碳族元素自习笔记

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1、一、碳族元素的通性1.原子结构及其性质（)性质碳硅锗锡铅原子半径/pm77113122141147第一电离能/(kJ/mol)1086.4786.5762.2708.6715.5电子亲和能(kJ/mol)-122.5-199.6-155.8-120.6-101.3电负性2.551.90/1.82.01/1.81.96/1.82.33/1.9碳族元素中，碳硅是非金属，硅锗金属性和非金属性均不强，称为准金属元素。锡铅是金属元素。熔沸点较高。酸性介质中，Co易发生歧化反应生成C和;Si易发生歧化反应生成和;易发生歧化反应生成Ge

2、和;碱性介质中，易发生歧化反应生成C和;Si易发生歧化反应生成和。二、成键特征C：C与H、O、Cl等非金属原子形成共价化合物，键能大，稳定性高，C、H、O形成数百万种的有机化合物，其中C的氧化数从+4到-4。以碳酸盐的形式存在于自然界中。Si：以硅氧四面体的形式存在，如石英和硅酸盐矿。Si—Si和Si—H键能小于C—C和C—H,Si、H、O也可形成共价化合物，但是数量有限。Sn和Pb：以+2氧化态的形式存在于离子化合物中，如：、SnO、、PbO。以+4氧化态的形式存在于共价化合物和少数；离子型化合物中，如：、、等。其中以+

3、4氧化态的铅，由于惰性电子对效应，具有强氧化性。三、元素在自然界中的分布碳在自然界中主要以煤、石油、天然气动植物有机物存在，无机物矿藏中主要有石灰石（碳酸钙）、大理石（碳酸钙）、白云石、菱镁矿等，空气中存在约0.03％的二氧化碳。碳主要有、三种同位素。硅主要以硅酸盐的形式存在于土壤和泥沙中，自然界中也存在石英矿。锗锡铅主要以硫化物、氧化物的形式存在，如：硫银锗矿、锡石矿、方铅矿PbS等。我国云南的旧锡矿是世界上最大的锡矿之一。无烟煤煤灰是锗的重要来源，含量为4％~7.5％。四、碳及其化合物C有三种形式的同素异形体，石墨（无

4、定形碳具有石墨结构）、金刚石、球碳。金刚石是每个碳原子均以杂化状态与相邻的四个碳原子结合成键，构成原子型晶体。纯金刚石无色透明，在所有物质中，金刚石的硬度最大，在所有单质中金刚石的熔点最高，金刚石不导电，几乎对所有的化学试剂都显惰性，但空气中加热超过800℃燃烧生成二氧化碳。石墨是每个碳原子以杂化状态与相邻三个碳原子结合成键，构成层状原子晶体，每层上原子各提供一个成单电子形成大π键，层与层之间靠分子间作用力结合在一起，因此，石墨具有良好的导电性，常用作电极，硬度很小，灰黑色。500℃时可被空气氧化成二氧化碳，也可以被浓热的

5、高氯酸氧化成二氧化碳，石墨各层受力时容易滑动，因此，石墨可用作润滑剂。球碳是球形不饱和碳分子，是由几十个乃至上百个碳原子组成的球形封闭分子。目前主要有等。在中C原子形成的12个五元环和20个六元环，每个碳原子与另外的3个碳原子形成3σ键，分子中还有一个的大π键，碳原子的杂化状态介于和之间。碳的氧化物CO的物理性质：无色无味气体，不与水作用，CO与人体内血红素的结合生成羰基化合物，使血液失去输送氧的能力，空气中有1/800体积的CO时会使人中毒死亡。CO的化学性质：CO(σ)(σ1s*(σ2s(σ2s*(π2py)(π2pz

6、)(σ2px)C—O键的键能为331kJ/mol,键级为3①强还原性CO对O2、O3、H2O2皆很稳定，日光下也无作用，但高温下，CO在空气中燃烧生成CO2。Fe2O3(s)+3CO2Fe+3CO2↑PdCl2+2CO+H2O→Pd↓+CO2↑+2HCl（CO定性检验）CO+SCOSCO+Cl2COCl2实验室制备CO：HCOOHCO↑+HO②强配位性CO可以和大部分d区元素的形成配合物，称为羰基化合物，如Fe(CO)5,Ni(CO)4,Mo(CO)6，Co2(CO)8，HCo(CO)4等。也称为金属有机化合物。2.CO的

7、性质无色无味无毒，大量吸入会使人窒息,CO在5.2atm、-56.6℃时可冷凝为雪花状固体，称为干冰。CO可溶于水，是酸性氧化物，不助燃，可以用作CO2灭火器，但不可用于活泼金属Mg、Na、K等引起的火灾。因为：CO2(g)+2Mg(s)=2MgO(s)+C(s)CO2与N3-、N2O、NO2+、OCN-、SCN-互为等电子体---16电子体。工业制造CO：CaCO=CaO+CO↑实验室制造CO：CaCO+2HCl＝CaCl+HO+CO↑3.碳酸盐的性质碳酸盐的水溶性：①正盐除K+、Na+、Rb+、Cs+、NH+、Tl+外

8、，其他的碳酸盐皆难溶于水，一般来说，正盐难溶的，其对应的酸式盐溶解度大，溶解度与CO2的分压有关。②与一般的金属碳酸盐不同，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3碳酸盐的水解性：可溶性的碳酸盐在水溶液中呈碱性，其pH值可以根据溶解及电离平衡来计算。热稳定性：从热力学角度来看，碳酸盐受热分解应该是吸热的、熵