化学碳族元素PPT课件
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碳族元素ppt
☞碳的同素异形体
金刚石晶莹美丽，光彩夺目，是自然界最硬 金刚石 的矿石。在所有物质中，它的硬度最大。在
所有单质中，它的熔点最高，达3823K。
石墨
石墨很软，具有润滑性，导电导热，密度比金 刚石小，熔点比金刚石仅低50K，为773K。
碳-60
1996年10月7日，瑞典皇家科学院决定把1996年
诺贝尔化学奖授予Robert Fcurl.Jr (美国)、
高，可做火箭的燃料。精选可编辑ppt
9
2-2 无定形碳和碳的化学性质
☞无定形碳的种类
木炭 活性炭
焦炭 炭黑
骨炭
常温下碳的化学性质是不活泼的，在高温下，它既可以与 氧反应作为能源提供热量，又可以作为还原剂用于冶炼金 属矿物。所以有关于碳的反应都是高温反应
Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO
CuO + C = Cu + CO
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2
第一节 碳族元素的通性
碳C 单质: 石墨, 金刚石, C60, C70 无机化合物: CO2, 白云石MgCa(CO3)2 , 石灰石、大理石、方解石 CaCO3 。 有机化合物: 动植物体, 煤, 石油, 天然气 13 位
硅Si 以Si－O－Si键存在: 水晶、石英SiO2 , 其它硅酸盐矿物 第 2 位
☞与非金属反应
CO＋2H2
Cr2O3·ZnO，623－673K
====================
CH3OH
Fe,Co或Ni 523K, 101KPa
CO＋3H2 ================= CH4＋H2O
活性碳
CO＋Cl2 ====== CO精C选可l2编辑ppt
[实用参考]无机化学-碳族元素.ppt
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直线形 直线形
C2H2、HCN CO
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一、碳族元素在自然界的分布 二、碳族元素的单质 三、氧化物 四、含氧酸及其盐 五、氢化物 六、卤化物和硫化物
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一、自然界的分布
C 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、
石灰石、白云石、CO2等。
Si靠Si-O键联结成各种链状、层状和立体
2019/8/9 15
Pb: 质软、密度大（11.35g·cm-3),纯铅在空气中不稳定 →Pb（OH）2或Pb2（OH）2CO3
C(石墨）→（金刚石）石理墨：转化为金刚石的机
△fGmθ/kJ·mol-1 0
ρ/g·cm-3
2.260
2.9 ⑴ 溶剂说：石墨先溶解 3.515 在溶剂（金属催化剂）
△fHmθ/kJ·mol-1
O
1.897 中成为单个碳原子，然 后在冷却时直接生成金
反应的特点？ 吸热、体积减小 刚石。
欲使反应正向进行，采取的措施？⑵ 固相转化说：石墨的
第十四章 碳族元素
§14-1 碳族元素的通性 §14-2 碳族元素的单质及其化合物 §14-3 无机化合物的水解性
2019/8/9 1
元素符号 C Si Ge Sn
Pb
价电层结构 2s22p2 3s23p2 4s24p2 5s25p2
6s26p2
电负性
2.01 1.96(Ⅳ) 2.33 (Ⅳ) 2.25 1.90 (Ⅳ) 1.80(Ⅱ) 1.87 (Ⅱ)
2019/8/9 9
上图：纳米管在预先做 好阵列的硅晶片上催化 生长的结果。把Si晶片 置于一个充满乙烯容器 内,在特定的晶面上涂上 催化剂，加热后，高纯 的碳管以惊人的速度生 长，其速度可以达到每 小时500英里。
碳及其化合物课件(共45张)
炔烃
芳香烃
含有碳碳三键的烃类化合物，分子式通式 为CnH2n-2。
分子结构中具有环状结构的烃类化合物， 具有特殊芳香性气味。
烃的衍生物
01
02
03
04
醇类
烃分子中的氢原子被羟基取代 后的化合物，如乙醇、甲醇等
。
醚类
烃分子中的氢原子被氧原子取 代后的化合物，如乙醚、甲醚
等。
醛类
烃分子中的氢原子被醛基取代 后的化合物，如甲醛、乙醛等
化工领域的应用
有机合成
碳化合物是有机合成的基 础，可用于生产各种化学 品、塑料和纤维等。
药物制造
许多药物都含有碳元素， 通过合成特定的碳化合物 ，可以生产出治疗各种疾 病的药品。
农药制造
碳化合物也可用于制造各 种农药，以控制农作物病 虫害。
材料领域的应用
金属材料
碳化合物中的石墨可用于制造各 种金属材料，如碳钢和合金钢等
碳具有较低的熔点和沸点，不溶于水 ，可导电和传热。
