碳族元素碳的含氧化合物無(wú)機(jī)化學(xué)碳族元素備課筆記

1、1、 碳的含氧化合物(1) CO：分子軌道表示式（）2（）2（）2（）2（）2（）2（）2CO是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，不與水作用，屬于中性氧化物。CO可與血液中的血紅素結(jié)合生成羰基化合物，使血液失去運(yùn)送氧的功能，因此CO對(duì)動(dòng)物是有劇毒的。性質(zhì)：a、還原性 CO可以還原溶液中的PdCl2，將CO通入PdCl2溶液立即生成黑色沉淀 CO+ PdCl2+ H2OCO2+2HCl+Pd此反應(yīng)十分靈敏，常用于CO的定性檢驗(yàn)。 CO為冶金工業(yè)上的重要還原劑。它在高溫下可以使許多金屬氧化物還原，用于金屬工業(yè)制備。例:Fe2O3 + 3CO = 2Fe +

2、60;3CO2b、配合性CO作為一種配體，能與許多過(guò)渡金屬結(jié)合生成羰基配合物，如Fe(CO)5、Ni（CO）4、Co2（CO）8等，這些羰基配合物的生成、分離、加熱分解是分解制備這些高純金屬的方法之一。Fe+5CO Fe(CO)5羰基配合物一般是劇毒的。CO與CuCl的酸性溶液的反應(yīng)進(jìn)行得很完全，可以用來(lái)定量吸收CO：CO+CuCl+2 H2OCu（CO）Cl·2 H2O 制備：a、 工業(yè)制備：高溫下炭與水蒸氣的反應(yīng)，或炭的不完全燃燒 高溫C+ H2O（g）H2+CO2C+O22COb、實(shí)驗(yàn)室制備：用濃硫酸使甲酸脫水制得少量CO 濃H2SO4HCOOHCO+ H2O 將草酸晶體與濃硫

3、酸共熱，將生成的混合氣體通過(guò)固體NaOH，吸收掉CO2和少量的水汽得到純凈的CO： H2C2O4 CO2+CO+ H2O(2) CO2 常溫常壓下無(wú)色無(wú)味氣體，無(wú)毒，但大量的CO2可令人窒息?？諝庵蠧O2體積分?jǐn)?shù)為0.03%，人呼出的氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)約為4%。微溶于水（11），常溫下飽和CO2 mol·dm-3。CO2在5.2atm、-56.6時(shí)冷凝為雪花狀的固體，稱(chēng)為干冰。干冰易升華，常用作制冷劑。CO2是工業(yè)上生產(chǎn)NaHCO3和NH4HCO3等的重要原料。CO2不助燃，可用于滅火，但是不能撲滅燃燒的Mg：CO2+2Mg=2MgO+C。在CO2分子中，C原子以2個(gè)sp雜化軌道

4、分別與2個(gè)O原子生成2個(gè)共價(jià)鍵，它的2個(gè)未參加雜化的p軌道分別與2個(gè)O原子的對(duì)稱(chēng)性相同的2個(gè)P軌道形成2個(gè)大鍵。性質(zhì)：CO2+Ca(OH)2H2O+ CaCO3 用于檢驗(yàn)CO2 CO2+2Mg2MgO+C制備：a、 工業(yè)制備：工業(yè)煅燒石灰石生產(chǎn)石灰過(guò)程中有CO2生成 高溫CaCO3CaO+CO2b、 實(shí)驗(yàn)室：CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O（3）碳酸及其鹽碳酸CO2和水反應(yīng)生成碳酸H2CO3，在H2CO3分子中，中心碳原子采取sp2雜化，與端O之間形成一個(gè)鍵和一個(gè)鍵，與兩個(gè)羥基O之間各形成一個(gè)鍵。H2CO3分子呈平面三角形。 OH O C OH 人們習(xí)慣把CO2水溶液稱(chēng)為碳酸，實(shí)

5、際上CO2在水中主要存在形式為水合分子，只有極少部分生成H2CO3。碳酸很不穩(wěn)定，只能存在于水溶液中。 CO2 + H2O H2CO3 K=1.8×10-3 H2CO3 H+HCO Ka=2.4×10-4 若假定水中的CO2全部轉(zhuǎn)化為，則H2CO3的電離常數(shù)為K1=4.3×10-7，K2=4.8 ×10 -11，碳酸是一種中強(qiáng)酸。但通常情況下，水合CO2與H2CO3的濃度比約為600，CO2的水溶液僅顯弱酸性（pH4）。所以通常將碳酸看作是弱酸。 碳酸鹽：在CO中，中心碳原子采取sp2雜化，與三個(gè)氧原子分別形成鍵，CO呈平面三角形構(gòu)型。在垂直于離子所在的

6、平面上，中心碳原子未參加雜化的p軌道，3個(gè)氧原子各有一個(gè)垂直于離子所在平面的p軌道，所以CO中存在一個(gè)大鍵。 a、溶解性碳酸正鹽中除堿金屬（Li除外），銨及鉈（Tl+）鹽外，均難溶于水，但難溶的正鹽其酸式鹽溶解度較大，易溶的正鹽其酸式鹽的溶解度反而小，如Ca(HCO3)2比CaCO3易溶（其原因可歸結(jié)為：CaCO3的解離必須克服+2價(jià)的離子與-2價(jià)離子之間的引力，而Ca(HCO3)2的解離只需克服+2價(jià)離子與-1價(jià)離子之間的引力），而NaHCO3比Na2CO3溶解度?。ㄔ蚩梢越忉尀镠CO之間由于存在氫鍵而締合成相對(duì)分子質(zhì)量較大的酸根造成的）。b、穩(wěn)定性碳酸鹽熱穩(wěn)定性相對(duì)較低，陽(yáng)離子的極化性和變形性越大，碳酸鹽熱穩(wěn)定性越低。如Na2CO3>MgCO3>Al2(CO3)3 ,BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO