碳族元素?zé)o機(jī)非金屬材料

碳族元素?zé)o機(jī)非金屬材料第一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日請(qǐng)你猜謎語(yǔ)金銀銅鐵猜我國(guó)的一個(gè)城市謎底：無(wú)錫請(qǐng)你對(duì)對(duì)聯(lián)上聯(lián)是：無(wú)錫錫山山無(wú)錫下聯(lián)是：平湖湖水水平湖黃河河套套黃河長(zhǎng)沙沙水水長(zhǎng)沙錫是一種常見(jiàn)的金屬，元素號(hào)：Sn，核電荷數(shù)為50。原子結(jié)構(gòu)示意圖為：位于周期表的：第周期第族五ⅣA人們習(xí)慣上把第ⅣA族又叫碳族元素第二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日一、碳族元素1、位置：第ⅣA族第三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日碳：C

硅：Si鍺：Ge錫：

Sn鉛：

Pb2、成員：3、碳族元素最外層電子數(shù)為4，不易失去也不易得到電子，易形成共價(jià)化合物，碳族元素形成化合物的種類(lèi)最多。4、碳族元素非金屬性向金屬性遞變的趨勢(shì)很明顯。在單質(zhì)中，碳是非金屬；硅雖外貌像金屬，但在化學(xué)反應(yīng)中多顯示非金屬性，通常被認(rèn)為是非金屬；鍺的金屬性比非金屬性強(qiáng)；錫和鉛都是金屬。第四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日5、碳族元素的化合價(jià)主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4價(jià)化合物是穩(wěn)定的，而Pb的+2價(jià)化合物是穩(wěn)定的，C、Si還有-4價(jià)的化合物。因此，CO、SnCl2有較強(qiáng)的還原性，而PbO2有強(qiáng)氧化性。課堂練習(xí)試寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：（1）Cl2與Sn共熱（2）Cl2與Pb共熱（3）PbO2與濃鹽酸共熱Sn+2Cl2==SnCl4△Pb+Cl2==PbCl2△PbO2+4HCl（濃）==PbCl2+Cl2↑+2H2O△第五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日（6）氣態(tài)氫化物通式：RH4CH4、SiH4、GeH4、SnH4熱穩(wěn)定性依次降低。還原性性依次增強(qiáng)。SiH4+2O2==SiO2+2H2O自燃（7）最高價(jià)氧化物的水化物通式：H2CO3、H4SiO4或H2SiO3、H4GeO4、酸性依次減弱H2RO3或H4RO4或R（OH）4Ge（OH）4Sn（OH）4Pb（OH）4Ge（OH）2、Sn（OH）2、Pb（OH）2堿性增強(qiáng)堿堿性堿性增強(qiáng)第六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日

能形成+4價(jià)、+2價(jià)的化合物

能形成通式為RH4的氣態(tài)氫化物

最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物通式為H2RO3或R(OH)4相似性遞變性1、原子結(jié)構(gòu)最外層都有4個(gè)電子。2、物性單質(zhì)都是固體。3、化性原子結(jié)構(gòu)單質(zhì)物性化性核電荷數(shù)增加，電子層數(shù)增加原子半徑增大熔沸點(diǎn)逐漸降低（Sn例外）密度逐漸增大氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性逐漸減弱正二價(jià)化合物的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)正四價(jià)化合物的穩(wěn)定性逐漸減弱第七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日C60金剛石石墨二、碳元素的幾種單質(zhì)第八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日109o28'

金剛石是一種具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體，在晶體中，每個(gè)碳原子都被相鄰的4個(gè)碳原子包圍，處于4個(gè)碳原子的中心，以共價(jià)鍵與4個(gè)碳原子結(jié)合。成為正四面體結(jié)構(gòu)，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。金剛石的熔點(diǎn)（>3550℃）和沸點(diǎn)（4827℃）都很高,硬度很大。金剛石

10金剛石

5磷灰石

9剛玉

4螢石

8黃玉

3方解石

7石英

2石膏

6正長(zhǎng)石

1滑石硬度礦物硬度礦物第九頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------120o共價(jià)鍵范德華力

石墨是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，碳原子排成六邊形，每個(gè)碳原子與其它3個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；在層與層之間，是以分子間作用力結(jié)合的。由于同一層的碳原子以較強(qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合，使石墨的熔點(diǎn)很高

(比金剛石的還要高）,沸點(diǎn)與金剛石相同。但由于層與層之間的分子間作用力很弱，容易滑動(dòng)，使石墨的硬度很小。石墨的立體結(jié)構(gòu)碳原子數(shù)︰共價(jià)鍵數(shù)==6×1/36×1/2=2︰3第十頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日C60第十一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日課堂練習(xí)1、下列敘述正確的是（）A、SiH4、CH4、NH3的熱穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)B、任何一種碳族元素的主要化合價(jià)均為+2和+4價(jià)C、H2SeO4、H4GeO4

、H3AsO4的酸性依次減弱D、鍺是一種良好的導(dǎo)體2、下列各項(xiàng)比較中，正確的是（）A、酸性H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4B、熱穩(wěn)定性SiH4>PH3>HI>NH3C、原子半徑Si>P>O>FD、還原性GeH4<SiH4<H2S<HIA、BA、C

