1、2022-6-51第十四章 碳族元素1 14-1 4-1 碳族元素的通性碳族元素的通性1 14-2 4-2 碳族元素的单质及其化合物碳族元素的单质及其化合物1 14-3 4-3 无机化合物的水解性无机化合物的水解性2022-6-52元素符号元素符号C CSiSiGeGeSnSnPbPb价电层结构价电层结构2 2s s2 22p2p2 23s3s2 23p3p2 24s4s2 24p4p2 25s5s2 25p5p2 26s6s2 26p6p2 2电负性电负性2.252.251.901.902.012.01()()1.96()1.96()1.80()1.80()2.33 ()2.33 ()1.8
2、7 ()1.87 ()主氧化数主氧化数+4(+2)+4(+2) +4(+2)+4(+2)+4,+2+4,+2+4,+2+4,+2(+4)+2(+4)+2晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体2022-6-53 1. 1.惰性电子对效应：惰性电子对效应：C C，Si +Si +氧化态稳定，氧化态稳定，PbPb是是+氧化态稳定。氧化态稳定。 2. 2.C-C,C-H,C-OC-C,C-H,C-O键能很高键能很高, ,奠定了有机化合物众奠定了有机化合物众多的基础。多的基础。 3. 3.Si-SiSi-Si键能低，所以硅链不会太长，硅化合物键能低，所以硅链不会太长，硅化合物比碳化合物少得多。
3、比碳化合物少得多。 Si-OSi-O键能高，对应化合物多。键能高，对应化合物多。 4. 4.本族元素单质易形成同素异形体。本族元素单质易形成同素异形体。特点：特点：2022-6-54碳原子的成键特征碳原子的成键特征成键形式成键形式价键结构价键结构化合物举例化合物举例spsp3 3杂化杂化4 4个单键个单键C C正四面体正四面体金刚石、金刚石、CHCH4 4CClCCl4 4、C C2 2H H6 6spsp2 2杂化，杂化，2 2个单个单键，一个双键键，一个双键C C平面三角形平面三角形石墨、石墨、COClCOCl2 2C C2 2H H4 4、C C6 6H H6 6spsp杂化，杂化，1
4、1个单个单键，一个叁键键，一个叁键CC直线形直线形C C2 2H H2 2、HCNHCNspsp杂化杂化, ,一个叁一个叁键键,1,1个孤电子对个孤电子对CC直线形直线形COCO2022-6-55一、碳族元素在自然界的分布一、碳族元素在自然界的分布二、碳族元素的单质二、碳族元素的单质三、氧化物三、氧化物四、含氧酸及其盐四、含氧酸及其盐五、氢化物五、氢化物六、卤化物和硫化物六、卤化物和硫化物2022-6-56一、自然界的分布一、自然界的分布C C 单质状态：主要是金刚石和石墨。化合单质状态：主要是金刚石和石墨。化合物：煤、石油、天然气、动植物、物：煤、石油、天然气、动植物、 石灰石、白云石、石灰
5、石、白云石、COCO2 2等。等。SiSi靠靠Si-OSi-O键联结成各种链状、层状和立体键联结成各种链状、层状和立体状结构，构成各种岩石及其风化产状结构，构成各种岩石及其风化产物物- -土壤和泥砂。土壤和泥砂。GeGe、SnSn、PbPb主以硫化物形式存在。主以硫化物形式存在。锡石锡石SnOSnO2 2方铅方铅矿矿 PbS PbS 无定形碳无定形碳木炭木炭活性炭活性炭 炭黑：油漆、颜料炭黑：油漆、颜料 焦炭焦炭 ：冶金还原剂：冶金还原剂吸附能力吸附能力2022-6-57二、碳族元素的单质二、碳族元素的单质0G0Hmfmf C C6060结构：结构：6060个碳原子构成近个碳原子构成近似于球形
6、的似于球形的3232面体，即由面体，即由1212个个正五边形和正五边形和2020个正六边形组成。个正六边形组成。每个碳原子以每个碳原子以spsp2 2杂化轨道与杂化轨道与相邻三个碳原子相连。剩余的相邻三个碳原子相连。剩余的P P轨道在轨道在C C6060的外围和腔内形成的外围和腔内形成大大键。其形状酷似足球，故键。其形状酷似足球，故称作足球烯称作足球烯(Fluorene)(Fluorene)。制备制备：用纯石墨做电极，在：用纯石墨做电极，在氦气氛中放电，电弧中产生氦气氛中放电，电弧中产生的碳烟沉积在水冷反应器内的碳烟沉积在水冷反应器内壁，此碳烟中有壁，此碳烟中有C C6060、C C7070等
7、碳等碳原子簇。原子簇。用途用途: :超导体（嵌入碱金属）、超导体（嵌入碱金属）、有机软铁磁体、光学材料、有机软铁磁体、光学材料、功能高分子材料、生物活性功能高分子材料、生物活性材料等。材料等。2022-6-58碳碳纳纳米米管管2022-6-59在硅晶片表面或晶片被侵蚀的洞中垂直生长的纳米管。每一个茎状的结构都由在硅晶片表面或晶片被侵蚀的洞中垂直生长的纳米管。每一个茎状的结构都由成千上万个纳米管构成。阵列下面的黑色影斑是催化剂。看上去枯萎了的阵列成千上万个纳米管构成。阵列下面的黑色影斑是催化剂。看上去枯萎了的阵列是因为它们生长后被浸过液体，当浸体蒸发后，纳米管便枯萎了。是因为它们生长后被浸过液体
8、，当浸体蒸发后，纳米管便枯萎了。 2022-6-510上图：纳米管在预先做上图：纳米管在预先做好阵列的硅晶片上催化好阵列的硅晶片上催化生长的结果。把生长的结果。把SiSi晶片晶片置于一个充满乙烯容器置于一个充满乙烯容器内内, ,在特定的晶面上涂上在特定的晶面上涂上催化剂，加热后，高纯催化剂，加热后，高纯的碳管以惊人的速度生的碳管以惊人的速度生长，其速度可以达到每长，其速度可以达到每小时小时500500英里。英里。 下图：分子内力下图：分子内力(Intramolecular (Intramolecular forces)forces)使直径使直径5-10 nm 5-10 nm 的碳纳米的碳纳米管
9、彼此粘在一起，随着纳米管的管彼此粘在一起，随着纳米管的飞速生长，他们便会拉着邻居一飞速生长，他们便会拉着邻居一起长。起长。 如果生长环境不理想，催如果生长环境不理想，催化剂过多或过少，这种粘着力就化剂过多或过少，这种粘着力就使纳米管阵列长成出棱角、花饰、使纳米管阵列长成出棱角、花饰、线条和其它结构线条和其它结构 2022-6-511HartHart培植出了更复杂的结构，如图中的手培植出了更复杂的结构，如图中的手指状结构。这些或许可以用作传感器指状结构。这些或许可以用作传感器(sensing probes)(sensing probes)。 密歇根大学密歇根大学 (University of (
10、University of Michigan) Michigan) 机械机械工程系研究员助工程系研究员助理教授理教授 John John Hart Hart 采用采用SEMSEM精精心拍摄了这片神心拍摄了这片神奇的碳纳米管森奇的碳纳米管森林林 2022-6-5122.2.冶金工业中冶金工业中碳碳的的还原反应还原反应 2 2CO+OCO+O2 22CO2CO2 2（a)a) C+O C+O2 2COCO2 2（b)b) 2 2C+OC+O2 22CO2CO（c)c) -200 -200 -400 -400 -600 -600 G G 983 1273 2273 983 1273 2273 （T/
11、KT/K）2022-6-513 0 0 - -2 20 00 0 - -4 40 00 0 - -6 60 00 0 - -8 80 00 0 b b. .p p - -1 10 00 00 0 M MP P - -1 12 20 00 0 2 27 73 3 1 12 27 73 3 2 22 27 73 3 T T/ /K K 2 2H Hg g+ +O O2 2H Hg gO O 2 2A Ag g+ +O O2 2A Ag g2 2O O 2 2Z Zn n + + O O2 2 Z Zn nO O 2 2C CO O+ +O O2 22 2C CO O2 2 2 2C C+ +O O
