最新第15章碳族元素-无机化学ppt课件.ppt

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1、第15章碳族元素-无机化学15－1碳族元素通性ⅣA族元素C　Si　Ge　Sn　Pb价层电子构型ns2np2主要氧化值　　　0、+2、+4从C→Pb+2氧化态稳定性增强+4氧化态稳定性减弱ns2稳定性↑──惰性电子对效应金属性增强一、概述碳C单质石墨，金刚石，C60，C70无机化合物CO2，白云石MgCa(CO3)2，石灰石、大理石、方解石CaCO3有机化合物动植物体，煤，石油，天然气碳元素是构成有机物骨架的元素二、自然界分布（3）碳原子簇C60室温下为分子晶体，具有较高的化学活性。60个碳原子构成近似于球形的32面体，即

2、由12个正五边形和20个正六边形组成，相当于截角正20面体。每个碳原子以sp2杂化轨道和相邻三个碳原子相连，未参加杂化的p轨道在C60的球面形成大键。C60分子(富勒烯)的结构1985年，C60的发现是人类对碳认识的新阶段，是科学上的重要发现。美国科学家Curl和Smalley教授及英国科学家Kroto教授为此获得1996年诺贝尔化学奖。2碳单质的还原性该反应可以看作是下列两反应差的2C+O22CO（b）2Zn+O22ZnO(d)可通过各反应的△rGmθ随温度T的变化来说明。在冶金工业上，焦炭用来还原金属氧化物，如：ZnO+CZn(g)

3、+CO(g)该反应为何在1200K温度下进行？产物为什么是CO，而不是CO2？根据ΔrGmθ=ΔrHmθ–TΔrSmθ，作ΔrGmθ随温度T的变化曲线，是斜率为-ΔrSmθ的直线。C+O2CO2(a)ΔrSmθ=2.9J·K-1·mol-12C+O22CO(b)ΔrSmθ=178.8J·K-1·mol-12CO+O22CO2(c)ΔrSmθ=-173.0J·K-1·mol-12Zn+O22ZnO(d)ΔrSmθ=-201J·K-1·mol-1在(d)(b)两线交点所对应的温度T1≈1200K下，反应(d)和反应(b)的相等，反应的＝0

4、当T>T1时，碳还原氧化锌的反应就可自发进行。ΔrGmθΔrGmθ当T>T2时，产物为CO2，而不是CO。△rGmθ/kJ·mol－1COZnO1单质硅的性质晶体硅呈灰黑色，高熔点，高硬度。硅的所有价电子参与键的形成，在平常状态下不导电。当高纯硅中掺杂少于百万分之一的磷原子时，成键后就有了多余的电子；若杂质是硼原子，成键后就有了空轨道。高纯硅是良好的半导体材料。二、单质硅1)常温下，单质硅可与非金属单质发生反应Si+O2SiO2Si+2F2===SiF4Si在常温下不活泼，而在高温下可以和O2、Cl2、N2反应，也可以和Ca，Mg，Mn

5、等金属反应。2)常温下，单质硅可以和强碱溶液作用放出氢：Si+H2O+2OH－SiO32－+2H2但却不能和水、酸作用。3)加热或在有氧化剂存在的条件下，可以和氢氟酸反应：3Si+18HF+4HNO33H2SiF6+4NO+8H2O2单质硅的制取粗硅的取得：SiO2+2CSi(粗)+2CO粗硅提纯：Si+2Cl2SiCl4(l)电炉1800℃400－600℃蒸馏得纯SiCl4，用活泼金属锌或镁还原SiCl4得纯硅：SiCl4+2ZnSi(纯)+2ZnCl2用区域熔融法进一步提纯得到生产半导体用的高纯硅。三、锗、锡、铅单质1物理性质：锗银白

6、色，硬金属，熔点高，高纯锗是一种良好的半导体材料。铅暗灰色，软金属，密度大，熔点低。锡有三种同素异形体：白锡是银白略带蓝色的金属，有延展性，可以制成器皿。低温小心锡疫。（粉末状）灰锡白锡脆锡286K434K2化学性质：（1）与盐酸反应Ge+HCl——不反应Sn+2HCl(浓)SnCl2+H2Sn与冷的稀盐酸反应慢Pb+2HClPbCl2↓+H2生成PbCl2覆盖反应物，反应会停止。2Pb+6HCl(浓)2HPbCl3+2H2（2）与氧化性酸反应Ge+4HNO3(浓)GeO2·H2O↓+4NO2+H2OSn+4HNO3(浓)H2SnO

7、3(β)↓+4NO2+H2O3Sn+8HNO3(极稀)3Sn(NO3)2＋2NO+4H2OPb+4HNO3(浓)Pb(NO3)2+2NO2+2H2O3Pb+8HNO3(稀)3Pb(NO3)2+2NO+4H2O硝酸不能将Pb氧化到+4氧化态（3）与碱的反应Ge+2OH－+H2OGeO32－+2H2Ge(II)不稳定，生成Ge(IV)Sn+2OH－+2H2OSn(OH)42－+H2Pb+2OH－PbO22－+H2（4）与非金属的反应与氧气作用：PbO，GeO2，SnO2与卤素作用：PbCl2，GeCl4，SnCl4与硫作用：PbS，GeS，G

8、eS2，SnS，SnS21一氧化碳15-2-2碳族元素的化合物（1）实验室制备：方法一：将甲酸滴加到热浓硫酸中，HCOOHCO+H2OCO气体在水中的溶解度很小，从水中逸出。方法二：草酸晶体与