1、3/17/2022课件1第十二章第十二章 氮族氮族、碳族和硼族元素碳族和硼族元素无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案第二节第二节 碳族元素碳族元素3/17/2022课件212-2-1 碳族元素概述碳族元素概述0AAA A A He 氦氦2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟 Ne 氖氖3 Al 铝铝 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫 Cl 氯氯 Ar 氩氩4 Ga 镓镓 Ge 锗锗 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪5 In 铟铟 Sn 锡锡 Sb 锑锑 Te 碲碲 I 碘碘 Xe 氙氙6 Tl 铊铊 Pb 铅铅 Bi 铋铋 Po At 砹砹Rn 氡氡12-2-
2、1 12-2-1 碳族元素概述碳族元素概述称为碳族元素称为碳族元素3/17/2022课件3A碳碳(C) 硅硅(Si) 锗锗(Ge) 锡锡(Sn) 铅铅(Pb)原子序数原子序数614325082价层电子构型价层电子构型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要氧化数主要氧化数0、+2 +40、+2 +40、(+2) +40、+2 +40、+2 +4原子半径原子半径/pm77117122141175离离子子半半径径r(M4+)/pm1640536978r(M2+)/pm-73118119I1/(kJmol-1) 1086786763709716电负性电负性( )2.51.8
3、1.81.81.9 p 含量不多，分布广，含量不多，分布广， 是地球上化合物种类是地球上化合物种类 最多的元素之一，最多的元素之一， 是生物界的主要元素是生物界的主要元素 分布广，在地壳上的含量分布广，在地壳上的含量 仅次于氧，主要以硅酸盐矿仅次于氧，主要以硅酸盐矿 和石英矿存在和石英矿存在 常以硫化物伴生在其它金常以硫化物伴生在其它金 属硫化物矿中，是暗灰色、属硫化物矿中，是暗灰色、 重而软的金属，晶态锗是重重而软的金属，晶态锗是重 要的半导体材料要的半导体材料 常温下表面上有一层保护膜，常温下表面上有一层保护膜， 在空气和水中稳定，可防腐蚀，在空气和水中稳定，可防腐蚀， 马口铁马口铁( (
4、镀锡铁镀锡铁) )是食品罐头材料是食品罐头材料 铅主要以方铅矿铅主要以方铅矿(PbS)形式存形式存 在，是很软的重金属，强度不高在，是很软的重金属，强度不高 它能挡住它能挡住X射线，可制造铅玻璃、射线，可制造铅玻璃、 铅围裙等防护用品和防铅围裙等防护用品和防X X射线的屏射线的屏 蔽材料、电缆包皮及铅蓄电池等蔽材料、电缆包皮及铅蓄电池等 主要以锡石主要以锡石(SnO2) 存在，为银白色存在，为银白色金属金属、质软质软、延展性好延展性好、无毒无毒、耐腐蚀耐腐蚀。 同素异形体：灰锡同素异形体：灰锡、白锡白锡、脆锡脆锡 晶体类型：金刚石晶体类型：金刚石、 金属型金属型 灰锡灰锡( -Sn) 白锡白锡
5、( -Sn) 脆锡脆锡( -Sn) 白锡变为粉末状灰锡，此现象叫白锡变为粉末状灰锡，此现象叫“锡疫锡疫” 13 161-483/17/2022课件4A碳碳(C) 硅硅(Si) 锗锗(Ge) 锡锡(Sn) 铅铅(Pb)原子序数原子序数614325082价层电子构型价层电子构型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要氧化数主要氧化数0、+2 +40、+2 +40、(+2) +40、+2 +40、+2 +4原子半径原子半径/pm77117122141175离离子子半半径径r(M4+)/pm1640536978r(M2+)/pm-73118119I1/(kJmol-1) 10
6、86786763709716电负性电负性( )2.51.81.81.81.9 p 主要化合物主要化合物 +4 +2、+4 +2 的氧化数的氧化数 (+4) 高氧化数化合物稳定性减小高氧化数化合物稳定性减小 低氧化数化合物稳定性增大低氧化数化合物稳定性增大 即即3/17/2022课件5A碳碳(C) 硅硅(Si) 锗锗(Ge) 锡锡(Sn) 铅铅(Pb)原子序数原子序数614325082价层电子构型价层电子构型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要氧化数主要氧化数0、+2 +40、+2 +40、(+2) +40、+2 +40、+2 +4原子半径原子半径/pm771171
