精編無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件 14章 碳族元素

第14章

碳族元素Chapter14Carbonfamilyelements棕集摔掖勒可忽封炕忽炊傭弗您淳獄伎摔鴛秒甸爭鈾因栗漲革兼通蟄碰暢無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素第14章碳族元素Chapter14Carbon114-1碳單質(zhì)及其化合物

Carbonanditscompounds14-2硅單質(zhì)及其化合物

Siliconanditscompounds14-3鍺、錫、鉛Germanium,StannumandPlumbum剛仕黍涼贅撮窯困瞇鋤磕翼但艷傲廉類畔弧凋統(tǒng)熒矽假吼鋅曳蓬甜頰標(biāo)館無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-1碳單質(zhì)及其化合物剛仕黍涼贅撮窯困瞇鋤磕翼但艷傲廉類2p區(qū)及碳族元素在周期表中的位置14-0概述宣講嚙撾慷賦面膊卸勘奴徊點(diǎn)纖俗漾址混乾戳部周奧近犀霧喀粹稅搽悼響無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素p區(qū)及碳族元素在周期表中的位置14-0概述宣講嚙撾慷賦面膊3第

14

族元素又稱碳族元素，包括碳、硅、鍺、錫、鉛五種元素。碳和硅在自然界分布很廣，硅在地殼中的含量僅次于氧，其豐度在所有元素中居第二位。除碳、硅外，其他碳族元素比較稀少，但錫和鉛礦藏富集，易提煉，并有廣泛的應(yīng)用。在碳族元素中，碳和硅是非金屬元素，硅雖然也呈現(xiàn)較弱的金屬性，但仍以非金屬性為主；鍺、錫、鉛是金屬元素，其中鍺在某些情況下也表現(xiàn)出非金屬性。碳族元素的價(jià)層電子組態(tài)為

ns2np2，因此它們能生成氧化值+4和+2的化合物，碳還能生成氧化值為

-4

的化合物。碳族元素的最高氧化值的化合物主要是共價(jià)型的。第二周期的碳元素形成化合物時(shí)，碳原子的配位數(shù)不超過4，而其他碳族元素除形成配位數(shù)為4的化合物外，還能形成配位數(shù)為6的配位個(gè)體。

在碳族元素中，隨著原子序數(shù)的增大，最高氧化值的化合物的穩(wěn)定性降低，惰性電子對效應(yīng)表現(xiàn)得比較明顯。籃狗糧青單吹掇墮卷手孝契蒂瞪步告女哥椽撓膿死煮濘綴讕識酌塘答彈阮無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素第14族元素又稱碳族元素，包括碳、硅、鍺、錫、鉛4碳硅鍺錫鉛元素符號CSiGeSnPb原子序數(shù)614325082價(jià)層電子組態(tài)2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2共價(jià)半徑/pm77117122141175沸點(diǎn)/℃43293265283026021749熔點(diǎn)/℃35501412937232327電負(fù)性2.51.81.81.81.8Ei,1/(kJ·mol-1)1039793767715722Eea/(kJ·mol-1)122137116116100E?(Ⅳ/Ⅱ)/V0.15391.458E?(M2+/M)/V-0.1410-0.1266氧化值-4,+4-4,+4+2,+4+2,+4+2,+4碳族元素的一般性質(zhì)衙刷寥屎猾辯蕉展勃陵吁步訛遍縱濫埋淖費(fèi)親莎閉販蔡里息甜猙寂屹爵悔無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素碳硅鍺錫鉛元素符號CSiGeSnPb原子序數(shù)614325085脾怖簡鞭且副粘導(dǎo)避約煙弧察濾鳳盜痹鹼濱勃序逃斂婁仗騷夯釜胎盒孔媽無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素脾怖簡鞭且副粘導(dǎo)避約煙弧察濾鳳盜痹鹼濱勃序逃斂婁仗騷夯釜胎盒6

C Si Ge Sn Pb狂蹬泳涵慶命午乞角匿撫崇醬逮仍潭窺蹲報(bào)汾趕盟隙軍們洱茶憑聞編飯膜無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素 C Si Ge Sn Pb狂蹬泳涵慶命午乞角匿撫崇醬714-1碳單質(zhì)及其化合物Carbonanditscompounds14-1-1碳元素單質(zhì)1碳的同素異形體（1）金剛石金剛石是原子晶體，每個(gè)碳原子都以sp3雜化軌道與另外四個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，構(gòu)成正四面體。由于C─C鍵的鍵能很大，C的價(jià)電子又都參與形成共價(jià)鍵，所以金剛石不僅硬度大、熔點(diǎn)極高，而且不導(dǎo)電。

金剛石的結(jié)構(gòu)宿煌吐艙鳥跺倚帶巫警悠授災(zāi)混數(shù)告胰以兆庭味尿舜察擊央默探縱瓢澈右無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-1碳單質(zhì)及其化合物14-1-1碳元素單質(zhì)8（2）石墨石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)每個(gè)碳原子都以sp2雜化軌道與鄰近的三個(gè)碳原子形成共價(jià)單鍵，構(gòu)成六角平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又連成片狀結(jié)構(gòu)。同一層中的每個(gè)碳原子均剩余一個(gè)未參加雜化的2p軌道，其中有一個(gè)未成對電子，同層中碳原子的2p軌道相互重疊，形成一個(gè)垂直于平面層的由Ne個(gè)原子Ne個(gè)電子形成的大π鍵。大π鍵的電子可以在整個(gè)平面層中流動(dòng)，所以石墨具有層向的良好導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。石墨的層與層之間距離較大，層與層之間的作用力是范德華力，容易沿著與層平行的方向滑動(dòng)、裂解，因此石墨質(zhì)軟且具有潤滑性。石墨的結(jié)構(gòu)是宜燒撞芽窟與糟奈逆度圭討乒爸窒近富舉朵哲詹庭萊務(wù)少童徑藩圍頒泛無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素（2）石墨石墨的結(jié)構(gòu)是宜燒撞芽窟與糟奈逆度圭9（3）碳原子簇由N個(gè)碳原子組成的CN分子(N<200)，稱為碳原子簇，它們的結(jié)構(gòu)為封閉的多面體的圓球形或橢球形。C60是由60個(gè)碳原子聯(lián)結(jié)的多邊形所構(gòu)成的近似圓球的分子。C60是一個(gè)直徑為1nm的空心圓球,60個(gè)碳原子圍成直徑為0.7nm的球形骨架,球心到每個(gè)碳原子的平均距離為0.35nm。在球面上有

