珍贵无机化学课件第12章 P区元素―碳族元素.ppt

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1、第十二章碳族元素本章学习要求：1、了解碳酸盐的热稳定性2、了解硅卤化合物的性质3、了解硅氧化物的性质碳族元素：碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）赋存：碳:地层中储量不多，但存在动植物中的数量巨大。大多数碳为有机碳CO、CO2、H2CO3、碳酸盐—无机碳硅、锗—半金属元素、良好半导体材料地壳中Si占27.72%仅次于氧;Ge：7×10-4%分散锡、铅—金属元素4×10-3%、1.6×10-3%富集矿ns2、np2:+2、+4价C、Si→+4价Pb→+2价CaC2、CH4→C是负价12-2碳一、二氧化碳、碳酸及碳酸盐的性质CO2来源：自然界，有机物氧化CO2气

2、田矿物燃料燃烧制备：CO2性质：（1）低温，CO2→白色雪状固体（干冰）作制冷剂t>37℃P>70atmCO2处于超临界状态→溶剂CO2温室气体：减排和利用（2）酸性：CO2能溶于水大部分形成水合CO2分子溶解后有小部分的CO2分子与水作用形成碳酸（<1%）H2CO3是一很弱的二元酸，水溶液存在的主要是H+、HCO3-，因而形成的碳酸盐有碳酸盐和酸式盐（碳酸氢盐）易溶的碳酸盐在水中发生水解：碳酸盐→碱性酸式盐：HCO3－谁占主导？水解为主——碱性离解为主——酸性水解离解（2）铵和碱金属的碳酸盐都溶于水，其它的碳酸盐都不溶于水大部分的酸式碳酸盐都溶于水（3）制备a用Na2CO3作

3、试剂时，溶液中有OH-如果金属的氢氧化物溶解度小于其碳酸盐，则加Na2CO3→氢氧化物沉淀（Al3+、Fe3+、Cr3+）如：如果S氢氧化物≈S碳酸盐→碱式碳酸盐（Bi3+、Hg2+、Cu2+、Mg2+）如：orMg2(OH)2CO3如果S碳酸盐

4、碳酸盐例如：分解温度:BeCO3<100℃MgCO3400℃CaCO3900℃SrCO31290℃BaCO31360℃Li2CO31100℃Na2CO31800℃Rb2CO3900℃Ag2CO3170℃PbCO3340℃CdCO3350℃FeCO3405℃影响因素：金属离子的电荷、半径，外层电子的构型金属离子的极化能力越大，碳酸盐热稳定性越小金属离子可看作是外电场，只极化邻近的一个氧原子，使这个氧原子和碳原子的结合力减弱碱土金属与碱金属相比：电荷大，离子半径小→极化能力↑→易分解同一主族：从上→下离子半径大→极化能力↓→难分解三、一氧化碳CO是无色无臭的气体,有剧毒，不溶于水，

5、也不和水反应C≡O三键1.128Å1066KJ·mol－1偶极小µ=0.118CO分子和N2分子的构型相同，性质类似一氧化碳性质——还原性、加合性加合性：高温加压下形成金属羰基配合物Fe(CO)3Ni(CO)4Cr(CO)6易挥发的液体或固体，不溶于水，溶于有机溶剂（添加剂）B2O3生成热：1184KJ.mol-1蓝色火焰放热282KJ·mol－1(FCCcat再生)还原性→检验CO12-2硅一、硅的性质与制备具有sp3键型特征，有类似的金刚石原子晶体结构熔点1428℃沸点2600℃硬度大因为共用电子的离域，类似金属晶体的电子。晶体硅有深灰色的金属光泽，室温下为半导体。Si正常

6、条件下不活泼，高温反应：400℃与Cl2反应SiCl4600℃O2…SiO21000℃N2…Si3N42000℃C…SiC不与酸反应，但能溶于HF、HNO3的混合液（HNO3氧化、HF络合）＋）溶于强碱Si制备：工业纯化：用HCl除MgO，用HF除SiO2（半导体）超纯硅实验室多晶硅二、硅烷由于Si-H和Si-Si键比C-H和C-C键弱得多→活泼、不稳定例：空气中硅烷会自燃，甚至爆炸，产生大量热△H=－1288KJ制备：被水缓慢分解三、硅的卤化物制备：1）(X=F、Cl)SiX2与H2O接触分解2）（浓H2SO4除水，以防止SiF4水解）→制备氟硅酸强酸3）无色透明液体，易挥发

7、BP57.6℃易水解成烟雾四、二氧化硅、硅酸及硅酸盐石英是晶态的SiO2，原子晶体熔点1710℃硬度大，不溶于水光学玻璃SiO2只与HF反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O（刻蚀玻璃）与碱反应：SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3=NaSiO3+CO2硅酸制备：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl↓聚合→硅溶胶→凝胶→硅胶（吸附剂）+COCl2变色硅胶硅酸盐：正、偏硅酸盐：SiO2+M2O=M2SiO3SiO2+2M2O=M4SiO3碱金属的