7、22141175离离子子半半径径r(M4+)/pm1640536978r(M2+)/pm-73118119I1/(kJmol-1) 1086786763709716电负性电负性( )2.51.81.81.81.9 p 非金属性减弱，金属性增非金属性减弱，金属性增强强典型非金属典型非金属 准金属准金属 典型金属典型金属3/17/2022课件612-2-2碳及其重要化合物碳的同素异形体碳的同素异形体金刚石金刚石 石墨石墨 富勒烯碳原子簇富勒烯碳原子簇 （如（如C60） 12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物3/17/2022课件7碳的同素异形体碳的同素异形体熔点高、硬度大熔点
8、高、硬度大 室温下惰性室温下惰性工业上用作钻头工业上用作钻头、刀具刀具、精密轴承等精密轴承等 俗称钻石，可作俗称钻石，可作装饰品装饰品薄膜可制作手术刀、薄膜可制作手术刀、集成电路、散热芯集成电路、散热芯片及各种敏感器件片及各种敏感器件金刚石金刚石3/17/2022课件8碳的同素异形体碳的同素异形体有金属光泽有金属光泽 质软、能导电质软、能导电通常情况下，石墨通常情况下，石墨比金刚石稳定比金刚石稳定可作电极、坩埚、可作电极、坩埚、润滑剂润滑剂、铅笔芯等铅笔芯等在工业上可采用静在工业上可采用静态加压法由石墨合态加压法由石墨合成金刚石成金刚石石墨石墨3/17/2022课件9碳的同素异形体碳的同素异形
9、体由由6060个碳原子个碳原子组成的组成的3232面体面体的空心球结构的空心球结构C60比较稳定。比较稳定。富勒烯碳原子簇可作富勒烯碳原子簇可作高温润滑剂、耐热和高温润滑剂、耐热和防火材料。防火材料。富勒烯碳原子簇富勒烯碳原子簇将碱金属掺入将碱金属掺入C60晶体晶体中中, ,可制造超导材料。可制造超导材料。在酶抑制在酶抑制、抗病毒抗病毒、DNADNA切割切割、光动力医疗法等光动力医疗法等方面有广泛应用前景方面有广泛应用前景 3/17/2022课件1012-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳酸碳酸CO2溶于水即形成碳酸溶于水即形成碳酸仅存在于水溶液中，至今尚未制仅存在于水溶
10、液中，至今尚未制得纯碳酸得纯碳酸二元弱酸二元弱酸CO2 + H2O H2CO3 大部分大部分CO2以水合分子形式存在以水合分子形式存在H2CO3 HCO3 + +H+ + K K =4=4.5 51010-7-7* * a(1)HCO3 CO3 + + H+ + K K =4=4.7 71010-11-11a(2)-2-3/17/2022课件11碳酸盐碳酸盐难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶如如 CaCO3(难溶）难溶） Ca(HCO3)2(易溶易溶)(1)(1)溶解性溶解性12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳酸盐碳酸盐除除NH4 、碱金属碱金属
11、(Li(Li除外除外) )盐，盐， 一般难溶一般难溶 碳酸氢盐碳酸氢盐一般易溶一般易溶+钟乳石、石笋的形成钟乳石、石笋的形成自然界石灰石等在自然界石灰石等在CO2、H2O作用下作用下 CaCO3+ CO2+H2O Ca(HCO3)2 (难溶难溶) (易溶易溶) 随着自然条件的变化，随着自然条件的变化， 上述反应逆向重新析出上述反应逆向重新析出CaCO3 3/17/2022课件12碳酸盐碳酸盐难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶如如 CaCO3(难溶）难溶） Ca(HCO3)2(难溶难溶)(1)(1)溶解性溶解性易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度
12、较小12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳酸盐碳酸盐除除NH4 、碱金属碱金属(Li(Li除外除外) )盐，盐， 一般难溶一般难溶 碳酸氢盐碳酸氢盐一般易溶一般易溶+向浓碳酸钠溶液中通入向浓碳酸钠溶液中通入CO2至饱和至饱和 可析出可析出NaHCO3 Na2CO3+ CO2+H2O 2NaHCO3 (易溶易溶) (溶解度小溶解度小) 如如3/17/2022课件13碳酸盐碳酸盐碳酸盐碳酸盐水溶液呈碱性水溶液呈碱性 碳酸氢盐碳酸氢盐水溶液呈微碱性水溶液呈微碱性(2)(2)水解性水解性可溶性碳酸盐可作沉淀剂可溶性碳酸盐可作沉淀剂, ,分离某些离子分离某些离子碳酸盐碳酸盐碱式碳
13、酸盐碱式碳酸盐氢氧化物氢氧化物生成物生成物反应物反应物 金属氢氧化物金属氢氧化物对应碳酸盐对应碳酸盐金属氢氧化物金属氢氧化物 对应碳酸盐对应碳酸盐BaBa2+2+ CO+ CO3 3 BaCOBaCO3 3 2Ag2Ag+ + CO+ CO3 3 AgAg2 2COCO3 3如如2-2-2Cu2Cu2+2+ + 2CO2CO3 3 +H+H2 2O OCuCu2 2(OHOH)2 2COCO3 3 + + COCO2 2 2Mg2Mg2+2+ + 2CO2CO3 3 +H+H2 2O OMgMg2 2(OHOH)2 2COCO3 3 + + COCO2 2如如2-2-2Fe2Fe3+3+ 3C
14、O+ 3CO3 3 +3H+3H2 2O O2Fe(OH)2Fe(OH)3 3 +3CO+3CO2 2 2Al2Al3+3+ 3CO+ 3CO3 3 +3H+3H2 2O O2Al(OH)2Al(OH)3 3 +3CO+3CO2 22-2-如如3/17/2022课件14解释解释根据离子极化概念根据离子极化概念2.2.热稳定性热稳定性1.碱金属盐碱金属盐 碱土金属盐碱土金属盐 过渡金属盐过渡金属盐 铵盐铵盐2.碳酸盐碳酸盐 碳酸氢盐碳酸氢盐 碳酸碳酸一般规律一般规律: :热稳定性热稳定性热稳定性差，易分解热稳定性差，易分解 MCO3 MO + CO2 2MHCO3 M2CO3 + H2O+CO2
15、(3)(3)热稳定性热稳定性金属离子极化力增大金属离子极化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_3/17/2022课件15解释解释根据离子极化概念根据离子极化概念2.2.热稳定性热稳定性(1 1)碱金属盐碱金属盐 碱土金属盐碱土金属盐 过渡金属盐过渡金属盐 铵盐铵盐(2 2)碳酸盐碳酸盐 碳酸氢盐碳酸氢盐 碳酸碳酸一般规律一般规律热稳定性差，易分解热稳定性差，易分解 MCO3 MO + CO2 MHCO3 M2CO3 + H2O+CO2H H+ +极化力强，反极化作用大极化力强，反极化作用大3.3.热稳定性热稳定性金属离子极化力增大金属离子极化力增大NoImage+_+_+_+_+_+_+
16、_+_+_1.1.当无外电场时，当无外电场时，CO3 中三个中三个O2-被被C4+极极 化而变形化而变形 2.2.金属离子相当于外电场，对邻近的一个金属离子相当于外电场，对邻近的一个 O2-产生反极化作用产生反极化作用. .当反极化作用强烈当反极化作用强烈, , 可导致可导致CO3 破裂，碳酸盐分解破裂，碳酸盐分解 3.3.金属离子的极化力越强，其反极化作用金属离子的极化力越强，其反极化作用 越强，碳酸盐越不稳定越强，碳酸盐越不稳定2-2-3/17/2022课件16Mn+Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+r(Mn+)/pm60956599113 135Mn+电子构型电子构型 2888
17、88分解温度分解温度/11001800 402 814 109812771. 1. 碱金属碳酸盐稳定，难分解碱金属碳酸盐稳定，难分解电荷少电荷少, ,半径大半径大 8 8电子构型电子构型 极化力小极化力小 反极化作用小反极化作用小 碳酸盐稳定碳酸盐稳定(3)(3)热稳定性热稳定性金属离子极化力增大金属离子极化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_3/17/2022课件17Mn+Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+r(Mn+)/pm60956599113 135Mn+电子构型电子构型 288888分解温度分解温度/11001800 402 814 109812772.2.碳酸盐碳酸盐
18、: :碱土金属比碱金属不稳定碱土金属比碱金属不稳定金属离子极化力增大金属离子极化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_同同 一一 周周 期期电荷电荷 半径半径 反极化作用反极化作用 稳定性稳定性碱金属碱金属 碱土金属碱土金属(3)(3)热稳定性热稳定性3/17/2022课件18Mn+Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+r(Mn+)/pm60956599113 135Mn+电子构型电子构型 288888分解温度分解温度/11001800 402 814 109812773. 碱土金属碳酸盐从碱土金属碳酸盐从Mg到到Ba稳定性增强稳定性增强半径半径 , ,反极化作用反极化作用金属离子极
