無(wú)機(jī)化學(xué)_17碳族

1、化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族第十七章第十七章 碳碳 硅硅 硼硼Carbon and Silicon and Boric A A A A A 0 2He硼硼 5B 碳碳 6C 7N 8O 9F 10Ne鋁鋁 13Al 硅硅 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar鎵鎵 31Ga 鍺鍺 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr銦銦 49In 錫錫 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe鉈鉈 81Tl 鉛鉛 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族第一節(jié) 引 言1-1 1-1 自然存在和豐度自然存在和豐度碳碳硅硅硼硼煤、煤、石油石油

2、、天然氣天然氣白云石、石灰石動(dòng)植物、CO2碳是自然界化合物種類(lèi)最多的元素，達(dá)400多萬(wàn)種，它是有機(jī)物的骨架元素。豐度0.02329.500.0012硅酸鹽礦，石英礦。硼砂礦(Na2B4O710H2O)、硼鎂礦(Mg2B2O5H2O)等化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族性 質(zhì)碳硅硼價(jià)電子層ns2np23s23p22s22p1主要氧化態(tài)+4,+2 (-2,-4)+4 (+2)+3共價(jià)半徑/pm7711788第一電離勢(shì)/kJmol-11086.1786.1792.4電負(fù)性2.551.902.041-2 1-2 元素的基本性質(zhì)元素的基本性質(zhì) 碳、硅、硼的一些基本性質(zhì)C、Si、B既不易失去電子，也不奪取

3、電子，主要形成共價(jià)鍵電離勢(shì)和電負(fù)性以碳的最大化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族1-3 1-3 成鍵特征成鍵特征CC345.6CO357.7SiSi222SiO452BB29321BO561690CH4117CF485SiH318SiF565BH380BF61353一些單鍵鍵能的平均值（kJmol-1）元素自相成鏈能力以碳最元素自相成鏈能力以碳最強(qiáng)，它構(gòu)成了有機(jī)物的骨架強(qiáng)，它構(gòu)成了有機(jī)物的骨架硼與氧結(jié)合的鍵硼與氧結(jié)合的鍵能最大，其次是能最大，其次是硅，它們主要以硅，它們主要以氧化物礦存在。氧化物礦存在。碳與氫結(jié)合的鍵能最大，它碳與氫結(jié)合的鍵能最大，它構(gòu)成了龐大的有機(jī)物界構(gòu)成了龐大的有機(jī)物界化學(xué)與

4、環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族、原子間可以相互結(jié)合成鏈，其中以碳成鏈能力最強(qiáng)。它構(gòu)成了整個(gè)有機(jī)物界的骨架。、C可以有sp、sp2、sp3等多種雜化態(tài)成鍵，因而可以構(gòu)成結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣的鍵合方式，包括雙鍵、叁鍵、p-p鍵等。而Si則是以共價(jià)單鍵為主。3、B原子有4個(gè)價(jià)軌道，只有3個(gè)價(jià)電子，這種價(jià)軌道數(shù)目多于價(jià)電子數(shù)目的原子，稱(chēng)為少電子原子，它的成鍵特征是可以形成多中心少電子鍵?；瘜W(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族第二節(jié) 碳2-1 2-1 碳單質(zhì)碳單質(zhì)一、碳的同一、碳的同素異形體素異形體金剛石石石 墨墨碳碳-60金剛石晶瑩美麗，光彩奪目，是自然界最硬的礦石。在所有物質(zhì)中，它的硬度最大。在所有單質(zhì)中，它的熔

5、點(diǎn)最高，達(dá)3823K。石墨很軟，具有潤(rùn)滑性，層狀結(jié)構(gòu), 導(dǎo)電導(dǎo)熱，密度比金剛石小，熔點(diǎn)比金剛石僅低50K，為3773K。1996年10月7日，瑞典皇家科學(xué)院決定把1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予Robert Fcurl.Jr (美國(guó))、Harold WKroto(英國(guó))和Richard ESmalley(美國(guó))，以表彰他們發(fā)現(xiàn)C60?；瘜W(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族Buckyball,“巴基球”，亦稱(chēng)“富勒烯”，是美國(guó)化學(xué)家斯莫雷通過(guò)碳原子的重新排列創(chuàng)造的第三種形式的碳結(jié)晶體。它標(biāo)志著納米材料科學(xué)的開(kāi)始?；瘜W(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族傳統(tǒng)鋼材傳統(tǒng)鋼材碳納米管碳納米管碳納米管的質(zhì)量不到傳統(tǒng)鋼材的

