碳族元素無機非金屬材料

碳族元素無機非金屬材料第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六請你猜謎語金銀銅鐵猜我國的一個城市謎底：無錫請你對對聯(lián)上聯(lián)是：無錫錫山山無錫下聯(lián)是：平湖湖水水平湖黃河河套套黃河長沙沙水水長沙錫是一種常見的金屬，元素號：Sn，核電荷數為50。原子結構示意圖為：位于周期表的：第周期第族五ⅣA人們習慣上把第ⅣA族又叫碳族元素第2頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六一、碳族元素1、位置：第ⅣA族第3頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六碳：C

硅：Si鍺：Ge錫：

Sn鉛：

Pb2、成員：3、碳族元素最外層電子數為4，不易失去也不易得到電子，易形成共價化合物，碳族元素形成化合物的種類最多。4、碳族元素非金屬性向金屬性遞變的趨勢很明顯。在單質中，碳是非金屬；硅雖外貌像金屬，但在化學反應中多顯示非金屬性，通常被認為是非金屬；鍺的金屬性比非金屬性強；錫和鉛都是金屬。第4頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六5、碳族元素的化合價主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4價化合物是穩(wěn)定的，而Pb的+2價化合物是穩(wěn)定的，C、Si還有-4價的化合物。因此，CO、SnCl2有較強的還原性，而PbO2有強氧化性。課堂練習試寫出下列反應的化學方程式：（1）Cl2與Sn共熱（2）Cl2與Pb共熱（3）PbO2與濃鹽酸共熱Sn+2Cl2==SnCl4△Pb+Cl2==PbCl2△PbO2+4HCl（濃）==PbCl2+Cl2↑+2H2O△第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六（6）氣態(tài)氫化物通式：RH4CH4、SiH4、GeH4、SnH4熱穩(wěn)定性依次降低。還原性性依次增強。SiH4+2O2==SiO2+2H2O自燃（7）最高價氧化物的水化物通式：H2CO3、H4SiO4或H2SiO3、H4GeO4、酸性依次減弱H2RO3或H4RO4或R（OH）4Ge（OH）4Sn（OH）4Pb（OH）4Ge（OH）2、Sn（OH）2、Pb（OH）2堿性增強堿堿性堿性增強第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六

能形成+4價、+2價的化合物

能形成通式為RH4的氣態(tài)氫化物

最高價氧化物對應水化物通式為H2RO3或R(OH)4相似性遞變性1、原子結構最外層都有4個電子。2、物性單質都是固體。3、化性原子結構單質物性化性核電荷數增加，電子層數增加原子半徑增大熔沸點逐漸降低（Sn例外）密度逐漸增大氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱正二價化合物的穩(wěn)定性逐漸增強正四價化合物的穩(wěn)定性逐漸減弱第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六C60金剛石石墨二、碳元素的幾種單質第8頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六109o28'

金剛石是一種具有空間網狀結構的原子晶體，在晶體中，每個碳原子都被相鄰的4個碳原子包圍，處于4個碳原子的中心，以共價鍵與4個碳原子結合。成為正四面體結構，這些正四面體向空間發(fā)展，構成彼此聯(lián)結的立體網狀結構。金剛石的熔點（>3550℃）和沸點（4827℃）都很高,硬度很大。金剛石

10金剛石

5磷灰石

9剛玉

4螢石

8黃玉

3方解石

7石英

2石膏

6正長石

1滑石硬度礦物硬度礦物第9頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------120o共價鍵范德華力

石墨是層狀結構，在每一層內，碳原子排成六邊形，每個碳原子與其它3個碳原子以共價鍵結合，形成平面的網狀結構；在層與層之間，是以分子間作用力結合的。由于同一層的碳原子以較強共價鍵結合，使石墨的熔點很高

(比金剛石的還要高）,沸點與金剛石相同。但由于層與層之間的分子間作用力很弱，容易滑動，使石墨的硬度很小。石墨的立體結構碳原子數︰共價鍵數==6×1/36×1/2=2︰3第10頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六C60第11頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六課堂練習1、下列敘述正確的是（）A、SiH4、CH4、NH3的熱穩(wěn)定性逐漸增強B、任何一種碳族元素的主要化合價均為+2和+4價C、H2SeO4、H4GeO4

、H3AsO4的酸性依次減弱D、鍺是一種良好的導體2、下列各項比較中，正確的是（）A、酸性H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4B、熱穩(wěn)定性SiH4>PH3>HI>NH3C、原子半徑Si>P>O>FD、還原性GeH4<SiH4<H2S<HIA、BA、C

