1、第二节碳族元素,第十二章 氮族、碳族和硼族元素,无机化学多媒体电子教案,第二节,碳族元素,第十二章 氮族、碳族 和硼族元素,无机化学多媒体电子教案,第二节 碳族元素,12-2-1 碳族元素概述,12-2-1 碳族元素概述,称为碳族元素,p,铅主要以方铅矿(PbS)形式存在 是很软的重金属，强度不高 它能挡住X射线，可制造铅玻璃、 铅围裙等防护用品和防X射线的屏蔽材料、电缆包皮及铅蓄电池等。,常以硫化物伴生在 其它金属硫化物矿中 是暗灰色、重而软的金属 晶态锗是重要的半导体材料。,分布广 在地壳上的含量仅次于氧 主要以硅酸盐矿和石英矿存在。,含量不多，分布广， 是地球上化合物种类 最多的元素之一
2、， 是生物界的主要元素。,常温下表面上有一层保护膜 在空气和水中稳定，可防腐蚀 马口铁(镀锡铁)是食品罐头材料。,p,p,12-2-2 碳及其重要化合物,1.碳的同素异形体,金刚石,石墨,富勒烯碳原子簇（如C60）,12-2-2 碳及其重要化合物,碳的同素异形体,原子晶体,熔点高、硬度大 室温下性质惰性,金刚石,碳的同素异形体,层状结构,有金属光泽 质软、能导电,石墨,碳的同素异形体,C60的分子结构,由60个碳原子组成的32面体的空心球结构,富勒烯碳原子簇,12-2-2 碳及其重要化合物,12-2-2 碳及其重要化合物,2.碳酸,3.碳酸盐: 正盐和酸式碳酸盐,如 CaCO3(难溶） Ca(
3、HCO3)2(易溶),(1)溶解性,12-2-2 碳及其重要化合物,碳酸盐正盐和酸式碳酸盐,如 CaCO3(难溶） Ca(HCO3)2(难溶),(1)溶解性,12-2-2 碳及其重要化合物,碳酸盐正盐和酸式碳酸盐,碳酸盐水溶液呈碱性 碳酸氢盐水溶液呈微碱性,(2)水解性,解释根据离子极化概念,2.热稳定性,3.热稳定性,解释根据离子极化概念,2.热稳定性,H+极化力强，反极化作用大,3.热稳定性,1.当无外电场时，CO32-中三个O2-被C4+极化而变形 2.金属离子相当于外电场，对临近的一个O2-产生反极化作用.当反极化作用强烈,可导致CO32-破裂，碳酸盐分解 3.金属离子的极化力越强，其
4、反极化作用越强，碳酸盐越不稳定,(1) 碱金属碳酸盐稳定，难分解,电荷少,半径大 8电子构型 极化力小 反极化作用小 碳酸盐稳定,3.热稳定性,3.热稳定性,(2)碳酸盐:碱土金属比碱金属不稳定,3.热稳定性,3.热稳定性,(4) 过渡金属碳酸盐稳定性较差,过渡金属离子具有非8电子构型,极化力强,反极化作用强,4. CO32-的鉴定,稀HCl或稀H2SO4、Ba(OH)2,CO32-+ 2H+ CO2 + H2O,Ba(OH)2,BaCO3 (白色),12.2.3 碳化硼和碳化硅,1碳化硼(B4C)有光泽的黑色晶体。用焦碳和氧化硼在电炉中反应制得。 2B2O3 + 7C B4C + 6CO 碳
5、化硼难熔，硬度大，是重要的工业磨料。,12.2.3 碳化硼和碳化硅,2碳化硅（SiC）俗称金刚砂。用石英和焦碳在电炉中反应制得。 SiO2 + 3C SiC + 2CO碳化硅熔点高，硬度大，可用作工业磨料。化学稳定性和热稳定性好。机械强度大，热膨胀率低，可做高温结构陶瓷材料。,12.2.4 硅及其重要化合物,1.卤化物,12.2.4 硅及其重要化合物,1.卤化物,2.纯氟硅酸不存在, 在水溶液中稳定,3.氟硅酸的酸性与硫酸相近,重要盐(Na2SiF6) 是农业杀虫、灭菌剂、木材防腐剂 可用于制造抗酸水泥、搪瓷等,12.2.4 硅及其重要化合物,1.卤化物,制取,1.加热硅与氯 Si + Cl2
6、 SiCl4,2.易水解，在潮湿空气中产生浓烟SiCl4+3H2O H2SiO3+4HCl 若NH3与SiCl4同时蒸发，因生成NH4Cl，烟雾更浓,12.2.4 硅及其重要化合物,2.二氧化硅(硅石),12.2.4 硅及其重要化合物,2.二氧化硅(硅石),12.2.4 硅及其重要化合物,2.二氧化硅(硅石),12.2.4 硅及其重要化合物,2.硅酸,通常以H2SiO3表示,12.2.4 硅及其重要化合物,开始生成可溶于水的单硅酸以后逐步缩合脱水成硅酸溶胶,2.硅酸,12.2.4 硅及其重要化合物,2.硅酸,12-2-4 硅及其重要化合物,12-2-4 硅及其重要化合物,硅胶,3.硅酸盐*,过
7、渡金属硅酸盐难溶于水,并具有特征颜色CuSiO3 蓝绿色 MnSiO3浅红色NiSiO3 翠绿色 Al2(SiO3)3无色透明CoSiO3 紫色 Fe2(SiO3)3红棕色 硅花园“水中花园” 演示,3.硅酸盐*,2.硅酸钠强烈水解,水溶液呈碱性,硅酸钠水溶液俗称水玻璃,又称“泡花碱” 市售水玻璃为粘稠状液体M(Na2O):M(SiO2)=1:3.3,12-2-5 锡、铅重要化合物,12-2-5 锡、铅重要化合物,1.氧化物和氢氧化物,2.氧化物和氢氧化物,Sn(OH)2+2H+ Sn2+ +2H2O Sn(OH)2+2OH- Sn(OH)42-,Pb(OH)2+2H+ Pb2+ +2H2O
8、Pb(OH)2+2OH- Pb(OH)42-,2.氧化物和氢氧化物,2.盐类,1.锡()在碱性、酸性介质中均有的还原性,鉴定Sn2+的方法,1.锡()在碱性、酸性介质中均有的还原性,2. Pb(IV)的氧化性: PbO2是强氧化剂,3.锡()易水解, SnCl4在潮湿空气中冒白烟,2.盐类,1.锡()在碱性、酸性介质中均有的还原性,2. Pb(IV)的氧化性: PbO2是强氧化剂,4.铅(II)盐: 绝大多数难溶于水,PbI2+ 2KI K2PbI4,3.锡()易水解, SnCl4在潮湿空气中冒白烟,PbCl2+ 2HCl(浓) H2PbCl4,2.盐类,1.锡()在碱性、酸性介质中均有的还原
9、性,2. Pb(IV)的氧化性: PbO2是强氧化剂,4.绝大多数铅盐难溶于水,3.锡()易水解, SnCl4在潮湿空气中冒白烟,5.硝酸铅与碳酸钠反应,2.盐类,3.硫化物,注意这两个反应式的不同,3.硫化物,氮族元素讲述完毕,本节内容讲授完毕！,碳酸解离常数的计算,碳酸解离常数的计算,以上的解离常数值是按 溶于水的CO2全部转为H2CO3 计算的 实际大部分CO2以水合分子(CO2H2O)形式存在,碳酸解离常数的计算,碳酸解离常数的计算,碳酸解离常数的计算,返回,硅酸盐,硅酸盐,玻璃、水泥、陶瓷都含有硅酸盐,普通玻璃组成：Na2SiO3CaSiO34SiO2 加入不同的氧化物可呈现不同颜色
10、,市场出售的玉(即翡翠)为:NaAl(SiO3)2,天然硅酸盐,天然硅酸盐,种类繁多、结构复杂，通常视为SiO2 和金属氧化物相结合的化合物,分子筛,分子筛起“筛选”作用,能让气体或液体混合物中直径比孔径 小的分子通过，直径大的留在外面,分子筛的通式： Mx/n(AlO2)x(SiO)ymH2O M 金属阳离子,一般为Na+、K+、 Na+ n 金属阳离子电荷数 x/n 金属阳离子个数泡沸石是一种天然分子筛 _,人工合成分子筛,以氢氧化钠、铝酸钠、水玻璃为原料,A型多用于气体的干燥、吸收和净化分离,X型和Y型：用于石油产品的催化裂化、催化加氢、催化剂的载体,丝光沸石型：耐酸、耐热，可在高温、强酸介质中使用,返回,