6、六分之一，強(qiáng)度卻高出傳統(tǒng)鋼材100倍?；瘜W(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族C-60（富勒烯）分子晶體三種碳單質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)圖層狀結(jié)構(gòu)SP2雜化sp3雜化化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族二、用途和性質(zhì)二、用途和性質(zhì)金剛石俗稱(chēng)鉆石，除用作裝飾品外，主要用于制造鉆探用的鉆頭和磨削工具，是重要的現(xiàn)代工業(yè)原料，價(jià)格十分昂貴。由于石墨能導(dǎo)電，有具有化學(xué)惰性，耐高溫，易于成型和機(jī)械加工，所以石墨被大量用來(lái)制作電極、高溫?zé)犭娕肌③釄?、電刷、?rùn)滑劑和鉛筆芯。C60可做超級(jí)耐高溫的潤(rùn)滑劑，被視為“分子滾珠”。把K、Cs、Tl等金屬原子摻進(jìn)C60分子的籠內(nèi)，就能使其具有超導(dǎo)性能。可用于制成低耙能電機(jī)。再有C60H60

7、這些相對(duì)分子質(zhì)量很大地碳?xì)浠衔餆嶂禈O高，可做火箭的燃料?；瘜W(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族2-2 2-2 無(wú)定形碳和碳的化學(xué)性質(zhì)無(wú)定形碳和碳的化學(xué)性質(zhì)一、無(wú)定形一、無(wú)定形碳的種類(lèi)碳的種類(lèi)木炭焦炭活性炭炭黑常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)是不活潑的，在高溫下，它既可以與氧反應(yīng)作為能源提供熱量，又可以作為還原劑用于冶煉金屬礦物。所以有關(guān)于碳的反應(yīng)都是高溫反應(yīng):Fe2O3 +3C=2Fe+3COCuO+C=Cu+COCaO+3C=CaC2+CO化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族2-3 2-3 碳的化合物碳的化合物碳的絕大部分化合物是有機(jī)物，無(wú)機(jī)物主要是氧化物和碳酸鹽等。一、氧化物一、氧化物1.一氧化碳COKK(

8、2s)2(2s*)2(y2p)2(z2p)2(2p)2CO C O結(jié)構(gòu)式：了解工業(yè)水煤氣法： CH2OCOH2(主要的) COH2OCO2H2實(shí)驗(yàn)室法： 濃H2SO4 HCOOHCOH2O 加熱COCO有毒，制有毒，制備應(yīng)在通風(fēng)備應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。櫥中進(jìn)行。CO和N2是等電子體,因此它們分子結(jié)構(gòu)是相似的化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族性性 質(zhì)質(zhì)還原性還原性COPdCl2H2OCO2Pd2HClCO+2Ag(NH3)2OH=2Ag+(NH4)2CO3+2NH3高溫還原： Fe2O33CO2Fe3CO2 CuO+CO=Cu+CO2 上兩反應(yīng)可用于上兩反應(yīng)可用于檢驗(yàn)檢驗(yàn)COCO的存在的存在羰基化羰

9、基化反應(yīng)反應(yīng)COCO容易與容易與BB、BB、族金屬形成羰基配合物，族金屬形成羰基配合物，如如Fe(CO)Fe(CO)5 5，Ni(CO)Ni(CO)4 4， Cr(CO)Cr(CO)6 6等。這類(lèi)配合等。這類(lèi)配合物具有受熱揮發(fā)的特點(diǎn)，高溫下分解為金屬和物具有受熱揮發(fā)的特點(diǎn)，高溫下分解為金屬和COCO， 用于提純金屬。用于提純金屬。 473K,200atm Ni+4CO=Ni(CO)4 高溫,低壓 Ni(CO)4=Ni+4CO在羰基物中金屬氧化數(shù)為零CO和羰基和羰基物均有毒物均有毒 !化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族配位反應(yīng)Cu(NH3)2CH3COOCONH3=Cu(NH3)3COCH3CO

