无机化学课件13p区元素一

2Fe3++ 3CO3 +3H2O→2Fe(OH)3 +3CO2 2++ 2CO 22Cu +H O→Cu ( OH ) CO + CO 3+ 可溶性碳酸盐可作沉淀剂 , 分离某些离子 3 2 2 2 3 2Al + 3CO +3H O→2Al(OH) +3CO 2 2Mg2++
溶 解 金属氢氧化物≈对应碳酸盐 度 金属氢氧化物>对应碳酸盐
•溶解性： 少数可溶：Pb(NO3)2, Pb(Ac)2(弱电解质， 有甜味，俗称铅糖)，铅的可溶性化合物都 有毒。 多数难溶： PbCl2，PbI2，PbSO4，PbCO3， PbCrO4等。
BF3 HF HF BF3
13.2.4 铝的化合物
1.氧化铝和氢氧化铝 氧化铝：Al2O3
α - Al2O3 ：刚玉
硬度大，不溶于水、酸、碱。
γ - Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸、
碱，可作为催化剂载体。
有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而 呈现鲜明颜色。
红宝石(Cr3+)
蓝宝石(Fe3+,Cr3+)
碳单质的同素异形体： 金刚石：原子晶体,硬度 最大,熔点最高。 石墨：层状晶体 ，质软， 有金属光泽。 碳原子簇：足球烯或富勒 烯： C60， C70 等。 金刚石(sp3杂化)
13.3.3 碳的化合物 1.碳的氧化物 (1) 一氧化碳(CO) :C O: :C

O:

一个σ 键
两个π键
(2) 二氧化碳 (CO2) C：sp杂化 ：O
13.2.1 硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl 价电子构型：ns2np1 缺电子元素：价电子数<价层轨道数 缺电子化合物：成键电子对数<价层轨道数
例如：BF3，H3BO3。
注意： HBF4不是缺电子化合物。
缺电子化合物特点： a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6
无水CoCl2 CoCl2· 6 H 2O
4.硅的卤化物 SiX4
SiF4 聚集态 分子量 熔沸点 g 小 低 SiCl4 l SiBr4 l SiI4 s 大 高
SiCl 4 3H2O H2SiO 3 4HCl 水解：
SiF4 3H2O H2SiO 3 4HF
SiF4 2HF H2 [SiF6 ]
I I 2
M CO 3 M O CO 2 (g)
II II
(3)同一族金属的碳酸盐稳定性从上到下增加
BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
分解T/℃ 100
540
900
1290
1360
(4) 过渡金属碳酸盐稳定性差
CaCO3 分解T /℃ 900
_
PbCO3 315
22+ 2CO3 +H (OH)2CO3生成物 + CO2 2O→Mg 2 Ba + CO → BaCO 反应物 3 3 2+ 2Ag + CO → Ag2CO3 氢氧化物 金属氢氧化物 <3 对应碳酸盐
可溶性碳酸盐与金属离子作用的产物类型： 23 2 3 2
如
如
碱式碳酸盐 碳酸盐
13.3.4
硅的化合物
•硼烷的性质
① 自燃 B2H6 (g) 3O2 (g) B2O3 (s) 3H2O(g)
△ rHm -2034kJ mol-1
含 火 硼 焰 高能燃料，剧毒 化 呈 合 现 物 绿 燃 色 ② 水解 烧 B2H6 (g) 3H2O(l) 2H3BO3 (s) 6H2 (g)
性质： • 一元弱酸 (固体酸)
H3BO3 H2O B(OH)-4 H K =5.8×10-10
水溶液显酸性, 是由于硼原子是缺电子原子,价层有空轨道， 能接受水解离出的OH-孤电子对，以配位键形式形成 [B(OH)4]-
3.硼的卤化物
• BX3结构： B：sp2杂化 • BX3性质：
第十三章 p区元素(一)
§ 13.1 p区元素概述 § 13.2 硼族元素 § 13.3 碳族元素
§ 13.1 p区元素概述
p区元素性质的特征
•各族元素性质由上到下呈现二次周期性
①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道)
②第四周期元素表现出异样性(d区插入) ③最后三个元素性质缓慢地递变
• 多种氧化值
鉴定Bi3+的反应
•Pb(IV)的氧化性
E A /V PbO 2 E B /V PbO 2 1.45 0.25 Pb
2
0.126 0.58
Pb
PbO
Pb
Pb(OH)2 NaClO
PbO 2 NaCl H 2 O 2MnO 4 5Pb 2 2H 2 O
2 5PbO 2 2Mn 4H
黄玉/黄晶(Fe3+)
氢氧化铝：Al(OH)3 难溶于水 两性： Al(OH)3+ 3H+
Al(OH)3+ OH-
Al3+ + 3H2O
[Al(OH)4]-
在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]33 简便书写为 AlO 2 或AlO3
经光谱实验证实： 3溶液中不存在AlO2 或AlO3


