第十四章-碳族課件

1、第十四章 碳族元素Chapter 14The Carbon Family Elements 14-1 碳族元素的通性價(jià)層電子組態(tài)為ns2np2;形成共價(jià)化合物是本族元素的特征;元素符號(hào)CSiGeSnPb價(jià)電子層結(jié)構(gòu)2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要氧化數(shù)+4,(+2)+4,(+2)+4,+4,+4,原子序數(shù)614325082+2+2+2+4+2C，SiIVIIGe，SnPbIV IIIIIV碳族元素的性質(zhì)第十四章 碳族元素14.1 通性碳的特性由于碳的原子半徑最小，電負(fù)性最大，電離能也最高，故共價(jià)鍵 CC 鍵能非常大，又沒(méi)有d軌道。所以碳與本族其它元素之間的差異較

2、大，其主要表現(xiàn)為：（1）它的配位數(shù)僅限于4（2）碳的成鍵能力最強(qiáng)（3）原子間能形成多重鍵碳原子在化合物中的成鍵特征: sp3, sp2, sp第十四章 碳族元素14.1 通性 Si-Si鍵能為222kJ.mol-1，C-C鍵能為346 kJ.mol-1，決定了硅鏈不能太長(zhǎng)，其硅的化合物必然比碳的化合物要少得多。Si-O鍵能為452 kJ.mol-1，比C-O鍵能357.7 kJ.mol-1要高得多，決定了硅的化合物中存在Si-O鍵的占有很大的比例。碳與硅的對(duì)比：14-2 碳族元素的單質(zhì)及其化合物一、碳族元素在自然界中的分布碳：石墨、金剛石、煤、石油、天然氣、動(dòng)植物、 石灰石、CO2等。硅：Si

3、O2；鍺：4Ag2S.GeS2 (硫銀鍺礦)、Cu2S.FeS.GeS2 (鍺石礦)；錫：SnO2 (錫石礦)；鉛：PbS (方鉛礦)碳單質(zhì)的同素異形體雜化晶體性質(zhì)金剛石sp3原子晶體硬度最大熔點(diǎn)很高石墨sp2層狀晶體質(zhì)軟，有金屬光澤，有導(dǎo)電、導(dǎo)熱性C60碳單質(zhì)的同素異形體碳的同素異形體二、碳族元素單質(zhì)第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物（1） 金剛石 結(jié)構(gòu)正四面體典型的原子晶體sp3雜化 空間構(gòu)型第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 性質(zhì) 熔 、沸點(diǎn)高，硬度大，不導(dǎo)電 室溫下對(duì)所有化學(xué)試劑顯惰性第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物（2）石墨 結(jié)構(gòu)六角平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空間構(gòu)型層狀晶體

4、sp2雜化第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 性質(zhì) 良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 質(zhì)軟，具有潤(rùn)滑性 化學(xué)性質(zhì)較金剛石稍顯活潑第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物20世紀(jì)80年代，人們發(fā)現(xiàn)了第三種碳的同素異形體C60 。碳六十的發(fā)現(xiàn)Robert F Curl JrHarold W KrotoRichard E Smalley（3）碳原子簇：Cn，n通常小于200。12個(gè)五邊形20個(gè)六邊形在 C60 中碳原子為 sp2 雜化，未參加雜化的一個(gè) p 軌道在 C60 球殼外圍和內(nèi)腔形成大鍵。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 其結(jié)構(gòu)與建筑學(xué)家富勒.布基明斯特為1967年為蒙特利爾設(shè)計(jì)的世博會(huì)建

5、筑物相同，故名叫富勒烯。人們?cè)贑60的大量合成方法建立后兩年內(nèi)發(fā)現(xiàn)了它的數(shù)十個(gè)反應(yīng)，其中許多與烯烴的金屬有機(jī)化學(xué)相類似。C60象一些配體那樣在富電子鉑配合物中以兩個(gè)碳原子與金屬鍵合。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物K3C60 性質(zhì) C60分子具有球形的芳香性，可以合成C60Fn，作為超級(jí)潤(rùn)滑劑。 C60籠內(nèi)可以填入金屬原子而形成超原子分子，作為新型催化劑或催化劑載體，具有超導(dǎo)性，摻K的C60，Tc = 18K，Rb3C60 Tc = 29K，它們是三維超導(dǎo)體。 C60晶體有金屬光澤，其微晶體粉末呈黃色，易溶于苯，其苯溶液呈紫紅色。C60分子特別穩(wěn)定，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，C60始終是一個(gè)整體

6、。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物冶金工業(yè)中的碳還原反應(yīng)參見(jiàn)書(shū)P437，圖14-5第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物Ellingham圖（rGm -T圖）Si + O2 = SiO2Si + 2X2 = SiX4Si + 2OH- + H2O = SiO32- + 2H23Si + 18HF + 4HNO3 = 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O Si: 的晶體結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)1683K，灰黑色，有金屬外貌，性硬碎。低溫下，單質(zhì)硅并不活潑，與水、空氣和酸均無(wú)作用。但能與強(qiáng)氧化劑和強(qiáng)堿溶液作用。2、硅第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物286K 434K灰錫 白錫

7、脆錫型 型 型 Sn：三種同素異形體。 Ge：灰白色脆性金屬，金剛石型晶體結(jié)構(gòu)。m.p.，1210K，它略比Si活潑，高純Ge也是一種良好的半導(dǎo)體材料。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物Ge、Sn、Pb Pb：軟、強(qiáng)度不高的金屬，密度很大(11.35g.cm-3)，m.p. 601K，新鮮的Pb表面有金屬光澤，它受空氣中的氧、水、CO2作用，迅速生成一層致密的堿式碳酸鹽保護(hù)層。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物錫、鍺、鉛都是兩性金屬Sn + 2HCl SnCl2 + H2 Sn + OH- + 2H2O Sn(OH)42- + H2Ge + 2KOH + 2H2O2 K2Ge(OH

8、)6 Pb + 2H2O + 2KOH K2Pb(OH)4 + H2 E AGe2+ / Ge+ 0.23Sn2+ / Sn- 0.1375Pb2+ / Pb- 0.1263HCl不反應(yīng)2HCl(濃)+Sn SnCl2+H2Pb +2HCl(稀)=PbCl2(s)+H2Pb +3HCl(濃)=HPbCl3+H2H2SO4Ge+H2SO4(濃)Ge(SO4)2 + SO2+H2O似左Pb + 2H2SO4(濃) Pb(HSO4)2+H2 Sn + H2SO4(稀) = SnSO4 + H2Pb + H2SO4(稀) = PbSO4+ H2HNO3Ge+HNO3(濃)GeO2xH2OHNO3(濃)

9、：似左 SnO2xH2O-錫酸，不溶于酸堿Sn + HNO3(很稀) Sn(NO3)2 +NH4NO3Pb + HNO3(稀) Pb(NO3)2 + NO第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物aPb與任何濃度的硝酸反應(yīng)都得到Pb(NO3)2bSn與濃HNO3反應(yīng)得到Sn(IV)，與稀HNO3反應(yīng)得到Sn(II) SiO2 + 2C + 2Cl2 = SiCl4 + 2CO SiCl4 + 2Zn(Mg) = Si + 2ZnCl2 (MgCl2) GeCl4 + (x+2)H2O = GeO2.XH2O + 4HCl GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O冶煉： Si和Ge：首先將原料

10、轉(zhuǎn)化成SiCl4(b.p.330K)和GeCl4 (b.p.356K)，然后精餾提純。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2 PbO + C = Pb + CO PbO + CO = Pb + CO2Pb：SnO2 + 2C = Sn + 2CO Sn：先將硫化礦焙燒成氧化物，氧化物用C還原，第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物CaCO3 = CaO + CO2 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 HCOOH = CO + H2OH2C2O4 = CO2 + CO + H2O制備：含碳化合物的燃燒CO2和CO三、

11、氧化物第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物34 . . .:O C O: . . . CO2和CO均是無(wú)色無(wú)嗅氣體。CO2的臨界溫度高(304K)：當(dāng)今作為反應(yīng)溶劑，CO2制干冰，作為冷凍劑。 CO2的分子結(jié)構(gòu)：O=C=O 第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物CO2是造成溫室效應(yīng)的幾種多原子分子之一，大氣中這類多原子分子允許可見(jiàn)光通過(guò)，但卻強(qiáng)烈吸收由地球表面散發(fā)的紅外光，從而妨礙了地球的散熱。 溫室效應(yīng)(Greenhouse Effect) 所謂“溫室效應(yīng)”，它是由包括 CO2 分子在內(nèi)的某些多原子分子（其他如N2O，CH4，氯氟烴）在大氣中含量的上升造成的.在過(guò)去, 大氣中CO2 濃

12、度大體保持著平衡，隨著工業(yè)化的進(jìn)程， CO2 增加的速度大于滲入海洋深處與Ca2+結(jié)合成 CaCO3 沉淀的速度. 太陽(yáng)的可見(jiàn)光和紫外光穿過(guò)大氣層射至地球表面，在地球表面產(chǎn)生的紅外輻射卻被這類多原子分子吸收而無(wú)法迅速逸散到外層空間去，使到地球變暖. 但是，要確定地球是否變暖并非易事，長(zhǎng)期和短期的氣候變化可能掩蓋了溫室效應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)果. 另外，現(xiàn)在的問(wèn)題是地球是否在變暖？反射回太空太陽(yáng)的紫外線和可見(jiàn)光紅外輻射被CO2，N2O，CH4等吸收地球第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物CO是N2的等電子體，:C O:COkk(2s)2(2s*)2(2py)2(2pz)2(2px)2性質(zhì)一：還原性 性質(zhì)

13、性質(zhì)二：配位性第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物在高溫下，CO可從金屬氧化物中奪取氧，使金屬還原。Fe2O3(s)3CO(g) 2Fe(s)3CO2(g)高溫 性質(zhì)性質(zhì)一：還原性CO可用CuCl的酸性溶液定量吸收：CO + CuCl + 2H2O = Cu(CO)Cl.2H2O第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物如：CO能使二氯化鈀溶液及銀氨溶液變黑在常溫下，CO能使一些金屬化合物中的金屬離子還原。 性質(zhì)COPdCl2H2O PdCO22HCl性質(zhì)一：還原性此反應(yīng)可用于鑒定微量的一氧化碳第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 性質(zhì)性質(zhì)二：配位性CO是一種重要的配體，與過(guò)渡金屬生成金

14、屬羰基化合物。MCO配位鍵Ni + 4CO Ni(CO)4 CO是低氧化態(tài)金屬原子極好的配體，F(xiàn)e(CO)5、Co2(CO)8、Ni(CO)4、RhCl(CO)(PPh3)2等。它的毒性與這種配位作用有關(guān)，CO優(yōu)先于O2與血紅蛋白分子中的鐵離子結(jié)合使受害者窒息而死。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物無(wú)定型體：石英玻璃，硅藻土，燧石晶 體：天然為石英(原子晶體)純 石 英：水晶含有雜質(zhì)的石英：瑪瑙縞瑪瑙紫晶石英鹽水晶黑曜石瑪瑙SiO2第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物3s3px3py3pz硅原子sp3雜化3s3px3py3pz基 態(tài) 結(jié)構(gòu)SiO4四面體第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)

15、及化合物二氧化硅并不表示單個(gè)分子SiO2二氧化碳表示單個(gè)分子CO2最簡(jiǎn)式最簡(jiǎn)式有區(qū)別頂點(diǎn)的氧原子為兩個(gè)四面體共用硅原子氧原子SiO2結(jié)構(gòu)第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 性質(zhì)性質(zhì)一：與還原劑反應(yīng)性質(zhì)二：與HF反應(yīng)性質(zhì)三：與堿反應(yīng)第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物性質(zhì)一：與還原劑反應(yīng)在高溫下不能被H2還原，只能被碳、鎂、鋁還原。SiO22C Si2CO3000第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物性質(zhì)二：與HF反應(yīng)除單質(zhì)氟、氟化氫、氫氟酸外，SiO2不與其它的鹵素酸反應(yīng)。SiO24HF(g) SiF42H2OSiO26HF(溶液) H2SiF62H2O第十四章 碳族元素14.2