10、O醋酸二氨合銅() 醋酸羰基三氨合銅()COCO容易被亞銅鹽溶液吸收容易被亞銅鹽溶液吸收此反應(yīng)用于吸收混合氣中的此反應(yīng)用于吸收混合氣中的COCOCO被人體吸收會(huì)引起中毒，這是由與它與血液中的血紅蛋白結(jié)合為COHb ， 使Hb失去輸送氧氣的能力?？諝庵兄灰?/800體積比的CO就能使人在半小時(shí)內(nèi)死亡。與非金屬反應(yīng) Cr2O3ZnO，623673KCO2H2 = CH3OH Fe,Co或Ni 523K, 101KPaCO3H2=CH4H2O 活性碳COCl2=COCl2 (光氣，有毒)化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族二氧化碳O=C=OCO2臨界溫度高，加壓時(shí)易液化，液態(tài)CO2的汽化熱很高，它自

11、由蒸發(fā)汽化時(shí)，一部分CO2被冷凝成雪花狀的固體，這固體俗稱(chēng)“干冰”。它是分子晶體。在常壓下，干冰不經(jīng)熔化，于194.5K時(shí)直接升華氣化，因此常用來(lái)做制冷劑和人工造雨。CO2是酸性氧化物，能與堿反應(yīng)。工業(yè)上 CO2用于制備純堿、小蘇打、碳酸氫氨、啤酒、飲料、干冰。CO2NaHCO3Na2CO3NH4H CO3NaOHNaOH氨水CO2用于作滅火劑。但著火的鎂條在CO2氣中能繼續(xù)燃燒，所以CO2不助燃也是相對(duì)的?；瘜W(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族二、碳酸和碳酸鹽二、碳酸和碳酸鹽碳酸根的結(jié)構(gòu)COOO.COHOOH2-正鹽碳酸COHOO.-酸式鹽46熱穩(wěn)定性：正鹽酸式鹽酸與氫離子強(qiáng)極化作用有關(guān)!C化學(xué)

12、與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族碳酸鹽的性質(zhì)溶解性溶解性水解性水解性熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性所有酸式鹽可溶，正鹽只有堿金屬和銨鹽可溶;難溶碳酸鹽均可溶于稀酸中：M2CO32H+M2+CO2H2OCO32-H2OHCO3-OH-HCO3-+H2O=H2CO3+OH-2Al3+3CO32-3H2O2Al(OH)33CO22Cu2+2CO32-H2OCu2(OH)2CO3CO2 熱穩(wěn)定性與陽(yáng)離子的極化能力有關(guān)，陽(yáng)離子陽(yáng)離子的極化能力越強(qiáng)，穩(wěn)定性越差的極化能力越強(qiáng)，穩(wěn)定性越差堿金屬鹽 堿土金屬鹽 重金屬鹽堿土金屬鹽隨半徑的增大而增強(qiáng)化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族第三節(jié) 硅3-1 3-1 硅單質(zhì)硅單質(zhì)硅是本族

13、元素豐度最大的元素，在所有元素中居于第二，它是構(gòu)成自然界礦物的主體元素， 主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。一、硅的制備一、硅的制備 電爐2CSiO2=Si2CO 723-773KSi(粗硅)2Cl2=SiCl4 SiCl42H2=Si(純)4HCl用碳或碳化鈣在電爐用碳或碳化鈣在電爐中還原二氧化硅可得中還原二氧化硅可得到粗硅，經(jīng)過(guò)精煉可到粗硅，經(jīng)過(guò)精煉可得到純硅得到純硅純硅用區(qū)域熔融法可以得到高純硅純硅用區(qū)域熔融法可以得到高純硅化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族物理性質(zhì)物理性質(zhì) 硅單質(zhì)無(wú)定形硅單晶硅多晶硅單晶硅能帶為1.12eV,能量利用效率為19.4%. 法國(guó)費(fèi)萊堡世界領(lǐng)先,太陽(yáng)能利用效率達(dá)

