第十三章p區(qū)元素(一)

1、 13.3 碳族元素碳族元素 13.2 硼族元素硼族元素 13.1 p區(qū)元素概述區(qū)元素概述教學(xué)要求教學(xué)要求1.了解硼族元素通性，熟悉缺電子原子和缺電子化合物。了解硼族元素通性，熟悉缺電子原子和缺電子化合物。2.熟悉乙硼烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；掌握三氧化二硼、硼酸的結(jié)構(gòu)和熟悉乙硼烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；掌握三氧化二硼、硼酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；了解硼的鹵化物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。性質(zhì)；了解硼的鹵化物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。3.熟悉鋁、三氧化二鋁、氫氧化鋁的兩性，鋁鹽和鋁酸鹽、鋁熟悉鋁、三氧化二鋁、氫氧化鋁的兩性，鋁鹽和鋁酸鹽、鋁的化合物。的化合物。4.了解碳族元素的通性，碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)；熟悉二氧化碳、碳酸了解碳族元素的通性，碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)；

2、熟悉二氧化碳、碳酸及其鹽的重要性質(zhì)，能用離子極化理論說明碳酸鹽的熱穩(wěn)定性。及其鹽的重要性質(zhì)，能用離子極化理論說明碳酸鹽的熱穩(wěn)定性。5.了解硅單質(zhì)、硅的氫化物、二氧化硅、硅酸和硅膠、硅酸鹽、了解硅單質(zhì)、硅的氫化物、二氧化硅、硅酸和硅膠、硅酸鹽、硅的鹵化物。硅的鹵化物。6.熟悉錫、鉛的氧化物、氫氧化物酸堿性及其變化規(guī)律；掌握熟悉錫、鉛的氧化物、氫氧化物酸堿性及其變化規(guī)律；掌握錫錫()的還原性，鉛的還原性，鉛()的氧化性，錫、硫化物的顏色、生成的氧化性，錫、硫化物的顏色、生成和溶解。和溶解。 第二周期元素具有反常性第二周期元素具有反常性 (只有只有2s,2p軌道軌道) 形成配合物時，配位數(shù)最多不超過

3、形成配合物時，配位數(shù)最多不超過4； 第二周期元素單鍵鍵能小于第三周期元第二周期元素單鍵鍵能小于第三周期元 素單鍵鍵能素單鍵鍵能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199 V513. 1)/BrBrO(23E V209. 1)/IIO(23E V226. 1)/ClOClO(34EEV60. 1)/IOIOH(365EV763. 1)/BrOBrO(34 K+ Ca2+ Ga3+ Ge4+ As5+r/pm 133 99 62 53 47 Rb+ Sr2+ In3+ Sn4+ Sb5

4、+r/pm 148 113 81 71 62 Cs+ Ba2+ Tl3+ Pb4+ Bi5+r/pm 169 135 95 84 74(d區(qū)、f 區(qū)插入)例如：Si(II) Pb(IV) 價電子結(jié)構(gòu)分別為Xe6s2，Xe電負(fù)性大，形成共價化合物13.2.4 鋁的化合物鋁的化合物13.2.3 硼的化合物硼的化合物13.2.2 硼族元素的單質(zhì)硼族元素的單質(zhì)13.2.1 硼族元素概述硼族元素概述b. 易形成雙聚物易形成雙聚物Al2Cl6ClClAlClClClClAlHHBBHHHH記作：HHBBHHHH 要點：要點：B的雜化方式，的雜化方式，三中心兩電子鍵、氫橋。三中心兩電子鍵、氫橋。O(g)3H

5、(s)OB(g)3O(g)HB232262rHm-1mol-2034kJ含硼化合物燃燒 火焰呈現(xiàn)綠色水下火箭燃料 mol-509.3kJ-1rHm(g)H6(s)BO2HO(l)3H(g)HB233262 加合反應(yīng)COB2HCOHB362 被氯氯化6HCl(l)2BCl(g)6Cl(g)HB3262-1mol-1376kJrHm4622NaBHHB2NaH4622LiBHHB2LiHBH)(NHBH2NHHB4232362B(無定形)B2O3H3BO3O2Mg或Al+H2O-H2O制備：O3HOBBO2H(s)O2B(g)3O4B(s)23233322原子晶體：熔點460C無定形體：軟化2.硼

