第15章碳族元素_无机化学资料.ppt

第 15 章 碳族元素;15 － 1 碳族元素通性; ; 硅 Si 以 Si－O－Si 键存在，丰度排第 2 位 存在于水晶、石英、SiO2 和其它硅酸盐矿物中 硅元素是构成无机物骨架的元素;15－2 碳单质及其化合物;（2）石墨 硬度较小，熔点较高，表现出一定程度的化学活性。 碳原子以 sp2 杂化，形成片层结构 。;（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。 ; 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。; ; 根据 ΔrGmθ = ΔrHmθ – T ΔrSmθ ，作 ΔrGmθ 随温度 T 的变化 曲线，是斜率为 -ΔrSmθ 的直线。 ; 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当 T T1 时，碳还原氧化锌的反应就可自发进行。;1 单质硅的性质 ;1) 常温下，单质硅可与非金属单质发生反应 Si + O2 SiO2 Si + 2F2 ===SiF4 Si 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 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 + 2 OH－ SiO32－ + 2 H2 但却不能和水、酸作用。;2 单质硅的制取;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;2 化学性质： （1）与盐酸反应 Ge + HCl —— 不反应 Sn + 2 HCl (浓) SnCl2 + H2 Sn 与冷的稀盐酸反应慢 Pb + 2 HCl PbCl2↓ + H2 生成 PbCl2 覆盖反应物，反应会停止。 2 Pb + 6 HCl (浓) 2 HPbCl3 + 2 H2; （2）与氧化性酸反应 Ge + 4 HNO3 (浓) GeO2·H2O↓ + 4 NO2 + H2O Sn + 4 HNO3 (浓) H2SnO3(β)↓+ 4 NO2 + H2O 3 Sn + 8 HNO3(极稀) 3 Sn(NO3)2 ＋ 2 NO + 4 H2O Pb + 4 HNO3 (浓) Pb(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O 3 Pb + 8 HNO3(稀) 3 Pb(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 硝酸不能将 Pb 氧化到 + 4 氧化态 ; （3）与碱的反应 Ge + 2 OH－ + H2O GeO32－ + 2 H2 Ge ( II ) 不稳定，生成 Ge ( IV ) Sn + 2 OH－ + 2 H2O Sn (OH)42－ + H2 Pb + 2 OH－ PbO22－ + H2 ;（4）与非金属的反应; ;（2）工业制备： 将空气和水蒸气交替通入红热炭层， 通入空气时： 2 C + O2 = 2 CO △rHmθ = -221.04 kJ·mol-1 得到的气体的体积组成为： CO：CO2 ：N2 =