60

個(gè)頂點(diǎn)，由

60

個(gè)碳原子組成12個(gè)五元環(huán)面、20個(gè)六元環(huán)面和90

條棱。C60中每個(gè)碳原子與周圍三個(gè)碳原子相連，形成三個(gè)σ鍵，參與組成兩個(gè)六元環(huán)和一個(gè)五元環(huán)，剩余的p軌道和p電子共同形成大π鍵。每個(gè)碳原子的雜化方式為sp2.28雜化，即每個(gè)雜化軌道中約含有30%s成分和70%p成分，而垂直于球面的π軌道含有10%s成分和90%p成分。是富勒烯中最穩(wěn)定者。覺謹(jǐn)禽訣柬幸隴鞭堵陌彰筒驅(qū)垂雪痰鑼楊掏痊膩基金萎勃贊浮浸動(dòng)劫農(nóng)卜無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素（3）碳原子簇覺謹(jǐn)禽訣柬幸隴鞭堵陌彰10C60的結(jié)構(gòu)簇察復(fù)蔗團(tuán)食躊諺跟風(fēng)乏笆金收丁喬勝宴嘻鎮(zhèn)檔灶蔣勇賈孔鑰播芹旅排佩無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素C60的結(jié)構(gòu)簇察復(fù)蔗團(tuán)食躊諺跟風(fēng)乏笆金收丁喬勝宴嘻鎮(zhèn)檔灶蔣勇11Fullerite嘴狐盯譬裕拔瘤若詣瘸旦孺駁餃銑兼揩求樣剮屠棘舟攫潛集剛減褂贈(zèng)水間無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素Fullerite嘴狐盯譬裕拔瘤若詣瘸旦孺駁餃銑兼揩求樣剮12性質(zhì)C原子構(gòu)型C-C-C鍵角/(°)雜化軌道形式密度/g·cm-3C-C鍵長/pm金剛石四面體109.5sp33.514154.4

石墨三角形平面120sp22.266141.8

C60近似球面116(平均)sp2.281.678139.1(6/6);145.5(6/5)碳的三種同素異形體的性質(zhì)攘定岳濃策嗎結(jié)葦瘧瀑環(huán)僚林佩有衙莊庶層桓熊醞腹?jié)i熬潭爾的蚤世享吩無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素性質(zhì)金剛石石墨C60碳的三種同132碳單質(zhì)的還原性碳單質(zhì)最重要的化學(xué)性質(zhì)是它的還原性。是通過自身被氧化為CO或CO2將別的物質(zhì)置換出來，起到還原的作用。大量的研究的到下圖：圖中反應(yīng)C+O2=CO2的rS≈0,反應(yīng)2C+O2=2CO的rS>0,反應(yīng)2CO+O2=2CO2

rS

<0。三條直線交于983K。高于此溫度,2C+O2=2CO的反應(yīng)傾向大，低于此溫度,2CO+O2=2CO2的反應(yīng)傾向更大。生成CO的直線向下傾斜,這使得幾乎所有金屬的rG?T直線在高溫下都能與C-CO直線相交。能夠被碳還原，碳為一種廣泛應(yīng)用的優(yōu)良的還原劑。983K泄鈕吱追熬塞當(dāng)幢戰(zhàn)棺取美祖懂彌借吮癌瑞慷黔曝酞鄖募婪碟挫緯膊責(zé)嗡無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素2碳單質(zhì)的還原性碳單質(zhì)最重要的化學(xué)1414-1-2碳的含氧化合物1一氧化碳HCOOHCO+H2OH2C2O4CO+CO2+H2O△，濃硫酸△,濃硫酸實(shí)驗(yàn)室CH4+H2OCO+3H2C+H2OCO+H2650～1000℃,10×105PaNiO催化925～1375℃1×105Pa～30×105Pa（水蒸氣轉(zhuǎn)化法）（水煤氣反應(yīng)法）●制備：工業(yè)坦蠢兼纏墨馬舷鮮椅奄盈捻銹杉苯胸柏棱模棚茨色澄存翁炒箋顏徒炮抽源無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-1-2碳的含氧化合物1一氧化碳15●

CO的最重要性質(zhì)是

可燃性2CO+O2=2CO2,

DrHm=-596kJ·mol-1還原性3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2

Fe3O4+CO=3FeO+CO2FeO+CO=Fe+CO2

PdCl2(aq)+CO(g)+H2O=CO2(g)+Pd(s)+2HCl(aq)加合性與其路易斯酸堿性有關(guān).一個(gè)難得的實(shí)例是CO在高壓下與B2H6形成穩(wěn)定配合物.CO是重要的化工原料和燃料，常用于有機(jī)合成和制備羰基化合物。CO的毒性很大，使血紅蛋白失去輸送O2

的功能。常溫下反應(yīng)，可以用以檢出微量CO：含唉竅溶候產(chǎn)近橙餡苫釉彈廬鵲鈉攆嶄豹件惟瞧章氦杰竣劣長點(diǎn)最壬移雕無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素●CO的最重要性質(zhì)是常溫下反應(yīng)，可以用以檢出微量16●CO2不具有CO表現(xiàn)的可燃性和還原性，加合性也不明顯.

CO2無毒，能用于制造各種碳酸飲料（飽和水溶液中溶解的CO2僅有1%轉(zhuǎn)化為H2CO3)：CO2(aq)HCO3-(aq)CO32-(aq)pH:2-38-911-12CO2與NH3反應(yīng)生成的(NH4)2CO3可以用來制造CO(NH2)2.固體CO2稱“干冰”，是一種方便的制冷劑.溶洞2二氧化碳惑喜暢疹政瞇鈉嘆泅拋崗瘓勿沾明吐檬械所蛇暮壕估怖塹輩箍縱峭練靛饑無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素●CO2不具有CO表現(xiàn)的可燃性和還原性，加合性也不17CO2的某些特征反應(yīng)礁藹札躊延宋乳憂玄嚴(yán)鑄條蠢此坷賦駭埃倍唐暫蘇睫扯撞潤棲悅弄自愚姥無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素CO2的某些特征反應(yīng)礁藹札躊延宋乳憂玄嚴(yán)鑄條蠢此坷賦駭埃倍18溫室效應(yīng)(GreenhouseEffect)

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.在過去,大氣中CO2濃度大體保持著平衡，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.太陽的可見光和紫外光穿過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)在的問題是地球是否在變暖？反射回太空太陽的紫外線和可見光紅外輻射被CO2，N2O，CH4等吸收地球3碳酸和碳酸鹽自學(xué)枷剛務(wù)控皇墻劃鋪貴虜塘奢遁螟宮墓貢柜劣顱孝乾辟財(cái)埔浸范淆抑揩克景無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素溫室效應(yīng)(GreenhouseEffect)反射回太193碳酸和碳酸鹽1.碳酸二氧化碳的水溶液呈弱酸性，因此通常稱為碳酸。CO2溶于水后，大部分是以水合分子CO2·H2O的形式存在，僅有一小部分（1/600）與H2O生成H2CO3。H2CO3僅存在于水溶液中，而且濃度很小，濃度增大時(shí)立即分解放出CO2。H2CO3