12、2 2 2 2C CO O ( (c c) ) C C + + O O2 2C CO O2 2 Y Y 2 2M Mn n+ +O O2 22 2M Mn nO O ( (d d) ) A AI I2 2O O3 3 2 2M Mg g+ +O O2 22 2M Mg gO O 2 2C Ca a+ +O O2 22 2C Ca aO O r rG Gm m/ / K KJ Jm mo oL L - -1 1 2022-6-5143.3.金刚石的人工合成金刚石的人工合成 C( C(石墨）石墨）（金刚石）（金刚石）f fG Gm m/kJ/kJmolmol-1-1 0 2.9 0 2.9 /g
13、/gcmcm-3-3 2.260 3.515 2.260 3.515f fH Hm m/kJ/kJmolmol-1 -1 O 1.897O 1.897 反应的特点？反应的特点？吸热、体积减小吸热、体积减小欲使反应正向进行，采取的措施？欲使反应正向进行，采取的措施？-高温、高压、催化剂。高温、高压、催化剂。石墨转化为金刚石的机石墨转化为金刚石的机理：理： 溶剂说：石墨先溶解溶剂说：石墨先溶解在溶剂（金属催化剂）在溶剂（金属催化剂）中成为单个碳原子，然中成为单个碳原子，然后在冷却时直接生成金后在冷却时直接生成金刚石。刚石。 固相转化说：石墨的固相转化说：石墨的碳原子间的键不发生断碳原子间的键不发生
14、断裂，而是在催化剂的作裂，而是在催化剂的作用下，按一定方向位移用下，按一定方向位移直接转化为金刚石结构。直接转化为金刚石结构。2022-6-5154.4.硅、锗、锡、铅单质硅、锗、锡、铅单质Si:Si:原子晶体，灰黑色，硬、脆，能刻划玻璃。低温下稳定，原子晶体，灰黑色，硬、脆，能刻划玻璃。低温下稳定，只与强氧化剂和强碱作用，高温时可与许多物质反应。只与强氧化剂和强碱作用，高温时可与许多物质反应。高纯硅可作半导体材料。高纯硅可作半导体材料。 * * Si+2OHSi+2OH- - +H+H2 2O=SiOO=SiO3 32-2-+2H+2H2 2GeGe：原子晶体，比原子晶体，比SiSi活泼，能
15、溶于氧化性酸得到活泼，能溶于氧化性酸得到GeGe（），），难难溶于溶于NaOH,NaOH,不与空气中的不与空气中的O O2 2、H H2 2O,O,非氧化性酸作用。高纯非氧化性酸作用。高纯锗也是较好的半导体材料。锗也是较好的半导体材料。SnSn：灰锡灰锡( ()白锡白锡( ()脆锡脆锡( () 白锡白锡: :有延展性金属有延展性金属,286,286K K逐步转化为粉末状灰锡而自行毁逐步转化为粉末状灰锡而自行毁坏坏( (锡疫锡疫).).马口铁为镀锡薄铁马口铁为镀锡薄铁. . Sn+2HCl(Sn+2HCl(热、浓热、浓)=)=SnClSnCl2 2+H+H2 2 3Sn+8HNO 3Sn+8HN
16、O3 3( (冷、稀冷、稀)=3)=3Sn(NOSn(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O Sn+4HNO Sn+4HNO3 3( (浓浓)=)=H H2 2SnOSnO3 3(SnO(SnO2 2H H2 2O)+4NOO)+4NO2 2+H+H2 2O O Sn+2OH Sn+2OH- -+2H+2H2 2O= Sn(OH)O= Sn(OH)4 42-2-+H+H2 22022-6-516Pb: Pb: 质软、密度大（质软、密度大（11.3511.35g gcmcm-3-3),),纯铅在空气中不稳定纯铅在空气中不稳定PbPb（OHOH）2 2或或PbPb2 2（O
17、HOH）2 2COCO3 3 化工厂或实验室可用铅做耐酸反应器的衬里和储存、化工厂或实验室可用铅做耐酸反应器的衬里和储存、输送酸液的管道设备（输送酸液的管道设备（ PbClPbCl2 2、PbSOPbSO4 4等难溶）。不能输送等难溶）。不能输送饮用水饮用水( (有毒有毒) )。可输送硬水。可输送硬水 难溶保护膜难溶保护膜PbSOPbSO4 4，PbPb2 2（OHOH）2 2COCO3 3 。 PbPb易溶于稀易溶于稀HNOHNO3 3、浓硫酸、浓硫酸 Pb(HSOPb(HSO4 4) )2 2 和浓盐酸和浓盐酸 H H2 2PbClPbCl4 4 。冷浓冷浓HNOHNO3 3中钝化中钝化.
