無機化學12-2

1、第十二章第十二章 氮族氮族、碳族和硼族元素碳族和硼族元素 無機化學多媒體電子教案無機化學多媒體電子教案 第二節(jié)第二節(jié) 碳族元素碳族元素 12-2-1 碳族元素概述碳族元素概述 0 AAAAA He 氦氦 2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟 Ne 氖氖 3 Al 鋁鋁 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫 Cl 氯氯 Ar 氬氬 4 Ga 鎵鎵 Ge 鍺鍺 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪 5 In 銦銦 Sn 錫錫 Sb 銻銻 Te 碲碲 I 碘碘 Xe 氙氙 6 Tl 鉈鉈 Pb 鉛鉛 Bi 鉍鉍 Po At 砹砹Rn 氡氡 12-2-1 12-2-1 碳族元素概述

2、碳族元素概述 稱為碳族元素稱為碳族元素 A碳碳(C) 硅硅(Si) 鍺鍺(Ge) 錫錫(Sn) 鉛鉛(Pb) 原子序數原子序數614325082 價層電子構型價層電子構型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2 主要氧化數主要氧化數 0、+2 +4 0、+2 +4 0、(+2) +4 0、+2 +4 0、+2 +4 原子半徑原子半徑/pm77117122141175 離離 子子 半半 徑徑 r(M4+)/pm1640536978 r(M2+)/pm-73118119 I1/(kJmol-1)1086786763709716 電負性電負性( )2.51.81.81.81.9

3、 p 含量不多，分布廣，含量不多，分布廣， 是地球上化合物種類是地球上化合物種類 最多的元素之一，最多的元素之一， 是生物界的主要元素是生物界的主要元素 分布廣，在地殼上的含量分布廣，在地殼上的含量 僅次于氧，主要以硅酸鹽礦僅次于氧，主要以硅酸鹽礦 和石英礦存在和石英礦存在 常以硫化物伴生在其它金常以硫化物伴生在其它金 屬硫化物礦中，是暗灰色、屬硫化物礦中，是暗灰色、 重而軟的金屬，晶態(tài)鍺是重重而軟的金屬，晶態(tài)鍺是重 要的半導體材料要的半導體材料 常溫下表面上有一層保護膜，常溫下表面上有一層保護膜， 在空氣和水中穩(wěn)定，可防腐蝕，在空氣和水中穩(wěn)定，可防腐蝕， 馬口鐵馬口鐵( (鍍錫鐵鍍錫鐵) )

4、是食品罐頭材料是食品罐頭材料 鉛主要以方鉛礦鉛主要以方鉛礦(PbS)形式存形式存 在，是很軟的重金屬，強度不高在，是很軟的重金屬，強度不高 它能擋住它能擋住X射線，可制造鉛玻璃、射線，可制造鉛玻璃、 鉛圍裙等防護用品和防鉛圍裙等防護用品和防X X射線的屏射線的屏 蔽材料、電纜包皮及鉛蓄電池等蔽材料、電纜包皮及鉛蓄電池等 主要以錫石主要以錫石(SnO2) 存在，為銀白色存在，為銀白色 金屬金屬、質軟質軟、延展性好延展性好、無毒無毒、耐腐蝕耐腐蝕。 同素異形體：灰錫同素異形體：灰錫、白錫白錫、脆錫脆錫 晶體類型：金剛石晶體類型：金剛石、 金屬型金屬型 灰錫灰錫( -Sn) 白錫白錫( -Sn) 脆

5、錫脆錫( -Sn) 白錫變?yōu)榉勰罨义a，此現象叫白錫變?yōu)榉勰罨义a，此現象叫“錫疫錫疫” 13 161 -48 A碳碳(C) 硅硅(Si) 鍺鍺(Ge) 錫錫(Sn) 鉛鉛(Pb) 原子序數原子序數614325082 價層電子構型價層電子構型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2 主要氧化數主要氧化數 0、+2 +4 0、+2 +4 0、(+2) +4 0、+2 +4 0、+2 +4 原子半徑原子半徑/pm77117122141175 離離 子子 半半 徑徑 r(M4+)/pm1640536978 r(M2+)/pm-73118119 I1/(kJmol-1)10867

6、86763709716 電負性電負性( )2.51.81.81.81.9 p 主要化合物主要化合物 +4 +2、+4 +2 的氧化數的氧化數 (+4) 高氧化數化合物穩(wěn)定性減小高氧化數化合物穩(wěn)定性減小 低氧化數化合物穩(wěn)定性增大低氧化數化合物穩(wěn)定性增大 即即 A碳碳(C) 硅硅(Si) 鍺鍺(Ge) 錫錫(Sn) 鉛鉛(Pb) 原子序數原子序數614325082 價層電子構型價層電子構型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2 主要氧化數主要氧化數 0、+2 +4 0、+2 +4 0、(+2) +4 0、+2 +4 0、+2 +4 原子半徑原子半徑/pm7711712214

7、1175 離離 子子 半半 徑徑 r(M4+)/pm1640536978 r(M2+)/pm-73118119 I1/(kJmol-1)1086786763709716 電負性電負性( )2.51.81.81.81.9 p 非金屬性減弱，金屬性增非金屬性減弱，金屬性增 強強 典型非金屬典型非金屬 準金屬準金屬 典型金屬典型金屬 12-2-2碳及其重要化合物碳的同素異形體碳的同素異形體 金剛石金剛石石墨石墨 富勒烯碳原子簇富勒烯碳原子簇 （如（如C60） 12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物 碳的同素異形體碳的同素異形體 熔點高、硬度大熔點高、硬度大 室溫下惰性室溫下惰性

8、 工業(yè)上用作鉆頭工業(yè)上用作鉆頭、 刀具刀具、精密軸承等精密軸承等 俗稱鉆石，可作俗稱鉆石，可作 裝飾品裝飾品 薄膜可制作手術刀、薄膜可制作手術刀、 集成電路、散熱芯集成電路、散熱芯 片及各種敏感器件片及各種敏感器件 金剛石金剛石 碳的同素異形體碳的同素異形體 有金屬光澤有金屬光澤 質軟、能導電質軟、能導電 通常情況下，石墨通常情況下，石墨 比金剛石穩(wěn)定比金剛石穩(wěn)定 可作電極、坩堝、可作電極、坩堝、 潤滑劑潤滑劑、鉛筆芯等鉛筆芯等 在工業(yè)上可采用靜在工業(yè)上可采用靜 態(tài)加壓法由石墨合態(tài)加壓法由石墨合 成金剛石成金剛石 石墨石墨 碳的同素異形體碳的同素異形體 由由6060個碳原子個碳原子 組成的組成

9、的3232面體面體 的空心球結構的空心球結構 C60比較穩(wěn)定。比較穩(wěn)定。 富勒烯碳原子簇可作富勒烯碳原子簇可作 高溫潤滑劑、耐熱和高溫潤滑劑、耐熱和 防火材料。防火材料。 富勒烯碳原子簇富勒烯碳原子簇 將堿金屬摻入將堿金屬摻入C60晶體晶體 中中, ,可制造超導材料?？芍圃斐瑢Р牧?。 在酶抑制在酶抑制、抗病毒抗病毒、DNADNA 切割切割、光動力醫(yī)療法等光動力醫(yī)療法等 方面有廣泛應用前景方面有廣泛應用前景 12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物 碳酸碳酸 CO2溶于水即形成碳酸溶于水即形成碳酸 僅存在于水溶液中，至今尚未制僅存在于水溶液中，至今尚未制 得純碳酸得純碳酸 二

10、元弱酸二元弱酸 CO2 + H2O H2CO3 大部分大部分CO2以水合分子形式存在以水合分子形式存在 H2CO3 HCO3 + +H+ + K K =4=4.5 51010-7 -7* * a(1) HCO3 CO3 + + H+ + K K =4=4.7 71010-11 -11 a(2) - -2- 碳酸鹽碳酸鹽 難溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽易溶難溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽易溶 如如 CaCO3(難溶）難溶） Ca(HCO3)2(易溶易溶) (1)(1)溶解性溶解性 12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物 碳酸鹽碳酸鹽除除NH4 、堿金屬堿金屬(Li(Li除外除外) )鹽，

11、鹽， 一般難溶一般難溶 碳酸氫鹽碳酸氫鹽一般易溶一般易溶 + 鐘乳石、石筍的形成鐘乳石、石筍的形成 自然界石灰石等在自然界石灰石等在CO2、H2O作用下作用下 CaCO3+ CO2+H2O Ca(HCO3)2 (難溶難溶) (易溶易溶) 隨著自然條件的變化，隨著自然條件的變化， 上述反應逆向重新析出上述反應逆向重新析出CaCO3 碳酸鹽碳酸鹽 難溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽易溶難溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽易溶 如如 CaCO3(難溶）難溶） Ca(HCO3)2(難溶難溶) (1)(1)溶解性溶解性 易溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽溶解度較小易溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽溶解度較小 12-2-2 12-2-2 碳及其重

12、要化合物碳及其重要化合物 碳酸鹽碳酸鹽除除NH4 、堿金屬堿金屬(Li(Li除外除外) )鹽，鹽， 一般難溶一般難溶 碳酸氫鹽碳酸氫鹽一般易溶一般易溶 + 向濃碳酸鈉溶液中通入向濃碳酸鈉溶液中通入CO2至飽和至飽和 可析出可析出NaHCO3 Na2CO3+ CO2+H2O 2NaHCO3 (易溶易溶) (溶解度小溶解度小) 如如 碳酸鹽碳酸鹽 碳酸鹽碳酸鹽水溶液呈堿性水溶液呈堿性 碳酸氫鹽碳酸氫鹽水溶液呈微堿性水溶液呈微堿性 (2)(2)水解性水解性 可溶性碳酸鹽可作沉淀劑可溶性碳酸鹽可作沉淀劑, ,分離某些離子分離某些離子 碳酸鹽碳酸鹽 堿式碳酸鹽堿式碳酸鹽 氫氧化物氫氧化物 生成物生成物反

13、應物反應物 金屬氫氧化物金屬氫氧化物對應碳酸鹽對應碳酸鹽 金屬氫氧化物金屬氫氧化物 對應碳酸鹽對應碳酸鹽 BaBa2+ 2+ CO + CO3 3 BaCO BaCO3 3 2Ag2Ag+ + CO+ CO3 3 Ag Ag2 2COCO3 3 如如 2- 2- 2Cu2Cu2+ 2+ + 2CO 2CO3 3 +H +H2 2OCuOCu2 2(OHOH)2 2COCO3 3 + + COCO2 2 2Mg2Mg2+ 2+ + 2CO 2CO3 3 +H +H2 2OMgOMg2 2(OHOH)2 2COCO3 3 + + COCO2 2 如如 2- 2- 2Fe2Fe3+ 3+ 3CO +

14、 3CO3 3 +3H +3H2 2O2Fe(OH)O2Fe(OH)3 3 +3CO +3CO2 2 2Al2Al3+ 3+ 3CO + 3CO3 3 +3H +3H2 2O2Al(OH)O2Al(OH)3 3 +3CO +3CO2 2 2- 2- 如如 解釋解釋根據離子極化概念根據離子極化概念 2.2.熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 1.堿金屬鹽堿金屬鹽 堿土金屬鹽堿土金屬鹽 過渡金屬鹽過渡金屬鹽 銨鹽銨鹽 2.碳酸鹽碳酸鹽 碳酸氫鹽碳酸氫鹽 碳酸碳酸 一般規(guī)律一般規(guī)律: :熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性差，易分解熱穩(wěn)定性差，易分解 M CO3 M O + CO2 2M HCO3 M 2CO3 + H2O+C

15、O2 (3)(3)熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大 + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ 解釋解釋根據離子極化概念根據離子極化概念 2.2.熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 (1 1)堿金屬鹽堿金屬鹽 堿土金屬鹽堿土金屬鹽 過渡金屬鹽過渡金屬鹽 銨鹽銨鹽 (2 2)碳酸鹽碳酸鹽 碳酸氫鹽碳酸氫鹽 碳酸碳酸 一般規(guī)律一般規(guī)律 熱穩(wěn)定性差，易分解熱穩(wěn)定性差，易分解 MCO3 MO + CO2 MHCO3 M2CO3 + H2O+CO2 H H+ +極化力強，反極化作用大極化力強，反極化作用大 3.3.熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大 +

16、 _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ 1.1.當無外電場時，當無外電場時，CO3 中三個中三個O2-被被C4+極極 化而變形化而變形 2.2.金屬離子相當于外電場，對鄰近的一個金屬離子相當于外電場，對鄰近的一個 O2-產生反極化作用產生反極化作用. .當反極化作用強烈當反極化作用強烈, , 可導致可導致CO3 破裂，碳酸鹽分解破裂，碳酸鹽分解 3.3.金屬離子的極化力越強，其反極化作用金屬離子的極化力越強，其反極化作用 越強，碳酸鹽越不穩(wěn)定越強，碳酸鹽越不穩(wěn)定 2- 2- Mn+Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+ r(Mn+)/pm6095659911

17、3 135 Mn+電子構型電子構型288888 分解溫度分解溫度/11001800 402 814 10981277 1. 1. 堿金屬碳酸鹽穩(wěn)定，難分解堿金屬碳酸鹽穩(wěn)定，難分解 電荷少電荷少, ,半徑大半徑大 8 8電子構型電子構型 極化力小極化力小 反極化作用小反極化作用小 碳酸鹽穩(wěn)定碳酸鹽穩(wěn)定 (3)(3)熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大 + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ Mn+Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+ r(Mn+)/pm60956599113 135 Mn+電子構型電子構型288888 分解溫度分解溫度/1

18、1001800 402 814 10981277 2.2.碳酸鹽碳酸鹽: :堿土金屬比堿金屬不穩(wěn)定堿土金屬比堿金屬不穩(wěn)定 金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大 + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ 同同 一一 周周 期期 電荷電荷 半徑半徑 反極化作用反極化作用 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 堿金屬堿金屬 堿土金屬堿土金屬 (3)(3)熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 Mn+Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+ r(Mn+)/pm60956599113 135 Mn+電子構型電子構型288888 分解溫度分解溫度/11001800 402 814 10981277 3. 堿土金屬碳酸

19、鹽從堿土金屬碳酸鹽從Mg到到Ba穩(wěn)定性增強穩(wěn)定性增強 半徑半徑 , ,反極化作用反極化作用 金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大 + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ Mn+Fe2+Cd2+Pb2+Ag+ r(Mn+)/pm7497120126 Mn+電子構型電子構型 9 171818+218 分解溫度分解溫度/282360315218 4. 過渡金屬碳酸鹽穩(wěn)定性較差過渡金屬碳酸鹽穩(wěn)定性較差 金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大 + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ 過渡金屬離子具有非過渡金屬離子具有非8 8電子構型電子構型,

20、 , 極化力強極化力強, ,反極化作用強反極化作用強 (3)(3)熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 Ba(OH)2 BaCO3 (白色白色) CO3 + 2H+ CO2 + H2O 2- (稀稀HCl或或H2SO4) (4) (4) CO3 的鑒定的鑒定 2- 12-3-3碳化硼和碳化硅 12-2-3 碳化硼和碳化硅碳化硼和碳化硅 碳化硼碳化硼(B4C) 用焦炭和氧化硼在電爐中反應制得用焦炭和氧化硼在電爐中反應制得 2B2O3 + 7C B4C + 6CO 有光澤的黑色晶體有光澤的黑色晶體 難熔，硬度大，是重要的工業(yè)磨料難熔，硬度大，是重要的工業(yè)磨料 12-2-3 碳化硼和碳化硅碳化硼和碳化硅 碳化硅碳化硅(

21、SiC) 用石英和焦碳在電爐中反應制得用石英和焦碳在電爐中反應制得 SiO2 + 3C SiC + 2CO 俗稱金剛砂俗稱金剛砂 熔點高，硬度大，可用作工業(yè)磨料熔點高，硬度大，可用作工業(yè)磨料 化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，機械強化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，機械強 度大，熱膨脹率低，可做高溫結構度大，熱膨脹率低，可做高溫結構 陶瓷材料陶瓷材料 12-3-4硅及其重要化合物 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 鹵化物鹵化物 通式為通式為SiX4, ,均為無色均為無色 常溫常溫 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 氣體 氣體 液體液體 液體液體 固體固體 制取制取 2CaF2

22、+SiO2+2H2SO4 2CaSO4+SiF4 +2H2O 硫酸與螢石和石英砂的混合物作用硫酸與螢石和石英砂的混合物作用 鹵化物鹵化物 通式為通式為SiX4, ,均為無色均為無色 常溫常溫 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 氣體 氣體 液體液體 液體液體 固體固體 性質性質 1.與與HF作用作用 2HF+SiF4 H2SiF6 2.純氟硅酸不存在純氟硅酸不存在, 在水溶液中穩(wěn)定在水溶液中穩(wěn)定 3.氟硅酸的酸性與硫酸相近氟硅酸的酸性與硫酸相近 重要鹽重要鹽(Na2SiF6) 是農業(yè)殺蟲、滅菌劑是農業(yè)殺蟲、滅菌劑、木材防腐劑木材防腐劑 可用于制造抗酸水泥、搪瓷等可用于制造抗酸水泥、搪瓷

23、等 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 鹵化物鹵化物 通式為通式為SiX4, ,均為無色均為無色 常溫常溫 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 氣體 氣體 液體液體 液體液體 固體固體 制取制取 1.加熱硅與氯加熱硅與氯 Si + 2Cl2 SiCl4 2.將二氧化硅、氯、碳直接加熱將二氧化硅、氯、碳直接加熱 SiO2+2C+2Cl2 SiCl4+ 2CO 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 鹵化物鹵化物 通式為通式為SiX4, ,均為無色均為無色 常溫常溫 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 氣體 氣體 液體液體 液體液體

24、固體固體 性質性質 1.刺激性無色液體刺激性無色液體 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 2.易水解，在潮濕空氣中產生濃煙易水解，在潮濕空氣中產生濃煙 SiCl4+3H2O H2SiO3 +4HCl 若若NH3與與SiCl4同時蒸發(fā)，同時蒸發(fā)， 因生成因生成NH4Cl，煙霧更濃煙霧更濃 二氧化硅二氧化硅( (硅石硅石) ) 有兩種形態(tài)有兩種形態(tài) 無定形無定形 晶體晶體 如如 硅藻土硅藻土 石英石英 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 水晶水晶無色透明的純石英無色透明的純石英 紫水晶紫水晶( (含少量含少量Mn)Mn) 煙水晶煙水晶 碧玉碧玉

25、瑪瑙瑪瑙 雞血石雞血石 蛋白石蛋白石( (貓眼石貓眼石) ) 圖像圖像 二氧化硅二氧化硅( (硅石硅石) ) 有兩種形態(tài)有兩種形態(tài) 無定形無定形 晶體晶體 如如 硅藻土硅藻土 石英石英 石英在石英在16001600時熔化成粘稠液體，時熔化成粘稠液體， 其內部結構變?yōu)椴灰?guī)則狀態(tài)，若急其內部結構變?yōu)椴灰?guī)則狀態(tài)，若急 劇冷卻，因粘度大不易再結晶而形劇冷卻，因粘度大不易再結晶而形 成石英玻璃成石英玻璃 石英玻璃具有許多特性石英玻璃具有許多特性 1.1.熱膨脹系數小，能透過可見光和紫外熱膨脹系數小，能透過可見光和紫外 光，可制造高級化學器皿和光學儀器光，可制造高級化學器皿和光學儀器 2.2.制光導纖維制

26、光導纖維 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 二氧化硅二氧化硅( (硅石硅石) ) 有兩種形態(tài)有兩種形態(tài) 無定形無定形 晶體晶體 如如 硅藻土硅藻土 石英石英 與一般酸不起反應，與氫氟酸反應與一般酸不起反應，與氫氟酸反應 SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3+ CO2 與氫氧化鈉或純堿共熔與氫氧化鈉或純堿共熔 SiO2 + 2NaOH Na2SiO3+H2O 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 硅酸硅酸 形式很多形式很多，組成常以組成常以xSiO2yH2O表示表示 隨形成條件而異隨形成條件而

27、異 硅酸名稱硅酸名稱 化學式化學式x y 備 備 注注 正硅酸正硅酸H4SiO41 2 偏硅酸偏硅酸H2SiO31 1 二偏硅酸二偏硅酸 H2Si2O52 1 x2 多硅酸多硅酸 三偏硅酸三偏硅酸 H4Si3O83 2 焦硅酸焦硅酸H6Si2O72 3 通常以通常以H2SiO3表示表示 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 二元弱酸二元弱酸 開始生成可溶于水的單硅酸開始生成可溶于水的單硅酸 以后逐步縮合脫水成硅酸溶膠以后逐步縮合脫水成硅酸溶膠 H2SiO3 HSiO3 + +H+ + K K =2.5 10-10 a(1) HSiO3 SiO3 + + H+ + K K

28、 =1.610-12 a(2) - -2- OH OH OH OH OH OH OH OH OH Si OH+OH Si OH HO Si O Si OH+HOH Si OH+OH Si OH HO Si O Si OH+H2 2O O OH OH OH OH OH OH OH OH 溶解度小溶解度小 SiO3 + 2+ 2H+ + H2SiO3 2- 硅酸硅酸 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 溶液溶液 溶膠溶膠懸浮液懸浮液 顆粒大小顆粒大小/pm 105 分散相分散相分散介質分散介質 溶膠溶膠固固水水 凝膠凝膠水水固固 硅酸硅酸 12-2-4 12-2-4 硅及

29、其重要化合物硅及其重要化合物 在稀硅酸溶膠中加入電解質在稀硅酸溶膠中加入電解質 在適當濃度硅酸鹽溶液中加酸在適當濃度硅酸鹽溶液中加酸 凝膠凝膠 演示演示 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 硅膠硅膠 脫去凝膠中大部分水脫去凝膠中大部分水, ,得硅酸干得硅酸干膠膠( (硅膠硅膠) ) 硅膠為稍透明白色固體硅膠為稍透明白色固體 硅膠有很強的吸附能力硅膠有很強的吸附能力, ,可作吸附劑、可作吸附劑、 干燥劑、催化劑的載體干燥劑、催化劑的載體 變色硅膠變色硅膠含氯化鈷的硅膠含氯化鈷的硅膠 含含 無水無水CoCl2 Co(H2O)

30、6Cl2 吸水吸水 烘烤烘烤、脫水脫水 圖圖 像像 圖圖 像像 硅酸鹽硅酸鹽* * 制取：制?。篠iO2與堿性氧化物共熔與堿性氧化物共熔 SiO2+ M2O M2SiO3 SiO2+ 2M2O M4SiO4 性質：性質：1.1.除堿金屬硅酸鹽外，一般難溶除堿金屬硅酸鹽外，一般難溶 過渡金屬硅酸鹽難溶于水過渡金屬硅酸鹽難溶于水, ,并具有特征顏色并具有特征顏色 CuSiO3 藍綠色藍綠色 MnSiO3淺紅色淺紅色 NiSiO3 翠綠色翠綠色 Al2(SiO3)3無色透明無色透明 CoSiO3 紫色紫色 Fe2(SiO3)3紅棕色紅棕色 硅花園硅花園“水中花園水中花園” ” ( (演演 示示) )

31、 制取：制?。篠iO2與堿性氧化物共熔與堿性氧化物共熔 性質：性質：1.1.除堿金屬硅酸鹽外，一般難溶除堿金屬硅酸鹽外，一般難溶 2.2.硅酸鈉強烈水解硅酸鈉強烈水解, ,水溶液呈堿性水溶液呈堿性 硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃, ,又稱又稱“泡花堿泡花堿” 市售水玻璃為粘稠狀液體市售水玻璃為粘稠狀液體 M(Na2O): :M(SiO2)=1:3.3 SiO3 的鑒定的鑒定加入加入NH4Cl 2- 2NH3 +2H2O SiO3 +2NH4 +2H2O H2SiO3 +2NH3H2O 2-+ 硅酸鹽硅酸鹽* * 12-2-5 錫、鉛重要化合物錫、鉛重要化合物 12-2-5 12-

32、2-5 錫、鉛重要化合物錫、鉛重要化合物 氧化物和氫氧化物氧化物和氫氧化物 氧氧 化化 數數 +2SnO(黑色黑色) PbO(黃或黃紅色黃或黃紅色) +4 SnO2(白色白色 )PbO2(棕黑棕黑色色 ) 混合氧化物混合氧化物 Pb3O4(鉛丹鉛丹) 鮮紅色鮮紅色 相當于相當于 Pb2PbO4 或或 2PbOPbO2 Pb2O3 橙色橙色 PbOPbO2 PbPbOPbPbO3 3+2HNO+2HNO3 3 Pb(NOPb(NO3 3)2 2+PbO+PbO2 2 +H +H2 2O O PbPb2 2PbOPbO4 4+4HNO+4HNO3 322Pb(NOPb(NO3 3)2 2+ + P

33、bOPbO2 2 +2H +2H2 2O O 氧氧 化化 數數 +2 SnO(黑色黑色) Sn(OH)2(白色白色) 兩性偏堿兩性偏堿 PbO(黃或黃紅色黃或黃紅色) Pb(OH)2(白色白色) 兩性偏堿兩性偏堿 +4 SnO2(白色白色 ) Sn(OH)4(白色白色) 兩性偏酸兩性偏酸 PbO2(棕黑棕黑色色 ) Pb(OH)4(棕色棕色) 兩性偏酸兩性偏酸 酸性減弱、堿性增強酸性減弱、堿性增強 酸性增強酸性增強 堿性減弱堿性減弱 、 Sn(OH)2+2H+ Sn2+ +2H2O Sn(OH)2+2OH- Sn(OH)42- Pb(OH)2+2H+ Pb2+ +2H2O Pb(OH)2+2O

