化学竞赛无机化学绝密课件 碳族元素.ppt

1、1、碳c、第13章碳族元素、2、无机化合物、CO2、石灰石、大理石、方解石CaCO3， 3、3、碳在地壳中的质量含量为0.048 %列第15位，煤、石油、天然气、动植物体、有机化合物、4、硅Si、Si-O-Si键的化合状态存在：水晶、石英、SiO2其他硅酸盐矿物地壳中的硅的质量含量为27.7 %，居第二位，硅锗在地壳中的质量含量是1.5-4%，6，锡Sn，锡矿石SnO2，锡在地壳中的质量含量是1.5-4%，7，铅Pb，方铅矿PbS，铅在地壳中的质量含量是1.4-3 % 8，8，8,13. 1碳单质，13.1同素10、石墨中的碳原子sp2混合，各个碳原子与层内相邻的三个碳原子结合，形成分子平面。

2、 11、因为有离子电子，石墨要通电。 12、木炭和焦炭基本为石墨型，但结晶形不完全。 层间的分子间力小，容易滑动，所以石墨具有润滑性。 13、金刚石硬度最大，熔点极高。 14、因为没有自由电子，金刚石不通电。 金刚石中的碳原子sp3等复杂化，各个碳原子与相邻的4个碳原子结合，15、碳簇为以C60为代表的碳单体的第三种同异型体的碳簇在1980年代被发现。 从16、正二十面体，可以理解C60的几何配置。17、正二十面体：共二十面，每个面为正三角形，每个面角为5面角，共计12个顶点。 正二十面体有几条棱，切去18、12个顶角，切口可形成12个正五角形。 19、原来的20个正三角形的面成了正六边形。2

3、0、C60的几何配置是这样的截面正二十面体，共计20个正六角形、12个正五角形、21、冶金工业上用碳还原氧化物矿制成单体，例如： SiO2 2 C Si 2 CO (1)、13. 1. 2碳的还原性，22， 上述反应可以得到由以下两个反应组成的2 C O2 2 CO (2)、Si O2 SiO2 (3)、sio2csi2co(1)、(2)-(3)，23、反应(1)进行的温度令人关注。 首先，考察相关反应的rGm随温度t变化的情况。 可以从反应(2)和(3)中研究。 根据关系式，rGm=rHm - TrSm可知，rGm画出温度t，图像为直线，其斜率为-rSm。 25、(a) 2 CO(g) O2

4、(g) 2 CO2(g )碳作为还原剂，(b) C(s) O2(g) CO2 (g )、(c)2c(s)o2(g)co(g )、26 (a )2co (g ) o2(g ) o2(g )。 (b) C(s) O2(g) CO2(g )，(c)2c(s)o2(g)co(g )，rSm=3 Jmol-1K-1，RSM=179 jmol-1k-1-173 jmol-1k-1，27 图中，反应(a )、(b )和(c )的rGm-T线、29、反应的rSm为正，其斜率为负。 (c) 2 C(s) O2(g) 2 CO (g )、30，反应的rSm为负，其斜率为正。(a) 2 CO(g) O2(g) 2

5、CO2(g )、31、反应的rSm大致为零，与横轴平行。 当使(b) C(s) O2(g) CO2 (g )、32、进而Si O2 SiO2 (d )反应而成的rgmt线在图中为33、34、温度Ty时，在(c)(d )两条线相交的温度下两反应的rgm相等。 35， - ) 3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354 - 得到的Si O2(g) SiO2 (d )在T=Ty的情况下，RGM=0，36，t

