天津大学无机化学课件第十二章氮族碳族和硼族2
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天津大学无机化学教研室《无机化学》复习全书(氮族、碳族和硼族元素)
第12章氮族、碳族和硼族元素12.1 复习笔记一、氮族元素1．氮族元素概述（1）氮族元素组成氮族元素包括第V A族的氮、磷、砷、锑、铋五种元素。
（2）存在形式①绝大部分的氮以单质状态存在于空气中；②磷主要以化合状态存在于自然界中；③砷、锑、铋是亲硫元素，主要的矿石为硫化物矿。
（3）元素的作用①氮和磷是动植物体内不可缺少的元素。
磷有多种同素异形体，主要有白磷（或黄磷）、红磷和黑磷；②砷、锑、铋主要用于制造合金，铋的熔点（271℃）和沸点（1740℃）相差较大，可作原子能反应堆中的冷却剂。
（4）氮族元素的基本性质氮族元素中氮和磷为典型的非金属，砷和锑表现为准金属，铋为金属元素。
表12-1 氮族元素的基本性质2．氮气（1）氮气的制备和化学模拟固氮①实验室制备氮气把固体亚硝酸钠放入氯化铵溶液中，然后加热：②工业制备氮气工业上，氮气主要是通过液态空气分馏得到。
③化学模拟固氮固氮的原理是使N2分子活化，削弱N≡N分子中的三重键，使其易发生化学反应。
（2）氮气的稳定性和等电子体①氮气的稳定性氮气是双原子分子，两个氮原子以叁键结合，键能（946 kJ·mol－1）相当大，具有特殊的稳定性。
在常温下化学性质很不活泼，表现出高的化学惰性，常用作保护气体。
②等电子体a．定义具有相同原子数和电子数的分子（或离子）称为等电子体。
b．特性等电子体具有相似的结构和类似的性质，如N2和CO都是由两个原子组成的分子，并且均含有14个电子，为等电子体。
表12-2 N2和CO的分子结构和性质3．氨及铵盐（1）氨①氨的制备a．工业制备氨在高温、高压和催化剂存在下用氮气和氢气合成：b．实验室制备氨在实验室需要少量氨气时，通常用铵盐和碱反应：②氨的性质a．氨气是一种无色、有刺激性臭味的气体，吸入过量会中毒，无论使用或运输都要防止泄漏；b．在常温下易加压液化，具有较大的蒸发潜热，常用作冷冻机的循环制冷剂；c．液氨与水类似，是一种良好的溶剂，有微弱的解离作用：d．液氨能溶解碱金属和碱土金属；e．氨能与水形成氨的水合物NH3·H2O和2NH3·H2O，在水中的溶解度较大。
天津大学无机化学课件第十二章氮族碳族和硼族(1)
18.12.2020
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9
12-2-2 碳及其重要化合物 碳酸
CO2溶于水即形成碳酸
CO2 + H2O H2CO3 大部分CO2以水合分子形式存在 仅存在于水溶液中，至今尚未制 得纯碳酸
二元弱酸
H2CO3 HCO3-
18.12.2020
HCO3- +H+ K a(1)=4.5×10-7*
CO23- + H+ K a(2)=4.7×10-11
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10
12-2-2 碳及其重要化合物
碳酸盐
(1)溶解性
自碳然酸界盐石—灰—石除N等H在4+、C碱O金2、属H(2LOi除作外用)下盐，
CaCO3+ C一O般2+难H溶2O → Ca(HCO3)2
碳(难酸氢溶盐) ——一般易溶
(易溶)
随难着溶自碳然酸条盐件对的应的变碳化酸，氢盐易溶 如上述Ca反C应O3逆(难向溶重）新C析a(出HCCaOC3)O2(3易溶)
半
径 r(M2+)/pm -
-
73 118 119
I1/(kJ·mol-1) 1086 786 763 709 716
电负性( p) 2.5 1.8 1.8 1.8 1.9
18.12.2020
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5
12-2-2 碳及其重要化合物
碳的1同2-素2-异2碳形及体其重要化合物
金刚石
石墨 富勒烯碳原子簇 （如C60）
半 径 r(M2+)/pm
-高氧化-数化合73物稳1定18性减11小9
电I1/(负kJ性·m(ol即-p1)) 惰12性0低.85电6氧子化718对.数86效化应7合16.明83物显稳71定0.89性增711大.96
氮族、碳族和硼族元素
三、硼族元素 B、Al、Ga、In、Tl
（一）概述 ns2np1 除B外均为金属元素 氧化数：1、+3，从Ga→Tl由于惰性电子对效应+3化合物 稳定性降低，Tl3+有强氧化性，易转为Tl+的化合物。 化合物键型：B由于原子半径小，电负性大，其化合物场 均为共价型。其余多为离子型。 硼族元素原子的价电子数（3）<价层轨道数（4或9），这 种原子称为缺电子原子。缺电子原子可形成缺电子化合物， 如BF3、AlCl3等，缺电子化合物因有空的价层轨道能接受电 子对，故易形成聚合分子(Al2Cl6)和配合物（H[BF4]）。
