碳族元素碳的含氧化合物无机化学碳族元素备课笔记

1、1、 碳的含氧化合物(1) CO：分子轨道表示式（）2（）2（）2（）2（）2（）2（）2CO是一种无色无味的气体，不与水作用，属于中性氧化物。CO可与血液中的血红素结合生成羰基化合物，使血液失去运送氧的功能，因此CO对动物是有剧毒的。性质：a、还原性 CO可以还原溶液中的PdCl2，将CO通入PdCl2溶液立即生成黑色沉淀 CO+ PdCl2+ H2OCO2+2HCl+Pd此反应十分灵敏，常用于CO的定性检验。 CO为冶金工业上的重要还原剂。它在高温下可以使许多金属氧化物还原，用于金属工业制备。例:Fe2O3 + 3CO = 2Fe +

2、60;3CO2b、配合性CO作为一种配体，能与许多过渡金属结合生成羰基配合物，如Fe(CO)5、Ni（CO）4、Co2（CO）8等，这些羰基配合物的生成、分离、加热分解是分解制备这些高纯金属的方法之一。Fe+5CO Fe(CO)5羰基配合物一般是剧毒的。CO与CuCl的酸性溶液的反应进行得很完全，可以用来定量吸收CO：CO+CuCl+2 H2OCu（CO）Cl·2 H2O 制备：a、 工业制备：高温下炭与水蒸气的反应，或炭的不完全燃烧 高温C+ H2O（g）H2+CO2C+O22COb、实验室制备：用浓硫酸使甲酸脱水制得少量CO 浓H2SO4HCOOHCO+ H2O 将草酸晶体与浓硫

3、酸共热，将生成的混合气体通过固体NaOH，吸收掉CO2和少量的水汽得到纯净的CO： H2C2O4 CO2+CO+ H2O(2) CO2 常温常压下无色无味气体，无毒，但大量的CO2可令人窒息。空气中CO2体积分数为0.03%，人呼出的气体中CO2的体积分数约为4%。微溶于水（11），常温下饱和CO2 mol·dm-3。CO2在5.2atm、-56.6时冷凝为雪花状的固体，称为干冰。干冰易升华，常用作制冷剂。CO2是工业上生产NaHCO3和NH4HCO3等的重要原料。CO2不助燃，可用于灭火，但是不能扑灭燃烧的Mg：CO2+2Mg=2MgO+C。在CO2分子中，C原子以2个sp杂化轨道

4、分别与2个O原子生成2个共价键，它的2个未参加杂化的p轨道分别与2个O原子的对称性相同的2个P轨道形成2个大键。性质：CO2+Ca(OH)2H2O+ CaCO3 用于检验CO2 CO2+2Mg2MgO+C制备：a、 工业制备：工业煅烧石灰石生产石灰过程中有CO2生成 高温CaCO3CaO+CO2b、 实验室：CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O（3）碳酸及其盐碳酸CO2和水反应生成碳酸H2CO3，在H2CO3分子中，中心碳原子采取sp2杂化，与端O之间形成一个键和一个键，与两个羟基O之间各形成一个键。H2CO3分子呈平面三角形。 OH O C OH 人们习惯把CO2水溶液称为碳酸，实

5、际上CO2在水中主要存在形式为水合分子，只有极少部分生成H2CO3。碳酸很不稳定，只能存在于水溶液中。 CO2 + H2O H2CO3 K=1.8×10-3 H2CO3 H+HCO Ka=2.4×10-4 若假定水中的CO2全部转化为，则H2CO3的电离常数为K1=4.3×10-7，K2=4.8 ×10 -11，碳酸是一种中强酸。但通常情况下，水合CO2与H2CO3的浓度比约为600，CO2的水溶液仅显弱酸性（pH4）。所以通常将碳酸看作是弱酸。 碳酸盐：在CO中，中心碳原子采取sp2杂化，与三个氧原子分别形成键，CO呈平面三角形构型。在垂直于离子所在的

6、平面上，中心碳原子未参加杂化的p轨道，3个氧原子各有一个垂直于离子所在平面的p轨道，所以CO中存在一个大键。 a、溶解性碳酸正盐中除碱金属（Li除外），铵及铊（Tl+）盐外，均难溶于水，但难溶的正盐其酸式盐溶解度较大，易溶的正盐其酸式盐的溶解度反而小，如Ca(HCO3)2比CaCO3易溶（其原因可归结为：CaCO3的解离必须克服+2价的离子与-2价离子之间的引力，而Ca(HCO3)2的解离只需克服+2价离子与-1价离子之间的引力），而NaHCO3比Na2CO3溶解度小（原因可以解释为HCO之间由于存在氢键而缔合成相对分子质量较大的酸根造成的）。b、稳定性碳酸盐热稳定性相对较低，阳离子的极化性和变形性越大，碳酸盐热稳定性越低。如Na2CO3>MgCO3>Al2(CO3)3 ,BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO