碳族及硼族元素課件

1、第十五章第十五章 碳族元素碳族元素第十六章第十六章 硼族元素硼族元素P 區(qū)元素通性區(qū)元素通性（1）各族元素性質(zhì)由上到下的變化規(guī)律出現(xiàn)突變）各族元素性質(zhì)由上到下的變化規(guī)律出現(xiàn)突變（2）多種氧化態(tài)）多種氧化態(tài) (ns2np1-5)（3）電負(fù)性大，形成共價(jià)化合物）電負(fù)性大，形成共價(jià)化合物（4）多種氧化態(tài)）多種氧化態(tài)價(jià)電子構(gòu)型：價(jià)電子構(gòu)型：ns2np1-5例：氯，例：氯，+1，+3，+5，+7，-1，0等等惰性電子對(duì)效應(yīng)：惰性電子對(duì)效應(yīng)：同族元素從上到下，低氧化態(tài)化合物同族元素從上到下，低氧化態(tài)化合物比高氧化態(tài)化合物穩(wěn)定。比高氧化態(tài)化合物穩(wěn)定。例：例：Si(II)Pb(IV)第一節(jié)第一節(jié) 碳碳 硼硼

2、硅硅一、碳的第三種同素異形體：一、碳的第三種同素異形體： C60（富勒烯）（富勒烯）Fullerene2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)(1）由）由60個(gè)個(gè)C原子組成，分子量：原子組成，分子量：720。1、合成：石墨經(jīng)電弧，使一些碳原子飽合出來，、合成：石墨經(jīng)電弧，使一些碳原子飽合出來， 經(jīng)冷卻，形成粉末狀，稱為經(jīng)冷卻，形成粉末狀，稱為C60。3、用途、用途(1）加成反應(yīng)：如加氟）加成反應(yīng)：如加氟C60F60，可作高溫，可作高溫潤滑劑。潤滑劑。(2）摻鉀）摻鉀K3C60；摻銣；摻銣Rb3C60。(2) 每個(gè)每個(gè)C原子都以原子都以sp2雜化，由雜化，由12個(gè)四邊形，個(gè)四邊形， 20個(gè)個(gè)6邊形組成。邊形組成。(3)

3、由于是由于是sp2雜化，故有一個(gè)單電子，故它雜化，故有一個(gè)單電子，故它 的的60個(gè)個(gè)p電子形成大電子形成大 鍵。球體直徑鍵。球體直徑0.7nm， 內(nèi)腔內(nèi)腔0.5nm 。C60的制備的制備二二 硼族元素概述硼族元素概述硼族硼族(A)：B, Al, Ga, In, Tl價(jià)電子構(gòu)型：價(jià)電子構(gòu)型：ns2np1缺電子元素：價(jià)電子數(shù)缺電子元素：價(jià)電子數(shù)價(jià)層軌道數(shù)價(jià)層軌道數(shù)缺電子化合物缺電子化合物: 成鍵電子對(duì)數(shù)成鍵電子對(duì)數(shù)價(jià)層軌道數(shù)價(jià)層軌道數(shù) 例如：例如：BF3，HBF4特點(diǎn)：特點(diǎn)：a. 易形成配位化合物易形成配位化合物HBF4HF BF3ClClAlClClClClAl b. 易形成雙聚物易形成雙聚物A

4、l2Cl61 硼族元素的一般性質(zhì)硼族元素的一般性質(zhì)B為非金屬單質(zhì)，為非金屬單質(zhì)，Al，Ga，In，Tl是金屬是金屬氧化態(tài)：氧化態(tài)：B，Al，Ga （+3） In （+1，+3） Tl （+1）最大配位數(shù)最大配位數(shù) B：4 例：例：HBF4 其它：其它：6 例：例：Na3AlF62 硼族元素的單質(zhì)硼族元素的單質(zhì)同素異形體：無定形硼，同素異形體：無定形硼， 晶形硼晶形硼 棕色粉末棕色粉末, 黑灰色黑灰色 化學(xué)活性高，化學(xué)活性高， 硬度大硬度大 熔點(diǎn)，沸點(diǎn)都很高。熔點(diǎn)，沸點(diǎn)都很高。- -菱形硼（菱形硼（B B1212）二、碳硼硅的重要化合物二、碳硼硅的重要化合物1、乙硼烷：、乙硼烷：B2H6(1)結(jié)

5、構(gòu)：橋狀結(jié)構(gòu)，共結(jié)構(gòu)：橋狀結(jié)構(gòu)，共12個(gè)價(jià)電子，每個(gè)個(gè)價(jià)電子，每個(gè)B采取采取sp3雜化，在雜化，在4個(gè)軌道中個(gè)軌道中3個(gè)有電子，個(gè)有電子，1個(gè)空軌道。個(gè)空軌道。含有三中心兩電子鍵，稱為氫橋鍵。含有三中心兩電子鍵，稱為氫橋鍵。硼烷的結(jié)構(gòu)硼烷的結(jié)構(gòu)B：利用：利用sp3雜化軌道，與氫形成三中心兩電子鍵。雜化軌道，與氫形成三中心兩電子鍵。 （氫橋）（氫橋）記作：記作：HHBBHHHH要點(diǎn)：要點(diǎn)：B的雜化的雜化方式，三中心兩方式，三中心兩電子鍵、氫橋。電子鍵、氫橋。硼烷的性質(zhì)硼烷的性質(zhì)(1) 自燃自燃262232-1rmB H (g)3O (g)B O (s)3H O(g) -2026KJ mol H

6、高能燃料，劇毒高能燃料，劇毒(2) 水解水解262332-1rmB H (g)3H O(l)2H BO (s)6H (g) -504.6kJ mol H 水下火箭燃料含硼化合物燃燒含硼化合物燃燒 火焰呈現(xiàn)綠色火焰呈現(xiàn)綠色(2) 性質(zhì)：易自燃性質(zhì)：易自燃(1) BX3結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：B：sp2雜化雜化B2H6(g) + 3O2(g) B2O3(s) + 3H2O(g)2、鹵化物、鹵化物1）鹵化硼）鹵化硼(2) BX3性質(zhì)：性質(zhì)：BF3BCl3BBr3BI3室溫下聚集態(tài)ggls熔點(diǎn)/ -127.1-10714649.9沸點(diǎn)/-9912.591.3210水解：水解：33433233323BFHFHFBF

7、3HBFBOHO3H4BFI)Br,Cl,(X 3HXBOHO3HBX42234223426SiCl3H OSiO4HClSiF3H O H SiO4HFSiF2HF H SiF H SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4聚集態(tài)聚集態(tài) g l l s 分子量分子量 小小 大大溶沸點(diǎn)溶沸點(diǎn) 低低 高高水解：水解：（氟硅酸）（氟硅酸）2 鹵化硅鹵化硅 SiX4SiF4 + 4H2O H4SiO4 + 4HFSiF4 + HF H2SiF6SiCl4 + 4H2O H4SiO4 + 4HCl3、含氧酸及其鹽、含氧酸及其鹽1 硼酸：弱酸。硼酸：弱酸。B原子原子sp2雜化，通過氫鍵，雜化，通過氫鍵，

8、形成一種鱗片狀，層間有分子間力，故有潤形成一種鱗片狀，層間有分子間力，故有潤滑性。滑性。 H3BO3 + H2O B(OH)4 + H+(1) 硼酸的結(jié)構(gòu)硼酸的結(jié)構(gòu)B：sp2雜化雜化OHBOOHH(2) 硼酸的性質(zhì)硼酸的性質(zhì)(1) 一元弱酸一元弱酸 (固體酸固體酸)-103324aH BOH O B(OH)H 5.8 10K(2) 與多羥基化合物加合與多羥基化合物加合OH C H2BOH33OH C HR-O C HO C HRRBH C OH C ORRO3HH2RH O C HH O C HRRHOHOBOHH C O HH C O HRR(3) 受熱易分解受熱易分解)(OBHBOBOH3

9、2O-H2O-H3322玻璃態(tài) 2 硅酸及硅酸鹽硅酸及硅酸鹽 H4SiO4 原硅酸原硅酸硅酸硅酸 H2SiO3 偏硅酸，二元弱酸偏硅酸，二元弱酸 xSiO2yH2O 多硅酸多硅酸(g)2NH2NaClSiOHCl2NHSiONa2NaClSiOH2HClSiONa3324323232（1）制備：）制備：膠凍狀硅酸膠凍狀硅酸硅膠硅膠-H2ONa2CO3 +SiO2 Na2SiO3 + CO2Na2SiO3水溶液又叫做水玻璃，粘合劑，很廉價(jià)，水溶液又叫做水玻璃，粘合劑，很廉價(jià)，用于鑄造等行業(yè)。用于鑄造等行業(yè)。硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 一般寫成氧化物形式。一般寫成氧化物形式。硅酸鈉：硅酸鈉：N

10、a2OnSiO2泡沸石：泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O（2）硅酸鹽）硅酸鹽可溶性：可溶性：Na2SiO3、K2SiO3不溶性：大部分硅酸鹽難溶于水，不溶性：大部分硅酸鹽難溶于水， 且有特征顏色且有特征顏色硅酸鹽硅酸鹽水中花園3 碳酸鹽的熱穩(wěn)定性：碳酸鹽的熱穩(wěn)定性： BeCO3MgCO3CaCO3SiCO3BaCO3熔解溫度(C)10040281410981277MCO3 MO + CO2 以離子極化作用分析，在電場作用下，正負(fù)電荷以離子極化作用分析，在電場作用下，正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移，此時(shí)中心發(fā)生相對(duì)位移，此時(shí)M對(duì)氧的極化作用與對(duì)氧的極化作用與C與與O作用相反，叫反極化

