《无机及分析化学》课件-2.4碳族非金属元素及其化合物

碳族非金属元素及其化合物主讲人

郭永艳知识点讲解内容碳族非金属元素的单质碳族非金属元素的化合物1.碳族非金属元素的单质碳单质金刚石石墨碳单质同素异形体碳单质的三种同素异形体：金刚石、石墨和碳原子簇(C60)1.碳族非金属元素的单质碳单质金刚石石墨碳单质同素异形体碳单质的三种同素异形体：金刚石、石墨和碳原子簇(C60)熔点高室温下惰性硬度大不导电有金属光泽质软、能导电原子晶体层状结构碳原子簇(C60)60个碳原子组成的32面体的空心球结构深黑色固体有很强的吸附性化学性质很稳定碳单质的化学性质碳单质的化学性质化学性质反应反应方程式还原性与氧气(充足)反应C+O2=CO2与氧气(不足)反应2C+O2=2CO与二氧化碳反应(高温)C+CO2=2CO与金属氧化物反应(高温)焦炭用于冶炼金属ZnO+C=Zn(g)+CO(g)硅单质硅单质同素异形体硅单质的两种同素异形体：晶体硅、无定型硅晶体硅无定型硅熔点(1410℃)、沸点较高，硬而脆，灰黑色、有金属的外貌、不导电。灰黑色粉末，性质活泼。硅单质化学性质在低温下硅单质化学性质不活泼：与水、空气和酸均不反应，与强氧化剂和强碱反应。Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑3Si+4HNO3+12HF=3SiF4↑+4NO↑+8H2OSi+O2=SiO2Si+2X2=SiX4(在F2中瞬即燃烧)2.碳族非金属元素的化合物碳、硅氧化物氧化物化学式物理性质化学性质反应方程式一氧化碳CO无色无臭气体、毒性、难溶于水可燃性；还原性(用与冶金)；高温下与过渡金属生成配合物CO+O2=CO2CO+PdCl2+H2O=CO2+2HCl+Pd↓CuO+CO=Cu+CO2Fe+5CO=[Fe(CO)5]二氧化碳CO2无色无臭气体、易液化、无毒、易溶于水不可燃；高温，CO2与C反应生成CO；Mg可将CO2还原成C与水和碱反应

CO2+C=2COCO2+2Mg=2MgO+C

CO2+H2O=H2CO3

CO2+2OH-=CO32-+H2O二氧化硅SiO2坚硬、脆、难溶无色固体氢氟酸；与热的强碱及熔融碳酸钠反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OSiO2+2OH-=SiO32-+H2O(腐蚀玻璃)SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑碳酸的性质(1)碳酸(H2CO3)无色透明，存在于水中(2)H2CO3是一种二元弱酸，分步电离H2CO3

⇌HCO3-+H+Kϴ(a1)=4.5×10-7HCO3-⇌CO32-+H+Kϴ(a2)=4.7×10-11(3)H2CO3不稳定，易分解

H2CO3=CO2+H2O碳酸盐及碳酸氢盐溶解性碳酸盐——除NH4+、碱金属(Li除外)盐，一般难溶碳酸氢盐——一般易溶难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶如：

CaCO3(难溶）

Ca(HCO3)2(易溶)易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小向浓的Na2CO3溶液中通入CO2至饱和会析出NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2→2NaHCO3(易溶)(溶解度小)热稳定性热稳定性一般规律:碱金属盐>碱土金属盐>过渡金属盐>铵盐碳酸盐>碳酸氢盐>碳酸同一主族金属的碳酸盐稳定性:从上往下随着原子序数的递增，稳定性越好。热稳定性差，易分解CO32-+H+→CO2↑+H2O稀HCl或稀H2SO4CO32-的鉴定

Ba(OH)2溶液BaCO3↓

硅酸及硅酸盐H2SiO3（硅酸）性质方程式二元弱酸H2SiO3

⇌HSiO3-+H+

Kϴ(a1)=2.5×10-10HSiO3-⇌SiO32-+H+

Kϴ(a2)=1.6×10-12溶解度小SiO32-+2H+→H2SiO3↓会逐渐缩合脱水成硅酸溶胶硅胶脱去凝胶中大部分水,得硅酸干胶(硅胶)硅胶为稍透明白色固体硅胶有很强的吸附能力,可作吸附剂、干燥剂、催化剂的载体硅酸盐硅酸盐硅酸盐性质除碱金属硅酸盐外，一般难溶最常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3过渡金属硅酸盐难溶于水,并具有特征颜色CuSiO3蓝绿色;MnSiO3浅红色NiSiO3

翠绿色;Al2(SiO3)3无色透明;

CoSiO3