18、 .注意注意: :日常生活中，接触铅的机会很多。铅是使用以蓄电池日常生活中，接触铅的机会很多。铅是使用以蓄电池为主，包括铅包电线、铅管板、自来水管道、软焊条、颜为主，包括铅包电线、铅管板、自来水管道、软焊条、颜料、涂料、化学试剂、药品以至化妆品等。由此引起的铅料、涂料、化学试剂、药品以至化妆品等。由此引起的铅污染不容忽视。污染不容忽视。2022-6-517三、氧化物三、氧化物1.1.COCO和和COCO2 2H HC CO OO OH HC CO O+ +H H2 2O OH H2 2C C2 2O O4 4C CO O2 2（N Na aO OH H吸吸收收）+ +C CO O+ +H H2
19、 2O O浓浓H H2 2S SO O4 4浓浓H H2 2S SO O4 4工工业业：C Ca aC CO O3 3（石石灰灰石石）C CO O2 2+ +C Ca aO O煅煅烧烧实实验验室室：C Ca aC CO O3 3+ +2 2H HC CI IC CO O2 2+ +C Ca aC CI I2 2+ +H H2 2O O发生炉煤气（发生炉煤气（C+C+空气空气CO+NCO+N2 2）水煤气水煤气 C+HC+H2 2O O CO+HCO+H2 2C CO O)()()()()(KK:CO2p22p22p22*s22s2xzy O OC CO O 2022-6-518COCO的性质还
20、原性的性质还原性 FeO+CO=Fe+CO FeO+CO=Fe+CO2 2 ( (冶金）冶金） CO+PdClCO+PdCl2 2+H+H2 2O=COO=CO2 2+2HCl+Pd+2HCl+Pd（检验）检验） 2Ag(NH2Ag(NH3 3) )2 2+ +CO+2H+CO+2H2 2O=2Ag+COO=2Ag+CO3 32-2-+4NH+4NH4 4+ +加合性加合性: : CO + CuCl +2HCO + CuCl +2H2 2O=Cu(CO)ClO=Cu(CO)Cl2 2H H2 2O ONi+4CO = Ni(CO)Ni+4CO = Ni(CO)4 4Ni+4CONi+4COCu
21、(NHCu(NH3 3) )2 2Ac+CO+NHAc+CO+NH3 3 =Cu(NH=Cu(NH3 3) )3 3(CO)Ac(CO)Ac2022-6-5192.SiO2.SiO2 2( (俗名：石英、海砂、水晶、碧玉、玛瑙等）俗名：石英、海砂、水晶、碧玉、玛瑙等）2022-6-520SiOSiO2 2的化学性质的化学性质 高温下被高温下被MgMg、AlAl、B B还原还原 SiOSiO2 2+2Mg(AL+2Mg(AL、B)Si+MgO(BB)Si+MgO(B2 2O O3 3、AlAl2 2O O3 3) ) 除除F F2 2、HFHF外不与其它外不与其它X X2 2和酸作用和酸作用 S
22、iOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2OHOH2 2SiFSiF6 6 （腐蚀玻璃）腐蚀玻璃） 溶于热强碱液或熔融溶于热强碱液或熔融NaNa2 2COCO3 3 SiO SiO2 2+2OH+2OH- -=SiO=SiO3 32-2-+H+H2 2O O SiO SiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 光缆：高纯光缆：高纯SiOSiO2 2熔融体中拉出的直径约熔融体中拉出的直径约100100mm的细丝（光的细丝（光导纤维）导纤维）光缆光缆2022-6-5213.Sn3.Sn、PbPb的氧化物的氧化物S
23、nOSnO：难溶于水的黑色固体，两性。难溶于水的黑色固体，两性。 SnO+2HCl=SnCl SnO+2HCl=SnCl2 2+H+H2 2O O SnO+2NaOH=Na SnO+2NaOH=Na2 2SnOSnO2 2+H+H2 2O OSnOSnO2 2：难溶水的白色固体难溶水的白色固体, ,两性偏酸两性偏酸. . SnO SnO2 2+2NaOH(+2NaOH(熔融熔融)=)=NaNa2 2SnOSnO3 3+H+H2 2O O Pb Pb的的氧化物氧化物PbO(PbO(密陀僧密陀僧):):黄色、难溶于水黄色、难溶于水, ,两性偏碱。溶两性偏碱。溶HAcHAc和和HNOHNO3 3Pb
24、Pb2+2+ Sn Sn的的氧化物氧化物PbOPbO2 2: :暗棕色暗棕色, ,难溶于水难溶于水, ,两性偏酸两性偏酸. .强氧化性。强氧化性。 * * PbOPbO2 2+4HCl+4HCl（浓）浓）= =PbClPbCl2 2+Cl+Cl2 2+2H+2H2 2O O * * 2PbO 2PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4（浓）浓）=2=2PbSOPbSO4 4+O+O2 2+2H+2H2 2O O * * 5PbO5PbO2 2+2Mn+2Mn2+2+4H+4H+ +=2MnO=2MnO4 4- -+5Pb+5Pb2+2+2H+2H2 2O O PbO PbO2 2+2NaO