碳的化学性质
碳的非金属性较弱， 在常温下不易与其它 元素发生化学反应。
碳的化合物种类繁多 ，包括一氧化碳、二 氧化碳、碳酸、碳酸 盐等。
碳具有还原性，能够 还原金属氧化物和其 它含氧化合物。
碳的同位素
碳存在多种同位素，如C、C、C 等，其中最常见的是C。
05
碳化合物应用
燃料领域的应用
01
02
03
燃料
碳化合物是燃料的主要来 源，如煤、石油和天然气 等，它们在能源生产和生 活中发挥着重要作用。
燃烧效率
碳化合物在燃烧过程中能 够释放大量的热能，为各 种工业生产和家庭生活提 供所需的热量。
污染控制
随着环保意识的提高，人 们正在寻找更加清洁的燃 料，如生物质能和氢能等 ，以减少对环境的污染。
化工四大化学(专业)碳族元素(课堂讲义)
12.2.2 碳及其重要化合物 (2)水解性
碳酸盐
碳酸盐——水溶液呈碱性 23+ 2Fe + 3CO 碳酸氢盐 —— 水溶液呈微碱性 3 +3H 2O→2Fe(OH)3 +3CO2
22+ 23+ 2Cu + 2CO +H + CO2 2Al + 3CO +3H 33 2O→Cu 2(OH 2CO33 +3CO 2 可溶性碳酸盐可作沉淀剂 ,) 分离某些离子 2O→2Al(OH) 22+ 2CO +H O→Mg (OH)2CO3 + CO2 23 如 生成物 Ba 3 + CO → 2BaCO 反应物 3 2+ 如 2Ag + CO → Ag2CO3 氢氧化物 溶 金属氢氧化物 <3 对应碳酸盐 如 解 金属氢氧化物≈对应碳酸盐 碱式碳酸盐 度 金属氢氧化物>对应碳酸盐 碳酸盐
称为碳族元素
ⅣA 碳(C) 硅(Si) 锗(Ge) 锡(Sn) 铅(Pb) 6 14 32 50 82 原子序数 价层电子构型 2s22p2 3s23p2 4s24p2 5s25p2 6s26p2 主要以锡石 铅主要以方铅矿 (SnO ) 存在，为银白色 (PbS) 形式存 常温下表面上有一层保护膜， 分布广，在地壳上的含量 2 0 、 (+2) 0 、 +2 0 、 +2 0 、+2 0、+2 常以硫化物伴生在其它金 含量不多，分布广， 主要氧化数 +4 +4 、无毒 +4 、耐腐蚀 +4 +4 金属 、仅次于氧，主要以硅酸盐矿 质软 、延展性好 。 在，是很软的重金属，强度不高 在空气和水中稳定，可防腐蚀， 属硫化物矿中，是暗灰色、 是地球上化合物种类 77 117 122 141 175 原子半径 /pm 它能挡住 X 射线，可制造铅玻璃、 同素异形体：灰锡、白锡、脆锡 马口铁 ( 镀锡铁 ) 是食品罐头材料 和石英矿存在 重而软的金属，晶态锗是重 离 最多的元素之一， 4+)/pm 铅围裙等防护用品和防 X 射线的屏 r(M 16 40 53 69 78 晶体类型：金刚石、 金属型 要的半导体材料 子 是生物界的主要元素 >13 ℃ >161 ℃ 半 蔽材料、电缆包皮及铅蓄电池等 2+ 灰锡 ( -Sn) 白锡 ( -Sn) 脆锡 ( r(M ) /pm 73 118 119 Sn) 径 <-48℃ I1/(kJ· mol-1) 1086 786 763 709 716 白锡变为粉末状灰锡，此现象叫“锡疫” 1.8 1.8 1.9 电负性( p) 2.5 1.8
无机化学课件碳族元素
高温
SiO2 ＋ CaO
CaSiO3
高温
SiO2＋2C 高温 Si ＋ 2CO↑
SiO2 + CaCO3
CaSiO3 + CO2 ↑
二氧化硅与二氧化碳的比较
二氧化碳CO2 二氧化硅SiO2
物质分类
均属于酸性氧化物
与碱性氧化 物反应
CO2 ＋ CaO＝CaCO3
高温 CaO＋SiO2 CaSiO3
与碱反应 与水反应
(Cr 3+)
[Cr(OH)3 (s)]
3. 碳酸盐的热稳定性较差，它们的差别可用极化理 论解释(如碱土金属的碳酸盐)，金属离子极化力越大，
稳定性越差。稳定性的顺序为：
碳酸盐﹥酸式盐﹥碳酸
碳酸正盐与酸式盐的比较
正盐
酸式盐
水溶 性
热稳 定性
钾钠铵盐易溶于水、其它难溶
K2CO3、Na2CO3受热难分解 CaCO3、(NH4)2CO3受热易分解
通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示。主要用
于建筑材料，实验室常见的有分子筛与沸石（铝硅酸 盐）。见打★的阅读材料。
硅酸钠：Na2SiO3可以写成 Na2O ·SiO2
高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4
Al2O3 ·2SiO22H2O
钙长石：CaAl2SiO6
CaO ·Al2O3 ·SiO2
特殊玻璃： 钢化玻璃、光学玻璃、 化学玻璃、有色玻璃、 变色玻璃、电加温玻璃、钾玻璃、 微晶玻璃、 石英玻璃
§13.2
碳族元素包括：
碳族元素----P555-582
碳C、硅Si、锗Ge、锡Sn、铅Pb
碳族元素的价层电子构型：
ⅣA —— ns2np2
本节要求：