14、23%.多晶硅能帶為1.4eV,日本三菱公司16.4%,法國(guó)費(fèi)萊堡19%。非晶硅能帶為1.7eV.多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等物理性質(zhì)方面。多晶硅均不如單晶硅好。單晶硅可算得上是世界上最純凈的物質(zhì)了，半導(dǎo)體器件要求硅的純度六個(gè)9以上。大規(guī)模集成電路硅的純度必須達(dá)到九個(gè)9。目前已經(jīng)能制造出純度為十二個(gè)9 的單晶硅。單晶硅是電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族化學(xué)化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)、與非、與非金屬反應(yīng)金屬反應(yīng)Si+F2=SiF4 Si+2X2SiX4(X=Cl,Br) SiO2=SiO2 1573K3Si2N2=Si3N4S

15、iSi在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反應(yīng)，生成合酸反應(yīng)，生成SiFSiF4 4或或H H2 2SiFSiF6 6: :3Si+4HNO3+18HF3H2SiF6+4NO+8H2O2 2、與酸、與酸反應(yīng)反應(yīng)3 3、與堿、與堿反應(yīng)反應(yīng)無(wú)定形硅能與強(qiáng)堿反應(yīng)放出氫氣：無(wú)定形硅能與強(qiáng)堿反應(yīng)放出氫氣：Si2NaOHH2ONa2SiO32H24 4、與金、與金屬反應(yīng)屬反應(yīng)與鈣、鎂、銅、鐵等化合生成硅化物： 高溫 Si2Mg=Mg2Si化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族硅烷硅烷與碳類(lèi)似，硅和氫組成的化合物稱(chēng)硅烷，但其數(shù)量和穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如烷烴，其組成為 ： SinH2n+

16、2 n7重要的硅烷是甲硅烷：SiH4二、硅烷的制備 SiO2+4Mg=Mg2Si+2MgO Mg2Si4HClSiH42MgCl2三、硅烷三、硅烷的性質(zhì)的性質(zhì)原因一原因一: :鍵能鍵能C CC SiC SiSiSi222 345.6222 345.6穩(wěn)定性：硅烷烷水解性：硅烷水解（堿介質(zhì)）， 烷烴不水解原因二原因二:Si-Si:Si-Si之之間因原子半徑大間因原子半徑大, ,難形成難形成p p- - p p鍵鍵, ,故無(wú)雙鍵故無(wú)雙鍵. .化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族 燃燒SiH42O2=SiO22H2O SiH42KMnO42MnO2K2SiO3 H2H2OSiH48AgNO32H2O8

17、Ag SiO28HNO3還原性還原性水解性水解性熱不穩(wěn)定熱不穩(wěn)定在堿催化下硅烷與水發(fā)生激烈反應(yīng)(甲烷不發(fā)生水解)：SiH4(n+2)H2O=SiO2nH2O4H2硅烷分解為單質(zhì)硅和氫氣： SiH4Si2H2這一反應(yīng)可用于高純硅的制備。后兩個(gè)反應(yīng)可用于檢驗(yàn)硅烷的存在與PH3相似， SiH4在空氣中能自燃化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族3-3 3-3 硅的鹵化物和氟硅酸鹽硅的鹵化物和氟硅酸鹽一、鹵化物一、鹵化物硅和硼的鹵化物都是共價(jià)物，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都較低，主要有氟化硅和氯化硅。制備制備 Si2X2SiX4(F2常溫，Cl2,Br2在673-873K) SiO22CaF22H2SO4SiF42CaS

18、O42H2O 化性化性SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HClSiF43H2OH2SiO3+4HF SiF42HFH2SiF6CFCF4 4和和CClCCl4 4不活潑，不活潑，遇水不發(fā)生水解，遇水不發(fā)生水解，而而SiFSiF4 4和和SiClSiCl4 4卻卻強(qiáng)烈地水解，它強(qiáng)烈地水解，它們?cè)诔睗窨諝庵袀冊(cè)诔睗窨諝庵邪l(fā)煙：發(fā)煙：容易水解容易水解想一想：為什么碳的鹵化物不水解，而硅的鹵化物卻容易水解呢？化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族可溶性鹽：CaSiF6、Li2SiF6。難溶鹽：鈉鉀鋇的氟硅酸鹽。氟硅酸鹽(了解)氟硅酸溶液H2SiF6是一種相當(dāng)于硫酸的強(qiáng)酸，但游離態(tài)的氟硅酸還未制得，氟硅