第12頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六3、錫、鉛兩種元素的主要化合價是+2價和+4價，其中+2價錫和+4價鉛的化合物是不穩(wěn)定的，+2價錫離子有強還原性，+4價鉛化合物有強氧化性。如Sn2+比Fe2+還原性強，PbO2比Cl2氧化性強，寫出下列反應的化學方程式：①FeCl3溶液滴入SnCl2溶液；②PbO2遇濃鹽酸。①2FeCl3+SnCl2＝2FeCl2+SnCl4②PbO2+4HCl＝PbCl2+2H2O+Cl2↑答案：第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六三、碳及其化合物的轉化關系CCO2Na2CO3NaHCO3COCaCO3Ca(HCO3)2CaC2C2H2O2、濃H2SO4等O2、SiO2等CaOH2OMgNaOH、Na2O2等C

Ca(OH)2O2等SiO2、高溫等CO2+H2O

Ca(OH)2或△H+或加熱CO2+H2ONaOH或加熱Ca(OH)2Ca(OH)2H+第14頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六四、酸式鹽性質的一般規(guī)律1、在水中的溶解性（與正鹽比較）：2、與酸或堿反應：

3、對熱的穩(wěn)定性：1、

一般來說，正鹽較難溶于水時，酸式鹽較易溶于水，如CaCO3難溶于水，Ca（HCO3）2易溶于水。但應注意NaHCO3的溶解度比Na2CO3小。

2、

強酸的酸式鹽只與堿反應而不與酸反應；弱酸的酸式鹽與足量強堿反應生成正鹽，與足量強酸反應生成弱酸。如：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2ONaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑3、一般來說，熱穩(wěn)定性大小的順序是：正鹽＞酸式鹽＞多元酸（鹽的陽離子相同，成鹽的酸相同。）第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六五、一氧化碳和二氧化碳一氧化碳

二氧化碳物理性質

化學性質實驗室制法收集方法

檢驗方法

工業(yè)制法無色無毒味氣體，有毒，難溶于水。無色略帶酸味氣體，無毒，能溶于水，固態(tài)時俗稱干冰。1、可燃性2、還原性（跟Fe3O4、CuO、H2OSiO2的反應）3、不成鹽氧化物

1、不能燃燒，一般情況下不助燃2、氧化性（跟C、Mg的反應）3、酸性氧化物（跟堿反應）HCOOHH2O+CO↑濃H2SO4△CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O排水法向上排空氣法

點燃后在火焰上罩上干燥的燒杯和粘有澄清石灰水的燒杯，出現(xiàn)渾濁使澄清石灰水變渾濁水煤氣:C+H2OCO+H2高溫煅燒石灰石：

CaCO3CaO+CO2↑高溫第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六六、碳酸正鹽和酸式碳酸鹽

碳酸鹽

碳酸氫鹽水溶性熱穩(wěn)定性水解與酸反應與堿反應轉化關系除鉀鹽、鈉鹽、銨鹽易溶于水外，其余都不溶于水都溶于水較穩(wěn)定：K2CO3、Na2CO3受熱難分解CaCO3、（NH4）2CO3受熱易分解受熱易分解:（鑒別固體碳酸鹽、碳酸氫鹽的方法）可溶性正鹽水解：CO32-+H2OHCO3-+OH-HCO3-+H2OH2CO3+OH-同陽離子、同物質的量濃度時HCO3-水解程度比CO32-小CO32-+H+=CO2↑+H2OCaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OHCO3-+H+=CO2↑+H2O相同條件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH

（苛化法制燒堿的原理）NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OCa(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2OCa(HCO3)2=CaCO3+CO2↑+H2O△2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O

△Na2CO3NaHCO3CO2+H2O加熱或加NaOH第17頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六七、碳及其化合物中的其它知識點1、COX中氣體雜質的除去方法（1）CO中混有CO2：（2）CO2中混有CO：（3）CO2中混有SO2、HCl：2、碳酸正鹽熱穩(wěn)定性的比較：

通過盛有澄清石灰水的洗氣瓶。通過硬質玻璃管中灼熱的CuO。通過盛飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶。

一般來說：M2CO3＞M′CO3

M代表堿金屬，M′代表堿土金屬（ⅡA）第18頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六

C60的發(fā)現(xiàn)1985年，美國科學家克羅（H.W.K.kroto)等用質譜儀,嚴格控制實驗條件,得到以C60為主的質譜圖。由于受建筑學家布克米尼斯持?富勒（BuckminsterFuller）設計的球形薄殼建筑結構的啟發(fā)，克羅托（kroto)等提出C60是由60個碳原子構成的球形32面體，即由12個五邊形和20個六邊形構成。其中五邊形彼此不相連，只與六邊形相連。隨后將C60分子命名為布