6、y的情况下，(e)=(c)-(d )的rGm Ty的情况下，rGm 0，即(c )的斜率为负，碳还原反应温度降低。仅用40、C O2 CO2 (b )的话，还原反应温度必须达到Tz Ty、41，将讨论该反应的rGm随温度t而变化的图称为埃林汉姆(Ellingham )图。 42、Ellingham图提供的信息，对冶金工业有参考价值。43，2 HGO 233542 hgo (1)、4 Ag O2 2 Ag2O (2)、44，结论Ag2O和hgo在低温下还原成碳，成为金属。 45，2 ZnO 233542 ZnO (3)，ZnO的还原温度也低。 46、达到熔点mp时，其斜率更大。 mp，2 Zn

7、O2 2 ZnO (3)，47，mp是什么物质的熔点？mp，2 Zn O2 2 ZnO (3)，Zn？ ZnO？ 48，2 mg的o22mgo(4)、2ca的o22CaO(5)、49、还原cao、MgO等活性金属氧化物，即使生成CO反应温度也相当高。 因为50，工业生产中经常使用电解法生产活性金属，例如与中学化学课程相关的金属铝。 51、即使采用热还原法，也不使用碳，而使用更合适的还原剂。 第11章介绍的金属镁的冶炼，以硅铁为还原剂。 52、碳的氧化物主要有二氧化碳和一氧化碳两种。 二氧化碳溶于水生成碳酸。 13. 2碳的含氧化合物，53、CO2的分子为直线形。 在第5章的分子结构和共价键理论

8、中，将CO2的结构表现为O=C=O、13. 2. 1二氧化碳、54，用下图描绘了CO2分子中的双键、55、碳原子sp等的性杂化。 sp混合轨道和氧的p轨道是两个结合。 py pz，56，不参加混合的py轨道中有一个单电子，不参加混合的pz轨道中也有一个单电子。 py pz，57，左边的氧原子的py轨道上有一对电子，pz轨道上有一个单电子。 右氧原子的pz轨道上有一对电子，py轨道上有一个单电子。 58、59、CO2的生产是通过烧成石灰石进行的，caCO3caoCO2、60、CO2的实验室的制法和检测与以下两种熟悉的反应有关，CaCO3 2 HCl (稀) cacl2h2oco2、61、co无色

9、13. 2. 2一氧化碳、62、实验室常用的两种方法提取CO。 向热浓硫酸中滴加甲酸、1. CO的制备、63，或使草酸和浓硫酸共热，用固体NaOH吸收生成的CO2和H2O，得到CO。 64、精制的CO是分解羰基化合物的方法，65、在工业上使空气和水蒸气交替流过红热炭层。 流动空气时发生的反应为2co2co、rhm=-221 kj mol-1，66，得到的气体体积组成为CO 25%、CO2 4%、N2 70%。 这个混合气体称为发生炉气体。 流过67、水蒸气时，产生别的反应C H2O CO H2，得到的气体体积组成为CO 40%、CO2 5%、H2 50%。 这个混合气体被称为水气体。rhm=1

10、31kjmol-1、68、CO 25%、CO2 4%、N2 70%、炉气发生、69、发热反应、吸热反应交替进行，维持系统的持续运转。 发生炉气体和水气体是工业燃料气体。 70，2.CO的化学反应，71，微量的CO流过PdCl2溶液，金属Pd被还原，溶液变黑的反应是co、co2h2opdco2hcl、72，13.2.3碳酸及其盐、1 .结构，73，碳酸分子中c原子为sp2等性中心c原子和端o之间形成一个键和一个键，75、中心c原子和两个羟基o之间通过sp2-p轨道重叠，形成两个键。76、碳酸根离子中、原子间的键合关系、77、碳酸根离子中，中心c原子采用sp2等性杂交，中心c原子和端o分别为1个。

11、 78、中心c原子和3个o原子分别具有pz轨道的单电子，-2价离子具有2电子。 虽然是79，2 .可溶性碳酸盐，但NaHCO3、KHCO3和NH4HCO3的溶解度相对较小。 80、原因可能是HCO3-间有氢键，结合了二聚酸根。81、其原因是CaCO3中的Ca2和CO32-电荷高，为2对- 2，由于相互间的引力大，难以溶解。 82，但是Ca2和HCO3-之间的引力相对较小，2比-1，容易溶解。 83、Na2CO3容易溶解，NaHCO3不容易溶解。 在含有84、金属离子Mn的溶液中加入Na2CO3:3 .碳酸盐的生成，经水解，生成两种沉淀剂，OH-和CO32-。 在加上85、Na2CO3的总浓度c