19、酸鹽的應(yīng)用較大。溶解性制 備3SiF42Na2CO32H2O2Na2SiF6 H2SiO42CO2SiF42KFK2SiF6化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族一、二氧化硅3-4 3-4 硅含氧化合物硅含氧化合物SiO2是原子晶體，基本結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體，如圖所示，原子比Si:O1:2。Si-O以共價(jià)單鍵結(jié)合。熔點(diǎn)高，硬度大，不導(dǎo)電，不溶于水純的石英稱(chēng)水晶，無(wú)色透明，石英玻璃是將石英加熱熔融冷卻而成，具有耐高溫，膨脹系數(shù)小，透明度大，不吸收紫外線，用于作光學(xué)和耐高溫儀器。二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但容易被堿和氫氟酸腐蝕：SiO24HFSiF4H2OSiO22NaOHNa2SiO3H2OSiO2

20、Na2CO3=Na2SiO3CO2SiOOOOSiO4四面體思考：為何二氧化碳思考：為何二氧化碳與二氧化硅性質(zhì)差別與二氧化硅性質(zhì)差別很大很大? ?化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族二、硅酸組成組成通式：xSiO2yH2O：原硅酸 H4SiO4 0 0偏硅酸 H2SiO3 1 1二硅酸 H6Si2O7 2 3三硅酸 H4Si3O8 3 2二偏硅酸 H2Si2O5 2 1一般用偏硅酸H2SiO3的式子代表硅酸制備制備剛生成的硅酸主要以H4SiO4單分子形式存在, 放置就逐漸縮合成多硅酸溶膠, 在溶膠中加酸或電解質(zhì),便可沉淀出白色透明有彈性的硅酸凝膠, 烘干并活化, 便可制得硅膠, 主要用于作干燥劑

21、和吸咐劑。SiO2是酸性氧化物，難溶于水，不能用它和水反應(yīng)得到硅酸，只能用可溶性硅酸鹽經(jīng)過(guò)酸化而得到：SiO32-+2H+H2SiO3化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族H4SiO4單分子形式硅酸溶液硅酸溶膠硅酸凝膠白色透明軟而富有彈性固體硅 膠放置縮合加酸電解質(zhì)烘干活化CoCl2浸泡-烘干變色硅膠變色硅膠性質(zhì)性質(zhì)硅酸是二元弱酸:K1210-10 K2110-12 因此，它的鹽容易水解呈堿性。硅膠的制備簡(jiǎn)圖硅膠的制備簡(jiǎn)圖化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族二、硅酸鹽二、硅酸鹽硅酸鈉天然硅酸鹽 熔融 SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2硅酸鈉的實(shí)際組成為xNa2OySiO2，俗稱(chēng)水玻璃，也稱(chēng)泡

22、花堿，用途很廣，用于做粘合劑，防腐劑，軟水劑，洗滌劑和肥皂的填充劑，也是制硅膠和分子篩的原料。硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但基本結(jié)構(gòu)單元是相同的，均為硅氧四面體SiO42-，通過(guò)它的角頂氧原子可以連接成鏈狀，環(huán)狀，層狀或三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等。下面請(qǐng)看各種硅酸鹽的結(jié)構(gòu)圖形。(Si-硅酸鹽結(jié)構(gòu))化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族天然硅酸鹽的結(jié)構(gòu)圖(1)(2)(4)(3)化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族(5)(6)(7)沸石型分子篩鋁硅酸鹽，用于作吸附劑化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族鍺分族:Ge Sn Pb金屬的冶煉、性質(zhì)和用途硫化物礦氧化物培燒碳還原金屬一、金屬冶煉化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族Ge的