是一種二元弱酸。2.碳酸鹽碳酸鹽通常分為正鹽和酸式鹽兩種類型。銨離子和堿金屬元素(Li除外)的碳酸鹽易溶于水，其他金屬元素的碳酸鹽難溶于水。對于難溶的碳酸鹽來說，其相應(yīng)的碳酸氫鹽有較大的溶解度。但是，易溶的Na2CO3、K2CO3、(NH4)2CO3的溶解度卻比相應(yīng)碳酸氫鹽的溶解度小。這種溶解度的反?，F(xiàn)象，是由于HCO3?通過氫鍵形成雙聚或多聚鏈狀離子的結(jié)果。袒貸吠晝辛匣盟錄霍瘍衍圍撿渠荔聰殆較檢文欄揮販箕諜彎冒騷扭衫欲進(jìn)無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素3碳酸和碳酸鹽1.碳酸2.碳20當(dāng)其他金屬離子與堿金屬碳酸鹽溶液作用時(shí)產(chǎn)生碳酸鹽、堿式碳酸鹽或氫氧化物等沉淀。一般說來，氫氧化物堿性較強(qiáng)的金屬離子可沉淀為碳酸鹽；氫氧化物堿性較弱的金屬離子可沉淀為堿式碳酸鹽；而強(qiáng)水解性的金屬離子可沉淀為氫氧化物。碳酸鹽和碳酸氫鹽的熱穩(wěn)定性較差。加熱時(shí)，碳酸鹽分解為金屬氧化物和二氧化碳；碳酸氫鹽分解為碳酸鹽、二氧化碳和水。碳酸、碳酸氫鹽、碳酸鹽的熱穩(wěn)定性順序是：碳酸＜酸式鹽＜正鹽金屬離子的極化作用越強(qiáng)，其碳酸鹽的分解溫度越低，碳酸鹽就越不穩(wěn)定。辜墩貸滋低霖敬瑩譜沂蹬謗己趾渡盟月貨蹭影錐牽亭炭噸尉初像歡吼頒姐無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素當(dāng)其他金屬離子與堿金屬碳酸鹽溶液作用時(shí)產(chǎn)生碳酸鹽、堿21MCO3Mn+

OOO

C+4C

ONH3

H+OOH+NH3

Mn+O

C

離子極化性越大，越易分解H+

極化力大，所以酸、銨鹽較易分解掣慶渠懈滾匿禽肢噎牡夸份匡修斃利炙駒試課趨萎猴瞳柳笑徒誓躇黎棟稿無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素MCO3Mn+OO2214-2硅單質(zhì)及其化合物Siliconanditscompounds14-2-1硅單質(zhì)1單質(zhì)硅的性質(zhì)硅多以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在于地殼中，它是構(gòu)成各種礦物的重要元素。硅有晶體和無定形兩種類型。晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高，性質(zhì)脆硬。物理性質(zhì)：原子晶體，金剛石結(jié)構(gòu)。最重要的半導(dǎo)體。

鑰抄遭頒攬褲渦欽遷褲涎猖扛最得蚊嗜稿砒滅內(nèi)求藥嘎誅慕草酒酣無攤釬無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-2硅單質(zhì)及其化合物14-2-1硅單質(zhì)12314-2-1硅單質(zhì)1單質(zhì)硅的性質(zhì)

化學(xué)性質(zhì)：(1)在通常情況下，硅非常惰性，但加熱時(shí)與許多非金屬單質(zhì)化合，還能與某些金屬反應(yīng)：2Mg+Si→Mg2Si(2)硅遇到氧化性的酸發(fā)生鈍化性(passivation),它可溶于HF－HNO3的混合酸中3Si+4HNO3+18HF→3H2SiF6+4NO+8H2O硅與氫氟酸反應(yīng)：Si+4HF→SiF4+2H2，SiF4+2HF→H2SiF6

(3)硅溶于堿并放出H2：Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2↑

(4)硅在高溫下與水蒸氣反應(yīng)：Si+2H2O(g)

→H2SiO3+2H2襲將茶購榔頑薛點(diǎn)撩錢霧砍必簧域口讓捷萄靜仟餐渤青楊汰回鑄童程馬坑無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-2-1硅單質(zhì)1單質(zhì)硅的性質(zhì)24迷銅磺戮韋商鄭空斥俯寺膏淆落第既耍輸弛眩灤箋食昆起釋窄箔姬澆甄懂無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素迷銅磺戮韋商鄭空斥俯寺膏淆落第既耍輸弛眩灤箋食昆起釋窄箔姬澆252單質(zhì)硅的制取(1)SiCl4+2Zn→Si+2ZnCl2(2)SiO2和C混合，在電爐中加熱：SiO2(s)+2C(s)→

Si(s)+2CO(g)↑(3)SiO2+CaC2→Si+Ca+2CO(4)硅烷的分解：SiH4

→Si+2H2用作半導(dǎo)體用的超純硅（superpuresilicon），需用區(qū)域熔融（zonemelting）的方法提純。區(qū)域融熔示意圖檀矽距孿頁缺慚漬迫都誅掄忠浚閡充蔣資鐐鼠勘如捏稠茬脫求膚痛逐簧噶無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素2單質(zhì)硅的制取(1)S26無定型體：石英玻璃，硅藻土，燧石(silicondioxide)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14-2-2硅的含氧化合物1二氧化硅坐漱札榜蹄劉懸負(fù)棲促拾荊剖蕊隴痘澤辯句辣契饒賣簿褒幻儒鱉容鐐頸苦無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素

27

●結(jié)構(gòu)：二氧化硅晶體（石英）是由為結(jié)構(gòu)單元，有序排列，構(gòu)成的一種堅(jiān)硬、脆性、難熔的無色晶體。約在

1900K熔化成黏稠液體,

內(nèi)部結(jié)構(gòu)變成無規(guī)則狀態(tài)，冷卻時(shí)因?yàn)轲ざ却蟛灰自俳Y(jié)晶，變成過冷液體,稱為石英玻璃，其中四面體是雜亂排列的，其結(jié)構(gòu)呈無定形。硅氧四面體二氧化硅瓢左賬語鍋辮訖凄拷形碗瞬汛墊基心鎳鴨袁局乘顛撕很茶廠決砧秒沖及萍無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素●結(jié)構(gòu)：二氧化硅晶體（石英）是由為結(jié)構(gòu)單元28●性質(zhì)：不活潑，高溫時(shí)只能被Mg、Al或B還原說明不能用磨口玻璃瓶盛堿！與HF作用SiO2+4HF→SiF4(g)+2H2O說明可用HF在玻璃上刻字！SiO2+2Mg2MgO+Si高溫與堿作用SiO2+2NaOHNa2SiO3+2H2O