天津大学无机化学12-2 碳族元素课件
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
卤化物
通式为SiX4,均为无色 常温 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 制取 气体 液体 液体 固体
1.加热硅与氯 Si + 2Cl2 SiCl4 2.将二氧化硅、氯、碳直接加热
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
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
SiO2+2C+2Cl2 SiCl4+ 2CO
12-2-4 硅及其重要化合物
卤化物
通式为SiX4,均为无色
1.常刺性温激质性气S无i体F色4 液液Si体C体l4
SiBr4 液体
SiI4 固体
2.易水解，在潮湿空气中产生浓烟
SiCl4+3H2O → H2SiO3 +4HCl
若NH3与SiCl4同时蒸发， 因生成NH4Cl，烟雾更浓
如 CaCO3(难溶）如Ca(HCO3)2(难溶)
易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小
(2)水解性
碳酸盐
碳酸盐——水溶液呈碱性
2碳F酸e3+氢+盐3—CO—32- +水3H溶2O液→呈2微Fe碱(O性H)3 +3CO2
22可CAu溶l2+3+性++2碳C3酸OC32O-盐32+-H+可23O作H→2O沉C→淀u22(剂AOlH,()分2OCH离O)3某3 +些+3C离COO2子2
3.氟硅酸的酸性与硫酸相近
12-2-4 硅及其重要化合物
卤化物
通式为SiX4,均为无色 常温 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 制取 气体 液体 液体 固体
1.加热硅与氯 Si + 2Cl2 SiCl4 2.将二氧化硅、氯、碳直接加热
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
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
SiO2+2C+2Cl2 SiCl4+ 2CO
12-2-4 硅及其重要化合物
卤化物
通式为SiX4,均为无色
1.常刺性温激质性气S无i体F色4 液液Si体C体l4
SiBr4 液体
SiI4 固体
2.易水解，在潮湿空气中产生浓烟
SiCl4+3H2O → H2SiO3 +4HCl
若NH3与SiCl4同时蒸发， 因生成NH4Cl，烟雾更浓
如 CaCO3(难溶）如Ca(HCO3)2(难溶)
易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小
(2)水解性
碳酸盐
碳酸盐——水溶液呈碱性
2碳F酸e3+氢+盐3—CO—32- +水3H溶2O液→呈2微Fe碱(O性H)3 +3CO2
22可CAu溶l2+3+性++2碳C3酸OC32O-盐32+-H+可23O作H→2O沉C→淀u22(剂AOlH,()分2OCH离O)3某3 +些+3C离COO2子2
无机化学第十五章碳族元素
05 碳族元素生物效应及环境 影响评价
碳族元素在生物体内作用机制
1
碳族元素在生物体内主要以有机化合物的形式存 在，如蛋白质、脂肪、碳水化合物等，是构成生 命体的基本要素。
2
碳族元素参与生物体内多种代谢过程，如葡萄糖 代谢、脂肪代谢等，对维持生物体正常生理功能 具有重要作用。
3
一些碳族元素如硅、锗等还具有特殊的生物活性， 对生物体的生长、发育和免疫等方面产生影响。
特点
碳族元素具有相似的最外层电子 构型，主要呈现+2、+4价态；随 着原子序数的增加，金属性逐渐 增强，非金属性逐渐减弱。
碳族元素在周期表中位置
01
碳和硅位于第二周期和第三周期 ，锗、锡、铅则位于第四周期及 其以后。
02
碳族元素在周期表中的位置反映 了它们的电子构型和化学性质的 递变规律。
碳族元素重要性及应用
锗、锡、铅单质性质简介
锗
锗是一种化学元素，具有半导体性质。它在电子工业中有一定的应 用，如制造高频器件等。
锡
锡是一种银白色、柔软的金属，具有良好的延展性和可塑性。它广 泛用于制造合金、焊料、涂料等。
铅
铅是一种蓝灰色、质软的金属，密度大，熔点低。它具有一定的耐腐 蚀性，可用于制造蓄电池、电缆等。但铅对人体有害，应注意防护。
配位化合物形成与稳定性
配位化合物概念
01
碳族元素可与多种配体形成配位化合物，如与氨、水、卤素离
子等形成的配合物。
配位化合物稳定性
02
碳族元素配位化合物的稳定性受多种因素影响，如中心原子电
荷、配体性质、空间构型等。
配位化合物应用
03
碳族元素配位化合物在催化、材料科学、生物医药等领域具有
硅、碳族元素、无机非金属材料ppt
