高一化学碳族元素(1)

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1、碳族元素1、画出C、Si原子结构示意图。2、指出碳族元素在周期表中的位置。3、根据各周期所增加元素种类，能否推测出碳族元素的原子序数。碳族元素在周期表中的位置碳族元素原子结构示意图讨论：1、碳族元素在原子结构上的异同点？2、能否根据碳族元素结构上的递变推导出其性质的递变规律？碳族元素的化学性质元素得电子能力失电子能力氢化物稳定性主要氧化物最高价氧化物的水化物CSiGeSnPb酸性减弱，碱性增强碳族元素性质变化的规律性相似性：1、最外层4个电子，易形成共价键2、主要化合价：+4、+23、最高价氧化物：RO2对应水化物：H2RO3或H4RO4[R(OH)4]递变性：CSiGeSnPb→非

2、金属性减弱，金属性增强碳族元素的几种单质碳(C)性质:熔点约为3550℃（金刚石），沸点约为4827℃（升华），密度为3.513g/cm3(金刚石)、2.260g/cm3(石墨)（20℃)。用途:用于首饰(金刚石)、炼钢(焦炭)、印刷(炭黑)和精制糖(活性炭)等。发现:在自然界中以石墨（和金刚石）存在。古代已知有木炭和烟炱。硅(Si)性质：熔点为1410℃，沸点为2355℃，密度为2.329g/cm3(20℃)。超纯半导体晶体是蓝灰色，用碳还原砂子得到的无定形硅为黑色。不跟氧气、水、酸（HF除外）反应，但溶于热碱。用于制半导体、合金和聚合物。用途：用于制半导体、合金和聚合物。发现：1

3、823年由贝采里乌斯（J.J.Berzelius）在瑞典制得。碳族元素的几种单质碳族元素的几种单质锗(Ge)主要性质和用途：熔点为937.5℃,沸点为2830℃，密度为5.323g/cm3(20℃)。超纯锗是银白色、脆的类金属元素。在空气和水中稳定，不跟酸（硝酸除外）和碱反应。用于半导体、合金和红外装置用的特种玻璃。发现：1886年由文克勒（C.A.Winkler）在德国发现。锡(Sn)主要性质和用途：熔点为232.1℃,沸点为2270℃，密度为5.750g/cm3（α）、7.310g/cm3（β）(20℃)。软而柔韧的银白色金属。在氧化物膜的保护下不跟氧反应，也不跟水反应，但溶于酸

4、和碱中。用于焊锡、合金、镀锡、聚合物添加剂和防腐涂料。发现：远古文明已知。碳族元素的几种单质铅(Pb)主要性质和用途：熔点为327.7℃，沸点为1740℃，密度为11.35g/cm3（20℃）。软，低强度，有可延展性，暗灰色金属。在潮湿的空气中会失去光泽，但对氧和水稳定，溶于硝酸。用于蓄电池、电缆、颜料、玻璃、焊接剂、汽油和放射屏蔽等。发现：远古文明已知。碳族元素的几种单质绚丽多彩的碳材料碳是自然界分布最普遍的元素之一，也是构成地球上一切生命体最重要的元素。以碳元素为主要构成的有机高分子材料，包括塑料、橡胶和纤维等，已发展成为材料学三个主要学科方向之一。碳除了自然界存在多种同素异形体

5、的碳材料外，科学家们通过实验还合成了许许多多结构和性质完全不同的碳材料，如人们熟悉的金刚石和石墨，以及近年来发现C60为代表的富勒烯以及碳纳米粉体、管材、线材等。这些新型碳材料的特性几乎可涵盖地球上所有物质的性质甚至相对立的两种性质，如从最硬到极软、全吸光－全透光、绝缘体－半导体－高导体、绝热－良导热、高铁磁体、高临界温度的超导体等。一、石墨与金刚石金刚石和石墨的化学成分都是碳(C)，但是它们的结构和性能却完全不同。金刚石是目前最硬的物质，而石墨却是最软的物质之一。大家都知道铅笔芯就是用石墨粉和粘土配制而成的，石墨粉含量多笔芯就软，用“B“表示，粘土掺多了则硬，用“H”表示。矿物学家

6、用摩氏硬度来表示相对硬度，金刚石为10，而石墨的摩氏硬度只有1。它们的硬度差别之所以这么大，关键在于它们的内部结构存在很大差异。绚丽多彩的碳材料石墨原子结构图石墨内部的碳原子呈层状排列，一个碳原子周围只有3个碳原子与其相连，碳与碳组成了六边形的环状，无限多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱，而层内三个碳原子联系很牢，因此受力后层间就很容易滑动，这就是石墨很软能写字的原因。石墨可用于制造电极、润滑剂、铅笔芯、原子反应堆中的中子减速剂等，也可以用作坩埚以及合成金刚石的原料。绚丽多彩的碳材料--石墨天然金刚石是一种珍稀矿物，是宝石之王，因为它是世界上最硬的天然材料。精心琢磨后的金刚

7、石透明有光泽，能呈现出极艳丽的色彩，成为世界上最昂贵的珍宝，也是历代统治者权势和财富的象征。在英国，有一根象征皇权的英王权杖，杖上就镶有一颗称为“非洲之星”的世界最大的钻石；而在国王的王冠上，则镶嵌着象征至高无上皇位的世界第二大钻石。这两颗钻石既是英国曾经辉煌于世界的见证，也是工匠们勤劳和智慧的结晶。有趣的是，既然金刚石是由碳元素组成，而碳在自然界是如此的丰富和廉价，为什么不点石成金？长期以来，人工合成金刚石一直是人类的梦想。自从1954年美国GE公司研制