16、單質(zhì)及化合物說(shuō)明可用HF在玻璃上刻字！性質(zhì)三：與堿反應(yīng)SiO2能溶于熱的強(qiáng)堿溶液或溶于熔融的碳酸鈉中。SiO22NaOH Na2SiO3H2OSiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2熔融第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物說(shuō)明不能用磨口玻璃瓶盛堿！制石英玻璃：能讓紫外光通過(guò)，制光學(xué)儀器，又因它的膨脹系數(shù)小，能經(jīng)受溫度劇變，制備高級(jí)化學(xué)器皿。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 用途鍺、錫、鉛MO型氧化物MO2型氧化物O2離子型、兩性偏堿性的化合物共價(jià)型、兩性偏酸性的化合物Ge、Sn和Pb的氧化物第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物Sn2+ + CO32- = SnO + CO2

17、Sn + O2 = SnO2 SnO2：易溶于堿，酸性顯著。黃色的 PbO棕色的 PbO2橙色的 Pb2O3紅色的 Pb3O4鉛的氧化物PbO2Pb2O3Pb3O4PbO600K700K800K第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物GeO2（白色）GeO（黑色）SnO （黑色）PbO2 （棕黑色）SnO2（白色）PbO （黃紅色）酸性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)還原性增強(qiáng)酸性增強(qiáng)氧化性增強(qiáng)鍺、錫、鉛的氧化物的酸堿性及氧化還原性 第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物PbO2 性質(zhì)性質(zhì)一：兩性偏酸性質(zhì)二：強(qiáng)氧化性第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 制備Pb(OH)3- + ClO- = PbO

18、2 + Cl- + OH- + H2OPbO2是兩性的，其酸性大于堿性，難溶于硝酸，稍溶于堿生成鉛酸鹽。PbO22NaOH Na2PbO3H2O性質(zhì)一：兩性偏酸第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物PbO： 兩性偏堿，即易溶于HNO3，難溶于堿；PbO24HCl PbCl2 Cl + 2H2O2PbO22H2SO4 2PbSO4O22H2O5PbO22Mn2+4H+ 5Pb2+2MnO42H2O-Ag+在酸性介質(zhì)中顯強(qiáng)氧化性性質(zhì)二：強(qiáng)氧化性第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 CO2溶于水的體積比可達(dá)1：1，然而溶解的CO2 大部分是以結(jié)合較弱的水合分子形式存在，只有一少部分生成H2CO

19、3，CO2/H2CO3=600Ka1=4.210-7Ka2=5.610-11H2CO3 H+HCO3-HCO3 H+CO3 2-H2CO3是弱酸：碳酸和碳酸鹽四、含氧酸及其鹽第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物碳酸為二元弱酸，僅存于水溶液碳酸鹽碳酸氫鹽 性質(zhì)性質(zhì)一：溶解性性質(zhì)二：水解性性質(zhì)三：碳酸鹽的熱穩(wěn)定性第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物性質(zhì)一：溶解性（1）銨和堿金屬（除鋰）的碳酸鹽易溶于水，其它金屬碳酸鹽難溶于水。（2）對(duì)于難溶的碳酸鹽，其相應(yīng)的碳酸氫鹽有較大的溶解度。如：難溶的CaCO3礦石在CO2和水的長(zhǎng)期侵蝕下，部分轉(zhuǎn)變?yōu)镃a(HCO3)2而溶解。CaCO3CO2H2O

20、Ca(HCO3)2第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物（3）對(duì)于易溶的碳酸鹽，其相應(yīng)的碳酸氫鹽有相對(duì)較低的溶解度。如：向濃的碳酸銨溶液中通入CO2至飽和便可沉淀出碳酸氫銨。溶解度的反常是由于HCO3 離子通過(guò)氫鍵形成雙聚或多聚鏈狀有關(guān)。-2Na+ + 2CO32- + CO2 + H2O 2NaHCO3第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物性質(zhì)二：水解性可溶性的堿金屬和銨的碳酸鹽、碳酸氫鹽在水溶液中水解而分別顯強(qiáng)堿性和弱堿性。CO3 H2O HCO3OH2-HCO3 H2O H2CO3OH-強(qiáng)堿性弱堿性金屬鹽（堿金屬和銨除外）+碳酸鹽堿式碳酸鹽氫氧化物第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化

