第15章碳族元素-无机化学.pptVIP

第 15 章 碳族元素 15－2 碳单质及其化合物 1 碳的同素异形体 （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。 2 碳单质的还原性 1 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。 1 一氧化碳 （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 = 25： 4：70 （发生炉煤气） （3）CO 的分子轨道式： （4）性质 1）在高温下，CO 能与许多过渡金属反应生成金属羰基配位化合物，例如 Fe(CO)5。 2 二氧化碳 二、硅的氧化物 1 二氧化硅 一、碳酸和碳酸盐 在碳酸根离子中，中心碳原子采用 sp2 等性杂化，与 3 个氧原子分别成 ? 键，确定了平面三角形离子。 NF3 不水解 NCl3水解 NCl3+3H2O == NH3+3HClO GeS 和 SnS 属于低价态的硫化物，有较强的还原性，可以被氧化性的过硫化钠 Na2S2 氧化: GeS + Na2S2 GeS2 + Na2S SnS + Na2S2 SnS2 + Na2S PbS 不溶于 Na2S 和 Na2S2 溶液，但可用浓 HCl 和稀HNO3 将其溶解： PbS + 4 HCl(浓) H2[PbCl4] + H2S 3 PbS + 8 HNO3 3 Pb(NO3)2 + 3 S + 2 NO + 4 H2O Sn2+ Sn4+ O2 SnS↓ S22－ SnS32－ H+ SnS2↓+H2S H2O,Cl－ HCl+Sn(OH)Cl↓ Fe3+ Sn4++Fe2+ OH－ Sn(OH)2↓ OH－ [Sn(OH)3]－ Bi3+ Bi↓+[Sn(OH)6] 2 － HgCl2 Hg2Cl2↓+ Sn4+ Sn2+ Hg↓+ Sn4+ 15－3 无机化合物的水解性 一、影响共价化合物水解因素 1、内因： ⑴ 离子的电荷和半径 金属离子或阴离子具有高电荷和较小的离子半径， 它们对水分子有较强的极化作用，因此容易发生水解， 反之，不易水解。 ⑵ 电子层结构 Zn2+，Cd2+和Hg2+等离子是18e-离子，易水解 它们有较高的有效核电荷，极化作用较强； Ca2+，Sr2+和Ba2+等离子是8e-离子，不易水解 较低的有效核电荷和较大的离子半径，极化作用较弱。 ⑶ 空轨道： 发生水解需要水分子进攻，形成中间体， 中心原子有无空轨道在这一步很重要。 2、外因 ⑴ 温度：因为水解反应是吸热过程， 因而升高温度，有利于水解。 ⑵ 溶液的酸碱性： 对于单水解的盐而言， 控制溶液的酸碱性， 可拟制或促使盐的水解。 +H2O －HCl H2O +HCl SiCl4+H2O → H4SiO4+4HCl H4SiO4+4HCl CCl4 不水解 SiCl4水解 四步水解 烟水晶 鸡血石 猫眼石 玛瑙 水晶 碧玉 （2）与热的强碱溶液及熔融的碳酸钠作用 SiO2 + 2 OH－ SiO32－ + H2O SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 2、性质： 常温下 SiO2 对于盐酸、硫酸、碱液等显惰性。 （1）与 HF 作用 SiO2 + 4 HF