7 ．绝大多数非金属元素的最高价含氧酸只有 一种，称为某酸，少数还可失水后生成偏某酸， 而硅的＋4价含氧酸有许多种，如H4SiO4、H2SiO3、 H2Si2O5、H6Si2O7等。 8．Na2SiO3＋CO2＋2H2O=H4SiO4↓＋Na2CO3。 该反应由于 H2CO3 的酸性比 H4SiO4 强而得以进行， 但SiO2在高温下与 Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2， Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑，是CO2气体脱 离反应体系才得以实现。
硅、碳族元素、无机非金属材料
一、碳族元素知识归纳
二、硅及其化合物
三、硅及其化合物的特性 1．硅的晶体是良好的半导体材料。 2 ．硅及其最高价氧化物 SiO2 的晶体为原子晶体。 3．硅虽是非金属，但可与氢氟酸作用置换出氢
气。 4 ．硅可与强碱溶液反应生成 H2 ，而其他非金属 均不能发生此类反应。 5 ．二氧化硅为酸性氧化物，它不仅可与碱及碱 性氧化物反应生成相应的盐 (通性)，而且还可以与氢 氟酸反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。 6 ．硅酸盐是多种硅的盐的总称，而通常所说的 某酸盐，为一种酸根的盐。
四、无机非金属材料分类 硅酸盐工业包含：水泥、玻璃、陶瓷。 比较水泥和玻璃的生产方法(见下表)硅酸盐产品
五、新型无机非金属材料 1．无机非金属材料的分类 (1) 传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等 硅酸盐材料。 (2) 新型无机非金属材料：半导体材料、超硬耐 高温材料、发光材料等。 2．新型无机非金属材料的特性 (1)耐高温、强度高 (2)具有电学特性 (3)具有光学特性 (4)具有生物功能
1. 用 4 种溶液进行实验，下表中“操作及现象” 与“溶液”对应关系错误的是 ) B (
2. 在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供 氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图 中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。
高考化学第一轮复习 碳族元素课件
• 第一节
碳族元素
• • • • •
1．结合实验考查C、CO的还原性。 2．CO、CO2的检验与鉴别。 3．CO2、CO等气体的制取和收集。 4．CO2与NaOH反应产物的确定及计算。 5．金刚石、石墨、干冰的晶体类型、结构、性质。
• • • • • • •
(1)碳族元素 ①包括：
。 ②周期表中的位置： ③最外层电子数： 。 6 ④主要化合价： (铅 ⑤原子半径：随核电荷数的增大而 82 族， 周期。
•
(2009年安徽理综)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如右图所示) ，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是 ( )
• • • • •
•
A．石墨烯与石墨互为同位素 B．0.12 g石墨烯中含6.02×1022个碳原子 C．石墨烯是一种有机物 D．石墨烯中碳原子间以共价键结合 【解析】 A项，石墨烯和石墨是同素异形体；B项，0.12 g石墨烯物质的量为0.01 mol ，含6.02×1021个原子，C项错。 【答案】 D
•
BaCl2溶液或CaCl2溶液，一般不用稀HCl，因为反应可能有时候不明显。
• • • • •
(2009年全国Ⅱ理综)下列叙述中正确的是 ( ) A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶 液，又有CaCO3沉淀生成 B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量 之比为1∶2 C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积 相同 D．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出
•
•
(5)乙同学提出甲同学的装置太复杂，可将酒精灯合二为一，去掉B，而将尾气导气管出 口旋转到A的火焰上即可。乙同学的设计是否合理？简述理由(从A、B使用的一致性的角 度考虑)。 (6)丙同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，他设计在CO通入CuO之前，应先 通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应。试对此作出评价，你认为丙的设计 ________(填“必要”或“不必要”)。