21、合物（1）氫氧化物堿性較強(qiáng)的金屬如Ca2+、Ba2+、Sr2+、Ag+離子，可與 反應(yīng)，生成碳酸鹽沉淀。Ba2+BaCO3(s)（2）氫氧化物堿性較弱的金屬離子如 Cu2+、Zn2+、Pb2+、Mg2+，可與 反應(yīng)，為堿式碳酸鹽沉淀。2Cu2+ H2OCu2(OH)2CO3(s)CO2(g)第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物（3）強(qiáng)水解的金屬離子，特別是兩性的（如Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+），其氫氧化物溶度積小，沉淀為氫氧化物。2Al3+ 3H2O2Al(OH)33CO22Fe3+ 3H2O2Fe(OH)33CO2第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物性質(zhì)三：碳酸

22、鹽的熱穩(wěn)定性 碳酸鹽的另一重要特征是不穩(wěn)定性，一般碳酸鹽的熱穩(wěn)定性高于碳酸氫鹽。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 SiO2不溶于水，硅酸不能用SiO2與水直接作用制得，而只能用可溶性硅酸鹽與酸作用生成。 SiO44- + 4H+ = H4SiO4 K1=3.010-10 硅酸和硅酸鹽硅酸通式：xSiO2 yH2O原硅酸H4SiO4x=1y=2SiO22H2O偏硅酸H2SiO3x=1y=1SiO2H2O二偏硅酸H2Si2O5x=2y=12SiO2H2O通常用 SiO2H2O 代表硅酸第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物硅酸通過(guò)洗滌、干燥、活化可得多孔硅膠。硅膠是一種具有物理吸附作用的

23、吸附劑，可以再生反復(fù)使用。浸泡CoCl2硅酸凝膠催化劑載體干燥劑H4SiO4單分子形式硅酸溶液硅酸溶膠硅酸凝膠硅膠放置縮和加酸電解質(zhì)烘干活化白色透明軟而有彈性固體第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物硅酸鹽可溶性：Na2SiO3(水玻璃)、K2SiO3不溶性：有大部分硅酸鹽難溶于水，且有特征顏色。硅酸鹽SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 硅酸鹽和SiO2一樣，都是以硅氧四面體為基本結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)不同的連接方式組成不同的硅酸根陰離子。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物1)、單個(gè)的硅氧四面體、正硅酸鹽，Mg2SiO4 (橄欖石)；2)、共用一個(gè)氧原子的兩個(gè)硅氧四面體

24、相連，Sc2Si2O7 (鈧硅石)；3)、許多硅氧四面體聯(lián)結(jié)成無(wú)限長(zhǎng)的單鏈；4)、每一個(gè)硅氧四面體通過(guò)共用三個(gè)氧原子與鄰近三個(gè)硅氧四面體聯(lián)結(jié)，形成片層狀結(jié)構(gòu)。云母 KMg3(OH)2Si3AlO10；5)、硅氧四面體間通過(guò)四個(gè)共用氧原子而組成各種各樣空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物分子篩 它具有由SiO4和AlO4四面體結(jié)構(gòu)的空間立體結(jié)構(gòu), 其通式為：Mx/n(AlO2)x(SiO2)y).mH2O用途：吸附劑、干燥劑、催化劑和催化劑載體等。特點(diǎn)：有大的比表面（500-1000 m2.g-1），孔徑均勻，有好的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。分子篩第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化

25、合物Ge、Sn、Pb的氫氧化物及含氧酸鹽第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物鍺、錫、鉛氫氧化物組成不定的氧化物的水合物：xMO2 yH2OxMO yH2O兩性氧化物鍺、錫、鉛氫氧化物鍺、錫、鉛可溶性鹽氧化物堿水難溶于水Ge(OH)4（棕色）Ge(OH)2（白色）Sn(OH)2（白色）Pb(OH)4（棕色）Sn(OH)4（白色）Pb(OH)2（白色）酸性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)還原性增強(qiáng)酸性增強(qiáng)氧化性增強(qiáng)兩性弱酸第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物（1）Sn(OH)2 制備向Sn2+鹽的溶液中加入強(qiáng)堿溶液，立即析出白色膠狀的氫氧化錫。Sn2+2OH- Sn(OH)2第十四章 碳族元素14.2