19、化力增大金属离子极化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_3/17/2022课件19Mn+Fe2+Cd2+Pb2+Ag+r(Mn+)/pm7497120126Mn+电子构型电子构型 9 17 1818+218分解温度分解温度/2823603152184. 过渡金属碳酸盐稳定性较差过渡金属碳酸盐稳定性较差金属离子极化力增大金属离子极化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_过渡金属离子具有非过渡金属离子具有非8 8电子构型电子构型, ,极化力强极化力强, ,反极化作用强反极化作用强(3)(3)热稳定性热稳定性3/17/2022课件20Ba(OH)2BaCO3 (白色白色)CO3 + 2H+
20、 CO2 + H2O 2-(稀稀HCl或或H2SO4)(4) (4) CO3 的鉴定的鉴定2-3/17/2022课件2112-3-3碳化硼和碳化硅12-2-3 碳化硼和碳化硅碳化硼和碳化硅碳化硼碳化硼(B4C) 用焦炭和氧化硼在电炉中反应制得用焦炭和氧化硼在电炉中反应制得2B2O3 + 7C B4C + 6CO有光泽的黑色晶体有光泽的黑色晶体难熔，硬度大，是重要的工业磨料难熔，硬度大，是重要的工业磨料3/17/2022课件2212-2-3 碳化硼和碳化硅碳化硼和碳化硅碳化硅碳化硅(SiC) 用石英和焦碳在电炉中反应制得用石英和焦碳在电炉中反应制得SiO2 + 3C SiC + 2CO俗称金刚砂
21、俗称金刚砂熔点高，硬度大，可用作工业磨料熔点高，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，可做高温结构度大，热膨胀率低，可做高温结构陶瓷材料陶瓷材料3/17/2022课件2312-3-4硅及其重要化合物12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物卤化物卤化物通式为通式为SiX4, ,均为无色均为无色常温常温 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 气体气体 液体液体 液体液体 固体固体 制取制取 2CaF2+SiO2+2H2SO4 2CaSO4+SiF4 +2H2O 硫酸与萤石和石英砂的混合物作用硫酸与萤石和石英砂的
22、混合物作用3/17/2022课件24卤化物卤化物通式为通式为SiX4, ,均为无色均为无色常温常温 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 气体气体 液体液体 液体液体 固体固体 性质性质1.与与HF作用作用 2HF+SiF4 H2SiF62.纯氟硅酸不存在纯氟硅酸不存在, 在水溶液中稳定在水溶液中稳定 3.氟硅酸的酸性与硫酸相近氟硅酸的酸性与硫酸相近重要盐重要盐(Na2SiF6) 是农业杀虫、灭菌剂是农业杀虫、灭菌剂、木材防腐剂木材防腐剂 可用于制造抗酸水泥、搪瓷等可用于制造抗酸水泥、搪瓷等12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物3/17/2022课件25卤化物卤化物
23、通式为通式为SiX4, ,均为无色均为无色常温常温 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 气体气体 液体液体 液体液体 固体固体 制取制取1.加热硅与氯加热硅与氯 Si + 2Cl2 SiCl4 2.将二氧化硅、氯、碳直接加热将二氧化硅、氯、碳直接加热 SiO2+2C+2Cl2 SiCl4+ 2CO 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物3/17/2022课件26卤化物卤化物通式为通式为SiX4, ,均为无色均为无色常温常温 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 气体气体 液体液体 液体液体 固体固体 性质性质1.刺激性无色液体刺激性无色液体 12-2-4 1
24、2-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 2.易水解，在潮湿空气中产生浓烟易水解，在潮湿空气中产生浓烟 SiCl4+3H2O H2SiO3 +4HCl 若若NH3与与SiCl4同时蒸发，同时蒸发， 因生成因生成NH4Cl，烟雾更浓烟雾更浓3/17/2022课件27二氧化硅二氧化硅( (硅石硅石) )有两种形态有两种形态 无定形无定形 晶体晶体 如如 硅藻土硅藻土 石英石英12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物水晶水晶无色透明的纯石英无色透明的纯石英紫水晶紫水晶( (含少量含少量Mn)Mn)烟水晶烟水晶 碧玉碧玉玛瑙玛瑙鸡血石鸡血石蛋白石蛋白石( (猫眼石猫眼石) )图