6、的含氧化合物結(jié)構(gòu)：3MgO2B3MgOB32性質(zhì)：B2O32HBO22H3BO3+H2O+H2O-H2O-H2O偏硼酸原硼酸原硼酸xB2O3yH2O 多硼酸OHBOOHH OHBOH233HB(OH)-4 與多羥基化合物加合OH C H2BOH33OH C HRR-O C HO C HRRBH C OH C ORRO3HH2HOHOBOHH O C HH O C HRRH C O HH C O HRRO10HOBNa2742O8H(OH)OBNa24542硼酸根的結(jié)構(gòu)： O5H(OH)OB22454-332OHBO4H構(gòu)成緩沖溶液 pH=9.24 (20 )-4332B(OH)BO2H-332

7、OHBO4H4233242742SONaBOH4O5HSOHOBNa 脫水O10H2NaBOOBOH10OBNa22328782742 硼砂珠實驗：)( 2NaBO)Co(BOCoOOBNa222742藍(lán)色)(2NaBO)Ni(BONiOOBNa222742棕色與酸反應(yīng)制與酸反應(yīng)制H3BO3 BF3 BCl3 BBr3 BI3 室溫下聚集態(tài) g g l s 熔點/ -127.1 -107 -46 49.9 沸點/ -100.4 12.7 91.3 210 BX3結(jié)構(gòu)： B：sp2雜化 BX3性質(zhì)：BXXX水解：I)Br,Cl,(X 3HXBOHO3HBX332333BFHFHFBF3HBFBO

8、HO3H4BF43323Al、Ga、In、Tl的一些基本性的一些基本性 Al Ga In Tl 3s23p1 3d104s24p1 4d105s25p1 4f105d106s26p1 +3 +3，+1 +3，+1 +1 低價態(tài)穩(wěn)定性低價態(tài)穩(wěn)定性，高價態(tài)氧化性，高價態(tài)氧化性，（同，（同IVA、VA族），族），6s2惰性電子對效應(yīng)。惰性電子對效應(yīng)。紅寶石(Cr3+) 藍(lán)寶石(Fe3+,Ti3+) 黃玉/黃晶(Fe3+)兩性： Al(OH)3+ 3H+ Al3+ + 3H2OAl(OH)3+ OH- Al(OH)4-在堿性溶液中存在Al(OH)4-或Al(OH)63- 簡便書寫為332AlOAlO

9、或離子晶體 分子晶體分子晶體：熔點低，易揮發(fā)，易溶于有機 溶劑，易形成雙聚物。水解激烈：HCl3Al(OH)O3HAlCl323AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3離子鍵 共價鍵 潮濕空氣中的潮濕空氣中的AlCl3，遇，遇NH3生成生成NH4Cl。白煙為NH4Cl用干法合成AlCl3：322AlCl(g)3ClAl2(g)3H2AlCl6HCl(g)2Al23CO32AlCl3Cl3COAl3232硫酸鋁：342)(SOAlOH12)KAl(SO224S(g)3H(s)2Al(OH)O6H2S2Al232-23Al3+易水解：K=10-5.03(g)3CO(s)2Al(OH)OH3CO3

10、2Al232-233Al(H2O)63+ Al(OH)(H2O)52+ + H+鋁鉀礬(明礬)：Al3+的鑒定：在氨堿性條件下，加入茜素O3H)()OHAl(C234714紅色茜素3NH(s)Al(OH)OH3NHAl43233(OH)OHC3Al(OH)22614313.3.1 碳族元素概述碳族元素概述13.3.2 碳族元素的單質(zhì)碳族元素的單質(zhì)13.3.3 碳的化合物碳的化合物13.3.4 硅的化合物硅的化合物13.3.5 錫、鉛的化合物錫、鉛的化合物CSiGeSnPb-4+2+4 (+2)+2+2+4+4+4(+4)46666單質(zhì)可形成原子晶體 金屬晶體氧化值最大配位數(shù)Sp3雜化雜化Sp2