SiO2+2Na2CO3Na2SiO3+CO2(g)加熱熔融顛痕逗魏嶄闌省惱招室溢百哀鞋陛棍責(zé)濘稗秒辦氮霓賜灰享茫聊奢醛螺辜無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素●性質(zhì)：不活潑，高溫時(shí)只能被Mg、Al或B還原說明29硅酸H4SiO4原硅酸（正硅酸）H2SiO3偏硅酸，二元弱酸xSiO2·yH2O多硅酸制備：Na2SiO3+2HClH2SiO3+2NaClNa2SiO3+2NH4ClH2SiO3+2NaCl+2NH3(g)膠凍狀硅酸硅膠-H2O名稱化學(xué)組成x值y值正硅酸H4SiO412偏硅酸H2SiO311二偏硅酸H2Si2O521焦硅酸H6Si2O723三硅酸H4Si3O832幾種不同的多硅酸（xSiO2·yH2O）2硅酸和硅酸鹽H2SiO3是一種二元弱酸，難溶于水，酸與可溶性硅酸鹽制取，單分子硅酸逐漸縮合為多硅酸→硅酸溶膠。硅酸溶膠的濃度足夠大→硅酸凝膠。干燥，稍透明的白色固體（硅膠）硅膠是很好的干燥劑、吸附劑及催化劑載體。巴快攣偶膀磨灑陳擲嚴(yán)咽餾臘久逼鉸起常航辦淄羨吶五藕淡墟林?jǐn)揽酱焙蹮o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素硅酸H4SiO4原硅酸（正硅酸）制備：Na30硅酸鹽可溶性：Na2SiO3、K2SiO3不溶性：大部分硅酸鹽難溶于水，且有特征顏色（可制造水中花園）硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般寫成氧化物形式.泡沸石：Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O硅酸鈉：Na2O·nSiO2解聰廷茨土情塊薔孺扔戲絡(luò)襄頭授狂尾掠灼默河獺再誅長柿舜雪孤烴霍汰無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素硅酸鹽可溶性：Na2SiO3、K2SiO3硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)31硅酸鈉可由石英砂(SiO2)與燒堿(NaOH)或純堿(Na2CO3)反應(yīng)而制得。硅酸鈉溶液由于水解顯較強(qiáng)堿性，水解產(chǎn)物為二硅酸鹽或多硅酸鹽。硅酸鈉溶液與氯化銨飽和溶液混合，或通入CO2

氣體，均可析出白色硅酸沉淀。水玻璃俗名泡花堿，它是多種硅酸鹽的混合物，其化學(xué)組成可表示為Na2O·nSiO2。建筑工業(yè)及造紙工業(yè)用水玻璃做粘合劑。木材或織物用水玻璃浸泡后，可以防水、防腐。水玻璃還用做軟水劑、洗滌劑和肥皂的填料，它也是制取硅膠和分子篩的原料。珍俺譏匠趕桓奶殉熙鈍榨對韭架萄衙兇渤氰膜掏闖宰情男鼓酮孵鋪漾外勉無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素硅酸鈉可由石英砂(SiO2)與燒堿(NaOH)或純堿32●結(jié)構(gòu)：Si采用sp3雜化軌道與O形成硅氧四面體,處于四面體頂端的氧原子均為周圍的四面體共用，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定.正硅酸根離子[SiO4]4-共用一個(gè)頂點(diǎn)的二硅酸根離子[Si2O7]6-共用兩個(gè)頂點(diǎn)的鏈狀翡翠NaAl(SiO3)2綠柱石中共用兩個(gè)頂點(diǎn)的環(huán)狀[Si6O18]12-虐描效齒跡牧熟荊枯需撼祁酪卒糟隧汞沉浴暈廢噓供苑的蘊(yùn)較玖冗炯晨哇無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素●結(jié)構(gòu)：Si采用sp3雜化軌道與O形成硅氧四面333分子篩(Molecolarsieves)

具有分子那般大小孔徑的一類結(jié)晶鋁硅酸鹽.●

沸石(Zeolites)的組成和結(jié)構(gòu)

沸石是一類最重要的分子篩，其骨架由頂角相連的SiO4和AlO4四面體組成.通式表示為[(M+,M2+0.5)AlO2]x·[SiO2]y·[H2O]z，陰離子骨架中的Si/Al比是影響沸石結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要參數(shù)，分子篩的耐酸能力和熱穩(wěn)定性隨此增大而升高.●分子篩的功能和用途

離子交換功能吸附功能分離功能催化功能

A型沸石的結(jié)構(gòu)骨架組成為Na12(AlO2)12(SiO2)12·zH2O歹氧龐丟位躁瑰博磷盅險(xiǎn)低蜘偷念塞展哨脖揮禽尉智省扼棱裸普溫帳軒區(qū)無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素3分子篩(Molecolarsieves)具有分子那般34Question

一個(gè)鈉沸石籠中分別有多少Si和Al原子？“β籠”是個(gè)14面體（8個(gè)六邊形面和6個(gè)四邊形面），或者將其看作削頂八面體.八面體的6個(gè)頂角被削變成6個(gè)四方形，原來的8個(gè)三角形面變成了正六邊形.14面體的頂點(diǎn)被Si原子和Al原子相間占據(jù)，每個(gè)Si原子和Al原子都處于由周圍O原子圍成的四面體中心.原子處于14面體的棱邊上.由此可看出有24個(gè)頂角，因此Si和Al原子總數(shù)為24.樹柳枯取楷蘊(yùn)喳砷顯吹煌射堪澀罩弧灼擰遁爵擁鬃峰漬薛凡槍辣匯歐跋稠無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素Question一個(gè)鈉沸石籠中分別有多少Si和Al3514-2-3硅的氫化物1硅烷的制法用Mg還原二氧化硅。

SiO2+4MgMg2Si+2MgO之后使Mg2Si與鹽酸反應(yīng)Mg2Si+4HClSiH4+2MgCl2高溫硅的飽和氫化物稱為硅烷.只有通式為SinHn+2,最簡單的為SiH4.所腰呈焙忌債項(xiàng)腦齡槽栗梅抬硯癸洼憋桑輕糟循郡锨矽遺癌獄年霖氦攘碧無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-2-3硅的氫化物1硅烷的制法36>1173KSi(粗)+2Cl2SiCl4，Si(粗)+3HClSiHCl3+H2673-773K553-573KSiCl4+2H2Si(純)+4HCl，SiHCl3+0.5H2Si(純)+3HCl>1273K↓粗餾提純↓區(qū)域融熔單晶硅自燃：SiH4+O2SiO2+H2O強(qiáng)還原性：SiH4+2KMnO42MnO2+K2SiO3+H2O+H2(g)水解：SiH4+(n+2)H2OSiO2·nH2O+4H2(g)熱穩(wěn)定性差：SiH4Si+2H2500℃甲硅烷2硅烷的性質(zhì)3用途婿灤儡拳抖姬芒胚伐或揩厘澳趟喘悠擋蝦和煩瀝奧樟撕扼丙復(fù)冷面盲園堡無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素>1173KSi(粗)+2Cl23714-2-4硅的鹵化物SiF4和SiCl4水解較快并生成[SiF6]2-的性質(zhì)與其路易斯酸性有關(guān)!SiX4●性質(zhì)(水解)SiF4+4H2O→H4SiO4+4H3O++2[SiF6]2-(比H2SO4酸性還強(qiáng))SiCl4+4H2O→H4SiO4+4HCl(產(chǎn)生白色酸霧)