2、硅酸盐 制备：SiO2与不同比例碱性氧化物共熔 溶解性：碱金属的硅酸盐可溶：重金属的硅酸盐 难溶且有特征颜色。 基本结构单元都是SiO 4四面体。
（三）锡、铅的重要化合物 1、氧化物和氢氧化物 两类 +2 MO M(OH)2 +4 MO2 M(OH）4 （1）组成及颜色 （2）溶解性，均难溶于水 （3）酸碱性。
（1）B2H6在空气中能自燃，放出大量热 B2H6（g）+3O2（g）→B2O3(s)+3H2O(g) r H m =－2033.79kJ.mol-1 （2）硼烷遇水发生水解作用： B2H6(g)+6H2O(l)→2H3BO3（aq）+6H2↑ r Hm =－2033.79kJ.mol-1 也放出大量热。 （3）硼烷与具有孤电子对的分子发生加合作用，如： B2H6+2CO→2[H3B←CO] B2H6+2NH3→2[H3B←NH3]
②PbO2在酸性介质中具有强氧化性 举例：PbO2+4HCl(浓) → PbCl2↓+Cl2↑+2H2O PbCI2+2HCl(浓) →H2[PbCl4] 2++2H O 2Mn2++5PbO2+4H+→2MnO +5Pb 2 4 （2）水解性 2 2 2+ 4+ 阳离子盐M 、M 及阴离子盐MO 2 、MO3 均会发生水解 SnCl2+H2O Sn(OH)Cl↓+HCl [Sn(OH)4] 2-+2H2O Sn(OH)2↓+2OH-+2H2O SnO22-+2H2O Sn(OH)2↓+2OH-
无机化学氮族、碳族和硼族元素
氮族元素的电子构型为ns^2 np^3，表现出一定的非金属性，其中氮和磷是较为活 泼的元素，而砷、锑和铋相对较为不活泼。
氮族元素的单质
氮的单质主要包括氮气（N2） 和氮的化合物，如氮化物、叠氮
化物等。
磷的单质有红磷、白磷和黑磷等 不同同素异形体，磷的化学性质 活泼，易与多种元素形成化合物。
砷的单质有灰砷、黑砷和白砷等， 砷的化学性质相对稳定，但能与
碳族元素的应用
碳族元素在工业上的应用
碳族元素在钢铁、有色金属、玻璃和陶瓷等传统产业中发挥着重要作用，如用于制造合金 钢、耐火材料和光学玻璃等。
碳族元素在新能源领域的应用
碳族元素在太阳能电池、燃料电池和锂离子电池等新能源技术中具有重要应用，如石墨烯 材料在锂离子电池负极材料中的应用。
碳族元素在医学上的应用
某些碳族元素化合物具有抗癌、抗炎和抗菌等生物活性，可用于药物研发和临床治疗。
硼族元素的应用
1 2 3
硼族元素在工业上的应用
硼族元素在冶金、陶瓷和玻璃等领域有广泛应用， 如用于制造特种钢、高温陶瓷和光学玻璃等。
硼族元素在新材料领域的应用
硼族元素在新型功能材料、复合材料和纳米材料 等领域具有重要应用，如碳化硼陶瓷在防弹装甲 和核能领域的应用。
这些元素在自然界中主要以氧 化物或卤化物的形式存在，具 有亲氧或亲卤的特性。
硼族元素在电子工业、航空航 天、军事等领域有广泛应用。
Байду номын сангаас
硼族元素的单质
硼单质
01
硼是一种非金属元素，具有高硬度和耐腐蚀性，广泛用于玻璃、
陶瓷、冶金等领域。
铝单质
02
铝是一种轻质、有延展性和导电性的金属，广泛应用于航空、
建筑、汽车等领域。
氮族元素的单质
氮的单质主要包括氮气（N2） 和氮的化合物，如氮化物、叠氮
化物等。
磷的单质有红磷、白磷和黑磷等 不同同素异形体，磷的化学性质 活泼，易与多种元素形成化合物。
砷的单质有灰砷、黑砷和白砷等， 砷的化学性质相对稳定，但能与
碳族元素的应用
碳族元素在工业上的应用
碳族元素在钢铁、有色金属、玻璃和陶瓷等传统产业中发挥着重要作用，如用于制造合金 钢、耐火材料和光学玻璃等。
碳族元素在新能源领域的应用
碳族元素在太阳能电池、燃料电池和锂离子电池等新能源技术中具有重要应用，如石墨烯 材料在锂离子电池负极材料中的应用。
碳族元素在医学上的应用
某些碳族元素化合物具有抗癌、抗炎和抗菌等生物活性，可用于药物研发和临床治疗。
硼族元素的应用
1 2 3
硼族元素在工业上的应用
硼族元素在冶金、陶瓷和玻璃等领域有广泛应用， 如用于制造特种钢、高温陶瓷和光学玻璃等。
硼族元素在新材料领域的应用
硼族元素在新型功能材料、复合材料和纳米材料 等领域具有重要应用，如碳化硼陶瓷在防弹装甲 和核能领域的应用。
这些元素在自然界中主要以氧 化物或卤化物的形式存在，具 有亲氧或亲卤的特性。
硼族元素在电子工业、航空航 天、军事等领域有广泛应用。
Байду номын сангаас
硼族元素的单质
硼单质
01
硼是一种非金属元素，具有高硬度和耐腐蚀性，广泛用于玻璃、
陶瓷、冶金等领域。
铝单质
02
铝是一种轻质、有延展性和导电性的金属，广泛应用于航空、
建筑、汽车等领域。