碳族元素
• • • • •
1．结合实验考查C、CO的还原性。 2．CO、CO2的检验与鉴别。 3．CO2、CO等气体的制取和收集。 4．CO2与NaOH反应产物的确定及计算。 5．金刚石、石墨、干冰的晶体类型、结构、性质。
• • • • • • •
(1)碳族元素 ①包括：
。 ②周期表中的位置： ③最外层电子数： 。 6 ④主要化合价： (铅 ⑤原子半径：随核电荷数的增大而 82 族， 周期。
•
(2009年安徽理综)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如右图所示) ，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是 ( )
• • • • •
•
A．石墨烯与石墨互为同位素 B．0.12 g石墨烯中含6.02×1022个碳原子 C．石墨烯是一种有机物 D．石墨烯中碳原子间以共价键结合 【解析】 A项，石墨烯和石墨是同素异形体；B项，0.12 g石墨烯物质的量为0.01 mol ，含6.02×1021个原子，C项错。 【答案】 D
•
BaCl2溶液或CaCl2溶液，一般不用稀HCl，因为反应可能有时候不明显。
• • • • •
(2009年全国Ⅱ理综)下列叙述中正确的是 ( ) A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶 液，又有CaCO3沉淀生成 B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量 之比为1∶2 C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积 相同 D．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出
•
•
(5)乙同学提出甲同学的装置太复杂，可将酒精灯合二为一，去掉B，而将尾气导气管出 口旋转到A的火焰上即可。乙同学的设计是否合理？简述理由(从A、B使用的一致性的角 度考虑)。 (6)丙同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，他设计在CO通入CuO之前，应先 通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应。试对此作出评价，你认为丙的设计 ________(填“必要”或“不必要”)。
碳族元素
第十三章碳族元素元素周期表中的IV A族元素包括碳、硅、锗、锡、铅及其化合物。
13.1 碳族元素的通性13.1.1 原子结构及性质碳族元素中，碳、硅是非金属，其余三种是金属，由于硅、锗的金属性和非金属均不强，也有人将其称为准金属。
M2+2213.1.2成键特点①碳以sp、sp2、sp3三种杂化状态为主，在自然界中以碳酸盐的形式存在。
②硅以硅氧四面体的形式存在于石英矿和硅酸盐矿中，也可以形成少数硅氧氢化合物。
③锡铅以+2氧化态存在于离子化合物中，以+4氧化态存在与共价化合物和少量离子化合物中。
+4氧化态的铅由于惰性电子对效应具有强氧化性。
13.1.3元素在自然界中的分布碳在自然界主要以化石燃料及动植物有机体形式存在，无机矿藏主要有石灰石、大理石、白云石、菱镁矿等，空气中存在约0.03%的二氧化碳。
碳在地壳中的含量为0.027%。
硅在地壳中的质量分数为28.2%，主要以硅酸盐的形式存在于土壤和泥沙中，自然界也存在石英矿。
锗、锡、铅在地壳中的含量都不高，主要以硫化物和氧化物的形式存在。
如硫银锗矿4Ag2S·GeS2、锡石矿SnO2、方铅矿PbS等。
13.2 碳及其化合物13.2.1 单质碳有三种同素异形体，金刚石、石墨、球型碳。
无定形碳中也有石墨的结构。
石墨结构金刚石结构①金刚石的性质金刚石就是我们常说的钻石（钻石是它的俗称），它是一种由纯碳组成的矿物。
金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。
还被作为很多精密仪器的部件。
金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。
它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明。
多数金刚石大多带些黄色。
金刚石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。
金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。
金刚石仅产出于金伯利岩筒中。
金伯利岩是它们的原生地岩石，其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。