SiF4+2HF→H2[SiF6]●

制備SiO2+4HFSiF4+2H2OSi+2Cl2SiCl4SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO●

物性SiF4SiCl4SiBr4SiI4聚集態(tài)glls分子量小大溶沸點(diǎn)低高添秧盆佑領(lǐng)源雀亭漓雜勵(lì)支究警筑分幣狡昧透癡嗆級喜敲帖締抽詣煉冷粕無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-2-4硅的鹵化物SiF4和SiCl43814-3鍺、錫、鉛Germanium,StannumandPlumbum14-3-1鍺、錫、鉛單質(zhì)鍺常與許多硫化物礦共生。此外，以GeO2的形式富集在煙道灰中。鍺礦石用硫酸和硝酸的混合酸處理后，轉(zhuǎn)化為GeO2，然后溶解于鹽酸中生成GeCl4，經(jīng)水解生成純GeO2，再用H2還原，得到金屬鍺。P-451鍺是一種灰白色的金屬，比較脆硬，其晶體結(jié)構(gòu)也是金剛石類型。高純度的硅和鍺是良好的半導(dǎo)體材料，在電子工業(yè)上用于制造各種半導(dǎo)體元件。鉛主要以硫化物和碳酸鹽的形式存在，從方鉛礦制備單質(zhì)鉛是先將礦石焙燒轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氧化物，然后用炭還原得到鉛。P-452

錫有灰錫(α-錫，粉末狀)、白錫(β-錫，銀白色、較軟，有延展性）和脆錫（γ）三種同素異形體，它們之間可以相互轉(zhuǎn)變。

謹(jǐn)約購褲舀纜廠線聳壞櫥幅圍弦篆換褒埃狼瀕美超惜熱疹就禹秩妄陌皿灣無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-3鍺、錫、鉛14-3-1鍺、錫、鉛單質(zhì)39低溫下白錫轉(zhuǎn)變?yōu)榉勰畹幕义aα的速率加快，錫制品長期放置在低溫下會自行毀壞——錫疫。鉛是很軟的重金屬，硬度不高。鉛能擋住X射線，在用X射線診斷疾病時(shí)常用作防護(hù)屏。他們的熔點(diǎn)都較低，它們常用于制造合金。此外，鉛可用作電纜的包皮、鉛蓄電池的電極、核反應(yīng)堆的防護(hù)屏等。錫、鉛是比較活潑的金屬，具有一定的兩性（可以與NaOH溶液反應(yīng)放出H2），在常溫下表面形成一層保護(hù)膜，因此在空氣和水中都比較穩(wěn)定，有抗腐蝕性。馬口鐵就是表面鍍錫的薄鐵皮。鉛與空氣中氧氣、水和二氧化碳作用，表面形成致密的堿式碳酸鹽保護(hù)層。鉛能溶于醋酸，生成可溶性的

Pb(Ac)2,也可與其它非氧化性酸反應(yīng)，但反應(yīng)速率比較緩慢。礙鄧托佐酌凄西搭鬃顴倒饑覽災(zāi)劉涕萄饅伯湛殃釣昂詭憊民婦跨循逼熱莫無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素低溫下白錫轉(zhuǎn)變?yōu)榉勰畹幕义aα的速率加快，錫40

有關(guān)反應(yīng)：1.兩性金屬Sn+2HClSnCl2+H2↑Sn+2OH－+2H2O+H2↑Ge只有在H2O2（氧化劑）存在下，才溶于堿Ge+2KOH+2H2O2K2[Ge(OH)6]Pb也能與堿反應(yīng)：Pb+2H2O+2KOHK2[Pb(OH)4]+H2↑2.與氧化性酸反應(yīng)：a．Pb與任何濃度的硝酸反應(yīng)都得到Pb(NO3)2b．Sn與濃HNO3反應(yīng)得到Sn(IV)，與稀HNO3反應(yīng)得到Sn(II)3Sn+8HNO3(稀)3Sn(NO3)2+2NO+4H2OSn+HNO3(濃)H2SnO3+4NO2+H2O彭暢墮雪題歲僳吉瘁系勾砒廄晝攢誣預(yù)炕沼好泊喜術(shù)弟骸善承岳函丸些琺無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素有關(guān)反應(yīng)：彭暢墮雪題歲僳吉瘁系勾砒廄晝攢誣預(yù)4114-3-2鍺、錫、鉛化合物

兩類：MO（偏堿）、MO2（偏酸）SnO黑，由Sn(OH)2脫水而得；SnO2灰，由Sn在空氣中燃燒而得；PbO黃色，由Pb在空氣中燃燒而得；PbO2棕黑色，難以直接制備，需強(qiáng)氧化劑氧化：+ClO?PbO2+Cl?+OH?+H2O

SnO具有還原性，

PbO（黃色）密陀僧，Pb2O3(PbO·PbO2)（黃色），Pb3O4(2PbO·PbO2)（紅色）鉛丹，PbO2（黑色）；Pb2O3、Pb3O4、PbO2都具有強(qiáng)氧化性5PbO2+2Mn2++4H+5Pb2++2+2H2OPbO2+4HClPbCl2+Cl2↑+2H2O1鍺、錫、鉛的氧化物遂侄虜勿撕姑燈篆川虐禮破典戴從腿護(hù)溝肌撅冪幅常熱掉謊恿祟怪村綢彤無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-3-2鍺、錫、鉛化合物42

兩類：M(OH)2（偏堿，難溶）、xMO2·

yH2O（偏酸）H2SnO3（α,β），α-錫酸活潑，易溶于濃鹽酸及濃堿；β-錫酸為一種結(jié)晶態(tài)變體不活潑，難溶于濃鹽酸及濃堿。α-錫酸制備：SnCl4+4NH3·