硼族元素 PPT教程 【优秀课件】元素化学 大学化学化工专业资料
元 素 符
价电子 层结构
主要 氧化
值
号
共 价 半 径
/pm
硬度 (金刚
石
=10)
熔点 ℃
沸点 /℃
第一 电离
能
/kJ·m ol-1
第一电 子亲合
能
/kJ·mol-
1
电 负 性
晶体类型
B 2s22p1 +3
88 9.5 2180 3650 801
23 2.0 原子晶体
Al 3s23p1 +3 125 2.9 660 2467 578
2H3BO3
B2 O3 + 3H2O
性质：水蒸气中形成偏硼酸，在水中形成硼酸 B2O3(s) + H2O(g) ＝ 2HBO2(g) B2O3(s) + 3H2O(1) ＝ 2H3BO3(aq)
熔融状态的B2O3可溶解许多金属氧化物，制得有色硼玻璃。
3 硼的化合物
◇硼酸 H3BO3
H3BO3 ，或写为B(OH)3，是白色片状晶体。
3 硼的化合物
②与多羟基化合物加合
硼酸是典型的路易斯(Lewis)酸，在其溶液中加入甘油和甘露醇等
R
R
R-
H C OH H3BO3 2 H C OH
HCO OCH
H
C
B OO
C
H H 3H2O
R'
R'
R
R' R
H C O H HO
OH H O C H
B
H C O H HO
HOCH
③ 受热易分解
铝粉和铁的氧化物混合可制成铝热剂。 8Al + 3Fe3O4 ＝ 4A12O3 + 9Fe ∆rHmΘ= -3329 kJ/mol 若这个反应在小容器中进行，可达很高温度(约3500℃)
第十二章氮族碳族与硼族元素重点一氨铵盐硝酸与亚
2NaNO 3 → 2NaNO2+O2 （b）活泼性较小的金属（活泼性在Mg~Cu间），分解为金
属氧化物，NO2、O2。 2Pb(NO3)2→2PbO+4NO2+O2
2020/5/17
(C)活泼性更小的金属（活泼性比Cu差），分解得单质，
NO2、O2。 AgNO3 →2Ag+2NO2↑+O2↑ 2Ag2O→Ag+O2 若低于300℃，则为Ag2O
第十二章 氮族、碳族和硼族元素
重点 一 氨、铵盐、硝酸与亚硝酸及其盐 、磷酸及其盐、砷、锑、铋氧化物
和水合物 二 硅酸、碳酸盐、锡、铅氢氧化物
及其盐 三 乙硼烷、硼酸、硼砂、氢氧化铝
及其盐
2020/5/17
12.1 氮族元素 N、P、As、Sb、Bi
一 概述 1 与社会、经济生活有着紧密联系与重要意义 (1) N、P：动植物体内不可缺少的元素
HNO2 / N2O
=+1.29V,
E NO3 / HNO2
＝ +0.94V;
碱性介质： =－0.46V, E NO2 / NO
E NO2 / N2O
=-0.45V,
E NO3 / NO2
=+0.01V,
可见，HNO2及其盐在酸性介
质中有较强氧化性，在碱性介质中可作还原剂，
在酸性介质中作还原剂时必须氧化剂有强氧化性
2HNO2 N2O3(兰)+H2O 可用此反应鉴定NO 2 。
NO+NO2↑+H2O
2020/5/17
③氧化还原性
（ii）盐： 制合法气：体工而业得上。用碱（NaOH或Na2CO3）液吸收NO和NO2的混
或金属高温下还原固态硝酸盐，如
属氧化物，NO2、O2。 2Pb(NO3)2→2PbO+4NO2+O2
2020/5/17
(C)活泼性更小的金属（活泼性比Cu差），分解得单质，
NO2、O2。 AgNO3 →2Ag+2NO2↑+O2↑ 2Ag2O→Ag+O2 若低于300℃，则为Ag2O
第十二章 氮族、碳族和硼族元素
重点 一 氨、铵盐、硝酸与亚硝酸及其盐 、磷酸及其盐、砷、锑、铋氧化物
和水合物 二 硅酸、碳酸盐、锡、铅氢氧化物
及其盐 三 乙硼烷、硼酸、硼砂、氢氧化铝
及其盐
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12.1 氮族元素 N、P、As、Sb、Bi
一 概述 1 与社会、经济生活有着紧密联系与重要意义 (1) N、P：动植物体内不可缺少的元素
HNO2 / N2O
=+1.29V,
E NO3 / HNO2
＝ +0.94V;
碱性介质： =－0.46V, E NO2 / NO
E NO2 / N2O
=-0.45V,
E NO3 / NO2
=+0.01V,
可见，HNO2及其盐在酸性介
质中有较强氧化性，在碱性介质中可作还原剂，
在酸性介质中作还原剂时必须氧化剂有强氧化性
2HNO2 N2O3(兰)+H2O 可用此反应鉴定NO 2 。
NO+NO2↑+H2O
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③氧化还原性
（ii）盐： 制合法气：体工而业得上。用碱（NaOH或Na2CO3）液吸收NO和NO2的混
或金属高温下还原固态硝酸盐，如
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无机化学