12、=1.02modm3的情况下，计算的结果是，体系约为co32-=8.610modm3、oh-=1.43modm3、86，因此，产生沉淀是基于Mn的碳酸盐和Mn的氢氧化物的Ksp。 加入87、Na2CO3后，只生成Mn的碳酸盐沉淀。(a )碳酸盐的Ksp远远小于氢氧化物的Ksp时，像Ca2、Sr2、ba2、88那样，(b )氢氧化物的Ksp远远小于碳酸盐的Ksp时，像Al3、Fe3、Cr3那样加入Na2CO3时，仅生成Mn的氢氧化物沉淀。89、90，例如Mg2、Co2、Ni2、Cu2、Ag、Zn2、Mn2等。 91、(d )改变沉淀剂，不加入Na2CO3溶液，加入NaHCO3溶液。 在92， O

13、H- 变小，(c )中的几个离子，例如Mg2、Ni2、Ag、Mn2等可以生成碳酸盐。 是Mg2、Co2、Ni2、Cu2、Ag、Zn2、mn2、93、(e )添加的沉淀剂在Co2中饱和的NaHCO3溶液。 则 OH- 进一步减少，该沉淀剂使Co2、Zn2沉淀成正盐。 Mg2、Co2、Ni2、Cu2、Ag、Zn2、Mn2、Co2、Cu2、Zn2、94，用沉淀法没有得到CuCO3和HgCO3。 但是，因为 CO32- 也很少，所以不能生成Ksp大的MgCO3沉淀。 95，4 .碳酸盐热分解，96，都产生CO2气体。 阳离子的反极化作用越大，分解温度越低。 各分解反应是熵增型的反应。 碳酸盐的热分解反

14、应特征、97、13. 3四氯化碳、CF4无色气体CCl4无色液体、碳四种卤化物均存在，CBr4无色固体CI4为暗红色固体、13. 3碳的其他化合物，98、CCl4为重要的非水、非质子、非极性溶剂。 熔点-22.9，沸点76.7。 CCl4是灭火剂、阻燃剂。 燃烧物有隔断空气的作用。 99、CCl4可以通过甲烷和大量的氯气的反应制造，碳的卤化物中，只有CF4可以由两种单体直接化合而取出。 100、CCl4也可以通过CS2的氯化来制造，101、CS2是无色液体。 CS2是重要的非水、非质子、非极性溶剂。 熔点-112.1，沸点46。 13. 3. 2二硫化碳，102，还原性是CS2的重要性质之一，

15、5 CS24 MnO4- 12h -5co 210 s4Mn2h2o、103、cs 2是酸性硫化物。 CS2可与碱性硫化物K2S反应生成硫代碳酸钾k2 SSS 23354 k2 cs 3，104，该反应与碱性氧化物K2O和酸性氧化物CO2反应生成碳酸钾的中和过程类似，K2S CS2 K2CS3，k2 co 2 105硫蒸汽可以通过红热木炭制造CS2，也可以通过甲烷和硫的反应制造，由SiO2胶体和Al2O3催化，106，根据与碳直接结合的原子的性质，碳化物有三种，13. 3. 3碳化物，离子型碳化物间填充型碳化物共享型碳化物，107，离子108、离子性碳化物中不一定有离子键，但因为有典型的活性金属原子，所以被称为离子性碳化物。 109、离子性碳化物容易水解，例如Mg2C3水解生成烯烃，110、Al4C3水解反应生成烷烃，111、重过渡金属原子半径大，在晶格中填充碳