K
10
3.9
Pb H2O
SnCl 2 H 2 O SnCl4 6H 2 O 2Pb
2 2 2CO 3
2 Pb(OH) HK 107.1
Sn(OH)Cl(s,白) HCl α - H 2 [Sn(OH)6 ] 4HCl H 2O [Pb(OH)]2 CO 3 (s) 铅白 CO 2 (g)


C

O ：Π

4 3
13.3.3 碳的化合物 2.碳酸及其盐
碳酸及其盐的热稳定性：
(1)碱金属盐>碱土金属盐>过渡金属盐>铵盐 (2)H2CO3<MHCO3<M2CO3
H 2 CO 3 H 2 O CO 2 (g) 2M HCO 3 M CO 3 H 2 O CO 2
1.硅的氧化物
结构： Si采用sp3杂化轨道与氧形成硅氧四面体
硅氧四面体
二氧化硅
2.硅酸及其盐 H4SiO4 原硅酸 硅酸 H2SiO3 偏硅酸 xSiO2•yH2O 多硅酸 性质： H 2SiO 3 溶解度小，是二元弱酸 ，
10 12 K 1 1.7×10 ，K 2 1.6× 10
变色硅胶
价电子构型：ns2np1-5
例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5， +7，-1，0等。 惰性电子对效应：
同族元素从上到下，低氧化值化合物 比高氧化值化合物变得更稳定。 •电负性大，形成共价化合物
§ 13.2 硼族元素
13.2.1 硼族元素概述 13.2.2 硼族元素的单质 13.2.3 硼的化合物 13.2.4 铝的化合物
α - H 2SnO 3 (s,白)
放 置
过量OH-
Sn
β - H 2SnO 3 (s,白)
Sn 4HNO3 (浓)
不溶于酸或碱 β-H 2SnO3 4NO2 H 2 O
•Sn(II)的还原性
E A /V
EB /V
Sn Sn 2 - 0.93 2 0.91 [Sn(OH) 6 ] [Sn(OH) 4 ] Sn
2.铝的卤化物
AlF3 离子键
AlCl3
AlBr3 共价键
AlI3
离子晶体 分子晶体 分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机 溶剂，易形成双聚物。 水解激烈： AlCl3 3H2O Al(OH)3 3HCl
无水AlCl3只能用干法制取
3.铝的含氧酸盐 硫酸铝： Al2 (SO 4 ) 3 (1)易溶于水，水溶液由于Al3+水解呈酸性 [Al(H2O)6]3+ [Al(OH)(H2O)5]2+ + H+
碳酸盐的溶解度： 易溶盐：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3
100℃溶解度 (g/100g H2O)
O C
O
45
O
16
2-
156
60
OH O
氢键存在，形成 二聚物或多聚物
O-
C
O O
HO
O
H
C O O
C O-
H
C O O
H
其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且 酸式盐溶解度大于正盐。
Sn
4
0.154
2
0.136
2Sn 2 2HgCl2 4Cl- Hg 2 Cl 2 (s,白) SnCl 6 2Sn 2 Hg 2 Cl 2 4Cl- 2Hg(l,黑) SnCl 6
Sn2+,Hg2+的相互鉴定
Sn 2 2Fe 3 Sn 4 2Fe2 2Bi(OH)3 3[Sn(OH)4 ]2- 2Bi(s,黑) 3[Sn(OH)6 ]2-
（氟硅酸）
13.3.5 锡、铅的化合物
1.锡、铅的氧化物和氢氧化物
Sn
Pb Sn
2
适量OHH+
Sn(OH) 2 (s,白)
Pb(OH) 2 (s,白)
过量OH-
[Sn(OH) 4 ]2[Pb(OH) 3 ][Sn(OH) 6 ]2-
2
适量OH-
过量OH-
HNO3或HAc
适量 OH 4
H+ 浓HNO3
13.3.4 硅的化合物
13.3.5 锡、铅的化合物
13.3.1 碳族元素概述
碳族(IVA)：C, Si, 价电子构型：ns2np2
主要氧化值
从C → Pb
Ge,
Sn, Pb
典型金属
典型非金属 准金属
0、+2、+4
+2 氧化态稳定性增强
+4 氧化态稳定性减弱
ns2 稳定性↑──惰性电子对效应
13.3.2 碳族元素的单质
mol △ rHm -509.3kJ
-1
水下火箭燃料
③ 加合反应 B2H6 CO 2[H3B CO]
B2H6 2NH3 [BH2 (NH3 )2 ] [BH4 ] 2LiH B2H6 2LiBH4 2NaH B2H6 2NaBH4
PbO 2 4HCl(浓)
PbCl 2 Cl 2 2H 2 O
小结： 氧化性减弱，酸性增强 Pb(OH)4 Sn(OH)4 PbO2 酸 性 增 强 Sn(OH)2 碱性增强，还原性减弱 碱 性 增 强 Pb(OH)2
2.锡、铅的盐 •水解：
Sn H2O
2
Sn(OH) H