25、H=Na+2NaOH=Na2 2PbOPbO3 3+H+H2 2O O2022-6-522PbPb3 3O O4 4 :( :(铅丹、红铅铅丹、红铅),),红色粉末红色粉末. .做红做红色颜料色颜料, ,油漆船舶和桥梁钢架油漆船舶和桥梁钢架. .* * PbPb3 3O O4 4+4HNO+4HNO3 3=2Pb(NO=2Pb(NO3 3) )2 2+PbO+PbO2 2+2H+2H2 2O OPbPb3 3O O4 4+8HCl=3PbCl+8HCl=3PbCl2 2+Cl+Cl2 2+4H+4H2 2O OPbPb3 3O O4 4+4HI=2PbI+4HI=2PbI2 2+PbO+PbO
26、2 2+2H+2H2 2O OPbPb3 3O O4 4+8HI=3PbI+8HI=3PbI2 2+I+I2 2+4H+4H2 2O O2022-6-523四、含氧酸及其盐四、含氧酸及其盐1.1.碳酸和碳酸盐碳酸和碳酸盐碳酸碳酸( (H H2 2COCO3 3 ) ) 二元弱酸二元弱酸碳酸盐碳酸盐 水溶性水溶性 正盐：铵及碱金属盐易溶，正盐：铵及碱金属盐易溶，LiLi2 2COCO3 3溶解度很小。其余难溶。溶解度很小。其余难溶。酸式盐易溶。酸式盐易溶。 S(S(难溶正盐难溶正盐)S(S(相应酸式盐相应酸式盐) ) S S（CaCOCaCO3 3) SCa(HCO)S(S(相应酸式盐相应酸式盐
27、) ) S(Na S(Na2 2COCO3 3)S(NaHCO)S(NaHCO3 3) )易溶盐：易溶盐： NaNa2 2COCO3 3 NaHCO NaHCO3 3 K K2 2COCO3 3 KHCO KHCO3 3100100溶解度溶解度 45 16 156 60 45 16 156 60( (g/100gHg/100gH2 2O)O)2022-6-524 溶解度的反常是由于溶解度的反常是由于HCOHCO3 3- -离子通过氢键离子通过氢键形成双聚或多聚链状离子的结果。形成双聚或多聚链状离子的结果。O OC CO OH HO OO OH HO OC CO O2 2- -C CO OC C
28、O OO OH HO OO OO OH HO OC CO OO OH H双聚（双聚（HCOHCO3 3）2 22-2-多聚（多聚（HCOHCO3 3）n nn-n-2022-6-525(2)(2)热稳定性热稳定性A A 无水碳酸盐的稳定性同族内自上而下增加无水碳酸盐的稳定性同族内自上而下增加 BeCO BeCO3 3 MgCO MgCO3 3 CaCO CaCO3 3 SrCO SrCO3 3 BaCO BaCO3 3 373K 813K 1170K 1462K 1633K 373K 813K 1170K 1462K 1633KB B 碳酸正盐碳酸正盐 碳酸氢盐碳酸氢盐 碳酸碳酸C C 碱金属
29、碳酸盐碱金属碳酸盐 碱土金属碳酸盐碱土金属碳酸盐 过渡金属碳酸过渡金属碳酸盐盐 Na Na2 2COCO3 3 CaCO CaCO3 3 CuCO CuCO3 3 难难 1170 1170K 473KK 473K2022-6-526(3)(3)水解性水解性金金属属离离子子（碱碱金金属属除除外外）碳碳酸酸盐盐( (或或氢氢氧氧化化物物或或碱碱式式碳碳酸酸盐盐）N Na a2 2C CO O3 3 氢氧化物沉淀：氢氧化物沉淀：S S氢氧化物氢氧化物S S碳酸盐碳酸盐 AlAl3+3+、FeFe3+3+、CrCr3+3+、SnSn2+2+、SnSn4+4+、SbSb3+3+等等( (水解性强水解性强
30、) ) 2 2FeFe3+3+3CO+3CO3 32-2-+3H+3H2 2O = 2Fe(OH)O = 2Fe(OH)3 3+3CO+3CO2 2 碱式碳酸盐：碱式碳酸盐：S S氢氧化物氢氧化物 S S碳酸盐碳酸盐MgMg2+2+、PbPb2+2+、CuCu2+2+、BiBi3+3+、ZnZn2+ 2+ 、HgHg2+ 2+ 、CdCd2+2+等等 2 2CuCu2+2+2CO+2CO3 32-2-+H+H2 2O = 2CuO = 2Cu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3+CO+CO2 2 碳酸盐沉淀：碳酸盐沉淀：S S氢氧化物氢氧化物S S碳酸盐碳酸盐CaCa2+2+、SrSr2
