復(fù)旦元素化學(xué)課件：第3章 碳族元素

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1、第三章第三章 碳族元素碳族元素C Si Ge Sn Pb 4 +2 +4 (+2) +2 +2 +4 +4 +4 (+4) 4 6 6 6 6 氧化值最大配位數(shù) 單質(zhì)可形成原子晶體 金屬晶體3.1 概述3.2.1 碳的同素異形體3.2 碳及其化合物3.2.2 碳的氧化物CO具有還原能力和較強(qiáng)配位能力 HbO2+CO HbCO+O2 CO+PdClCO+PdCl2 2+H+H2 2O O = COCO2 2+2HCl+Pd+2HCl+PdFe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8其中其中C是配位原子。是配位原子。HbH2O+O2 HbO2+H2O 1. 1. Mn+電荷高,極易水解，如

2、 Al3+,Fe3 +,Cr3+ 加入CO32-互相促進(jìn),發(fā)生雙水解反應(yīng)。 Al2(SO4)3+Na2CO3+H2O = Al(OH)3+Na2SO4+CO2 2. Mn+可水解,其氫氧化物溶解度與碳酸鹽差不多,生成堿式鹽沉淀，如Be2+,Mg2+,Cu2+。 2 Mg2+ +2 CO32 +H2O = Mg2(OH)2CO3+CO2 2 Be2+ +2 CO32 +H2O = Be2(OH)2CO3+CO2 3. Mn+ 水解程度小,碳酸鹽溶解度小,生成碳酸鹽沉淀， 如Ca2+,Sr2 +,Ba2 +: Ba2 + +CO32 = BaCO33.2.3 Mn+與可溶性碳酸鹽的反應(yīng)特點(diǎn)Li2S

3、iF6 、CaSiF6 易溶Na2SiF6、K2SiF6 、BaSiF6 難溶 白色沉淀3.3.1 硅的鹵化物硅常見的鹵化物有SiCl4 、SiF4，它們均強(qiáng)烈水解： SiCl4+H2O = H4SiO4+HCl 3SiF4+4H2O = H4SiO4+4H+2SiF62 SiF4 +2HF = H2SiF63.3 硅的化合物 H4SiO4 原硅酸 H2SiO3 偏硅酸 xSiO2yH2O 多硅酸膠凍狀硅酸硅膠H2O硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 硅氧四面體為基本骨架。硅酸鈉：Na2OnSiO2 Cu2+ Na2SiO3 = CuSiO3 + 2H+泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O硅酸3.

4、3.2 硅酸與硅酸鹽(a) SiO44 (b) Si2O76 (c) Si4O128 (d) Si6O18123.3.3 沸石分子篩硅鋁酸鹽硅鋁酸鹽: : M2/nOAl2O3xSiO2yH2O 孔道孔道空腔空腔, ,吸附不同大小的分子吸附不同大小的分子吸附劑吸附劑: : 干燥干燥, ,凈化或分離凈化或分離催化劑催化劑: : 催化劑載體催化劑載體 廣泛應(yīng)用于化工廣泛應(yīng)用于化工, ,環(huán)保環(huán)保, ,食品食品, ,醫(yī)療醫(yī)療, ,能源能源, ,農(nóng)業(yè)及日農(nóng)業(yè)及日常生活常生活, ,石油化工領(lǐng)域石油化工領(lǐng)域常見:A型,Y型,X型,M型3.4 錫、鉛的重要化合物白錫脆錫（斜方） 161以上2Pb+O2+CO2

5、+H2O= Pb2(OH)2CO313.2以下 灰錫（無定形）錫 疫SnO2 + C = Sn + CO23.4.1 單質(zhì) SnCl4 H2OH2SnO3+HCl (強(qiáng)烈強(qiáng)烈)Sn+Cl2(過過)HClS2 SnS2Na2SnS3Na2SH+SnS2 +H2S SnCl62+H2SHClH2SnCl63.4.2 Sn2+與 Sn()Sn2+Sn4+O2SnSS22SnS32 H+SnS2+H2SH2O,ClHCl+Sn(OH)ClFe3+Sn4+Fe2+OHSn(OH)2OHSn(OH)3Bi3+Bi+Sn(OH)6 2 HgCl2Hg2Cl2+ Sn4+Sn2+Hg+ Sn4+如何使這些沉淀