25、像图像3/17/2022课件28二氧化硅二氧化硅( (硅石硅石) )有两种形态有两种形态 无定形无定形 晶体晶体 如如 硅藻土硅藻土 石英石英石英在石英在16001600时熔化成粘稠液体，时熔化成粘稠液体，其内部结构变为不规则状态，若急其内部结构变为不规则状态，若急剧冷却，因粘度大不易再结晶而形剧冷却，因粘度大不易再结晶而形成石英玻璃成石英玻璃 石英玻璃具有许多特性石英玻璃具有许多特性1.1.热膨胀系数小，能透过可见光和紫外热膨胀系数小，能透过可见光和紫外 光，可制造高级化学器皿和光学仪器光，可制造高级化学器皿和光学仪器2.2.制光导纤维制光导纤维12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅
26、及其重要化合物3/17/2022课件29二氧化硅二氧化硅( (硅石硅石) )有两种形态有两种形态 无定形无定形 晶体晶体 如如 硅藻土硅藻土 石英石英与一般酸不起反应，与氢氟酸反应与一般酸不起反应，与氢氟酸反应SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2OSiO2 + Na2CO3 Na2SiO3+ CO2 与氢氧化钠或纯碱共熔与氢氧化钠或纯碱共熔 SiO2 + 2NaOH Na2SiO3+H2O12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物3/17/2022课件30硅酸硅酸形式很多形式很多，组成常以组成常以xSiO2yH2O表示表示 随形成条件而异随形成条件而异 硅酸名称硅酸名称
27、 化学式化学式x y 备备 注注正硅酸正硅酸H4SiO41 2偏硅酸偏硅酸H2SiO31 1二偏硅酸二偏硅酸 H2Si2O52 1x2 多硅酸多硅酸三偏硅酸三偏硅酸 H4Si3O83 2焦硅酸焦硅酸H6Si2O72 3通常以通常以H2SiO3表示表示 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物3/17/2022课件31二元弱酸二元弱酸 开始生成可溶于水的单硅酸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以后逐步缩合脱水成硅酸溶胶 H2SiO3 HSiO3 + +H+ + K K =2.510-10 a(1)HSiO3 SiO3 + + H+ + K K =1.610-
28、12a(2)-2- OH OH OH OH OH OH OH OH OH Si OH+OH Si OH HO Si O Si OH+HOH Si OH+OH Si OH HO Si O Si OH+H2 2O O OH OH OH OH OH OH OH OH溶解度小溶解度小 SiO3 + 2+ 2H+ + H2SiO3 2-硅酸硅酸12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物3/17/2022课件32溶液溶液 溶胶溶胶悬浮液悬浮液颗粒大小颗粒大小/pm105分散相分散相 分散介质分散介质溶胶溶胶固固 水水凝胶凝胶 水水固固硅酸硅酸12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅
29、及其重要化合物在稀硅酸溶胶中加入电解质在稀硅酸溶胶中加入电解质 在适当浓度硅酸盐溶液中加酸在适当浓度硅酸盐溶液中加酸 凝胶凝胶 演示演示3/17/2022课件33溶液溶液 溶胶溶胶悬浮液悬浮液颗粒大小颗粒大小/pm105分散相分散相 分散介质分散介质溶胶溶胶固固 水水凝胶凝胶 水水固固硅酸硅酸12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物在稀硅酸溶胶中加入电解质在稀硅酸溶胶中加入电解质 在适当浓度硅酸盐溶液中加酸在适当浓度硅酸盐溶液中加酸 凝胶凝胶 演示演示3/17/2022课件34硅酸盐硅酸盐* * 制取：制取：SiO2与碱性氧化物共熔与碱性氧化物共熔 SiO2+ M2O M2