34、H- - Pb(OH)42- 氧化物和氫氧化物氧化物和氫氧化物 酸性減弱、堿性增強酸性減弱、堿性增強 酸性增強酸性增強 堿性減弱堿性減弱 、 氧氧 化化 數數 +2 SnO(黑色黑色) Sn(OH)2(白色白色) 兩性偏堿兩性偏堿 PbO(黃或黃紅色黃或黃紅色) Pb(OH)2(白色白色) 兩性偏堿兩性偏堿 +4 SnO2(白色白色 ) Sn(OH)4(白色白色) 兩性偏酸兩性偏酸 PbO2(棕黑棕黑色色 ) Pb(OH)4(棕色棕色) 兩性偏酸兩性偏酸 -H2O Sn(OH)4 H2SnO3 正錫酸正錫酸 偏錫酸偏錫酸 -H2SnO3 -H2SnO3 制取制取 Na2SnO3+HCl Sn+

35、濃濃HNO3 性質性質 無定形粉末無定形粉末 白色粉末白色粉末 溶于過量濃溶于過量濃HClHCl和堿和堿 難溶于酸和堿難溶于酸和堿 氧化物和氫氧化物氧化物和氫氧化物 鹽類鹽類 1.1.錫錫()在堿性在堿性、酸性介質中均有的還原性酸性介質中均有的還原性 ( (黑色黑色) ) 堿性介質堿性介質： 此為鑒定鉍鹽的方法此為鑒定鉍鹽的方法 2Bi2Bi3+ 3+6OH +6OH- -+3+3SnSn(OHOH)4 42- 2-2Bi +3 2Bi +3SnSn(OHOH)6 62- 2- 酸性介質酸性介質： 2HgCl2+SnCl2 Hg2Cl2 + SnCl4 ( (白色白色) ) Hg2Cl2 +S

36、nCl2 2Hg + SnCl4 ( (黑色黑色) ) SnCl2過量過量 鑒定鑒定SnSn2+ 2+的方法 的方法 1.錫錫()在堿性在堿性、酸性介質中均有的還原性酸性介質中均有的還原性 2. Pb(IV)的氧化性的氧化性: PbO2是強氧化劑是強氧化劑 3.3.錫錫()易易水解水解, SnCl4在潮濕空氣中冒白煙在潮濕空氣中冒白煙 鹽類鹽類 2Mn2+5PbO2+4H+2MnO4 + +5Pb2+2H2O ( (紫紅色紫紅色) ) PbO2+ 4HCl(濃濃) PbCl2 +Cl2 + 2H2O ( (白色白色) ) - SnCl2+ H2O Sn(OH)Cl + HCl ( (白色白色)

37、 ) 配制配制SnCl2，需加入：需加入：1.1.濃濃HCl, ,防水解防水解 2.2.錫粒，防氧化錫粒，防氧化 SnO2 + 2H2O Sn(OH)2 + +2OH- - ( (白色白色) ) 2- 1.1.錫錫()在堿性在堿性、酸性介質中均有的還原性酸性介質中均有的還原性 2. Pb(IV)的氧化性的氧化性: PbO2是強氧化劑是強氧化劑 4.4.鉛鉛( () )鹽鹽: : 絕大多數難溶于水絕大多數難溶于水 PbI2+ 2KI K2PbI4 PbI2(金黃色金黃色)溶解度小溶解度小, ,溶于沸水和溶于沸水和KIKI溶液溶液 3.3.錫錫()易易水解水解, SnCl4在潮濕空氣中冒白煙在潮濕

38、空氣中冒白煙 PbCl2難溶于冷水，溶于熱水和濃難溶于冷水，溶于熱水和濃HCl PbCl2+ 2HCl(濃濃) H2PbCl4 PbSOPbSO4 4難溶于水難溶于水, ,溶于濃溶于濃H H2 2SOSO4 4和飽和和飽和NHNH4 4O OAcAc 鹽類鹽類 PbSO4+ H2SO4(濃濃) Pb(HSO4)2 PbSO4+ 2OAc- -(濃濃) Pb(OAc)2+SO4 2- 1.1.錫錫()在堿性在堿性、酸性介質中均有的還原性酸性介質中均有的還原性 2. Pb(IV)的氧化性的氧化性: PbO2是強氧化劑是強氧化劑 4.4.絕大多數鉛鹽難溶于水絕大多數鉛鹽難溶于水 3.3.錫錫()易易