11、雜化雜化,離域大離域大鍵，具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性鍵足球烯，富勒烯，足球烯，富勒烯，C60 (sp2雜化雜化) 硅單質(zhì) 有無定形體和晶體兩種，其晶體類似金剛石。 鍺單質(zhì) 是灰白色金屬，硬而脆，結(jié)構(gòu)類似于金剛石。 錫單質(zhì) 有三種同素異形體：13.2161灰錫(錫) 白錫(錫) 脆錫 鉛單質(zhì)：質(zhì)軟，能阻擋X射線?？勺麟娎|的包皮，核反應(yīng)堆的防護(hù)屏。結(jié)構(gòu)： CO(6+8=14e-)與N2（27=14e-）是等電子體, 結(jié)構(gòu)相似。:C O:C O: 一個鍵兩個鍵性質(zhì)：作配位體，形成羰基配合物 Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8 其中C是配位原子。還原劑：(g)CO(g)O21CO(g)22

12、(g)3CO2Fe(s)3CO(g)(s)OFe232劇毒固體二氧化碳固體二氧化碳干冰干冰經(jīng)典的分子結(jié)構(gòu)：O=C=O OC=O雙鍵鍵長124pm (在CH3-C-CH3中)C O叁鍵鍵長113pmCO2中，碳、氧之間鍵長116pmC：sp雜化43 ：O C O ：OOC43 43 CO32-的結(jié)構(gòu)：C：sp2雜化COOO2-64 -71-332104.4 HCOH COHK11-2-23-3104.7 COH HCOK CO2溶于水，大部分溶于水，大部分CO2H2O，極小部分極小部分H2CO3 H2CO3MHCO3M2CO3 (g)COOMCOMCOOHCOMHCO2M(g)COOHCOH2I

13、I3II223I23I2232同一族金屬的碳酸鹽穩(wěn)定性從上到下增加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3分解T/ 100 540 900 1290 1360過渡金屬碳酸鹽穩(wěn)定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解分解T / 900 315 350 282價電子構(gòu)型價電子構(gòu)型 8e_ (18+2)e_ 18e_ (9-17)e_離子極化觀點：COOO2-M2+MCO3 MO + CO2 r(M2+) 愈小，愈小，M2+ 極化力愈大，極化力愈大，MCO3 愈不穩(wěn)定；愈不穩(wěn)定； M2+ 為為18e_，(18+2)e_ ，(9-17)e_ 構(gòu)型相對于構(gòu)型相對于

14、 8e_構(gòu)型的極化力大，構(gòu)型的極化力大， 其其 MCO3 相對不穩(wěn)定。相對不穩(wěn)定。 易溶鹽：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3100溶解度 45 16 156 60(g/100g H2O)COOOHOOC2-HO氫鍵存在，形成氫鍵存在，形成二聚物或多聚物二聚物或多聚物COOOCOOOHOCOOHH- 其它金屬其它金屬(含含Li)碳酸鹽難溶于水，且碳酸鹽難溶于水，且酸式鹽溶解度大于正鹽。酸式鹽溶解度大于正鹽。 )( OHHCO OHCO-32-23強堿性)CO(H)CO(322W231KK K OHCOHOHHCO-322-3)CO(H)CO( 321W232KKK(s)BaCO

15、COBa3-232氫氧化物堿性較弱的金屬離子與之反應(yīng)生氫氧化物堿性較弱的金屬離子與之反應(yīng)生成碳酸羥鹽成碳酸羥鹽(堿式碳酸鹽堿式碳酸鹽)沉淀。沉淀。 例如：例如：Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+、Co2+、Ni2+和和Mg2+等。等。(g)CO(s)CO(OH)MgOH2CO2Mg23222-232(g)CO(s)CO(OH)CuOH2CO2Cu23222-232 水解性強、兩性的金屬離子與之反應(yīng)生成氫氧化物沉淀。例如：Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+和Sb3+等。(g)3CO(s)Al(OH)2O3H3COAl2232-233水晶石英鹽黑曜石紫晶縞瑪瑙