【高中化学】碳族元素、无机非金属材料PPT课件
石墨
层状结构
-------- -------------------------------------------- - ------- -- -- -
熔点很高,质软有滑腻感
金刚石与石墨晶体结构对比
金 刚 石
石 墨
碳的同素异形体：
足球烯
(1)发现：1985年，科学家用激光束照射石墨 得灰色气体，用有机溶剂萃取得n﹤200的大量 簇分子，含60个碳的分子比较多。
A.X是非金属元素 B.X的+2价化合物比+4价化合物稳定 C.XO2具有强氧化性 D.X有稳定的氢化物
课堂练习
5.某些保健品中含有的锗元素，位于周期表中的 第四周期第ⅣA族。有关锗的叙述正确的是(CD) A.锗的原子序数为34
B.锗的金属性比锡强 C.Ge可形成Na2GeO3的盐 D.单质锗是半导体材料
递变性： C Si
Ge
Sn
Pb →
非金属性减弱，金属性增强
［问题探究］
碳的+4价化合物稳定，那CO应有较 强的什么性？那它能否用浓硫酸来干燥？
［问题探究2］课本上说“……碳、硅、
锗、锡的+4价化合物是稳定的，而铅的+2价 化合物是稳定的”。
(1)根据上一句话判断：锡的十2价化合物(如 SnCl2)应具有较强的 还原 性，铅的十4价化 合物应具有较强的 氧化 性。
(2)PbO2与浓盐酸可发生氧化还原反 应生成Cl2，该反应的化学方程式为 PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2↑+2H2O 。
[过渡]以上我们学习了碳族元素的原子结
构及化学性质，下面，我们通过下表来认 识一下碳族元素单质的物理性质。
碳族元素单质的性质 元素 颜色、状态 密度 熔点 沸点
无机化学第十五章碳族元素
铅中毒对神经系统和肾脏等器官有害， 锡中毒可能导致肝脏损伤和皮肤炎症 等。
05
碳族元素的前景展望
新材料和新能源的发展
新材料
碳族元素如硅、锗等在新型材料领域具有广泛的应用前景， 如硅基太阳能电池、锗基半导体材料等。随着科技的发展， 碳族元素有望在新型材料领域发挥更大的作用。
新能源
碳族元素在新能源领域如燃料电池、锂电池等也有着重要的 应用，其性能和安全性不断提高，有助于推动新能源产业的 发展。
THANKS
感谢观看
碳族元素在工业中有许多应用，如硅 和锗用于半导体材料，锡用于制造合 金和焊料，铅用于电池和颜料等。
02
碳族元素的通性
碳族元素的原子结构
原子结构相似
碳族元素原子的最外层电子数均 为4，容易形成共价键。
电子构型相同
碳族元素的电子构型为ns²np²，其 中n为能级数。
价电子构型相似
碳族元素的价电子构型为(ns²)(np²)， 表现出相似的化学性质。
锗
较少见，主要存在于硫化物矿 中。
锡和铅
存在于地壳中的多种矿石和岩 石中。
碳族元素的主要用途
碳
用于制造各种有机化合物，如塑 料、合成纤维、染料等，也是钢
铁和其他金属的合金元素。
硅
用于制造半导体器件、集成电 路、太阳能电池等，也是建筑 和耐火材料的重要成分。
锗
用于制造电子器件、光纤通信 、红外光学仪器等。
碳族元素在环境保护中的作用
空气净化
碳族元素如硅和锗等可用于空气净化技术，通过吸附和催化作用去除空气中的有害物质，提高空气质 量。
水处理
碳族元素可用于水处理技术，如硅藻土和活性炭等，能够有效去除水中的杂质和有害物质，保障饮用 水安全。同时，碳族元素还可用于土壤修复和废物处理等领域，为环境保护做出贡献。
05
碳族元素的前景展望
新材料和新能源的发展
新材料
碳族元素如硅、锗等在新型材料领域具有广泛的应用前景， 如硅基太阳能电池、锗基半导体材料等。随着科技的发展， 碳族元素有望在新型材料领域发挥更大的作用。
新能源
碳族元素在新能源领域如燃料电池、锂电池等也有着重要的 应用，其性能和安全性不断提高，有助于推动新能源产业的 发展。
THANKS
感谢观看
碳族元素在工业中有许多应用，如硅 和锗用于半导体材料，锡用于制造合 金和焊料，铅用于电池和颜料等。
02
碳族元素的通性
碳族元素的原子结构
原子结构相似
碳族元素原子的最外层电子数均 为4，容易形成共价键。
电子构型相同
碳族元素的电子构型为ns²np²，其 中n为能级数。
价电子构型相似
碳族元素的价电子构型为(ns²)(np²)， 表现出相似的化学性质。
锗
较少见，主要存在于硫化物矿 中。
锡和铅
存在于地壳中的多种矿石和岩 石中。
碳族元素的主要用途
碳
用于制造各种有机化合物，如塑 料、合成纤维、染料等，也是钢
铁和其他金属的合金元素。
硅
用于制造半导体器件、集成电 路、太阳能电池等，也是建筑 和耐火材料的重要成分。
锗
用于制造电子器件、光纤通信 、红外光学仪器等。
碳族元素在环境保护中的作用
空气净化
碳族元素如硅和锗等可用于空气净化技术，通过吸附和催化作用去除空气中的有害物质，提高空气质 量。
水处理