31、+2+、BaBa2+2+、NiNi2+2+、AgAg+ +、MnMn2+2+等等( (难水解难水解) ) BaBa2+2+CO+CO3 32- 2- = BaCO= BaCO3 32022-6-5272.2.硅酸和硅酸盐硅酸和硅酸盐 硅酸：硅酸：通式通式xSiOxSiO2 2YHYH2 2O O 正硅酸正硅酸 H H4 4SiOSiO4 4 偏硅酸偏硅酸 H H2 2SiOSiO3 3 二偏硅酸二偏硅酸 H H2 2SiSi2 2O O5 5 焦硅酸焦硅酸 H H6 6SiSi2 2O O7 7 K K1 1=3.0=3.01010-10-10 ； K K2 2=2.0=2.01010-12-
32、12 Na Na2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3+2NaCl+2NaCl* * Na Na2 2SiOSiO3 3+2NH+2NH4 4Cl=HCl=H2 2SiOSiO3 3+2NaCl+2NH+2NaCl+2NH3 3 硅胶硅胶S Si iO O4 44 4- -+ +H H+ +H H4 4S Si iO O4 4( (可可溶溶单单分分子子硅硅胶胶）放放置置或或加加H H+ +或或加加其其它它电电解解质质溶溶胶胶（胶胶体体溶溶液液）或或凝凝胶胶（弹弹性性）脱脱水水硅硅胶胶2022-6-528变色硅胶干燥剂变色硅胶干燥剂用用CoClCoCl2 2
33、溶液浸泡硅酸凝胶，然后干燥活化得到溶液浸泡硅酸凝胶，然后干燥活化得到 CoCl CoCl2 2（无水）无水） CoClCoCl2 26 6H H2 2O O （可再生）可再生）兰色兰色蓝紫蓝紫紫红紫红粉红粉红2022-6-529硅酸盐硅酸盐a a碱金属硅酸盐易溶，余难溶。重金属硅酸盐有特征颜色。碱金属硅酸盐易溶，余难溶。重金属硅酸盐有特征颜色。水水中中花花园园b b SiO SiO2 2 + +不同比例的碱性氧化物共不同比例的碱性氧化物共熔，可得到确定组成的硅酸盐熔，可得到确定组成的硅酸盐 最简单：偏硅酸盐（最简单：偏硅酸盐（NaNa2 2SiOSiO3 3）水水玻璃玻璃; ;正硅酸盐（正硅酸
34、盐（NaNa4 4SiOSiO4 4）普通玻璃：普通玻璃：NaNa2 2COCO3 3、CaCOCaCO3 3和和SiOSiO2 2共熔共熔得到的硅酸钠和硅酸钙的混合物。得到的硅酸钠和硅酸钙的混合物。组成为组成为 NaNa2 2COCO3 3CaCOCaCO3 34 4SiOSiO2 2。加不同加不同金属氧化物可得不同颜色玻璃。金属氧化物可得不同颜色玻璃。2022-6-530硅酸盐的结构硅酸盐的结构SiOSiO2 2和硅酸盐的基本结构单元均为和硅酸盐的基本结构单元均为SiOSiO4 4四面体四面体无限长单链状结构的多硅酸无限长单链状结构的多硅酸根根无限长双链兼环状结构的无限长双链兼环状结构的多
35、硅酸根多硅酸根2022-6-531铝硅酸盐和水泥铝硅酸盐和水泥 硅氧四面体中，如有部分硅被铝取硅氧四面体中，如有部分硅被铝取代，则网络骨架带负电，骨架空隙中必代，则网络骨架带负电，骨架空隙中必须存在中和电荷的阳离子。此矿物即铝须存在中和电荷的阳离子。此矿物即铝硅酸盐。硅酸盐。 钠长石：钠长石：NaNa2 2O OAlAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2 粘土粘土: : AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22 2H H2 2O O 钠沸石：钠沸石：NaNa2 2O OAlAl2 2O O3 33SiO3SiO2 22 2H H2 2O O粘粘土土+ +石石灰灰石石烧烧结结块块
36、水水泥泥1 17 72 23 3K K磨磨碎碎 沸石分子筛沸石分子筛某些笼某些笼形的天然硅酸盐和铝硅酸形的天然硅酸盐和铝硅酸盐可以选择地吸附一定大盐可以选择地吸附一定大小的分子，起到筛分分子小的分子，起到筛分分子的作用。的作用。A A型合成分子筛组成：型合成分子筛组成：NaNa2 2O OAlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 25 5H H2 2O O2022-6-532* *3.3.锡铅的氢氧化物及含氧酸盐锡铅的氢氧化物及含氧酸盐 SnSn2+2+2OH+2OH- -=Sn(OH)=Sn(OH)2 2白，两性白，两性 Sn(OH)Sn(OH)2 2+2H+2H+ += Sn= Sn2
37、+2+2H+2H2 2O O Sn(OH)Sn(OH)2 2+2OH+2OH- -= Sn(OH)= Sn(OH)4 42-2-SnSn4+4+4NH+4NH3 3H H2 2O O-H-H2 2SnOSnO3 3白白, ,两性偏酸两性偏酸, ,无定形体无定形体, ,溶于碱和浓溶于碱和浓HCl: Sn(OH)HCl: Sn(OH)4 4+2OH+2OH- -=Sn(OH)=Sn(OH)6 62- 2- Sn(OH)Sn(OH)4 4+6HCl=H+6HCl=H2 2SnClSnCl6 6+4H+4H2 2O OSn+HNOSn+HNO3 3( (浓浓)-H-H2 2SnOSnO3 3 白色晶态