30、SiO3SiO2+ 2M2O M4SiO4性质：性质：1.1.除碱金属硅酸盐外，一般难溶除碱金属硅酸盐外，一般难溶 过渡金属硅酸盐难溶于水过渡金属硅酸盐难溶于水, ,并具有特征颜色并具有特征颜色 CuSiO3 蓝绿色蓝绿色 MnSiO3浅红色浅红色 NiSiO3 翠绿色翠绿色 Al2(SiO3)3无色透明无色透明 CoSiO3 紫色紫色 Fe2(SiO3)3红棕色红棕色 硅花园硅花园“水中花园水中花园” ” ( (演演示示) )3/17/2022课件35制取：制取：SiO2与碱性氧化物共熔与碱性氧化物共熔 性质：性质：1.1.除碱金属硅酸盐外，一般难溶除碱金属硅酸盐外，一般难溶 2.2.硅酸钠
31、强烈水解硅酸钠强烈水解, ,水溶液呈碱性水溶液呈碱性 硅酸钠水溶液俗称水玻璃硅酸钠水溶液俗称水玻璃, ,又称又称“泡花碱泡花碱” ” 市售水玻璃为粘稠状液体市售水玻璃为粘稠状液体 M(Na2O): :M(SiO2)=1:3.3SiO3 的鉴定的鉴定加入加入NH4Cl 2-2NH3 +2H2OSiO3 +2NH4 +2H2O H2SiO3 +2NH3H2O2-+硅酸盐硅酸盐* * 3/17/2022课件3612-2-5 锡、铅重要化合物锡、铅重要化合物12-2-5 12-2-5 锡、铅重要化合物锡、铅重要化合物氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物氧氧 化化 数数+2SnO(黑色黑色) PbO(黄或黄
32、红色黄或黄红色)+4SnO2(白色白色 ) PbO2(棕黑棕黑色色 )混合氧化物混合氧化物 Pb3O4(铅丹铅丹) 鲜红色鲜红色 相当于相当于 Pb2PbO4 或或 2PbOPbO2 Pb2O3 橙色橙色 PbOPbO2 PbPbOPbPbO3 3+2HNO+2HNO3 3 Pb(NOPb(NO3 3)2 2+PbO+PbO2 2 +H+H2 2O OPbPb2 2PbOPbO4 4+4HNO+4HNO3 322Pb(NOPb(NO3 3)2 2+ + PbOPbO2 2 +2H+2H2 2O O 3/17/2022课件37氧氧 化化 数数+2SnO(黑色黑色) Sn(OH)2(白色白色) 两
33、性偏碱两性偏碱PbO(黄或黄红色黄或黄红色) Pb(OH)2(白色白色) 两性偏碱两性偏碱+4SnO2(白色白色 ) Sn(OH)4(白色白色) 两性偏酸两性偏酸PbO2(棕黑棕黑色色 ) Pb(OH)4(棕色棕色) 两性偏酸两性偏酸酸性减弱、碱性增强酸性减弱、碱性增强酸性增强酸性增强 碱性减弱碱性减弱、 Sn(OH)2+2H+ Sn2+ +2H2O Sn(OH)2+2OH- Sn(OH)42- Pb(OH)2+2H+ Pb2+ +2H2O Pb(OH)2+2OH- - Pb(OH)42-氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物3/17/2022课件38酸性减弱、碱性增强酸性减弱、碱性增强酸性增强酸性
34、增强 碱性减弱碱性减弱、氧氧 化化 数数+2SnO(黑色黑色) Sn(OH)2(白色白色) 两性偏碱两性偏碱PbO(黄或黄红色黄或黄红色) Pb(OH)2(白色白色) 两性偏碱两性偏碱+4SnO2(白色白色 ) Sn(OH)4(白色白色) 两性偏酸两性偏酸PbO2(棕黑棕黑色色 ) Pb(OH)4(棕色棕色) 两性偏酸两性偏酸-H2OSn(OH)4 H2SnO3 正锡酸正锡酸 偏锡酸偏锡酸 -H2SnO3 -H2SnO3 制取制取 Na2SnO3+HCl Sn+浓浓HNO3性质性质 无定形粉末无定形粉末 白色粉末白色粉末 溶于过量浓溶于过量浓HClHCl和碱和碱 难溶于酸和碱难溶于酸和碱氧化物
35、和氢氧化物氧化物和氢氧化物3/17/2022课件39盐类盐类1.1.锡锡()在碱性在碱性、酸性介质中均有的还原性酸性介质中均有的还原性( (黑色黑色) )碱性介质碱性介质： 此为鉴定铋盐的方法此为鉴定铋盐的方法2Bi2Bi3+3+6OH+6OH- -+3+3SnSn(OHOH)4 42-2-2Bi +32Bi +3SnSn(OHOH)6 62-2-酸性介质酸性介质： 2HgCl2+SnCl2 Hg2Cl2 + SnCl4 ( (白色白色) )Hg2Cl2 +SnCl2 2Hg + SnCl4 ( (黑色黑色) )SnCl2过量过量 鉴定鉴定SnSn2+2+的方法的方法3/17/2022课件40
36、1.锡锡()在碱性在碱性、酸性介质中均有的还原性酸性介质中均有的还原性2. Pb(IV)的氧化性的氧化性: PbO2是强氧化剂是强氧化剂3.3.锡锡()易易水解水解, SnCl4在潮湿空气中冒白烟在潮湿空气中冒白烟 盐类盐类2Mn2+5PbO2+4H+2MnO4 + +5Pb2+2H2O( (紫红色紫红色) ) PbO2+ 4HCl(浓浓) PbCl2 +Cl2 + 2H2O ( (白色白色) )-SnCl2+ H2O Sn(OH)Cl + HCl( (白色白色) )配制配制SnCl2，需加入：需加入：1.1.浓浓HCl, ,防水解防水解 2.2.锡粒，防氧化锡粒，防氧化SnO2 + 2H2O
