重要的非金属元素氧硫氮磷碳硅硼讲解

I HCO
3
M
I 2
CO
3
H2O
CO
2
M IICO 3 M IIO CO 2 (g)
②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
③过渡金属碳酸盐稳定性差
CaCO3 分解T /℃ 900 价电子构型 8e_
锗单质是灰白色金属，硬而脆，结构类似于 金刚石。
锡单质有三种同素异形体：
灰锡(α锡) 13.2℃ 白锡(β锡) 161℃ 脆锡
铅单质：质软，能阻挡X射线。可作电缆的 包皮，核反应堆的防护屏。
二、碳的化合物
1. 碳的氧化物
• 一氧化碳(CO) 结构：
CO(6+8=14e-)与N2（2×7=14e-） 是等电子体, 结构相似。
PbCO3 ZnCO3 315 350
(18+2)e_ 18e_
FeCO3 282 (9-16)e_
离子极化观点：
M 2+[ O C O ] 2- MCO3 MO + CO2
O
r(M2+) 愈小，M2+ 极化力愈大，MCO3 愈不稳 定； M2+ 为18e_，(18+2)e_ ，(9-16)e_ 构型相对于
:C O:
:C
O :
一个σ键
两个π键
性质：
①作配位体，形成羰基配合物
Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8 其中C是配位原子。 ②还原剂：
1 CO(g) 2 O2 (g) CO2 (g)
Fe 2O3 (s) 3CO(g) 2Fe(s) 3CO 2 (g) ③剧毒
2.二氧化碳 (CO2)
可溶性碳酸盐与金属离子作用的产物类型： 水溶液中存在碳酸盐的水解：
CO
23
H2O
HCO3- OH- (强碱性)
K (CO 2-) =
KW
1 3 K (H CO )
223
HCO
- 3
H
O 2
H
CO 2
3
OH
-
K (CO 2-) =
K W
2 3 K (H CO )
123
金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀 的类型：
2. 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。 足球烯或富勒烯： C60， C70 等。
C60 是1985年用激光轰击石墨作碳的气化实 验时发现的。 C60 是由12个五边形 和20个六边形组成的 32面体。
硅单质有无定形体和晶体两种，其晶体类似 金刚石。
固体二氧化碳 干冰
经典的分子结构：O=C=O
O
C=O双键键长124pm (在CH3--C--CH3中)
C O叁键键长113pm
CO2中，碳、氧之间键长116pm
C：sp杂化
：O C
O
：Π
4 3
3.碳酸及其盐
CO2溶于水，大部分CO2•H2O， 极小部分H2CO3
H CO H + + HCO - K = 4.4×10 -7
2Mg2 2CO32- H2O 2Cu 2 2CO32- H2O
Mg2 (OH)2 CO3 (s) CO2 (g) Cu 2 (OH)2 CO3(s) CO2 (g)
③ 水解性强、两性的金属离子与之反应生成氢氧 化物沉淀。例如：Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+ 和Sb3+等。
① 氢氧化物碱性较强的金属离子与之反应生成碳 酸盐沉淀。
例如：Ba2+、Sr2+、Ca2+和Ag+等。
Ba
2
CO
23
BaCO
3 (s)
②氢氧化物碱性较弱的金属离子与之反应生
成碳酸羟盐(碱式碳酸盐)沉淀。
例如：Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+、 Co2+、Ni2+和Mg2+等。
氧化值 最大 配位数
C Si Ge Sn Pb
-4
+2 +4 (+2) +2 +2
+4
+4 +4 (+4)
4 66 6 6
单质可形成原子晶体 金属晶体
1. 存在形式：
碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气； 碳酸盐； CO2 。
硅：SiO2和各种硅酸盐。 锗：硫银锗矿 4Ag2S•GeS2 ，
硫铅锗矿2PbS • GeS2 。 锡：锡石 SnO2 。 铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3 。
② 与HF作用
SiO 2 4HF SiF4 (g) 2H 2O
2. 硅酸及硅酸盐
硅酸
H4SiO4
原硅酸
H2SiO3
偏硅酸
xSiO2•yH2O 多硅酸
性质：
H SiO 溶解度小，是二元弱酸 ， 23
K = 1.7×10 -10， K = 1.6×10 -12
1
2
制备：
Na 2SiO3 2HCl H2SiO3 2NaCl Na 2SiO3 2NH 4Cl H2SiO3 2NaCl 2NH 3(g) 胶冻状硅酸 -H2O 硅胶 浸透过CoCl2的硅胶为变色硅胶。
2Al3 3CO32- 3H2O 2Al(OH)3 (s) 3CO2 (g)
三、硅的化合物
1.硅的氧化物
无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石 晶体：天然晶体为石英，属于原子晶体 纯石英：水晶 含有杂质的石英：玛瑙，紫晶
性质：
① 与碱作用
SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO 2 Na 2CO3 Na 2SiO3 CO2 (g)
23
31
HCO
3
Hபைடு நூலகம்
CO
23
K 2 = 4.7×10-11
CO32-的结构：
CO32-(6+3×8+2=32e-)与BF3(5+3×9=32e-)
为等电子体。
O 2-
C：sp2杂化
C
Π6 4
O
O
碳酸及其盐的热稳定性：
①H2CO3<MHCO3<M2CO3
H 2CO 3 H 2O CO 2 (g)
2M
8e_构型的极化力大， 其 MCO3 相对不稳定。
碳酸盐的溶解度：
易溶盐：Na2CO3
KHCO3
100℃溶解度 45
(g/100g HO2HO) O
OC
C
O OH
O-
O
NaHCO3 K2CO3
16
156 60
氢键存在，形成
2-
O 二聚物或多聚物
O
O-
C
H
O
O
C
H
C
H
O-
O
O
其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐 溶解度大于正盐。
第十一章 重要的非金属元素 氧硫氮磷碳硅硼
第五节 碳硅及其化合物
1. 了解C 、 Si的存在及其单质的性质
本 2. 掌握碳、硅的氧化物及其含氧酸的性质 节
基 重点： 本 要 碳酸、硅酸的主要性质 求 难点：
硅酸的酸性及溶解性
一、 碳族元素概述
碳族(IVA)：C, Si, Ge, Sn, Pb 价电子构型：ns2np2