38、白色晶态, ,两性偏酸，难溶于酸碱。两性偏酸，难溶于酸碱。亚锡酸根离子亚锡酸根离子 SnSn（OHOH）4 42-2-为强还原剂为强还原剂 E EB BSn(OH)Sn(OH)6 62-2-/Sn/Sn（OHOH）4 42-2-= -0.96V= -0.96V BiBi3+3+的鉴定反应的鉴定反应* * 3Sn(OH) 3Sn(OH)4 42-2-+2Bi+2Bi3+3+6OH+6OH- -=2Bi(=2Bi(黑黑)+3)+3Sn(OH)Sn(OH)6 62-2- Bi(OH)Bi(OH)3 3+Cl+Cl2 2+3NaOH=NaBiO+3NaOH=NaBiO3 3+2NaCl+3H+2NaC
39、l+3H2 2O O 2Bi 2Bi3+3+3S+3S2-2-=Bi=Bi2 2S S3 32022-6-533 PbPb2+2+2OH+2OH- -=Pb(OH)=Pb(OH)2 2白色，两性偏碱。白色，两性偏碱。 Pb(OH)Pb(OH)2 2+2HNO+2HNO3 3=Pb(NO=Pb(NO3 3) )2 2+2H+2H2 2O Pb(OH)O Pb(OH)2 2+OH+OH- -=Pb(OH)=Pb(OH)3 3- - Pb(OH) Pb(OH)3 3- -+ClO+ClO- -PbOPbO2 2+Cl+Cl- -+H+H2 2O+OHO+OH- -Pb(OH)Pb(OH)4 4 棕色
40、，两性，不稳定。棕色，两性，不稳定。GeGe、SnSn、PbPb氢氧化物的酸碱性氢氧化物的酸碱性Ge(OH)Ge(OH)4 4 Sn(OH) Sn(OH)4 4 Pb(OH) Pb(OH)4 4 棕棕 白白 棕棕Ge(OH)Ge(OH)2 2 Sn(OH) Sn(OH)2 2 Pb(OH) Pb(OH)2 2 白白 白白 白白酸酸性性增增强强酸酸 性性 增增 强强碱碱 性性 增增 强强碱碱性性增增强强2022-6-534五、氢化物五、氢化物C-HC-H化合物，有机讨论化合物，有机讨论;Si-H;Si-H化合物，通式化合物，通式SiSin nH H2n+22n+2(n=1(n=16)6)甲硅烷：
41、甲硅烷：SiHSiH4 4H HS Si iH HH HH HX XC C=2.25=2.25X XH H=2.2=2.2X Xsisi=1.9=1.9热稳定性热稳定性 SiH SiH4 4CHCHCH4 4易水解易水解 3 3d d轨道轨道S Si iH H4 47 77 73 3K KS Si i+ +2 2H H2 22 2C CH H4 41 17 77 73 3K KC C2 2H H2 2+ +3 3H H2 2S Si iH H4 4+ +2 2O O2 2自自燃燃S Si iO O2 2+ +2 2H H2 2O OS Si iH H4 4+ +2 2K KM Mn nO O4
42、 42 2M Mn nO O2 2+ +K K2 2S Si iO O3 3+ +H H2 2O O+ +H H2 2S Si iH H4 4+ +( (n n+ +2 2) )H H2 2O OS Si iO O2 2n nH H2 2O O+ +4 4H H2 2O OH H- -2022-6-535SiHSiH4 4制法：制法：GeHGeH4 4: :无色气体，不稳定。无色气体，不稳定。SnSn、PbPb氢化物极少见。氢化物极少见。S Si iO O2 2+ +4 4M Mg g灼灼烧烧M Mg g2 2S Si i+ +2 2M Mg gO OM Mg g2 2S Si i+ +4 4
43、H HC CI IS Si iH H4 4( (不不纯纯）+ +2 2M Mg gC CI I2 2S Si iC CI I4 4+ +L Li iA AI IH H4 4S Si iH H4 4（纯纯）+ +L Li iC CI I+ +A AI IC CI I3 32022-6-536* * 六、卤化物六、卤化物C,SiC,SiMXMX4 4 ; Ge,Sn,Pb ; Ge,Sn,PbMXMX2 2,MX,MX4 41.CCl1.CCl4 4 无色液体，四面体型非极性分子，难溶于水，无色液体，四面体型非极性分子，难溶于水，易溶于有机溶剂。易溶于有机溶剂。 由于分子轨道全被电子填满，所以不活