Inorganic Chemistry
绪论 1学时 第一章 化学反应中 的质量关系和能量 关系（3学时）
目 录
第二章 化学反应的 方向、速率和限度 （8学时）
第三章 酸碱反应和 沉淀反应（7学时）
§1 化学中的计量 §2 化学反应中的质量关系 §3 化学反应中的能量关系
1学时 1学时 1学时
光 学 纤 维 胃 镜
用光导纤维 做手术，不 用开刀
20/51
F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌 火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地 、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。21/51
近年发现和发明的新物质层出不穷，如球碳、管碳、俄 罗斯套娃、团簇化合物、笼合物等。
§1 镧系元素和锕系元素该素 §2 稀土元素
6/51
1 化学的研究对象 绪论 2 化学的主要分支
3பைடு நூலகம்怎样学习化学
7/51
什么是化学？它研究的对象是什么？如何才能学好化 学？这是开始学化学首先要解决的问题。下面就从回答这些 问题来开始我们的化学学习。
一．化学研 究的物质
物质是不依赖于人们的感觉而存在并且可以 被人们的感觉所认识的客观实在。简而言之，物 质是客观存在的东西。
36/51
（2）炼金术、炼丹时期（公元前后—公元 1500年）
➢ 中国炼丹术的产生有两个原因：一是五行说（五 行无常胜），此为理论基础；二是封建主的贪得 无厌，梦想长生。战国末期有了炼丹术，汉代有 较大发展，唐代达到高潮。当时所谓的丹主要是 三仙丹HgO，丹砂HgS，铅丹Pb3O4等。这些丹 实际上都是剧毒的，许多皇帝因服丹而亡。
1学时 3学时 4学时
Inorganic Chemistry
绪论 1学时 第一章 化学反应中 的质量关系和能量 关系（3学时）
目 录
第二章 化学反应的 方向、速率和限度 （8学时）
第三章 酸碱反应和 沉淀反应（7学时）
§1 化学中的计量 §2 化学反应中的质量关系 §3 化学反应中的能量关系
1学时 1学时 1学时
光 学 纤 维 胃 镜
用光导纤维 做手术，不 用开刀
20/51
F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌 火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地 、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。21/51
近年发现和发明的新物质层出不穷，如球碳、管碳、俄 罗斯套娃、团簇化合物、笼合物等。
§1 镧系元素和锕系元素该素 §2 稀土元素
6/51
1 化学的研究对象 绪论 2 化学的主要分支
3பைடு நூலகம்怎样学习化学
7/51
什么是化学？它研究的对象是什么？如何才能学好化 学？这是开始学化学首先要解决的问题。下面就从回答这些 问题来开始我们的化学学习。
一．化学研 究的物质
物质是不依赖于人们的感觉而存在并且可以 被人们的感觉所认识的客观实在。简而言之，物 质是客观存在的东西。
36/51
（2）炼金术、炼丹时期（公元前后—公元 1500年）
➢ 中国炼丹术的产生有两个原因：一是五行说（五 行无常胜），此为理论基础；二是封建主的贪得 无厌，梦想长生。战国末期有了炼丹术，汉代有 较大发展，唐代达到高潮。当时所谓的丹主要是 三仙丹HgO，丹砂HgS，铅丹Pb3O4等。这些丹 实际上都是剧毒的，许多皇帝因服丹而亡。
1学时 3学时 4学时
天津大学无机化学课件第十二章氮族碳族和硼族3
7 Fr Ra
周期系中有些元素的性质常与它右下方相
邻的另一元素类似，这种关系叫对角关系Biblioteka 2019/7/16课件
26
硼与硅的相似性
性质 单 晶态
硼(B) 原子晶体
硅(Si) 原子晶体
质 与碱作用 置换出氢 置换出氢
含氧酸 酸性 很弱 Ka 10 ≈ -10 很弱 Ka(1) 10 ≈ -10
稳定性 很稳定
Al2O3+3C + 3Cl2 2AlCl3 +3CO
无水AlCl3溶于有机溶剂
常温下纯AlCl3为无色晶体
气态AlCl3具有双聚分子缔合结构
2019/7/16
课件
19
三氯化铝双聚分子结构 动画演示
2019/7/16
2个Al 原子
与两侧的4
个Cl原子在
同一平面上
中间的2个
Cl原子位于
该平面两侧
课件
硬度大，密度大
熔刚点玉高中，不含溶微于量酸
化学性质稳定
可作高硬质材料
CF不吸er((表溶Ⅱ附Ⅲ硬面于)能、)度F积水——力e小(大,——和Ⅲ溶，,蓝催)红于有、质T化宝宝酸强轻i(活Ⅳ石和的石性)碱
