都是高温反应,Fe2O3+3C=2Fe+3COCuO+C=Cu+COCaO+3C=CaC2+CO,2-3碳的化合物,一氧化碳,KK(2s)2(2s*)2(2py)2(2pz)2(2pz)2,CO,结构式：,制备,工业水煤气法：CH2OCOH2(主要的)COH2OCO2H2实验室法：浓H2SO4HCOOHCOH2O加热,氧化物,性质,还原性,COPdCl2H2OCO2Pd+2HClCO+2Ag(NH3)2OH=2Ag+(NH4)2CO3+2NH3高温还原：CuO+CO=Cu+CO2Fe2O33CO2Fe3CO2,羰基化反应,CO容易与B、B、族金属形成羰基配合物，如Fe(CO)5，Ni(CO)4，Cr(CO)6等。这类配合物具有受热挥发的特点，高温下分解为金属和CO，用于提纯金属。Ni+4CO=Ni(CO)4高温,低压Ni(CO)4=Ni+4CO,在羰基物中金属氧化数为零,配位反应,Cu(NH3)2Ac+CO+NH3=Cu(NH3)3COAc醋酸羰基三氨合铜()Ac=CH3COO,CO被人体吸收会引起中毒，这是由于它与血液中的血红蛋白结合为COHb，使Hb失去输送氧气的能力。空气中只要有1/800体积比的CO就能使人在半小时内死亡。,与非金属反应,Cr2O3ZnO，623673KCO2H2=CH3OHFe,Co或Ni523K,101KPaCO3H2=CH4H2O活性碳COCl2=COCl2,二氧化碳O=C=O,CO2是酸性氧化物，能与碱反应。工业上CO2用于制备纯碱、小苏打、碳酸氢铵、啤酒、饮料、干冰。,CO2,NaHCO3,Na2CO3,NH4HCO3,NaOH,NaOH,氨水,CO2用于作灭火剂。但着火的镁条在CO2气中能继续燃烧，所以CO2不助燃也是相对的。,2Mg+CO2=2MgO+C,CO2的分子结构：Csp等性杂化，2个键，两个,碳酸和碳酸盐,CO2溶于水生成碳酸，弱酸，仅存在于水溶液中，碳酸盐是相当多的一类物质,碳酸根的结构,碳酸盐的性质,酸式碳酸盐是可溶的，正盐只有碱金属和铵盐是可溶的,难溶碳酸盐均可溶于稀酸中：MCO32H+M2+CO2H2O,CO32-+H2OHCO3-+OH-HCO3-+H2O=H2CO3+OH-2Al3+3CO32-+3H2O2Al(OH)3+3CO22Cu2+2CO32-+H2OCu2(OH)2CO3+CO2,热稳定性与阳离子的极化能力有关，阳离子的极化能力越强，稳定性越差。稳定性：正盐酸式盐碳酸,碱金属盐碱土金属盐重金属盐碱土金属盐随半径的增大而增强,热稳定性,水解性,溶解性,Na2CO3，K2CO3和(NH4)2CO3等均易溶于水。但NaHCO3，KHCO3和NH4HCO3的溶解度相对小些。原因是HCO3分子间有氢键，缔合成双聚酸根造成的。,若M(CO3)n的KspSnPb+2