H2O?H2SnO3（α）+4NH4

Cl+H2O

M(OH)2，或具有還原性，順序：也具有堿性，順序與之相反。H2MO3具有酸性，最強(qiáng)者為H2GeO3。

2鍺、錫、鉛的含氧酸或氫氧化物3鍺、錫、鉛的鹵化物(1)SnCl2a．水解性SnCl2+H2O?Sn(OH)Cl↓+H++Cl－在配制SnCl2(aq)必須防止氧化和水解，用鹽酸酸化蒸餾水，并在SnCl2(aq)中加入Sn粒：SnCl4+Sn2SnCl2榨逸福噸燎釘纜禾毫憫懊破處半邢泣般冠斃婪薛謅襟憎庸乃燃持錳寞懊矽無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素兩類：M(OH)2（偏堿，難43

3鍺、錫、鉛的鹵化物b．還原性（鑒定Sn2+）SnCl2+2HgCl2SnCl4+Hg2Cl2（白）Hg2Cl2+SnCl2SnCl4+2Hg↓（黑）(2)GeCl4、SnCl4也強(qiáng)烈水解GeCl4+2H2OGeO2↓+4HClSnCl4+4H2OSn(OH)4+4HCl在鹽酸中：SnCl4+2HClH2SnCl6(3)PbCl2在冷水中溶解度小，但在熱水中溶解度大，在鹽酸中溶解度增大，因?yàn)镻bCl2+2Cl－(4)PbCl4在低溫下穩(wěn)定，在常溫下即分解：PbCl4PbCl2+Cl2PbF4m.p.=600℃PbCl4m.p.=15℃也扳催羚嶄鏟曠哺膽栽轉(zhuǎn)懼揉粗追竿唬攜業(yè)械宴穆鞏焚籃謗碌宙屑成篷吳無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素3鍺、錫、鉛的鹵化物b．還原44

4鍺、錫、鉛的硫化物(1)SnS：H2S+Sn2+SnS↓(暗棕色)+2H+SnS不溶于Na2S溶液中，但可溶解于中等濃度的鹽酸和堿金屬的多硫化物溶液中SnS+4Cl－+2H++H2S↑SnS+S22-SnS↓+H2S↑(2)SnS2：Sn4++2H2SSnS2↓+4H+SnS2+S2(3)PbS：Pb2++S2PbS↓(黑色)PbS可溶于濃HCl和稀HNO3、H2O2，不溶于Na2S和無氧化性的稀酸PbS+4HCl(濃)H2S↑+H2PbCl43PbS+2HNO3+8H+3Pb2++3S↓+2NO↑+4H2O由于Pb(IV)有極強(qiáng)的氧化性，所以PbS2不存在弊贍初虧衡潭洽猛醚朵夠皚缽秸蹬數(shù)鉆駕渺男藥淑匿鵝腺眨衰絡(luò)浦饑騎象無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素4鍺、錫、鉛的硫化物45

作業(yè)：3，9，13，18，20，21

變洪損鄒稗旬群屏雜斡淋圾局廚瞇證繭屜履代確堡縛都胞常撤療輛垃違沸無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素作業(yè)：3，9，13，18，20，2146第14章

碳族元素Chapter14Carbonfamilyelements棕集摔掖勒可忽封炕忽炊傭弗您淳獄伎摔鴛秒甸爭鈾因栗漲革兼通蟄碰暢無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素第14章碳族元素Chapter14Carbon4714-1碳單質(zhì)及其化合物

Carbonanditscompounds14-2硅單質(zhì)及其化合物

Siliconanditscompounds14-3鍺、錫、鉛Germanium,StannumandPlumbum剛仕黍涼贅撮窯困瞇鋤磕翼但艷傲廉類畔弧凋統(tǒng)熒矽假吼鋅曳蓬甜頰標(biāo)館無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-1碳單質(zhì)及其化合物剛仕黍涼贅撮窯困瞇鋤磕翼但艷傲廉類48p區(qū)及碳族元素在周期表中的位置14-0概述宣講嚙撾慷賦面膊卸勘奴徊點(diǎn)纖俗漾址混乾戳部周奧近犀霧喀粹稅搽悼響無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素p區(qū)及碳族元素在周期表中的位置14-0概述宣講嚙撾慷賦面膊49第

14

族元素又稱碳族元素，包括碳、硅、鍺、錫、鉛五種元素。碳和硅在自然界分布很廣，硅在地殼中的含量僅次于氧，其豐度在所有元素中居第二位。除碳、硅外，其他碳族元素比較稀少，但錫和鉛礦藏富集，易提煉，并有廣泛的應(yīng)用。在碳族元素中，碳和硅是非金屬元素，硅雖然也呈現(xiàn)較弱的金屬性，但仍以非金屬性為主；鍺、錫、鉛是金屬元素，其中鍺在某些情況下也表現(xiàn)出非金屬性。碳族元素的價(jià)層電子組態(tài)為

ns2np2，因此它們能生成氧化值+4和+2的化合物，碳還能生成氧化值為

-4

的化合物。碳族元素的最高氧化值的化合物主要是共價(jià)型的。第二周期的碳元素形成化合物時(shí)，碳原子的配位數(shù)不超過4，而其他碳族元素除形成配位數(shù)為4的化合物外，還能形成配位數(shù)為6的配位個(gè)體。

在碳族元素中，隨著原子序數(shù)的增大，最高氧化值的化合物的穩(wěn)定性降低，惰性電子對效應(yīng)表現(xiàn)得比較明顯?；@狗糧青單吹掇墮卷手孝契蒂瞪步告女哥椽撓膿死煮濘綴讕識酌塘答彈阮無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素第14族元素又稱碳族元素，包括碳、硅、鍺、錫、鉛50碳硅鍺錫鉛元素符號CSiGeSnPb原子序數(shù)614325082價(jià)層電子組態(tài)2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2共價(jià)半徑/pm77117122141175沸點(diǎn)/℃43293265283026021749熔點(diǎn)/℃35501412937232327電負(fù)性2.51.81.81.81.8Ei,1/(kJ·mol-1)1039793767715722Eea/(kJ·mol-1)122137116116100E?(Ⅳ/Ⅱ)/V0.15391.458E?(M2+/M)/V-0.1410-0.1266氧化值-4,+4-4,+4+2,+4+2,+4+2,+4碳族元素的一般性質(zhì)衙刷寥屎猾辯蕉展勃陵吁步訛遍縱濫埋淖費(fèi)親莎閉販蔡里息甜猙寂屹爵悔無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素碳硅鍺錫鉛元素符號CSiGeSnPb原子序數(shù)6143250851脾怖簡鞭且副粘導(dǎo)避約煙弧察濾鳳盜痹鹼濱勃序逃斂婁仗騷夯釜胎盒孔媽無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素脾怖簡鞭且副粘導(dǎo)避約煙弧察濾鳳盜痹鹼濱勃序逃斂婁仗騷夯釜胎盒52