26、 單質(zhì)及化合物 性質(zhì) 兩性 Sn(OH)2既能溶于酸也能溶于過(guò)量的堿溶液。Sn(OH)2 OH - Sn(OH)3-Sn(OH)2 2H+ Sn2+2H2O亞錫酸根第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 制備-錫酸由錫(IV)鹽或四鹵化錫水解或與適量的堿或氨水作用而得到的。Sn4+4H2O Sn(OH)4(s,白) 4H+Sn4+4NH3H2O Sn(OH)4(s,白) 4NH4+Sn(OH)4是-錫酸或SnO22H2O（2）錫酸 (Stannic Acid)第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物二氧化錫的水合物xSnO2 yH2O長(zhǎng)期放置或加熱4NO2H2O-錫酸-錫酸-錫酸Sn4HNO

27、3-錫酸-錫酸第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物-錫酸與-錫酸的區(qū)別-錫酸-錫酸白色無(wú)定形粉末或凝膠狀沉淀難溶于水，能溶于酸、堿白色結(jié)晶固體，具有SnO2四方結(jié)構(gòu)不溶于水、酸、堿第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物（3）Pb(OH)2Pb(OH)2具有兩性，溶于酸生成鉛鹽，溶于堿生成亞鉛酸鹽。Pb(OH)2加熱脫水，溫度高可得紅色PbO，溫度低可得黃色的PbO。Pb(OH)22HCl PbCl22H2OPb(OH)2NaOH NaPb(OH)3Pb(OH)2 PbOH2O第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 SiH4：無(wú)色無(wú)臭氣體，m.p. 88K；b.p. 161K，氫的電負(fù)性

28、介于C和Si之間，故SiH4中共用電子對(duì)靠近氫，使得SiH4的還原性比CH4強(qiáng)，Si外層有空的d軌道，故SiH4比CH4活潑。硅烷性質(zhì) 對(duì)碳：C-C、C-H鍵很強(qiáng)，可以形成很長(zhǎng)鏈，碳?xì)浠衔锓N類多。 對(duì)硅：Si-Si鍵C-C鍵，故硅的氫化物的種類遠(yuǎn)不如碳?xì)浠锒?，SinH2n+2、n = 1、2、6。五、氫化物第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物1)、SiH4的熱穩(wěn)定性不如CH4，SiH4 Si + 2H22)、SiH4的還原性強(qiáng)，在空氣中自燃 SiH4 + 2O2 SiO2 + 2H2O SiH4 + 2KMnO4 2MnO2 + K2SiO3 + 2H2O + H23)、SiH4易水解

29、： SiH4 + (n+2)H2OSiO2.nH2O + 4H2 第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物SiO2 + 4Mg = Mg2Si +2MgOMg2Si +4HCl = SiH4 + 2MgCl2 此法制得的SiH4不純，常含乙硅烷，丙硅烷SiCl4 + LiAlH4 = SiH4 + LiCl + AlCl3硅烷的制法 第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2OSi + 2Cl2 = SiCl4 SiO2 + 2C + 2Cl2 = SiCl4 + 2COSi的鹵化物：SiF4和SiCl4六、鹵化物和硫化物SiF4、SiCl4的結(jié)構(gòu)其

30、制備：第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物1、Si、Sn、Pb的鹵化物比較SiF4、SiCl4與CF4、CCl4 共價(jià)化合物 非極性分子 揮發(fā)性比較大 熔沸點(diǎn)比較低（1）相同點(diǎn)SiCl4、SiF4遇水強(qiáng)烈的水解，在潮濕的空氣中發(fā)煙。CCl4、CF4不活潑，遇水不水解；（2）不同點(diǎn)SiCl43H2O H2SiO34HCl(g)水解SiF44H2O H4SiO44HF(g)水解第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物對(duì)SiF4來(lái)講，水解后產(chǎn)生的HF與部分SiF4配合生成氟硅酸配離子SiF6。2-SiF42HF H2SiF6 (氟硅酸)配合碳的鹵化物不水解，硅的鹵化物卻容易水解？碳原子只能利用2