耐磨刚材料玉和中耐含火少材量料Fe可3O作4—吸—附刚剂玉和催粉化剂
2019/7/16
课件
16
氢氧化铝
氯化物
难溶 溶于有机溶剂
碳酸盐受热
2019/7/16
分解为正常氧化物
Li2O 课件
MgO
28
铍与铝的相似性
性质
Be
Al
活泼金属
单质
两性
氯化物
2019/7/16
能被冷、浓硝酸钝化
天津大学无机化学课件第十二章氮族碳族和硼族2
5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙
6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡
称为碳族元素
15.04.2020
无机化学
ⅣA 碳(C) 硅(Si) 锗(Ge) 锡(Sn) 铅(Pb)
原子序数 6 14 32 50 82
价金主层主属要是在电氧要、子含地空常，仅质化铅以构量球气温是分次数软型主锡属不上和下很布于、20要石常硫s、延多化水表软广氧2+2以4(+以化p展，合中面S的，，22方n硫物30性分物稳上重在主Os、铅2+化矿3好2布种4定有金+要地p)2矿2物中存、广类，一属壳以04无(、s伴，在P，可层，2+硅上(4+b毒4p生是，2防保强S的酸2)、)在暗为50形腐护度含盐耐s、2+其灰5银式4蚀膜不+量矿腐p22它色白存，高，蚀60s、金、色2+。64+p22 同原离子半灰子晶素锡r最是马铅蔽它(半M(体异多生口围材和径能4-+S类形)的物/铁料裙石/np挡pm)m型体重 要元界(、等>英住镀1：：而 的3素的防电1矿7X℃锡67金灰软半射之主缆护白存铁刚锡的导线一要锡包用在14)1石、金体(0，，元是皮品7 、白-属材可素食S及和n锡，料1)制5金品铅防>2312、晶造6属罐蓄X1射脆℃态铅型头电1脆6线4锡锗9玻材池1锡的是璃料等(屏1重-7、S785n)
无机化学多媒体电子教案
第十二章 氮族、碳族和硼族元素
第二节 碳族元素
15.04.2020
无机化学
12-2-1 碳族元素概述
ⅢA 12Ⅳ-2A-1 碳Ⅴ族A元素ⅥA概述ⅦA
0 He 氦
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
第12章 氮族、碳族和硼族元素
氮化学时间表（续）
1908年
1909年 和 ， 分
1925年
1928年
W．Ostwald 把NH3经过催化氧化以制取HN03(1901)的 方法扩大为工业规模(由于他在催化方面的成就，获得 1909年诺贝尔化学奖)。
在1913年以前，F．Haber 和 C．Bosch 合作，把氨的 催化合成扩大为大规模的工业过程 (Haber因在“由氮 氢合成氨”方面的贡献，而获得1918年诺贝尔化学奖 Bosch由于他对“化学高压法的发明和发展的贡献”而 享1931年诺贝尔奖，Haber法合成氨，是第一个高压工 业过程)。
明星分子NO
1992年NO被Science评为年度明星分子
广泛存在于各类细胞中独特的信息因子和效应因子，参 与机体心血管系统，神经系统，免疫系统等多方面生理 和病理的活动
掀起NO生物化学、生理学、病理学和药理学研究的热潮
1998年三位科学家因发现NO在心血管系统中的重要 作用获得诺贝尔奖
(2) 二氧化氮(NO2)
N原子外围电子是2S22P3，当2个N原子结合成N2 时，形成一个б键和二个π键。 键能：
2. 固氮
把空气中的N2转化为可利用的氮化合物，叫固氮 (Nitrogen fixation)。如：
CaC2十N2＝CaCN2十C Na2CO3十4C十N2＝2NaCN十3CO N2十3H2＝2NH3
从六十年代开始，人们仿生物固氮的方法，用过渡金 属的有机化合物和N2作用，在常温、常压下生成NH3。 固氮研究的主要原理是：或夺走N2分子中成键轨道中的 电子，或向N2分子反键轨道上加电子，使氮容易发生化 学反应。
(NH4 )3 PO4 3NH3 (g) H3PO4
(NH4 )2 SO4 NH3 (g) NH4HSO4
第十二章第2节
1其.热内膨部胀结系构数变小为，不能透规过则可状见态光，和若紫急外 剧光冷，却可，制因造粘高度级化大学不器易皿再和结光晶学而仪形器 2成.制石光英导玻纤璃维。
12.2.4 硅及其重要化合物
2.二氧化硅(硅石)
有两种形态 如
无定形 晶体 硅藻土 石英
与一般酸不起反应，与氢氟酸反应
SiO2 + 4HF → SiF4 + H2O 与氢氧化钠或纯碱共熔 SiO2 + 2NaOH △ Na2SiO3+2H2O SiO2 + Na2CO3 △ Na2SiO3+ CO2
1.与HF作用 2HF+SiF4 → H2[SiF6] 2.纯氟硅酸不存在, 在水溶液中稳定 3.氟硅酸的酸性与硫酸相近
12.2.4 硅及其重要化合物