37、 Sn(OH)2 + +2OH- -( (白色白色) )2-3/17/2022课件411.1.锡锡()在碱性在碱性、酸性介质中均有的还原性酸性介质中均有的还原性2. Pb(IV)的氧化性的氧化性: PbO2是强氧化剂是强氧化剂4.4.铅铅( () )盐盐: : 绝大多数难溶于水绝大多数难溶于水PbI2+ 2KI K2PbI4PbI2(金黄色金黄色)溶解度小溶解度小, ,溶于沸水和溶于沸水和KIKI溶液溶液3.3.锡锡()易易水解水解, SnCl4在潮湿空气中冒白烟在潮湿空气中冒白烟 PbCl2难溶于冷水，溶于热水和浓难溶于冷水，溶于热水和浓HClPbCl2+ 2HCl(浓浓) H2PbCl4
38、PbSOPbSO4 4难溶于水难溶于水, ,溶于浓溶于浓H H2 2SOSO4 4和饱和和饱和NHNH4 4O OAcAc 盐类盐类PbSO4+ H2SO4(浓浓) Pb(HSO4)2PbSO4+ 2OAc- -(浓浓) Pb(OAc)2+SO4 2-3/17/2022课件421.1.锡锡()在碱性在碱性、酸性介质中均有的还原性酸性介质中均有的还原性2. Pb(IV)的氧化性的氧化性: PbO2是强氧化剂是强氧化剂4.4.绝大多数铅盐难溶于水绝大多数铅盐难溶于水 3.3.锡锡()易易水解水解, SnCl4在潮湿空气中冒白烟在潮湿空气中冒白烟 5.5.硝酸铅与碳酸钠反应硝酸铅与碳酸钠反应 2Pb
39、2+2+2CO3 +H2OPb2(OH)2CO3 +CO2( (俗称铅白俗称铅白) )2-6.6.Pb2+ +的鉴定的鉴定Pb2+2+ + CrO4 PbCrO4 ( (黄色）黄色）为黄色颜料，俗称铬黄为黄色颜料，俗称铬黄2-盐类盐类3/17/2022课件43硫化物硫化物+2SnS( (棕色棕色) )PbS( (黑色黑色) )+4SnS2 ( (黄色黄色) )碱性碱性碱性碱性酸性酸性PbS不溶于水、稀盐酸、碱金属硫化物不溶于水、稀盐酸、碱金属硫化物 溶于浓盐酸和稀硝酸溶于浓盐酸和稀硝酸SnS溶于溶于Na2S2 SnS+S2 SnS3 H+ +(H H2 2SnSSnS3 3)SnS2 +H2S
40、 2-2-PbS+4HCl(浓浓) PbCl42- -+H2S +2H+ 3PbS+8H+2NO3 3Pb2+3S +2NO +4H2O-3/17/2022课件44+2SnS( (棕色棕色) )PbS( (黑色黑色) )+4SnS2 ( (黄色黄色) )/碱性碱性碱性碱性酸性酸性PbS不溶于水、稀盐酸、碱金属硫化物不溶于水、稀盐酸、碱金属硫化物 溶于浓盐酸和稀硝酸溶于浓盐酸和稀硝酸SnS2易溶于碱金属硫化物或硫化铵易溶于碱金属硫化物或硫化铵SnS2+S2- - SnS3 (H H2 2SnSSnS3 3) SnS2 +H2S H+ +2-注意：这两组反应不同注意：这两组反应不同硫化物硫化物Sn
41、S溶于溶于Na2S2 SnS+S2 SnS3 H+ +(H H2 2SnSSnS3 3)SnS2 +H2S 2-2-3/17/2022课件45第二节结束第十二章第十二章 氮族氮族、碳族和硼族元素碳族和硼族元素无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案第二节第二节 结束结束3/17/2022课件46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碳酸解离常数的计算以上的解离常数值是按以上的解离常数值是按 溶于水的溶于水的CO2全部转为全部转为H2CO3 计算的计算的 实际大部分实际大部分 CO2以水合分子以水合分子( (CO2H2O)O)形式存在形式存在H2CO3 HCO3 + +H+
42、+ K K =4.510-7 a(1)HCO3 CO3 + + H+ + K K =4.710-11a(2)-2-3/17/2022课件47碳酸解离常数的计算碳酸解离常数的计算k1(正正)k1(逆逆)(1)(1) CO2+ H2O H2CO3= = =1.710-3k1(正正) 3.910-2k1(逆逆) 23 K K 13/17/2022课件48碳酸解离常数的计算碳酸解离常数的计算(1)(1) CO2+H2O H2CO3=1.710-3K K 1k2(逆逆) 2.210-4K K= = =4.3107k2(正正) 9.4103 2(2)(2) CO2+ OH- - HCO3 k2(正正)k2