44、泼，由于分子轨道全被电子填满，所以不活泼，常温下不与酸碱反应，不水解。常温下不与酸碱反应，不水解。用途：有机溶剂，灭火剂（如：电器火灾）。用途：有机溶剂，灭火剂（如：电器火灾）。2022-6-5372.2.SiXSiX4 4SiFSiF4 4 SiO SiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O无色带刺激性臭味的气体，易溶于水并水解。无色带刺激性臭味的气体，易溶于水并水解。 3SiF 3SiF4 4+4H+4H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+2H+2H2 2SiFSiF6 6 （酸性酸性 H H2 2SOSO4 4) )NaOHNaOH或或NaCI(N
45、aCI(过过) ) Na Na2 2SiFSiF6 6 （农业杀虫灭菌剂，木料防腐剂）农业杀虫灭菌剂，木料防腐剂）NaNa、K K、BaBa的氟硅酸盐难溶于水的氟硅酸盐难溶于水LiLi、CaCa的氟硅酸盐能溶于水的氟硅酸盐能溶于水2022-6-5383 3SiFSiF4 4+2Na+2Na2 2COCO3 3+2H+2H2 2O=2NaO=2Na2 2SiFSiF6 6+H+H4 4SiOSiO4 4+2CO+2CO2 2SiClSiCl4 4: : Si+2Cl Si+2Cl2 2=SiCl=SiCl4 4 SiO SiO2 2+2C+2Cl+2C+2Cl2 2=SiCl=SiCl4 4+2
46、CO+2CO 无色液体，易挥发，有强烈的刺激性。潮无色液体，易挥发，有强烈的刺激性。潮湿空气中因水解产生白色烟雾。湿空气中因水解产生白色烟雾。 SiClSiCl4 4+4H+4H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+4HCl+4HCl思考题：产物中是否会产生思考题：产物中是否会产生H H2 2SiClSiCl6 6? ?为什么？为什么？2022-6-5393 3、SnSn的卤化物的卤化物S Sn n4 4+ +S Sn n2 2+ +S Sn n0 0. .1 15 54 4- -0 0. .1 13 36 6SnClSnCl2 2 2 2FeFe3+3+Sn+Sn2+2+=2Fe=2F
47、e2+2+Sn+Sn4+4+ 2Sn2Sn2+2+O+O2 2+4H+4H+ +=2Sn=2Sn4+4+2H+2H2 2O O2HgCl2HgCl2 2+SnCl+SnCl2 2=SnCl=SnCl4 4+Hg+Hg2 2ClCl2 2HgHg2 2ClCl2 2+SnCl+SnCl2 2= SnCl= SnCl4 4+2Hg+2Hg鉴定鉴定SnSn2+ 2+ 和和HgHg2+2+* *水解：水解：SnClSnCl2 2+H+H2 2O=Sn(OH)Cl+HClO=Sn(OH)Cl+HCl 思考题思考题 实验室如何配制与保存实验室如何配制与保存SnClSnCl2 2溶液？溶液？在盐酸中在盐酸中
48、 SnClSnCl4 4+2HCl=H+2HCl=H2 2SnClSnCl6 62HgCl2HgCl2 2+SnCl+SnCl2 2+2HCl=H+2HCl=H2 2SnClSnCl6 6+Hg+Hg2 2ClCl2 2HgHg2 2ClCl2 2+SnCl+SnCl2 2+2HCl=H+2HCl=H2 2SnClSnCl6 6+2Hg+2Hg思考题：思考题：HgClHgCl2 2 过量和过量和 SnClSnCl2 2过量，最终产物是否相同？过量，最终产物是否相同？2022-6-5404.4.PbPb的卤化物的卤化物 PbCl PbCl2 2: :白色白色,易溶于沸水和浓盐酸易溶于沸水和浓盐酸
49、 PbClPbCl2 2 +2HCl=H+2HCl=H2 2PbClPbCl4 4 PbIPbI2 2: : 黄色丝状有亮光黄色丝状有亮光易溶于沸水和易溶于沸水和KIKI。 PbI PbI2 2+2KI=K+2KI=K2 2PbIPbI4 4 PbClPbCl4 4: :低温存在低温存在PbOPbO2 2+4HCl(PbCl+4HCl(PbCl4 4)PbCl)PbCl2 2+Cl+Cl2 2 SnClSnCl4 4无色液体无色液体, ,共价化合物共价化合物, ,溶于有机溶剂。遇水强烈水解，溶于有机溶剂。遇水强烈水解，在潮湿空气中发烟。在潮湿空气中发烟。 SnCl SnCl4 4+2H+2H2
50、 2O=SnOO=SnO2 2+4HCl SnCl+4HCl SnCl4 4+ +（x+2)Hx+2)H2 2O=SnOO=SnO2 2xHxH2 2O+4HClO+4HCl 2022-6-541七、七、SnSn、PbPb的硫化物的硫化物 SnS SnS SnS SnS2 2 PbS PbS 颜色颜色 暗棕暗棕 黄色黄色 黑色黑色 酸碱性酸碱性 弱碱弱碱 弱酸弱酸 弱碱弱碱NaNa2 2S ;(NHS ;(NH4 4) )2 2S S SnS SnS3 3 2- 2- NaNa2 2S S2 2 ;(NH ;(NH4 4) )2 2S S2 2 SnSSnS3 3 2- 2- SnS SnS3