11、作用，故金屬離子的極作用相反，叫反極化作用，故金屬離子的極化力越強(qiáng)，離子的反極化作用越強(qiáng)，此時(shí)碳酸鹽化力越強(qiáng)，離子的反極化作用越強(qiáng)，此時(shí)碳酸鹽應(yīng)越不穩(wěn)定。應(yīng)越不穩(wěn)定。產(chǎn)生溫度遞變的原因：產(chǎn)生溫度遞變的原因： （1） H2CO3MHCO3M2CO3 (g)COOMCOMCOOHCOMHCO2M(g)COOHCOH2II3II223I23I2232 （2）同一族金屬的碳的鹽穩(wěn)定性從上到下增加）同一族金屬的碳的鹽穩(wěn)定性從上到下增加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3分解T/ 100 540 900 1290 1360（3） 過渡金屬碳酸鹽穩(wěn)定性差過渡金屬碳酸鹽穩(wěn)定性差 CaC

12、O3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解分解T / 900 315 350 282 價(jià)電子構(gòu)型價(jià)電子構(gòu)型 8e_ (18+2)e_ 18e_ (9-17)e_第二節(jié)第二節(jié) 鋁、錫、鉛鋁、錫、鉛電解一、單質(zhì)的制備一、單質(zhì)的制備1、AlAl2O3 2H2O + 2NaOH + 3H2O 2NaAl(OH)42NaAl(OH)4 + CO2 2Al(OH)3 + Na2CO3 +H2OAl(OH)3 Al2O3 + 3H2OAl2O3 4Al + 3O21 氧化鋁：氧化鋁：Al2O3 - - Al2O3 ：剛玉，硬度大，不溶于水、：剛玉，硬度大，不溶于水、酸、堿酸、堿 - - Al2O3 ：活

13、性氧化鋁，可溶于酸、堿，：活性氧化鋁，可溶于酸、堿，可作為催化劑載體可作為催化劑載體, ,有些氧化鋁晶體透明，有些氧化鋁晶體透明，因含有雜質(zhì)而呈現(xiàn)鮮因含有雜質(zhì)而呈現(xiàn)鮮明顏色明顏色紅寶石(Cr3+) 藍(lán)寶石(Fe3+,Cr3+) 黃玉/黃晶(Fe3+)一一 鋁的化合物鋁的化合物2 氫氧化鋁：氫氧化鋁：Al(OH)3 兩性，兩性， 在堿性溶液中存在在堿性溶液中存在Al(OH)4-或或Al(OH)63- 簡便書寫為簡便書寫為AlO2-或或AlO33-3 鋁的鹵化物鋁的鹵化物 AlF3 AlCl3AlBr3 AlI3離子鍵離子鍵 共價(jià)鍵共價(jià)鍵共價(jià)分子：熔點(diǎn)低共價(jià)分子：熔點(diǎn)低,易揮發(fā)易揮發(fā),易溶于有機(jī)溶

14、劑。易溶于有機(jī)溶劑。 易形成雙聚物易形成雙聚物水解激烈：水解激烈：HCl3Al(OH)O3HAlCl323潮濕空氣中的潮濕空氣中的AlCl3，用干法合成用干法合成AlCl3CO32AlCl3Cl3COAl(g)3H2AlCl6HCl(g)2Al2AlCl(g)3ClAl2323223324 鋁的重要化合物鋁的重要化合物硫酸鋁：硫酸鋁：342)(SOAlOH12)KAl(SO22432-5.032625aAl(H O) Al(OH)(H O) H 10K(g)3CO(s)2Al(OH)OH3CO32AlS(g)3H(s)2Al(OH)O6H2S2Al232-233232-23鋁鉀礬鋁鉀礬(明礬明

15、礬)：Al3+的鑒定：在氨堿性條件下，加入茜素的鑒定：在氨堿性條件下，加入茜素O3H)()OHAl(C(OH)OHC3Al(OH)3NH(s)Al(OH)OH3NHAl23471422614343233紅色茜素茜素二、二、Sn PbSnO2 + C Sn + CO22PbS + 3O2 2PbO + 2SO2PbO + C Pb + CO單質(zhì)的制備單質(zhì)的制備1 錫、鉛的氫氧化物錫、鉛的氫氧化物OH4NOSnOH)(4HNOSn )(s,SnOH- Sn 2232332濃不溶于酸或堿白-26324-322-2422Sn(OH) )(s,SnOH- SnPb(OH) )(s,Pb(OH) PbSn