23、冶煉鍺分散地存在于其它礦物中,它是硫化物礦石、煤、高溫冶金所得中間產(chǎn)物或廢渣、煙道灰為原料的工廠副產(chǎn)物。這些原料所提供的鍺通常為二氧化鍺，用鹽酸處理并蒸餾得四氯化鍺GeO24HClGeCl42H2OGeCl42H2OGeO24HCl GeO22H2 =Ge2H2O通過(guò)精餾提純GeCl4，并加水水解得到二氧化鍺然后用氫在813K923K還原GeO2，得到金屬粉末鍺是主要的半導(dǎo)體材料之一，鍺半導(dǎo)體廣泛地用于電子計(jì)算機(jī)、雷達(dá)、火箭、導(dǎo)彈、導(dǎo)航控制設(shè)備、電子通訊以及自動(dòng)化設(shè)備中。化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族本族元素的惰性電子對(duì)效應(yīng)uGe Sn PbGe Sn Pbu隨電子層數(shù)增多隨電子層數(shù)增多,

24、 ,高價(jià)離子氧化性增強(qiáng)高價(jià)離子氧化性增強(qiáng), ,不穩(wěn)定性增強(qiáng)不穩(wěn)定性增強(qiáng), ,其低價(jià)離子穩(wěn)定性高其低價(jià)離子穩(wěn)定性高. .u因此因此:PbO:PbO2 2具有很強(qiáng)的氧化性具有很強(qiáng)的氧化性, Sn, Sn4+4+也有也有一定氧化能力一定氧化能力, ,而而SnSn2+2+具有很強(qiáng)的還原性具有很強(qiáng)的還原性. .u穩(wěn)定性穩(wěn)定性: Ge: Ge2+2+ SnSn2+ 2+ PbSnSn4+ 4+ PbPb4+4+( (氧化性升高氧化性升高) )化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族二、單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)二、單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) GeGeO O2 2GeOGeO2 2 Sn SnO O2 2SnOSnO2 2 2Pb 2P

25、bO O2 22PbO2PbOGeGe、SnSn、PbPb可形成可形成+4+4和和+2+2兩種氧化態(tài)化合兩種氧化態(tài)化合物，由于惰性電子對(duì)物，由于惰性電子對(duì)效應(yīng)，兩種氧化態(tài)的效應(yīng)，兩種氧化態(tài)的穩(wěn)定性為：穩(wěn)定性為： +4：GeSnPb +2: GeSnPbPbPb4+4+具有很強(qiáng)的氧化性具有很強(qiáng)的氧化性SnSn2+2+具有很強(qiáng)還原性具有很強(qiáng)還原性化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族M+鹵素鹵素MCl4MCl2SMS2MS鍺和錫都不與水反應(yīng)，鉛在有空氣的條件鍺和錫都不與水反應(yīng)，鉛在有空氣的條件下可緩慢與水反應(yīng)生成氫氧化物下可緩慢與水反應(yīng)生成氫氧化物 2Pb2PbO O2 22H2H2 2O O2Pb(

26、OH)2Pb(OH)2 2與鹵素和硫反應(yīng)與鹵素和硫反應(yīng) SnCl SnCl2 2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定嗎？化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定嗎？ 有有PbSPbS2 2這種物質(zhì)嗎？這種物質(zhì)嗎？化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族Ge金屬性不強(qiáng)，不溶于稀酸，但溶于濃硫酸和濃硝酸Ge4H2SO4(濃)=Ge(SO4)22SO24H2OGe4HNO3(濃)GeO2H2ONO2H2OSn2HClSnCl2H2 (稀硫酸反應(yīng)很慢稀硫酸反應(yīng)很慢)Sn4H2SO4(濃濃)Sn(SO4)22SO24H2OSn+4HNO3H2SnO3(-錫酸錫酸)+4NO2+H2OPbPb溶于稀硝酸溶于稀硝酸( (難溶于稀鹽難溶于稀鹽酸和稀硫酸酸和稀硫酸) )

27、3Pb8HNO33Pb(NO3)22NO 4H2O化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族氫氧化鉛Pb(OH)2Pb(OH)Pb(OH)2 22HNO2HNO3 3Pb(NOPb(NO3 3) )2 22H2H2 2O OPb(OH)2在373K脫水,得到紅色的PbO， 如果溫度低，則得到黃色PbO。Pb(OH)Pb(OH)2 2PbOPbO2H2H2 2O OPb(OH)22HClPbCl2H2OPb(OH)22NaOHNaPb(OH)3 Pb(OH)2具有兩性Not Pb(NO3)4 化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族PbO紅色或黃色固體，兩性偏紅色或黃色固體，兩性偏堿，溶于醋酸或硝酸，堿，溶于