1.卤化物
通式为SiX4,均为无色
1制.刺常性取激温质性气S无i体F色4 液液Si体C体l4
SiBr4 液体
SiI4 固体
若122..SS加N将易iiHOC热二 水3l2与4+硅+氧 解2S3C与i化 ，HC+2l氯硅在42O因同C、潮生时l→2氯湿成蒸S∆H、空N发i 2+H，碳气SS4CiiCOC直中ll2，l34+接产+烟4∆加 生H2雾CCS热 浓O更ilC烟浓l4
锺乳石、石笋的形成
12-2-2 碳及其重要化合物
碳酸盐——正盐和酸式碳酸盐
(1)溶解性
碳碳向难N(酸酸易浓溶a2盐氢碳C溶碳O—盐酸)酸3——盐+可钠除—一C对析溶ON一般应出液H2般难+的4NH中+易溶、碳a2通溶OH碱酸C入金氢→OC属盐3(O溶2(易NL2i溶致解a除H饱度外C和小)O盐3) ，
12.2.4 硅及其重要化合物
2.二氧化硅(硅石)
有两种形态 如
无定形 晶体 硅藻土 石英
与一般酸不起反应，与氢氟酸反应
SiO2 + 4HF → SiF4 + H2O 与氢氧化钠或纯碱共熔 SiO2 + 2NaOH △ Na2SiO3+2H2O SiO2 + Na2CO3 △ Na2SiO3+ CO2
1.与HF作用 2HF+SiF4 → H2[SiF6] 2.纯氟硅酸不存在, 在水溶液中稳定 3.氟硅酸的酸性与硫酸相近
12.2.4 硅及其重要化合物
1.卤化物
通式为SiX4,均为无色
1制.刺常性取激温质性气S无i体F色4 液液Si体C体l4
SiBr4 液体
SiI4 固体
若122..SS加N将易iiHOC热二 水3l2与4+硅+氧 解2S3C与i化 ，HC+2l氯硅在42O因同C、潮生时l→2氯湿成蒸S∆H、空N发i 2+H，碳气SS4CiiCOC直中ll2，l34+接产+烟4∆加 生H2雾CCS热 浓O更ilC烟浓l4
锺乳石、石笋的形成
12-2-2 碳及其重要化合物
碳酸盐——正盐和酸式碳酸盐
(1)溶解性
碳碳向难N(酸酸易浓溶a2盐氢碳C溶碳O—盐酸)酸3——盐+可钠除—一C对析溶ON一般应出液H2般难+的4NH中+易溶、碳a2通溶OH碱酸C入金氢→OC属盐3(O溶2(易NL2i溶致解a除H饱度外C和小)O盐3) ，
第12章氮族,碳族和硼族习题解
第12章氮族,碳族和硼族习题解第12章氮族，碳族和硼族思考题解析1.NH4NO3,(NH4)2Cr2O7属于具有氧化性酸的铵盐，它们的分解产物是氮⽓或氮的氧化物⽽不是氨；NH4HCO3在常温下即可分解，产物虽有氨⽓，但同时还有CO2。
NH4NO3→NO2↑+2H2O↑或2NH4NO3→2N2↑+O2↑+4H2O↑(NH4)2Cr2O7→N2↑+Cr2O3+4H2O↑NH4HCO3→NH3↑+CO2↑+H2O2.(1) 4NH3(g) + 5O2 (g) → 4NO(g) + 6H2O(g)f G m/(kJmol-1) -16.45 0 86.55 -228.572r G m=[4×(86.55)+6×(-228.572)-4×(-16.45)]kJmol-1=-959.43 kJ?mol-1因?r G m?<0，故该反应在常温下可以⾃发进⾏。
（2）4NH3(g) + 5O2 (g) → 4NO(g) + 6H2O(g)f H m/(kJmol-1) -46.11 0 90.25 -241.818S m?/(J?mol-1?K-1) 192.45 205.138 210.761 188.825r H m=[4×90.25+6×(-241.818)-4×(-46.11)] kJmol-1=-905.47 kJ?mol-1r S m=[(4×210.761+6×188.825)-(4×192.45+5×205.138)] Jmol-1K-1=180.50 J?mol-1?K-1因为?r H m?<0，?r S m?>0,温度升⾼不会使该反应反向进⾏，但温度升⾼可使反应速率加快，所以⽣产上⼀般选择反应温度在800℃左右。
3⾦属与浓稀硝酸反应产物不同，可能是由于存在下列平衡：NO+2HNO33NO2+H2O可以看出：硝酸浓度越⼩，平衡越向左移动，则氮（V）被还原的程度越⼤；也有认为浓硝酸可进⼀步氧化低氧化数的还原产物，所以这与浓稀硝酸的氧化能⼒强弱并不⽭盾。
天津大学无机化学12-4 对角关系课件
三人行，必有我师焉。 择其善者而从之，其不善者而改之。
人外有人，天外有天。 取人之长，补己之短。 自满人十事九空，虚心人万事可成。 谦受益，满招损。
骄傲自满是我们的一座可怕的陷阱；而且，这个陷 阱是我们自己亲手挖掘的。 —— 老舍
尺有所短；寸有所长。物有所不足；智有所不 明。 —— 屈原
• 1、正视自己的长处，扬长避短， • 2、正视自己的缺点，知错能改， • 3谦虚使人进步， • 4、人应有一技之长， • 5、自信是走向成功的第一步， • 6强中更有强中手，一山还比一山高， • 7艺无止境 • 8、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦
无机化第学四多节媒对角体关电系子教案
第十二章 氮族、碳族和硼族元素
第四节
对角关系
ⅠA
0
1 H ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Cห้องสมุดไป่ตู้ Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr In Sn Sb Te I Xe
稳定性 很稳定
稳定
多酸和多酸盐 链状或环状 链状或环状
重金属 颜色 特征颜色 特征颜色
含氧酸盐 溶解度 较小
较小
氢化物稳定性 不稳定
不稳定
卤化物水解性 极易水解 极易水解
锂与镁的相似性
性质
Li
Mg
在过量O2燃烧
生成正常氧化物
Li2O
MgO
氢氧化物 为中强碱,在水中溶解度不大
氟化物、碳酸盐 磷酸盐
氯化物
训练才能有所收获，取得成效。
• 9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； • 10、智者超然物外
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2.碳酸盐:碱土金属比碱金属不稳定
2020/3/30
课件
17
_+ +_ _
_+ _+ _
_+ _+ _
+
+
+
金属离子极化力增大
Mn+
Li+ Na+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+
r(Mn+)/pm 60 95 65 99 113 135 Mn+电子构型 2 8 半径8 ,反8 极化8作用8
硫酸与萤石和石英砂的混合物作用
2CaF2+SiO2+2H2SO4 2CaSO4+SiF4 +2H2O
2020/3/30
课件
23
12-2-4 硅及其重要化合物
卤化物
是通常可农式温用业为于杀S重S制i虫iF要X4造、4盐,抗S均灭(iNC酸为菌al4水2无剂[SS泥色、iiF木B、6r]材)4搪防S瓷i腐I等4 剂 性质 气体 液体 液体 固体
解越释强—，—碳根酸据盐离越子不极稳化定概念
+ _ __+Im _N +ao __+ge_ +
_+
_
+
+
+
金属离子极化力增大
2020/3/30
课件
15
(3)热稳定性
_+ +_ _
_+ _+ _
_+ _+ _
+
+
+
金属离子极化力增大
Mn+
Li+ Na+电M8荷g电2+少C子a2,+半构Sr径型2+ B大a2+
r(Mn+)/pm 74 97 120 126
Mn+电子构型 9∼17 18 18+2 18
分解温度/℃ 282 360 315 218
4. 过渡金属碳酸盐稳定性较差
2020/3/30
课件
19
(4) CO32-的鉴定
CO23- + 2H+ → CO2 + H2O
(稀HCl或H2SO4)
Ba(OH)2
分解温度/℃ 1100 1800 402 814 10981277
3. 碱土金属碳酸盐从Mg到Ba稳定性增强
2020/3/30
课件
18
(3)热稳定性
_+ +_ _
_+ _+ _
_+ _+ _
+
+
过渡金属离子具有非8电子+ 构型, 极化力强,反金属极离化子作极化用力强增大
Mn+
Fe2+ Cd2+ Pb2+ Ag+
径白锡r(M变2+为)/p粉m<-末48状-℃ 灰锡-，此现73象叫1“18锡疫11”9
I1/(kJ·mol-1) 1086 786 763 709 716
电负性( p) 2.5 1.8 1.8 1.8 1.9
2020/3/30
课件
3
ⅣA 碳(C) 硅(Si) 锗(Ge) 锡(Sn) 铅(Pb)
原子序数 6 14 32 50 82
2020/3/30
可作电极、坩埚、 润滑剂、铅笔芯等
通常情况下，石墨 比金刚石稳定
在工业上可采用静 态加压法由石墨合 成金刚石
课件
8
碳的同素异形体 富勒烯碳原子簇
C60比较稳定。 将碱金属掺入C60晶体 中,可制造超导材料。
富勒烯碳原子簇可作
C60的分子结构 由60个碳原子
组成的32面体 的空心球结构
碳(难酸氢溶盐) ——一般易溶
(易溶)
随难着溶自碳然酸条盐件对的应的变碳化酸，氢盐易溶
如上述Ca反C应O3逆(难向溶重）新C析a(出HCCaOC3)O2(3易溶)
钟乳石、石笋的形成
2020/3/30
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11
12-2-2 碳及其重要化合物
(1)溶解性
碳酸盐
向碳碳N酸酸浓a2盐氢C碳O—盐酸3——+可钠除—一C析溶ON一般出液2H般难+4+NH中、易溶a2通OH碱溶C入金→O属C3O(2LN2i至a除H饱外C和)O盐3 ， 难(易溶溶碳酸) 盐对应的碳酸氢盐(溶易解溶度小)