碳族元素可用于水处理技术，如硅藻土和活性炭等，能够有效去除水中的杂质和有害物质，保障饮用 水安全。同时，碳族元素还可用于土壤修复和废物处理等领域，为环境保护做出贡献。
课件(温老师)-碳族硼族元素
33.7 kPa, < 1273 K
溶剂热法 CCl4(l) + Na(s)
700℃ Ni-Co-Mn合金催化剂
非晶碳的金刚石
➢无定形碳(低结晶度碳) 炭黑（年产超过8×106t，94%用于橡胶制品的填料） 活性炭（高比表面积：400~2500 m2·g-1) 碳纤维（每架波音-767飞机需用1t 碳纤维材料）
形面，每个五边形均与5个六边形共边，而六边形则将12个五边形彼此
隔开. 与石墨相似，C60分子中每个C原子与周围三个C原子形成3个σ键 ，剩余的轨道和电子共同组成离域π键，可简单地将其表示为每个C原
子与周围3个C原子形成2个单键和1个双键。
（2）性质：金刚石的化学性质极稳定。石墨的化学性质总体
看来比较稳定，能形成类似 K+C8-这类化合物。 C60 室温下为 分子晶体（面心立方结构），能隙为1.5eV，这意味着固体 C60 为半导体。C60 的活泼性与分子中存在双键有关。用纯石墨作 电极，在 Ne 中放电，电弧中产生的碳烟沉积在水冷反应器的
感并用作润滑剂，但石墨是电
的良导体而后者是绝缘体。
石墨
B3N3H6 (无机苯) 立方氮化硼 六方氮化硼
8、自然存在和丰度
C，N，P是生物体的重要元素，C 与 O、H 形成的化合物 构成生物圈的主体 Si、O 形成的化合物构成地壳岩石圈的主体 。C以单质存在，其余大多以矿物形式存在，是 “稀散元素” 。
分子筛的功能和用途 离子交换功能 吸附功能 分离功能 催化功能
一个钠沸石笼
➢硅无机高分子
当今发展中的无机高分子材料有三大类：
R
R
O Si n
R
NP R
聚硅氧烷
聚磷腈
组成硅氧烷的基本结构单元为：
溶剂热法 CCl4(l) + Na(s)
700℃ Ni-Co-Mn合金催化剂
非晶碳的金刚石
➢无定形碳(低结晶度碳) 炭黑（年产超过8×106t，94%用于橡胶制品的填料） 活性炭（高比表面积：400~2500 m2·g-1) 碳纤维（每架波音-767飞机需用1t 碳纤维材料）
形面，每个五边形均与5个六边形共边，而六边形则将12个五边形彼此
隔开. 与石墨相似，C60分子中每个C原子与周围三个C原子形成3个σ键 ，剩余的轨道和电子共同组成离域π键，可简单地将其表示为每个C原
子与周围3个C原子形成2个单键和1个双键。
（2）性质：金刚石的化学性质极稳定。石墨的化学性质总体
看来比较稳定，能形成类似 K+C8-这类化合物。 C60 室温下为 分子晶体（面心立方结构），能隙为1.5eV，这意味着固体 C60 为半导体。C60 的活泼性与分子中存在双键有关。用纯石墨作 电极，在 Ne 中放电，电弧中产生的碳烟沉积在水冷反应器的
感并用作润滑剂，但石墨是电
的良导体而后者是绝缘体。
石墨
B3N3H6 (无机苯) 立方氮化硼 六方氮化硼
8、自然存在和丰度
C，N，P是生物体的重要元素，C 与 O、H 形成的化合物 构成生物圈的主体 Si、O 形成的化合物构成地壳岩石圈的主体 。C以单质存在，其余大多以矿物形式存在，是 “稀散元素” 。
分子筛的功能和用途 离子交换功能 吸附功能 分离功能 催化功能
一个钠沸石笼
➢硅无机高分子
当今发展中的无机高分子材料有三大类：
R
R
O Si n
R
NP R
聚硅氧烷
聚磷腈
组成硅氧烷的基本结构单元为：
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15
4、碳的第三种同素异形体：足球烯
(1)发现：1985年，科学家用激光束照射 石墨得灰色气体，用有机溶剂萃取得 n﹤200的大量簇分子，含60个碳的分子比 较多。
(2)合成：将几十伏的电流电压加在两根 碳棒上，当两根碳棒距离很小时，就会 产生电弧放电导致短路，产生的碳烟中 含有大量的C60,再用有机溶剂萃取碳烟。
金：无色 灰黑色 银灰 银白色 蓝白色
墨：灰黑
色
晶体类型 原子晶体 原子晶 金属 金属晶 金属晶
体
晶体 体 体
熔沸点 高
低
较低
更低
密度
总趋势：小
大
导电性 金：不导 半导体 导体 导体 导体 墨：导电
主要价态
都是+2、+4价
稳定价态
都是+4价
+2价
2020年10月2日
PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2↑+2H2O 14
1996年的诺贝尔授予罗伯特、克罗特和斯莫 利等三位科学家，表彰他们有关富勒烯的发现、 制备和性质研究。
2020年10月2日
20
<钠米碳管>
(1)、发现：知道了 C60 的制备以后， 人们的注意力全部集中在观察碳灰上， 而日本科学家饭岛澄男却仔细观察了 放电后在阳极上产生的沉淀物，是他 意外发现了钠米碳管。
性 力增强，元素非金属性减弱、金属性增强，
单质氧化性减弱、还原性增强。
2020年10月2日
6
一、碳族相元似素（性在周期表中位置：递第变ⅣA性族）