39、水解水解, SnCl4在潮濕空氣中冒白煙在潮濕空氣中冒白煙 5.5.硝酸鉛與碳酸鈉反應硝酸鉛與碳酸鈉反應 2Pb2+ 2+2CO3 +H2O Pb2(OH)2CO3 +CO2 ( (俗稱鉛白俗稱鉛白) ) 2- 6.6.Pb2+ +的鑒定的鑒定 Pb2+ 2+ + CrO4 PbCrO4 ( (黃色）黃色） 為黃色顏料，俗稱鉻黃為黃色顏料，俗稱鉻黃 2- 鹽類鹽類 硫化物硫化物 +2 SnS( (棕色棕色) )PbS( (黑色黑色) ) +4 SnS2 ( (黃色黃色) ) 堿性堿性堿性堿性 酸性酸性 PbS不溶于水、稀鹽酸、堿金屬硫化物不溶于水、稀鹽酸、堿金屬硫化物 溶于濃鹽酸和稀硝酸溶于濃

40、鹽酸和稀硝酸 SnS溶于溶于Na2S2 SnS+S2 SnS3 H+ + (H H2 2SnSSnS3 3)SnS2 +H2S 2- 2- PbS+4HCl(濃濃) PbCl42- -+H2S +2H+ 3PbS+8H+2NO3 3Pb2+3S +2NO +4H2O - +2 SnS( (棕色棕色) )PbS( (黑色黑色) ) +4 SnS2 ( (黃色黃色) )/ 堿性堿性堿性堿性 酸性酸性 PbS不溶于水、稀鹽酸、堿金屬硫化物不溶于水、稀鹽酸、堿金屬硫化物 溶于濃鹽酸和稀硝酸溶于濃鹽酸和稀硝酸 SnS2易溶于堿金屬硫化物或硫化銨易溶于堿金屬硫化物或硫化銨 SnS2+S2- - SnS3

41、(H H2 2SnSSnS3 3) SnS2 +H2S H+ +2- 注意：這兩組反應不同注意：這兩組反應不同 硫化物硫化物 SnS溶于溶于Na2S2 SnS+S2 SnS3 H+ + (H H2 2SnSSnS3 3)SnS2 +H2S 2- 2- 第二節(jié)結束 第十二章第十二章 氮族氮族、碳族和硼族元素碳族和硼族元素 無機化學多媒體電子教案無機化學多媒體電子教案 第二節(jié)第二節(jié) 結束結束 碳酸解離常數的計算碳酸解離常數的計算 碳酸解離常數的計算碳酸解離常數的計算 以上的解離常數值是按以上的解離常數值是按 溶于水的溶于水的CO2全部轉為全部轉為H2CO3 計算的計算的 實際大部分實際大部分 CO

42、2以水合分子以水合分子( (CO2H2O)O)形式存在形式存在 H2CO3 HCO3 + +H+ + K K =4.510-7 a(1) HCO3 CO3 + + H+ + K K =4.710-11 a(2) - - 2- 碳酸解離常數的計算碳酸解離常數的計算 k1(正正) k1(逆逆) (1)(1) CO2+ H2O H2CO3 = = =1.710-3 k1(正正) 3.910-2 k1(逆逆) 23 K K 1 碳酸解離常數的計算碳酸解離常數的計算 (1)(1) CO2+H2O H2CO3=1.710-3K K 1 k2(逆逆) 2.210-4 K K= = =4.3107 k2(正正) 9.4103 2 (2)(2) CO2+ OH- - HCO3 k2(正正) k2(逆逆) - 碳酸解離常數的計算碳酸解離常數的計算 (1)(1) CO2+H2O H2CO3=1.710-3K K 1 K2=4.3107(2)(2) CO2+OH- - HCO3 - K K K K 1 2 (1)-(2)得得 HCO3 +H2O H2CO3+OH- - K3= = =4.010-11 1.710-3 4.3107 - a(1) K K=2.510-4 K3 = c(