第十二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日3、錫、鉛兩種元素的主要化合價(jià)是+2價(jià)和+4價(jià)，其中+2價(jià)錫和+4價(jià)鉛的化合物是不穩(wěn)定的，+2價(jià)錫離子有強(qiáng)還原性，+4價(jià)鉛化合物有強(qiáng)氧化性。如Sn2+比Fe2+還原性強(qiáng)，PbO2比Cl2氧化性強(qiáng)，寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：①FeCl3溶液滴入SnCl2溶液；②PbO2遇濃鹽酸。①2FeCl3+SnCl2＝2FeCl2+SnCl4②PbO2+4HCl＝PbCl2+2H2O+Cl2↑答案：第十三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日三、碳及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3Ca(HCO3)2CaC2C2H2O2、濃H2SO4等O2、SiO2等CaOH2OMgNaOH、Na2O2等C

Ca(OH)2O2等SiO2、高溫等CO2+H2O

Ca(OH)2或△H+或加熱CO2+H2ONaOH或加熱Ca(OH)2Ca(OH)2H+第十四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日四、酸式鹽性質(zhì)的一般規(guī)律1、在水中的溶解性（與正鹽比較）：2、與酸或堿反應(yīng)：

3、對(duì)熱的穩(wěn)定性：1、

一般來(lái)說(shuō)，正鹽較難溶于水時(shí)，酸式鹽較易溶于水，如CaCO3難溶于水，Ca（HCO3）2易溶于水。但應(yīng)注意NaHCO3的溶解度比Na2CO3小。

2、

強(qiáng)酸的酸式鹽只與堿反應(yīng)而不與酸反應(yīng)；弱酸的酸式鹽與足量強(qiáng)堿反應(yīng)生成正鹽，與足量強(qiáng)酸反應(yīng)生成弱酸。如：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2ONaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑3、一般來(lái)說(shuō)，熱穩(wěn)定性大小的順序是：正鹽＞酸式鹽＞多元酸（鹽的陽(yáng)離子相同，成鹽的酸相同。）第十五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日五、一氧化碳和二氧化碳一氧化碳

二氧化碳物理性質(zhì)

化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)室制法收集方法

檢驗(yàn)方法

工業(yè)制法無(wú)色無(wú)毒味氣體，有毒，難溶于水。無(wú)色略帶酸味氣體，無(wú)毒，能溶于水，固態(tài)時(shí)俗稱(chēng)干冰。1、可燃性2、還原性（跟Fe3O4、CuO、H2OSiO2的反應(yīng)）3、不成鹽氧化物

1、不能燃燒，一般情況下不助燃2、氧化性（跟C、Mg的反應(yīng)）3、酸性氧化物（跟堿反應(yīng)）HCOOHH2O+CO↑濃H2SO4△CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O排水法向上排空氣法

點(diǎn)燃后在火焰上罩上干燥的燒杯和粘有澄清石灰水的燒杯，出現(xiàn)渾濁使澄清石灰水變渾濁水煤氣:C+H2OCO+H2高溫煅燒石灰石：

CaCO3CaO+CO2↑高溫第十六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日六、碳酸正鹽和酸式碳酸鹽

碳酸鹽

碳酸氫鹽水溶性熱穩(wěn)定性水解與酸反應(yīng)與堿反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系除鉀鹽、鈉鹽、銨鹽易溶于水外，其余都不溶于水都溶于水較穩(wěn)定：K2CO3、Na2CO3受熱難分解CaCO3、（NH4）2CO3受熱易分解受熱易分解:（鑒別固體碳酸鹽、碳酸氫鹽的方法）可溶性正鹽水解：CO32-+H2OHCO3-+OH-HCO3-+H2OH2CO3+OH-同陽(yáng)離子、同物質(zhì)的量濃度時(shí)HCO3-水解程度比CO32-小CO32-+H+=CO2↑+H2OCaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O相同條件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH

（苛化法制燒堿的原理）NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OCa(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2OCa(HCO3)2=CaCO3+CO2↑+H2O△2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O

△Na2CO3NaHCO3CO2+H2O加熱或加NaOH第十七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日七、碳及其化合物中的其它知識(shí)點(diǎn)1、COX中氣體雜質(zhì)的除去方法（1）CO中混有CO2：（2）CO2中混有CO：（3）CO2中混有SO2、HCl：2、碳酸正鹽熱穩(wěn)定性的比較：

通過(guò)盛有澄清石灰水的洗氣瓶。通過(guò)硬質(zhì)玻璃管中灼熱的CuO。通過(guò)盛飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶。

一般來(lái)說(shuō)：M2CO3＞M′CO3

M代表堿金屬，M′代表堿土金屬（ⅡA）第十八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日

C60的發(fā)現(xiàn)1985年，美國(guó)科學(xué)家克羅（H.W.K.kroto)等用質(zhì)譜儀,嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件,得到以C60為主的質(zhì)譜圖。由于受建筑學(xué)家布克米尼斯持?富勒（BuckminsterFuller）設(shè)計(jì)的球形薄殼建筑結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，克羅托（kroto)等提出C60是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的球形32面體，即由12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形構(gòu)成。其中五邊形彼此不相連，只與六邊形相連。隨后將C60分子命名為