28、醋酸或硝酸，較難溶較難溶于堿。于堿。PbO2HAcPbAc2H2O PbO2HNO3Pb(NO3)2H2OPbOKOHH2OKPb(OH)3一氧化鉛一氧化鉛PbOPbO俗稱(chēng)密陀僧俗稱(chēng)密陀僧2、鉛的氧化物化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族PbO2 黑色固體，是強(qiáng)氧化劑，兩性偏酸可通過(guò)氧化鉛酸鹽得到：可通過(guò)氧化鉛酸鹽得到：Pb(OH)Pb(OH)3 3- -+ClO+ClO- -PbOPbO2 2+Cl+Cl- -+OH+OH- -+H+H2 2O OPbOPbO2 22NaOH2NaOH2H2H2 2O= NaO= Na2 2Pb(OH)Pb(OH)6 6 PbOPbO2 2+4HCl= PbC

29、l+4HCl= PbCl2 2ClCl2 22H2H2 2O O2PbO2PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4=PbSO=PbSO4 4+O+O2 2+2H+2H2 2O O2Mn(NO2Mn(NO3 3) )2 2+5PbO+5PbO2 2+6HNO+6HNO3 32HMnO2HMnO4 45Pb(NO5Pb(NO3 3) )2 22H2H2 2O O怎樣制備？怎樣制備？化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族PbO2實(shí)際上是非整比化合物，O：Pb=1.88：1，由于有些應(yīng)該為O原子占據(jù)的位置為空穴，所以它能導(dǎo)電，用在鉛蓄電池中作電極。鉛丹溶于硝酸析出黑色沉淀：Pb3O4+4HNO3PbO

30、2+2Pb(NO3)2+2H2OPb3O4(鉛丹，紅丹鉛丹，紅丹)紅色粉末，化學(xué)式紅色粉末，化學(xué)式2PbO2PbOPbOPbO2 2，PbPbOPbPbO4 4,主要用主要用于制鉛玻璃和鐵具涂料于制鉛玻璃和鐵具涂料你知道如何用實(shí)驗(yàn)來(lái)你知道如何用實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷鉛丹中含有兩種判斷鉛丹中含有兩種不同價(jià)態(tài)的鉛嗎？不同價(jià)態(tài)的鉛嗎？化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族PbS的溶解度很小，不溶于稀酸，的溶解度很小，不溶于稀酸，不溶于硫化物或多硫化物不溶于硫化物或多硫化物難溶鹽：硫酸鹽（白）、碳酸鹽（白）、鉻酸鹽難溶鹽：硫酸鹽（白）、碳酸鹽（白）、鉻酸鹽（黃），主要用于作油漆或涂料。（黃），主要用于作油漆或涂料?？?/p>

31、溶性鹽：可溶性鹽：Pb(NOPb(NO3 3) )2 2 和和 PbAcPbAc2 23H3H2 2O(O(俗稱(chēng)鉛糖，有俗稱(chēng)鉛糖，有毒毒) )， 用于制備鉛的其他化合物。用于制備鉛的其他化合物。3PbS8HNO33Pb(NO3)22NO4H2O3S PbS被被H2O2氧化生成白色的硫酸鉛：氧化生成白色的硫酸鉛：PbS4H2O2PbSO44H2O溶解原因？溶解原因？化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族氧化物和氫氧化物氧化物和氫氧化物GeO2 白色白色 GeO 黑色黑色Ge(OH)4 棕色棕色 Ge(OH)2 白色白色SnO2 白色白色 SnO 黑色黑色Sn(OH)4 白色白色 Sn(OH)2白色白