16、瑪瑙硅氧四面體硅氧四面體二氧化硅二氧化硅 (g)COSiONaCONaSiOOHSiONa2NaOHSiO2323222322O2H(g)SiF4HFSiO242 與堿作用 與HF作用 H4SiO4 原硅酸硅酸 H2SiO3 偏硅酸 xSiO2yH2O 多硅酸性質(zhì)：12210132106 . 1107 . 1 SiOH，溶解度小，是二元弱酸KK制備：浸透過CoCl2的硅膠為變色硅膠。膠凍狀硅酸硅膠-H2O2NaClSiOH2HClSiONa3232(g)2NH2NaClSiOHCl2NHSiONa332432可溶性：可溶性：Na2SiO3 (水玻璃水玻璃) 、K2SiO3不溶性：大部分硅酸鹽難

17、溶于水，不溶性：大部分硅酸鹽難溶于水， 且有特征顏色。且有特征顏色。硅酸鹽硅酸鹽水中花園白云石：白云石：K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O泡沸石：泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4聚集態(tài) g l l s（氟硅酸）4HClSiOHO3HSiCl3224水解：熔沸點 低 高 分子量 小 大SiFH 2HFSiF6244HFSiOH O3HSiF3224HNO3或HAcH+放置-26Sn(OH)32)(s,SnOH-白4Sn過量OH-適量OH-3Pb(OH)2)(s,Pb(OH) 白2Pb適量OH-過量OH-濃HNO3 )(s,Sn

18、OH- Sn 32不溶于酸或堿白OH4NOSnOH)(4HNOSn22323濃 -Sn0.136Sn 0.154 Sn/V24AESn0.91Sn(OH)0.93Sn(OH)/V24-26BE-26-2432432-26-222-2622-223Sn(OH)2Bi(s,3Sn(OH)2Bi(OH)2FeSnFe2SnSnCl)2Hg(l,4ClClHgSnSnCl)(s,ClHg4Cl2HgClSn黑黑白鑒定Bi3+的反應(yīng)2222O2HClPbCl)4HCl(PbO濃2224422O2HO)2Pb(HSOSO4H2PbO224422O2HO2PbSOSO2H2PbOPb0.58PbO0.25P

19、bO /VPb0.126Pb1.45PbO /V2B22AEE22-422O2H5Pb2MnO4H2Mn5PbO四氧化三鉛(Pb3O4)-鉛丹：鮮紅色 可看作：24IVII2PbO2PbO: OPbPb即4HNOPbOPb342O2H)(PbO)2Pb(NO2223褐色2432OOPbPbOPbO2受熱分解：三氧化二鉛(Pb2O3)：橙色 可看作：PbOPbO2氧化鉛：(PbO)：橙黃色氧化性減弱，酸性增強堿性增強，還原性減弱堿性增強酸性增強Sn(OH)4Pb(OH)4PbO2Pb(OH)2Sn(OH)2水解：(g)CO2鉛白3.92210 H Sn(OH) OHSnK7.12210 H Pb

20、(OH) OHPbKHCl),Sn(OH)Cl(sOHSnCl22白4HClSn(OH)H-O6HSnCl6224)(sCOPb(OH)OH2CO2Pb322-232：溶于熱水，也溶于鹽酸2PbCl，3422PbCOPbSOPbIPbCl等。4PbCrO溶解性：溶液中。溶于濃 KI PbI2。溶于濃硫酸，生成244)Pb(HSOPbSOPbClHHCl2PbCl422 少數(shù)可溶：Pb(NO3)2, Pb(Ac)2(弱電解質(zhì)，有甜味，俗稱鉛糖)，鉛的可溶性化合物都有毒。 多數(shù)難溶： PbCrO4溶于過量的堿，此點與黃色BaCrO4有別。Pb2+的鑒定：黃色4242)s,(PbCrOCrOPb小結(jié)如下： Pb2+ Pb(OH) 3- PbCl2(白) PbSO4(白) PbI2(黃) PbCrO4 (黃) PbCl42- Pb(HSO4)2 PbI42- Pb2+Cr2O72-濃