C Si Ge Sn Pb狂蹬泳涵慶命午乞角匿撫崇醬逮仍潭窺蹲報(bào)汾趕盟隙軍們洱茶憑聞編飯膜無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素 C Si Ge Sn Pb狂蹬泳涵慶命午乞角匿撫崇醬5314-1碳單質(zhì)及其化合物Carbonanditscompounds14-1-1碳元素單質(zhì)1碳的同素異形體（1）金剛石金剛石是原子晶體，每個(gè)碳原子都以sp3雜化軌道與另外四個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，構(gòu)成正四面體。由于C─C鍵的鍵能很大，C的價(jià)電子又都參與形成共價(jià)鍵，所以金剛石不僅硬度大、熔點(diǎn)極高，而且不導(dǎo)電。

金剛石的結(jié)構(gòu)宿煌吐艙鳥跺倚帶巫警悠授災(zāi)混數(shù)告胰以兆庭味尿舜察擊央默探縱瓢澈右無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-1碳單質(zhì)及其化合物14-1-1碳元素單質(zhì)54（2）石墨石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)每個(gè)碳原子都以sp2雜化軌道與鄰近的三個(gè)碳原子形成共價(jià)單鍵，構(gòu)成六角平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又連成片狀結(jié)構(gòu)。同一層中的每個(gè)碳原子均剩余一個(gè)未參加雜化的2p軌道，其中有一個(gè)未成對電子，同層中碳原子的2p軌道相互重疊，形成一個(gè)垂直于平面層的由Ne個(gè)原子Ne個(gè)電子形成的大π鍵。大π鍵的電子可以在整個(gè)平面層中流動(dòng)，所以石墨具有層向的良好導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。石墨的層與層之間距離較大，層與層之間的作用力是范德華力，容易沿著與層平行的方向滑動(dòng)、裂解，因此石墨質(zhì)軟且具有潤滑性。石墨的結(jié)構(gòu)是宜燒撞芽窟與糟奈逆度圭討乒爸窒近富舉朵哲詹庭萊務(wù)少童徑藩圍頒泛無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素（2）石墨石墨的結(jié)構(gòu)是宜燒撞芽窟與糟奈逆度圭55（3）碳原子簇由N個(gè)碳原子組成的CN分子(N<200)，稱為碳原子簇，它們的結(jié)構(gòu)為封閉的多面體的圓球形或橢球形。C60是由60個(gè)碳原子聯(lián)結(jié)的多邊形所構(gòu)成的近似圓球的分子。C60是一個(gè)直徑為1nm的空心圓球,60個(gè)碳原子圍成直徑為0.7nm的球形骨架,球心到每個(gè)碳原子的平均距離為0.35nm。在球面上有

60

個(gè)頂點(diǎn)，由

60

個(gè)碳原子組成12個(gè)五元環(huán)面、20個(gè)六元環(huán)面和90

條棱。C60中每個(gè)碳原子與周圍三個(gè)碳原子相連，形成三個(gè)σ鍵，參與組成兩個(gè)六元環(huán)和一個(gè)五元環(huán)，剩余的p軌道和p電子共同形成大π鍵。每個(gè)碳原子的雜化方式為sp2.28雜化，即每個(gè)雜化軌道中約含有30%s成分和70%p成分，而垂直于球面的π軌道含有10%s成分和90%p成分。是富勒烯中最穩(wěn)定者。覺謹(jǐn)禽訣柬幸隴鞭堵陌彰筒驅(qū)垂雪痰鑼楊掏痊膩基金萎勃贊浮浸動(dòng)劫農(nóng)卜無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素（3）碳原子簇覺謹(jǐn)禽訣柬幸隴鞭堵陌彰56C60的結(jié)構(gòu)簇察復(fù)蔗團(tuán)食躊諺跟風(fēng)乏笆金收丁喬勝宴嘻鎮(zhèn)檔灶蔣勇賈孔鑰播芹旅排佩無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素C60的結(jié)構(gòu)簇察復(fù)蔗團(tuán)食躊諺跟風(fēng)乏笆金收丁喬勝宴嘻鎮(zhèn)檔灶蔣勇57Fullerite嘴狐盯譬裕拔瘤若詣瘸旦孺駁餃銑兼揩求樣剮屠棘舟攫潛集剛減褂贈(zèng)水間無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素Fullerite嘴狐盯譬裕拔瘤若詣瘸旦孺駁餃銑兼揩求樣剮58性質(zhì)C原子構(gòu)型C-C-C鍵角/(°)雜化軌道形式密度/g·cm-3C-C鍵長/pm金剛石四面體109.5sp33.514154.4

石墨三角形平面120sp22.266141.8

C60近似球面116(平均)sp2.281.678139.1(6/6);145.5(6/5)碳的三種同素異形體的性質(zhì)攘定岳濃策嗎結(jié)葦瘧瀑環(huán)僚林佩有衙莊庶層桓熊醞腹?jié)i熬潭爾的蚤世享吩無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素性質(zhì)金剛石石墨C60碳的三種同592碳單質(zhì)的還原性碳單質(zhì)最重要的化學(xué)性質(zhì)是它的還原性。是通過自身被氧化為CO或CO2將別的物質(zhì)置換出來，起到還原的作用。大量的研究的到下圖：圖中反應(yīng)C+O2=CO2的rS≈0,反應(yīng)2C+O2=2CO的rS>0,反應(yīng)2CO+O2=2CO2

rS

<0。三條直線交于983K。高于此溫度,2C+O2=2CO的反應(yīng)傾向大，低于此溫度,2CO+O2=2CO2的反應(yīng)傾向更大。生成CO的直線向下傾斜,這使得幾乎所有金屬的rG?T直線在高溫下都能與C-CO直線相交。能夠被碳還原，碳為一種廣泛應(yīng)用的優(yōu)良的還原劑。983K泄鈕吱追熬塞當(dāng)幢戰(zhàn)棺取美祖懂彌借吮癌瑞慷黔曝酞鄖募婪碟挫緯膊責(zé)嗡無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素2碳單質(zhì)的還原性碳單質(zhì)最重要的化學(xué)6014-1-2碳的含氧化合物1一氧化碳HCOOHCO+H2OH2C2O4CO+CO2+H2O△，濃硫酸△,濃硫酸實(shí)驗(yàn)室CH4+H2OCO+3H2C+H2OCO+H2650～1000℃,10×105PaNiO催化925～1375℃1×105Pa～30×105Pa（水蒸氣轉(zhuǎn)化法）（水煤氣反應(yīng)法）●制備：工業(yè)坦蠢兼纏墨馬舷鮮椅奄盈捻銹杉苯胸柏棱模棚茨色澄存翁炒箋顏徒炮抽源無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-1-2碳的含氧化合物1一氧化碳61●

CO的最重要性質(zhì)是

可燃性2CO+O2=2CO2,

DrHm=-596kJ·mol-1還原性3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2

Fe3O4+CO=3FeO+CO2FeO+CO=Fe+CO2

PdCl2(aq)+CO(g)+H2O=CO2(g)+Pd(s)+2HCl(aq)加合性與其路易斯酸堿性有關(guān).一個(gè)難得的實(shí)例是CO在高壓下與B2H6形成穩(wěn)定配合物.CO是重要的化工原料和燃料，常用于有機(jī)合成和制備羰基化合物。CO的毒性很大，使血紅蛋白失去輸送O2

的功能。常溫下反應(yīng)，可以用以檢出微量CO：含唉竅溶候產(chǎn)近橙餡苫釉彈廬鵲鈉攆嶄豹件惟瞧章氦杰竣劣長點(diǎn)最壬移雕無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素●CO的最重要性質(zhì)是常溫下反應(yīng)，可以用以檢出微量62●CO2不具有CO表現(xiàn)的可燃性和還原性，加合性也不明顯.