碱金+ _属 _
∧ _ ∨+ _
∧_ + _ ∨
+
+
期 碱土金属
+
金属离子极化力增大
Mn+
Li+ Na+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+
r(Mn+)/pm 60 95 65 99 113 135
Mn+电子构型 2 8 8 8 8 8
分解温度/℃ 1100 1800 402 814 10981277
俗称金刚砂
用石英和焦碳在电炉中反应制得
SiO2 + 3C → SiC + 2CO 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
度大，热膨胀率低，可做高温结构
陶瓷材料
2020/3/30
课件
22
12-2-4 硅及其重要化合物 卤化12物-3-4硅及其重要化合物
通式为SiX4,均为无色
常温 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 制取 气体 液体 液体 固体
若NH3与SiCl4同时蒸发， 因生成NH4Cl，烟雾更浓
2020/3/30
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26
12-2-4 硅及其重要化合物
二氧化硅(硅石)
有两种形态 如
无定形 硅藻土
晶体 石英
水晶——无色透明的纯石英
紫水晶(含少量Mn) 碧玉 图像
烟水晶
鸡血石
玛瑙
蛋白石(猫眼石)
2020/3/302020/330HCO3- +H+ K a(1)=4.5×10-7*
CO23- + H+ K a(2)=4.7×10-11
课件
10
12-2-2 碳及其重要化合物
碳酸盐
(1)溶解性
自碳然酸界盐石—灰—石除N等H在4+、C碱O金2、属H(L2Oi除作外用)下盐，
CaCO3+ C一O般2+难H溶2O → Ca(HCO3)2
r(M4+)/pm
16
40
53
69
78
半
径 r(M2+)/pm -
-
73 118 119
I1/(kJ·mol-1) 1086 786 763 709 716
电负性( p) 2.5 1.8 1.8 1.8 1.9
2020/3/30
课件
5
12-2-2 碳及其重要化合物
碳的1同2-素2-异2碳形及体其重要化合物
_+ _+ _
_+ _+ _
+
+
+
金属离子极化力增大
2020/3/30
课件
14
1.23当.热无稳外定电场性时，CO23 -中三个O2-被C4+极
热化稳而定变性形差，易分解
((2312..))一M碱碳金O可金M2般金酸H-属导属产HCC规属盐离致离生+OO极律盐>子子C反碳33O化>相的极→→碱酸23 -力破当极化土 氢MM裂强于化作金盐O2，外力，C用属>+O碳碳电越.反盐当C3酸酸场强极+>O反过盐，，H2化极渡分对其2作O化金解邻反+用作属近极C用大O盐的化强2>一作铵烈个用盐,
高温润滑剂、耐热和 防火材料。 在酶抑制、抗病毒、DNA 切割、光动力医疗法等 方面有广泛应用前景
2020/3/30
课件
9
12-2-2 碳及其重要化合物 碳酸
CO2溶于水即形成碳酸
CO2 + H2O H2CO3 大部分CO2以水合分子形式存在
仅存在于水溶液中，至今尚未制 得纯碳酸
二元弱酸
H2CO3 HCO3-
度 金属氢氧化物>对应碳酸盐 碳酸盐
2020/3/30
课件
13
2(.3热)热稳稳定定性性
热稳定性差，易分解
一M般Ⅱ规C律O:3热→稳定M性ⅡO + CO2 12..碱碳2M金酸Ⅰ属盐H盐>碳C>O碱酸3土 氢→金盐M属>碳Ⅰ盐2酸C>过O3渡+金H属2O盐+>C铵O盐2
解释——根据离子极化概念
_+ +_ _
半 径 r(M2+)/pm
-高氧化-数化合73物稳1定18性减11小9
电I1/(负kJ性·m(ol即-p1)) 惰12性0低.85电6氧子化718对.数86 效化应7合16.明83物显稳71定0.89性增711大.96
2020/3/30
课件
4
ⅣA 碳(C) 硅(Si) 锗(Ge) 锡(Sn) 铅(Pb)
无机化学多媒体电子教案
第十二章 氮族、碳族和硼族元素
第二节 碳族元素
2020/3/30
课件
1
12-2-1 碳族元素概述
ⅢA 12Ⅳ-2A-1 碳Ⅴ族A元素ⅥA概述ⅦA
0 He 氦
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩
4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪
5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