6、溶解?PbCO3+2HNO3 Pb(NO3)2+H2O+CO2PbSO4+OH(過量過量) Pb(OH)3 +SO42PbSO4+NH4Ac(飽和飽和) Pb(Ac)3+SO42+NH4+醋酸鉛俗名叫“鉛糖”,甜,有毒PbSO4 (白白)PbS (黑黑)PbCrO4(黃黃) PbI2 (黃黃)PbCl2 (白白)PbCO3 (白白)3.4.3 Pb2+的難溶性及Pb()的氧化性PbS + H2O2 PbSO4+H2OPb2+ S+NO+H2OPbS + HCl(濃濃) = H2PbCl4 + H2SPbS + HNO3 現(xiàn)出土的古代壁畫、泥桶常常是黑的，因?yàn)楣糯擞勉U白作白顏料,鉛白與H2S作

7、用成PbS黑色沉淀,因此可用此法使之變白。PbCrO4 + HNO3 = Pb2+ + Cr2O72+ NO3PbCl2 、PbI2 溶于熱水PbCl2 + HCl = H2PbCl4 PbI2 + KI = K2PbI4沉淀互相轉(zhuǎn)化:Pb(NO3)2Na2SO4PbSO4(白白)KIPbI2 (黃黃)Na2CO3PbCO3 (白白) PbS PbOPbO2 2( (棕黑棕黑) ) 強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑能氧化能氧化HCl,HHCl,H2 2SOSO4 4,Mn,Mn2+2+PbPb3 3O O4 4 紅色紅色鉛丹鉛丹(2PbO(2PbOPbOPbO2 2) )PbO2 + Mn2+ + H+ Mn

8、O42 + Pb2+ + H2OPb3O4 + HNO3 = Pb(NO3)2 + PbO2 + H2OK2CrO4PbCrO4沉淀分離出來:PbO2+HCl(濃濃) PbCl2 + Cl2 A A A B C N Al Si P Ga Ge As In Sn Sb Tl Pb Bi 與族數(shù)對應(yīng)的最高氧化態(tài)越來越不穩(wěn)定，與族數(shù)差2的氧化態(tài)愈來愈穩(wěn)定主要是6s2電子對的惰性ns2np1 ns2np2 ns2np3+1 +2 +3ns2 ns2 ns23.4.1 惰性電子對效應(yīng)3.5 專題討論 Tl3+ H2S = Tl2S + S + H+ Tl + HCl = TlCl + H2 PbO2 +

9、 4HCl(濃濃) = PbCl2 + Cl2 + 2H2O PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + O2+ 2H2O Ag + 5PbO2+ 2Mn2+ + 4H+ = 5Pb2+ +2MnO4 + H2O 5NaBiO3(s)+2Mn2+14H+ = 2MnO4+5Na+5Bi3+7H2O Z Z Z Ga+ 7.95 Ge2+ 8.95 As() 9.95 In+ 8.35 Sn2+ 9.35 Sb3+ 10.35 Tl+ 10.51 Pb2+ 11.51 Bi3+ 12.51 2MO(s) = MO2(s) + M(s) r rG (kJ/mol） 2GeO(s) = GeO

10、2(s) + Ge(s) 122.6 2SnO(s) = SnO2(s) + Sn(s) 7.2 2PbO(s) = PbO2(s) + Pb(s) +162.0從熱力學(xué)上從結(jié)構(gòu)上3.5.2 共價化合物的水解性1. 1.影響共價化合物水解因素影響共價化合物水解因素 中心原子價層結(jié)構(gòu)（中心原子所處周期、配位情 況、空軌、半徑大小等）。 空間效應(yīng)（中心原子半徑、配體的大小和數(shù)量）。 電負(fù)性效應(yīng)（中心原子與配體電負(fù)性的差異）。 2. 2.機(jī)理機(jī)理+H2OHClH2O+HClCCl4 不水解 SiCl4水解四步水解 NF3 不水解; PF3水解BCl3+ H2O H2O水解水解 SF4(g)+H2O H2SO3+4HF不水解 冷水冷水水解 TeF6+6H2O H6TeO6+6HFSF4SF6TeF6P(OH)3+3HFNF3 不水解NCl3水解 NCl3+3H2O = NH3+3HClONHCl2+HClONH3 + HClO反復(fù)反復(fù)