BF3 BCl3
X
B
X
BBr3 l -46 91.3 BI3 s 49.9 210
X
室温下 g g 聚集态 熔点/℃ -127.1 -107 沸点/℃ -100.4 12.7
水解：
BX3 3H2O H3BO3 3HX (X Cl, Br, I)
4BF H3BO3 3H[BF 3 3H2O 4]
H
H B B H
H
记作：
H
H
要点：B的杂化 方式，三中心两电子 键、氢桥。
多中心键
定义：是指3个或3个以上原子之间所 形成的共 价键
硼烷的性质比烷烃活泼 三中心二电子键(3c-2e)简称三中心键,是多中心
键的一种形式
形成：缺电子原子
B 缺电子原子 H等电子原子
等电子原子 形成二个三中心二电子键
强度：为一般共价键强度的一半
④ 被氯氯化


B2H6 (g) 6Cl2 (g) 2BCl3 (l) 6HCl
-1 △ rHm -1376kJ mol
2.硼的含氧化合物
此结构使硼酸具有解理性 结构：B：可用作润滑剂 sp 杂化
② 硼酸 H3BO3
2
H
O
B
O H
O
H
分子间通过氢键形成接近六角形的对称层状结构， 层与层之间借助微弱的范德华力联在一起因此硼酸 晶体为鳞片状
K =10-5.03
(2)弱酸的铝盐在水中完全水解
2Al 2S 6H2O 2Al(OH) 3 (s) 3H2S(g)
222Al3 3CO3 3H 2 O 2Al(OH) 3 (s) 3CO2 (g)
3
§ 13.3 碳族元素
13.3.1 碳族元素概述
13.3.2 碳族元素的单质 13.3.3 碳的化合物
ZnCO3 350
_
FeCO3 282
价电子构型 8e
(18+2)e
18e
_
(9-17)e
_
离子极化观点：
M
2+
[O
C
O 2O
]
MCO3
MO + CO2
r(M2+) 愈小，M2+ 极化力愈大，MCO3 _ _ _ 2+ 愈不稳定； M 为18e ，(18+2)e ，(9-17)e _ 构型相对于 8e 构型的极化力大， 其 MCO3 相对不稳定。
Cl Cl
Al
Cl Cl
Al
Cl Cl
13.2.3 硼的化合物
1.硼的氢化物
硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6
例： B2H6 B4H10
乙硼烷
丁硼烷
H H
有CH4，但无BH3 最简单的硼烷：B2H6
H
B
B
H
H
其结构并非如右图所示： H
• 硼烷的结构
B：利用sp3杂化轨道，与氢形成三 中心两电子键。（氢桥）