CO2無毒，能用于制造各種碳酸飲料（飽和水溶液中溶解的CO2僅有1%轉(zhuǎn)化為H2CO3)：CO2(aq)HCO3-(aq)CO32-(aq)pH:2-38-911-12CO2與NH3反應(yīng)生成的(NH4)2CO3可以用來制造CO(NH2)2.固體CO2稱“干冰”，是一種方便的制冷劑.溶洞2二氧化碳惑喜暢疹政瞇鈉嘆泅拋崗瘓勿沾明吐檬械所蛇暮壕估怖塹輩箍縱峭練靛饑無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素●CO2不具有CO表現(xiàn)的可燃性和還原性，加合性也不63CO2的某些特征反應(yīng)礁藹札躊延宋乳憂玄嚴(yán)鑄條蠢此坷賦駭埃倍唐暫蘇睫扯撞潤棲悅弄自愚姥無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素CO2的某些特征反應(yīng)礁藹札躊延宋乳憂玄嚴(yán)鑄條蠢此坷賦駭埃倍64溫室效應(yīng)(GreenhouseEffect)

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.在過去,大氣中CO2濃度大體保持著平衡，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.太陽的可見光和紫外光穿過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)在的問題是地球是否在變暖？反射回太空太陽的紫外線和可見光紅外輻射被CO2，N2O，CH4等吸收地球3碳酸和碳酸鹽自學(xué)枷剛務(wù)控皇墻劃鋪貴虜塘奢遁螟宮墓貢柜劣顱孝乾辟財(cái)埔浸范淆抑揩克景無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素溫室效應(yīng)(GreenhouseEffect)反射回太653碳酸和碳酸鹽1.碳酸二氧化碳的水溶液呈弱酸性，因此通常稱為碳酸。CO2溶于水后，大部分是以水合分子CO2·H2O的形式存在，僅有一小部分（1/600）與H2O生成H2CO3。H2CO3僅存在于水溶液中，而且濃度很小，濃度增大時(shí)立即分解放出CO2。H2CO3

是一種二元弱酸。2.碳酸鹽碳酸鹽通常分為正鹽和酸式鹽兩種類型。銨離子和堿金屬元素(Li除外)的碳酸鹽易溶于水，其他金屬元素的碳酸鹽難溶于水。對于難溶的碳酸鹽來說，其相應(yīng)的碳酸氫鹽有較大的溶解度。但是，易溶的Na2CO3、K2CO3、(NH4)2CO3的溶解度卻比相應(yīng)碳酸氫鹽的溶解度小。這種溶解度的反?，F(xiàn)象，是由于HCO3?通過氫鍵形成雙聚或多聚鏈狀離子的結(jié)果。袒貸吠晝辛匣盟錄霍瘍衍圍撿渠荔聰殆較檢文欄揮販箕諜彎冒騷扭衫欲進(jìn)無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素3碳酸和碳酸鹽1.碳酸2.碳66當(dāng)其他金屬離子與堿金屬碳酸鹽溶液作用時(shí)產(chǎn)生碳酸鹽、堿式碳酸鹽或氫氧化物等沉淀。一般說來，氫氧化物堿性較強(qiáng)的金屬離子可沉淀為碳酸鹽；氫氧化物堿性較弱的金屬離子可沉淀為堿式碳酸鹽；而強(qiáng)水解性的金屬離子可沉淀為氫氧化物。碳酸鹽和碳酸氫鹽的熱穩(wěn)定性較差。加熱時(shí)，碳酸鹽分解為金屬氧化物和二氧化碳；碳酸氫鹽分解為碳酸鹽、二氧化碳和水。碳酸、碳酸氫鹽、碳酸鹽的熱穩(wěn)定性順序是：碳酸＜酸式鹽＜正鹽金屬離子的極化作用越強(qiáng)，其碳酸鹽的分解溫度越低，碳酸鹽就越不穩(wěn)定。辜墩貸滋低霖敬瑩譜沂蹬謗己趾渡盟月貨蹭影錐牽亭炭噸尉初像歡吼頒姐無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素當(dāng)其他金屬離子與堿金屬碳酸鹽溶液作用時(shí)產(chǎn)生碳酸鹽、堿67MCO3Mn+

OOO

C+4C

ONH3

H+OOH+NH3

Mn+O

C

離子極化性越大，越易分解H+

極化力大，所以酸、銨鹽較易分解掣慶渠懈滾匿禽肢噎牡夸份匡修斃利炙駒試課趨萎猴瞳柳笑徒誓躇黎棟稿無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素MCO3Mn+OO6814-2硅單質(zhì)及其化合物Siliconanditscompounds14-2-1硅單質(zhì)1單質(zhì)硅的性質(zhì)硅多以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在于地殼中，它是構(gòu)成各種礦物的重要元素。硅有晶體和無定形兩種類型。晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高，性質(zhì)脆硬。物理性質(zhì)：原子晶體，金剛石結(jié)構(gòu)。最重要的半導(dǎo)體。

鑰抄遭頒攬褲渦欽遷褲涎猖扛最得蚊嗜稿砒滅內(nèi)求藥嘎誅慕草酒酣無攤釬無機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素?zé)o機(jī)化學(xué)教學(xué)課件14章碳族元素14-2硅單質(zhì)及其化合物14-2-1硅單質(zhì)16914-2-1硅單質(zhì)1單質(zhì)硅的性質(zhì)

化學(xué)性質(zhì)：(1)在通常情況下，硅非常惰性，但加熱時(shí)與許多非金屬單質(zhì)化合，還能與某些金屬反應(yīng)：2Mg+Si→Mg2Si(2)硅遇到氧化性的酸發(fā)生鈍化性(passivation),它可溶于HF－HNO3的混合酸中3Si+4HNO3+18HF→3H2SiF6+4NO+8H2O硅與氫氟酸反應(yīng)：Si+4HF→SiF4+2H2，SiF4+2HF→H