43、(逆逆)-3/17/2022课件49碳酸解离常数的计算碳酸解离常数的计算(1)(1) CO2+H2O H2CO3=1.710-3K K 1K2=4.3107(2)(2) CO2+OH- - HCO3 -K K K K 1 2 (1)-(2)得得 HCO3 +H2O H2CO3+OH- - K3= = =4.010-11 1.710-3 4.3107 -a(1) K K =2.510-4 K3 = c(H2CO3)/c c(OH- -)/c c(H+ +)/c c(HCO3)/c c(H+ +)/c K K a(1) K K a(1) K Kw w 1.010-14= =4.010-113/17
44、/2022课件50碳酸解离常数的计算碳酸解离常数的计算a(1) K K =2.510-4 即即 H2CO3 H+ + +HCO3 -K2=4.3107(2)(2) CO2+OH- - HCO3 -(1)(1) CO2+H2O H2CO3=1.710-3K K 13/17/2022课件51碳酸解离常数的计算碳酸解离常数的计算a(1)K =2.5 10-4 a(1)K 为为H2CO3真正的真正的K a(1)a(1)K 即为一般书所指的即为一般书所指的Ka(1)K =K1K =(1.710-3)(2.510-4)=4.210-7 a(1)(1)+(3) (1)+(3) CO2+ H2O H+ HCO
45、3 -(3)(3) H2CO3 H+ + +HCO3 - -(1)(1) CO2+H2O H2CO3=1.710-3K K 1K2=4.3107(2)(2) CO2+OH- - HCO3 -3/17/2022课件52 讲述完毕讲述完毕 请返回！请返回！ 3/17/2022课件53硅酸盐硅酸盐硅酸盐硅酸盐玻璃、水泥、陶瓷都含有硅酸盐玻璃、水泥、陶瓷都含有硅酸盐 普通玻璃组成：普通玻璃组成：Na2SiO3CaSiO34SiO2 加入不同的氧化物可呈现不同颜色加入不同的氧化物可呈现不同颜色加入氧化物加入氧化物玻璃颜色玻璃颜色氧化钴氧化钴蓝色蓝色氧化铈氧化铈浅红色浅红色Fe2O3黄色黄色3/17/20
46、22课件54天然硅酸盐天然硅酸盐天然硅酸盐天然硅酸盐种类繁多、结构复杂，通常视为种类繁多、结构复杂，通常视为SiO2 和金属氧化物相结合的化合物和金属氧化物相结合的化合物名称名称组成组成正长石正长石K2OAl2O36SiO2白云石白云石K2O3Al2O36SiO22H2O 泡沸石泡沸石 Na2OAl2O32SiO2nH2O高岭土高岭土Al2O32SiO22H2O 石棉石棉CaO3MgO4SiO2滑石滑石3MgO4SiO2H2O 3/17/2022课件55分子筛分子筛分子筛分子筛起起“筛选筛选”作作用用能让气体或液体混合物中直径比孔径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
47、面小的分子通过，直径大的留在外面分子筛的通式：分子筛的通式： Mx/n(AlO2)x(SiO)ymH2O M 金属阳离子金属阳离子,一般为一般为Na+、K+、Ca2+ n 金属阳离子电荷数金属阳离子电荷数 x/n 金属阳离子个数金属阳离子个数 泡沸石是一种天然分子筛泡沸石是一种天然分子筛 _3/17/2022课件56人工合成分子筛人工合成分子筛以氢氧化钠、铝酸钠、水玻璃为原料以氢氧化钠、铝酸钠、水玻璃为原料型号型号组成组成4A型型Na12Al12Si12O4827H2O13X型型Na86Al86Si106O384264H2OY型型Na56Al56Si136O384250H2O丝光沸石型丝光沸石
48、型Na8Al8Si40O9624H2OA型多用于气体的干燥、吸收和净化分离型多用于气体的干燥、吸收和净化分离X型和型和Y型：用于石油产品的催化裂化、型：用于石油产品的催化裂化、 催化加氢、催化剂的载体催化加氢、催化剂的载体丝光沸石型：耐酸、耐热，丝光沸石型：耐酸、耐热， 可在高温、强酸介质中使用可在高温、强酸介质中使用3/17/2022课件57人工合成分子筛人工合成分子筛以氢氧化钠、铝酸钠、水玻璃为原料以氢氧化钠、铝酸钠、水玻璃为原料型号型号组成组成4A型型Na12Al12Si12O4827H2O13X型型Na86Al86Si106O384264H2OY型型Na56Al56Si136O384250H2O丝光沸石型丝光沸石型Na8Al8Si40O9624H2OA型多用于气体的干燥、吸收和净化分离型多用于气体的干燥、吸收和净化分离X型和型和Y型：用于石油产品的催化裂化、型：用于石油产品的催化裂化、 催化加氢、催化剂的载体催化加氢、催化剂的载体丝光沸石型：耐酸、耐热，丝光沸石型：耐酸、耐热， 可在高温、强酸介质中使用可在高温、强酸介质中使用3/17/2022课件58