(1)、最外层都C 有4 个电子，化合价主
要有+4 和 +i2，易
形成共价化合物。 (2)、气态氢G化物 的通式：RH4 (3)、最高价氧化物 对应的水化物通式 为H2RO3或R(OH)4
2020年10月2日
21
(2)、什么是钠米碳管？
2020年10月2日
4
6C 32Ge
14Si 50Sn
82Pb
2020年10月2日
5
相
最外层有4个电子，在化学反应中既不
同 易得到电子，也不易失去电子，多数元素既
点 表现金属性，又表现非金属性。
递
从碳到铅，随着核电荷数增多，电子层
变
数递增，原子半径增大，核对最外层电子引 力减弱，原子得电子能力减弱、失去电子能
2020年10月2日
16
(3)结构：笼状分子，固态时是分子 晶体，每个碳原子只跟相邻的三个碳 原子形成共价键，60个碳原子构成球 形，共32面体，包括12个五边形，20 个六边形。
C60图片
晶体图片
2020年10月2日
17
2020年10月2日
18
2020年10月2日
19
(4)性质：C60 掺杂钾、铷等有超导性，超导起始 温度达到 18 K。北大和科学院合作制得 Rb3C60， 超导起始温度高达 28 K，领先于世界先进水平。 (5)成果：最大的足球烯单晶的直径仅为 6mm， 浙江大学的科学家制取直径为1.3㎝ 的高品质单 晶，走在世界前列。
2020年10月2日
12
⑤我是碳族的最后一位主人— —铅，我是一种重而软的金属，常 温下为蓝色的固体，我的用处也很 大。从金属到化合物我都有广泛用 途。比如，我可以制铅电缆、化工 方面的耐酸设备以及X射线，原子 能工业用的防护材料等。
2020年10月2日
13
2、元素单质的各种性质
碳
硅
锗锡 铅
颜色
2020年10月2日
9
②作为碳族的第二位主人——硅，我 是构成地球上矿物界的主要元素，在自然 界中，我从不独自一人，总是和其他元素 朋友在一起，我面色灰黑，有金属光泽， 是硬而脆的固体，我和金刚石哥哥很象， 熔沸点高、硬度大、由于我的导电性介于 导体和绝缘体之间、是良好的半导体材料， 可以用来制造集成电路、晶体管等，用途 可广呢！
逐渐增大
金属性与非金属性变 化趋势
最高正价
最高价氧化物化学式
最高价氧化物的水 化物的化学式及酸 碱性强弱
非金属性减弱、金属性增强
+4 +4 +4 +4 +4
CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2
H2 CO3 H2 SiO3 Ge(OH) 4 Sn(OH) 4 Pb(OH) 4 或H4SiO4
3、单质的化学性质
根据你已学的知识，回忆其化学性质。
由于最外层有四个电子，既不易得电子
也不易失电子，因而易形共价化合物。
燃烧
1.
C
+
O2
==== 燃烧
CO2
2.
2C
+
O2
====
∆
2CO
+2+H22SCOu4（O 浓==）=C∆=O22S↑O+2↑2+CuCO2↑+ 2H2O
2020年10月2日
原子结构 单质物性 单质化性
核 电
原 子
熔 沸
单非 质金
最 高 价
氢 化
荷 数 增 大 电
半 径 增
点 降 低
密 度 增
属 性 减 弱
氧 化
物
物的
对 应
稳
大
大、
金
水 化 物
定 性
子 层
属 性
的 酸
减
性弱
增 多
增减 强弱
2020年10月2日
7
元素符号
C
原子序数
6
原子半径的变化趋势
Si Ge Sn Pb 14 32 50 82
2020年10月2日
10
③我叫锗，是碳族的第三位 主人，有银灰色的面膛，我是典 型的金属元素，我的化合物被应 用的还不多，重要的是晶态锗， 那样的我有金刚石般的结构，是 重要的半导体材料。
2020年10月2日
11
④我是碳族的第四位主人——锡，我 是金属元素，脸色银白。我有三种同素异 形体，最常见的是银白色硬度居中的白锡， 它在低于286K 时转变为粉末状的灰锡， 高于434K 时，转变为脆锡，我可以用于 制合金。如青铜为我和铜的合金、我还可 以制成日用器件、工具和武器及錫箔，金 属镀层。
第七章
碳族元素 无机非金属材料
2020年10月2日
1
第一节 碳族元素
2020年10月2日
2
碳的三种物质形态
石墨
石墨
2020年10月2日
金刚石
金刚石
CC6600
3
碳族元素 (共 4 个要点)
1、原子结构
碳族元素在周期表中的位置 第ⅣA族
原子结构示意图
[ 练 ] 推出C Si Ge Sn Pb的原子序数， 并画出其结构示意图。
酸性减弱、碱性增强
氢化物的化学 式及稳定性强
CH4 SiH稳4定性减弱
弱 2020年10月2日
8
①我是碳族首领——碳。我是地球上 化合物最多的元素，大气中有CO2、矿物 界有各种碳酸盐、金刚石、石墨和煤，还 有石油和天然气等碳氢化合物；动植物中 的脂肪、蛋白质、淀粉和纤维素等也都是 我的化合物，我有两个兄弟——同素异形 体金刚石和石墨，它们的熔沸高，金刚石 是无色固体，硬度很大、石墨是灰黑色固 体、但硬度很小。