32、色PbO2 棕黑棕黑 PbO 黃紅黃紅Pb(OH)4 棕色棕色 Pb(OH)2 白白色色堿性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)氧化性增強(qiáng)氧化性增強(qiáng)MOMO2 2是兩性偏是兩性偏酸的共價(jià)物酸的共價(jià)物MOMO是兩性偏是兩性偏堿的共價(jià)物堿的共價(jià)物酸堿性和氧化還原性的變化規(guī)律？酸堿性和氧化還原性的變化規(guī)律？氧化物及其水氧化物及其水合物都是不溶合物都是不溶于水的固體。于水的固體?；瘜W(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族二、錫的氧化物二、錫的氧化物Sn+O2=SnO2 （難溶于酸和堿）（難溶于酸和堿）錫石礦的主要成份是錫石礦的主要成份是SnO2，與堿共熔生，與堿共熔生成可溶性鹽：成可溶性鹽：SnOSnO2 22NaO

33、H = Na2NaOH = Na2 2SnOSnO3 3H H2 2O OSnOSnO2 2+2Na+2Na2 2COCO3 3+4S=Na+4S=Na2 2SnSSnS3 3+Na+Na2 2SOSO4 4+CO+CO2 2化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族氫氧化亞錫Sn(OH)2Sn(OH)22HClSnCl22H2OSn(OH)2+2NaOH=Na2Sn(OH)4兩性反應(yīng)兩性反應(yīng)還原性還原性3Na3Na2 2Sn(OH)Sn(OH)4 42Bi(OH)2Bi(OH)3 32Bi2Bi3Na3Na2 2Sn(OH)Sn(OH)6 6氫氧化錫Sn(OH)4制備：制備： SnCl44NH3H2

34、OSn(OH)44NH4Cl兩性?xún)尚? :Sn(OH)42NaOHNa2Sn(OH)6Sn(OH)44HClSnCl44H2O也稱(chēng)為錫酸, 還可用化學(xué)式：H2SnO3表示化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族二鹵化物二鹵化物此反應(yīng)用于檢驗(yàn)此反應(yīng)用于檢驗(yàn)Hg2+離子或離子或Sn2+離子。離子。2HgCl2HgCl2 2+SnCl+SnCl2 2SnClSnCl4 4+Hg+Hg2 2ClCl2 2(白色白色) )HgHg2 2ClCl2 2SnClSnCl2 2SnClSnCl4 42Hg(2Hg(黑色黑色) )SnSn2+2+ + 2Fe + 2Fe3+3+ = Sn = Sn4+4+ + 2Fe

35、 + 2Fe2+2+ SnClSnCl2 2I I2 22HCl2HClSnClSnCl4 42HI2HISnCl2 + H2O = Sn(OH)Cl+ HClSnCl4+Sn 2SnCl2SnCl2是強(qiáng)還原劑SnClSnCl2 2的的水解性水解性配制溶液應(yīng)當(dāng)注意防止它的水解和被氧化，因此配制溶液時(shí)要先用濃鹽酸溶解，抑制水解,再稀釋?zhuān)尤脲a粒防止被氧化。如何配制？如何配制？化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族一、四鹵化物一、四鹵化物常用的是常用的是GeClGeCl4 4和和SnClSnCl4 4：GeOGeO2 24HCl4HClGeClGeCl4 42H2H2 2O OSnClSnCl2 2

36、ClCl2 2SnClSnCl4 4性性 質(zhì)質(zhì)GeCl4 +4H2O = Ge(OH)4+ 4HClSnCl4 + 4HO = Sn(OH)4 + 4HCl四鹵化物均為共價(jià)四鹵化物均為共價(jià)物，與四氯化硅類(lèi)物，與四氯化硅類(lèi)似，極易水解，在似，極易水解，在空氣中冒煙！空氣中冒煙！因此配制四鹵化物溶液必須在濃鹽酸中溶解,在濃HCl中以氯配離子形式存在：GeCl4+2HCl = H2GeCl6SnCl4+2HCl = H2SnCl6水水 解解化學(xué)與環(huán)境工程系 第十七章 碳硅族二鹵化鉛PbCl2白色PbBr2白色PbI2黃色溶解度 PbCl2 PbBr2 PbI2Ksp 1.610-5 7.9 10-6 1.0 10-9二鹵化鉛的溶解度隨溫度的升高而增大，它們都可溶于熱水中，也溶于相應(yīng)的堿金屬鹵化物中形成配離