16、(OH) )(s,Sn(OH) Sn白白白過量OH-HNO3或HAcH+濃HNO3放置適量OH-過量OH-過量OH-適量OH-適量OH-H+2 Sn(II)的還原性的還原性Sn0.136Sn 0.154 Sn /V24AESn0.91Sn(OH)0.93-Sn(OH) /V24-26BE-26-2432432-26-222-2622-223Sn(OH)2Bi(s,3Sn(OH)2Bi(OH)2FeSnFe2SnSnCl)2Hg(l,4ClClHgSnSnCl)(s,ClHg4Cl2HgClSn黑黑白（Sn2+,Hg2+的相互鑒定）的相互鑒定）3 Pb(IV)的氧化性的氧化性O(shè)HNaClPbON

17、aClOPb(OH)Pb0.58PbO0.25PbO /VPb0.126Pb1.45PbO /V2222B22AEE2223322244222224422222222-422OO2H)2Pb(NO4HNO2PbOO2HO2PbSOSO2H2PbOO2HO)2Pb(HSOSO4H2PbOO2HClPbCl)4HCl(PbOO2H5Pb2MnO4H2Mn5PbO濃2432OOPbPbO四氧化三鉛四氧化三鉛(Pb3O4)-鉛丹：鉛丹：鮮紅色鮮紅色 可看作：可看作：24IVII2PbO2PbO: OPbPb即O2H)(PbO)2Pb(NO4HNOPbOPb2223342褐色三氧化二鉛三氧化二鉛(Pb2

18、O3)：橙色橙色 可看作：可看作：PbOPbO2氧化鉛：氧化鉛：(PbO)：橙黃色橙黃色小結(jié)小結(jié):氧化性減弱，酸性增強(qiáng)氧化性減弱，酸性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)，還原性減弱堿性增強(qiáng)，還原性減弱堿堿性性增增強(qiáng)強(qiáng)酸酸性性增增強(qiáng)強(qiáng)Sn(OH)4Pb(OH)4PbO2Sn(OH)2Pb(OH)24 錫、鉛的鹽類錫、鉛的鹽類(1) 水解水解：23.9227.12SnH O Sn(OH) H 10PbH O Pb(OH) H 10KK22422622-32232SnClH OSn(OH)Cl(s)HClSnCl6H O-H Sn(OH) 4HCl2Pb2COH OPb(OH) CO (s)CO (g)，白鉛白鉛白(2)

19、 鉛鉛(II)的難溶鹽的難溶鹽 少數(shù)可溶：少數(shù)可溶：Pb(NO3)2, Pb(Ac)2 多數(shù)難溶：多數(shù)難溶： Pb2+ Pb(OH) 3- PbCl2(白) PbSO4(白) PbI2(黃) PbCrO4 (黃) PbCl42- Pb(HSO4) PbI42- Pb2+Cr2O72-濃濃HCl濃濃H2SO4I-HNO3OH- 5 錫、鉛的硫化物錫、鉛的硫化物SHSnClH6HClSnSSHPbClH4HClPbSSHSnClH4HClSnS2622242242SnS(棕棕) SnS2(黃黃) PbS(黑黑) PbS2(1) 均不溶于稀鹽酸均不溶于稀鹽酸(2) 配位溶解配位溶解(濃濃HCl)（硫

20、代錫酸根）（硫代錫酸根）(3) 堿溶堿溶 (SnS, PbS不溶不溶)-2322223232SnSSSnSO3H2SnSSnO6OH3SnS(4) 氧化堿溶氧化堿溶 (SnS2,PbS不溶不溶)2322SnSSSSnSnS32-不穩(wěn)定，遇酸分解。不穩(wěn)定，遇酸分解。SH)(s,SnS2HSnS22-23黃（5）PbS與與HNO3作用作用O4H3S2NO)Pb(NO8HNO3PbS2233三、氧化物及其水合物三、氧化物及其水合物1、鋁的氧化物及其水合物、鋁的氧化物及其水合物Al2O3 + 6KHSO4 Al2(SO4)3+ 3K2SO4 + 3H2OAl2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2OAl(OH)3 + 3HNO3 Al(NO3)3 + 3H2OAl(OH)3 + NaOH NaAl(OH)42、錫、鉛的氧化物及其水合物、錫、鉛的氧化物及其水合物(1) 酸堿性酸堿性堿性：堿性： SnOPbO2Sn(OH)2 + 2HCl SnCl2 + 2H2OSn(OH)2+ 2NaOH Na2Sn(OH)4(2) 氧化氧化-