31、s、2p軌道去成鍵，它沒(méi)有3d軌道；而硅有空的3d軌道，當(dāng)遇到水分子時(shí)，空的3d軌道接受水分子中氧原子提供的孤對(duì)電子而形成配位鍵，同時(shí)使原有的鍵削弱、斷裂，這就是鹵化硅容易水解的實(shí)質(zhì)。第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 C、Si只能生成四鹵化物，而Sn和Pb可以有二鹵化物和四鹵化物。氯化亞錫 性質(zhì)性質(zhì)二：水解性性質(zhì)一：還原性第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物（1）與HgCl2反應(yīng)氯化亞錫能把汞鹽還原為白色的亞汞鹽。Sn2+2HgCl24Cl- SnCl6 Hg2Cl2(s)2-Sn2+Hg2Cl24Cl- SnCl62Hg (l)2-若SnCl2過(guò)量，亞汞鹽會(huì)被進(jìn)一步還原為黑色的金

32、屬汞。該反應(yīng)用于鑒定Sn2+、Hg2+性質(zhì)一：還原性EA/V Sn4+Sn2+Sn0.154-0.136第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物（2）與Fe3+反應(yīng)SnCl2能把Fe(III)鹽還原為Fe(II)鹽，把單質(zhì)碘還原為 I- 。2Fe3+Sn2+ 2Fe2+Sn4+I2Sn2+ 2I-Sn4+第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物SnCl2的溶液可被空氣中的O2氧化，加入金屬錫可以防止氧化。2Sn2+ O2 4H+ 2H2O2Sn4+Sn4+Sn 2Sn2+（3）與O2反應(yīng)第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物氯化亞錫在水中易水解生成白色的堿式鹽沉淀。SnCl2H2O Sn(O

33、H)Cl(s)HClSnCl2濃鹽酸（少量）SnCl2溶液性質(zhì)二：水解性配制氯化亞錫溶液時(shí)必須加酸防止水解,加錫防止氧化。加水稀釋加錫粒如何配制SnCl2溶液?第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 SnCl4由金屬錫和過(guò)量Cl2反應(yīng)制得，它是無(wú)色液體，不導(dǎo)電，是典型的共價(jià)化合物，可溶于有機(jī)溶劑，遇水強(qiáng)烈水解，在濃鹽酸中則生成六氯合錫酸： SnCl4 + 2HCl = H2SnCl6 PbCl2可用Pb和Cl2反應(yīng)制得，也可通過(guò)PbO與HCl反應(yīng)。PbCl2在冷水中難溶，在熱水中易溶，而在HCl中還會(huì)發(fā)生絡(luò)合，而增大溶解度： PbCl2 + 2Cl- = PbCl42-。 PbCl4只在低溫

34、時(shí)穩(wěn)定，常溫即分解。 PbCl4 = PbCl2 + Cl2 第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物硫化物(MS)二硫化物(MS2)鉛鍺、錫2、Sn、Pb的硫化物第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物向Sn(IV)鹽溶液中通入H2S，立即析出黃色SnS2沉淀。Sn4+2H2S SnS24H+（1）硫化錫黃色制備第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物SnS2沉淀不溶于強(qiáng)酸，但在濃鹽酸中生成六氯合錫酸而溶解。SnS26HCl H2SnCl62H2SSnS32-2H+ SnS2H2S在硫代錫酸鹽溶液中加酸，則又析出黃色SnS2沉淀。SnS2 S2- SnS32-SnS2沉淀能溶解在堿金屬硫化物溶液中生成硫代錫酸鹽。性質(zhì)第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物 向Sn(II)鹽溶液中通入H2S，立即析出暗棕色的SnS沉淀。Sn2+ H2S SnS2H+（2）硫化亞錫暗棕色制備第十四章 碳族元素14.2 單質(zhì)及化合物SnS沉淀能溶解于多硫化物溶液生成硫代錫酸鹽。SnSS2 SnS32-2-在硫代錫酸鹽溶液中加酸，則又析出黃色SnS2沉淀。SnS32-2