第十四章碳族元素.pdf

CHONGQING NORMAL UNIVERSITY第十四章 碳族元素第十四章 碳族元素碳族元素概述碳单质及化合物硅单质及化合物锗、锡、铅CHONGQING NORMAL UNIVERSITYA 0AA A A AAB B B B B B BIVA族，价电子构型：ns2np214.1 碳族元素的通性碳族元素的通性碳族元素概述碳族元素概述CHONGQING NORMAL UNIVERSITY铅锡锗硅碳元素PbSnGeSiC元素符号6s26p25s25p24s24p23s23p22s22p2价电子构型(+4),+2+4，+2+4,(+2)+4+4,+2,(-4)氧化态66664最大配位数非金属非金属准金属准金属金属金属等电子原子(价电子数价电子轨道数)CHONGQING NORMAL UNIVERSITY碳族元素碳族元素成键情况成键情况1）本族元素倾向于形成共价化合物。2）C半径小、电负性大、无d 轨道，表现较大差异。C成键能力强，形成CC、CC、CC、CO等键，其中碳元素形成的有机化合物构成有机界。3）Si也可自相成键，硅化合物种类远少于碳；但Si为亲氧元素,SiOSi链构成矿物界。Si-Si(222)CC(345.6)；（单位：KJmol-1）Si-O(452)CO(357.7);4）Ge、Sn、Pb随周期数，+4态稳定性；+2态稳定性惰性电子对效应。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY碳族元素存在形式碳族元素存在形式碳：金刚石、石墨、煤、石油、天然气、碳酸盐、动植物、CO2 等。硅：SiO2和各种硅酸盐。锗：锗石矿Cu2SFeS2GeS2，硫银锗矿 4Ag2SGeS2，硫铅锗矿2PbS GeS2。锡：锡石 SnO2。铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY金刚石：原子晶体、硬度最大、熔点最高(3823K)。石墨：层状晶体，质软润滑，熔点3773K.。碳原子簇：Cn(n200)C60 (足球烯或富勒烯)研究最多。无定形碳：木炭、焦炭、炭黑（活性炭）14.2 碳单质及化合物碳单质及化合物14.2.1 碳单质碳单质同素异形体同素异形体14.2 碳单质及化合物碳单质及化合物14.2.1 碳单质碳单质CHONGQING NORMAL UNIVERSITY木炭活性炭炭黑：油漆、颜料焦炭：冶金还原剂吸附能力无定形碳无定形碳CHONGQING NORMAL UNIVERSITY用途：电极，润滑剂，铅笔芯等。石墨石墨过渡型晶体：层内C sp2杂化；层-层之间范德华力；层上、下有nn离域键CHONGQING NORMAL UNIVERSITY石墨烯石墨烯CHONGQING NORMAL UNIVERSITY用途：装饰品，钻头，磨削工具。金刚石金刚石原子晶体，天然存在的最硬的单质（硬度：10）所有单质中熔点最高（3823K）金属：硬度最大为Cr(硬度：9）熔点最高为W（368320K）CHONGQING NORMAL UNIVERSITY碳原子簇碳原子簇球面也可形成离域键sp2.28，形成3个12个五边形和20个六边形CHONGQING NORMAL UNIVERSITY碳纳米管碳纳米管1991年由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨率分析电镜从电弧法生产的碳纤维中发现的。它是一种管状的碳分子，管上每个碳原子采取sp2杂化，相互之间以碳-碳键结合起来，形成由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。每个碳原子上未参与杂化的一对p电子相互之间形成跨越整个碳纳米管的共轭电子云。按照管子的层数不同，分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。管子的半径方向非常细，只有纳米尺度，几万根碳纳米管并起来也只有一根头发丝宽，碳纳米管的名称也因此而来。而在轴向则可长达数十到数百微米。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY1）与非金属反应注明：C作还原剂，高温下生成CO；低温下生成CO2化学性质化学性质COOC2)(22电炉不足22)(COOC充足COCOC2)(2红热e232FCOOFeC高温CHONGQING NORMAL UNIVERSITY1000 2000 T/K-200-400-600C+O2CO22C+O22CO2CO+O22CO2G/kJmol-1T，C CO rG mC CO2rG m基本不变基本不变CO CO2rG m高温下，高温下，C作还原剂的主要产物是作还原剂的主要产物是CO，不是，不是CO2！CHONGQING NORMAL UNIVERSITY3）与酸反应COCaCCaOC32电炉2）与金属反应2a2CCCaC电炉OHSOCOSOHC2224222)(2浓OHNOCOHNOC222324)(4浓CHONGQING NORMAL UNIVERSITY（一）一氧化碳（一）一氧化碳(CO)结构：CO与 N2是等电子体,结构相似。:C O:C O:1 +1 +1 配键 配键(2)CO作配位体，形成羰基配合物;C作为配位原子M：CO(1)按CO中C和O的电负性差异，CO分子应具有较强的极性，但其偶极矩测定值却几乎为0。注意：14.2.2 碳的化合物碳的化合物CHONGQING NORMAL UNIVERSITY发生炉煤气 C+空气=CO+N2OHCOHCOOHSOH242，浓OHCONaOHCOOCHSOH22422)(42吸收，浓水煤气 C+H2O=CO+H2制备实验室制备：工业制备：CHONGQING NORMAL UNIVERSITY性质无色、无味、有毒气体，难溶于水。可燃性2CO+O2=2CO2 ，兰色火焰，放出大量热。强还原性FeO+CO=Fe+CO2(冶金）*CO+PdCl2+H2O=CO2+2HCl+Pd（检验CO）*2Ag(NH3)2+CO+2H2O=2Ag+CO32-+4NH4+CHONGQING NORMAL UNIVERSITY加合性 HCo(CO)Co Fe(CO)CO(g)x Fe CONi Ni(CO)Ni45R.T.4CO使人中毒机理使人中毒机理HmFe(II)O2+CO(q)=HmFe(II)CO +O2(g)血红素使血液失去输氧功能CO对HmFe(II)络合能力为O2的230270倍CHONGQING NORMAL UNIVERSITYCO中毒处理中毒处理a.送患者到空气清新处，吸纯氧b.注射亚甲基蓝（C16H18N3Cl），它与CO结合力更强。其它反应：OHCHHCOKZnOOCr3673623232，CHONGQING NORMAL UNIVERSITY432个经典的路易斯结构式：O=C=O碳、氧之间键长116pm,介于双键和三键之间。CO2分子无极性（二）二氧化碳（二）二氧化碳(CO2)结构：O C O：CO键级=1+2 0.5=2CHONGQING NORMAL UNIVERSITY性质非极性分子，加压液化得固体二氧化碳干冰无色、无味、不燃、不助燃，可灭火，但不能灭Mg、Al、P等引起的火灾。CaOCOCaCO 23煅烧OHCaClCOHClCaCO22232工业：实验室：制备CHONGQING NORMAL UNIVERSITY化学性质(1)常温下不活泼，高温下能与碳或活泼金属Mg，Na等反应(2)与碱反应CO2溶于水，水溶液呈弱酸性，部分转化为H2CO3可与碱或碱性氧化物作用生成盐，用NH3.H2O吸收CO2可制NH4HCO3(小氮肥)。(3)CO2无毒，但含量过高，会使人窒息。COMMgCO g222点燃CHONGQING NORMAL UNIVERSITY(4)CO2与环境可见光进入地球到达地表，地球以红外光的形式向外辐射能量，由于大气中CO2增多，CO2会吸收红外光，使地球应该失去的那部分能量储存在大气层内，造成大气温度升高。温室效应：分子转动振动电子其中振动分子的振动能级跃迁，吸收红外光谱波段。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY设计实验，证明CO中有CO2,CO2中有CO解：气体通入PdCl2溶液，若出现黑色沉淀，证明有COPdCl2(aq)+2CO(g)+H2O =Pd+CO2+2HCl气体通入澄清的石灰水，若出现白色沉淀，后又澄清，即证实有CO2。CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2OCaCO3+H2O+CO2 Ca(HCO3)2QuestionQuestionCHONGQING NORMAL UNIVERSITYCO2溶于水中，298K时溶解度为1.45g/L(0.033mol/L)；其中有1-4转变为H2CO3，大部分以CO2xH2O存在。H2CO3 H+HCO3-Ka14.210-7HCO3-H+CO32-Ka25.610-11HOC OH O（三）碳酸和碳酸盐（三）碳酸和碳酸盐结构CHONGQING NORMAL UNIVERSITYHCO3-CO32-碳酸盐：碳酸氢盐和碳酸盐 34 46CHONGQING NORMAL UNIVERSITY正盐：除铵和碱金属的盐易溶，其余都不溶酸式盐：大多易溶碳酸盐的性质（一）溶解性S(难溶正盐)S(相应酸式盐)S（CaCO3)S(相应酸式盐)S(Na2CO3)S(NaHCO3)规律：Na2CO3NaHCO3K2CO3KHCO3100溶解度(g/100gH2O)45 16 156 60CHONGQING NORMAL UNIVERSITY溶解度的反常是由于HCO3-离子通过氢键形成双聚或多聚链状离子的结果。双聚（HCO3）22-多聚（HCO3）nn-COOOHOOHOC2-COH-OOOOO-O-OCCHHOCHONGQING NORMAL UNIVERSITY8321W23h-322-34322W23h-32-231032.2)CO(HKK)CO(K (OHCOHOHHCO1078.1)CO(HKK)CO(K OHHCO OHCO21弱碱）（强碱）弱碱）（强碱）金属离子（碱金属除外）Na2CO3碳酸盐（或氢氧化物或碱式碳酸盐）（二）水解性CHONGQING NORMAL UNIVERSITY在可溶性碳酸盐中加入属离子（碱金属和NH4+盐除外）a金属离子不水解，生成碳酸盐；b.金属离子水解，生成氢氧化物；碳酸盐沉淀：S氢氧化物S碳酸盐Ca2+、Sr2+、Ba2+、Ni2+、Ag+、Mn2+等Ba2+CO32-=BaCO3氢氧化物沉淀：S氢氧化物S碳酸盐Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+、Sb3+等2Fe3+3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3+3CO2CHONGQING NORMAL UNIVERSITYc.金属离子水解，其氢氧化物溶解度与碳酸盐相近，生成碱式碳酸盐。碱式碳酸盐：S氢氧化物S碳酸盐Mg2+、Pb2+、Cu2+、Bi3+、Zn2+、Hg2+、Cd2+等2Cu2+2CO32-+H2O=2Cu2(OH)2CO3+CO2CHONGQING NORMAL UNIVERSITYH2CO3MHCO3碱土金属碳酸盐过渡金属碳酸盐CaCO3PbCO3ZnCO3FeCO3分解T/900 315 350 282价电子构型8e_(18+2)e_18e_(9-17)e_CHONGQING NORMAL UNIVERSITYCF4(g)，CCl4(l)，CBr4(s)，CI4(s)CCl4：无色液体，四面体型非极性分子，难溶于水，易溶于有机溶剂。由于分子轨道全被电子填满，所以不活泼，常温下不与酸碱反应，不水解。用途：有机溶剂，灭火剂（如：电器火灾）。（四）碳的卤化物（四）碳的卤化物CHONGQING NORMAL UNIVERSITY硅位于第三周期，r较大，且有价层3d 轨道可以利用，故其与碳表现出一定的不同成键特性：14.3 硅单质及化合物硅单质及化合物14.3.1 硅单质硅单质（1）最高配位数为6（利用了价层3d轨道），常见配位数为4；（2）仅以单键键合，不能形成pp键(半径较大），不能形成多重键。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY具有金属光泽，掺杂后能导电，是制半导体的材料；化学性质主要表现为非金属。硅常称为准金属（类金属、半金属）。自然界无单质硅单质硅：无定形硅和晶形硅晶形硅具有金刚石结构CHONGQING NORMAL UNIVERSITY常温下可与F2反应，生成SiF4；高温下能与其它卤素和一些非金属单质如O2、N2、C等反应。（1）与非金属作用（具有金刚石结构，俗称金刚砂）（陶磁材料）化学性质化学性质)(242gSiFFSi 常温)(247232lSiClClSiK 212732SiOOSiK SiCCSiK2273431573223NSiNSiK CHONGQING NORMAL UNIVERSITY3Si+4HNO3+18HF3H2SiF6+4NO+8H2（注：在HNO3、CrO3、KMnO4、H2O2存在条件下）Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2 浓碱液中如：FeSi2、Mo3Si（为非整比化合物）等。Si与氧化性酸发生“钝化”，但能与氧化性酸和HF酸的混酸反应。（2）与酸作用（3）与碱作用（4）与某些金属反应生成硅化物CHONGQING NORMAL UNIVERSITY工业上：用焦炭在电炉中还原石英砂制粗硅将得到的SiCl4精馏提纯后用H2还原可得高纯Si3273KSiO2+2C Si(粗硅)+2CO723-773KSi(粗)+2Cl2(g)SiCl4(l)电炉Mo丝SiCl4+2H2 Si(纯)+4HCl 制备制备CHONGQING NORMAL UNIVERSITY大规模集成电路太阳能电池用途：用途：电子工业，硅纯度越高，集成电路性能越好；还可以制成太阳能电池；可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY14.3.2 硅的化合物硅的化合物含有杂质的石英：玛瑙，紫晶，碧玉晶型无定形天然为石英纯石英为水晶混有杂质的石英细粒：砂粒石英玻璃、硅藻土、燧石14.3.2 硅的化合物硅的化合物（一）二氧化硅（一）二氧化硅(SiO2)CHONGQING NORMAL UNIVERSITY石英盐黑曜石紫晶石英盐黑曜石紫晶缟玛瑙玛瑙缟玛瑙玛瑙水晶水晶CHONGQING NORMAL UNIVERSITY硅氧四面体二氧化硅SiO2 是原子晶体结构金刚石CHONGQING NORMAL UNIVERSITY性质（1）高温下被Mg、Al、B还原SiO2+2Mg(Al、B)=Si+MgO(B2O3、Al2O3)（2）除F2、HF外不与其它X2和酸作用SiO2+4HF=SiF4+2H2OH2SiF6（腐蚀玻璃）（3）溶于热强碱液或熔融Na2CO3SiO2+2OH-=SiO32-+H2OSiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2故盛碱溶液的玻璃瓶不用玻塞而用橡胶塞制Na2SiO3CHONGQING NORMAL UNIVERSITY（1）硅酸的制备SiO44-+4H+H4SiO4正硅酸H4SiO4x=1 y=2偏硅酸H2SiO3x=1 y=1 二元弱酸（硅酸）焦二硅酸H6Si2O7x=2 y=3三硅酸H4Si3O8x=3 y=2二偏硅酸 H2Si2O5x=2 y=1（2）各种硅酸通式为：xSiO2.yH2O硅酸白色固体，组成复杂（二）硅酸（二）硅酸CHONGQING NORMAL UNIVERSITY稍透明的白色固态物质，内部有很多微小的空隙，内表面积很大，有很强的吸附性能，可做吸附剂、干燥剂和催化剂载体。胶冻状硅酸硅胶-H2O变色硅胶干燥剂兰色兰色蓝紫蓝紫紫红紫红粉红粉红用CoCl2溶液浸泡硅酸凝胶，然后干燥活化得到CoCl2（无水）CoCl26H2O （可再生）（3）硅酸可失水生成硅胶CHONGQING NORMAL UNIVERSITY（三）硅酸盐（三）硅酸盐碱金属硅酸盐易溶，其余难溶，重金属硅酸盐有特征颜色。33332333NiSiOMnSiO)SiO(FeCoSiOCuSiOZnSiO白蓝紫红棕肉翠绿水中花园CHONGQING NORMAL UNIVERSITY硅酸盐的结构以硅氧四面体为基本单元；硅氧四面体通过共用氧原子连接成硅酸根阴离子；再通过阳离子把阴离子约束一起，形成各种硅酸盐。CHONGQING NORMAL UNIVERSITYNa2OnSiO2，玻璃态物质，其水溶液呈粘稠状，俗称为水玻璃用途：粘合剂；浸泡木材、织物等，可防腐防火；浸鲜蛋可长期保存；肥皂洗涤剂填料；用于制硅胶和分子筛等。SiO2+不同比例的碱性氧化物共熔，可得到确定组成的硅酸盐最简单：偏硅酸盐（Na2SiO3）水玻璃正硅酸盐（Na4SiO4）硅酸盐的制备CHONGQING NORMAL UNIVERSITY硅酸钠的性质Na2SiO3+2H2ONaH3SiO4+NaOH2NaH3SiO4Na2H4Si2O7+H2O 有多硅酸盐生成或 2Na2SiO3+H2ONa2Si2O5+2NaOH硅酸钠易水解，溶液呈碱性硅酸钠的制备SiO2+Na2SO4+C Na2SiO3+CO+SO213731623KSiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O 加压锅中煮熔融SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2CHONGQING NORMAL UNIVERSITY天然硅酸盐常见硅酸盐：石棉、沸石、云母、滑石、长石、石榴石、高岭土(粘土的主要成分)等硅酸钠：Na2OnSiO2泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O地壳95%是硅酸盐矿，陨石、月球主要成分也是硅酸盐CHONGQING NORMAL UNIVERSITY普通玻璃配方为：SiO2:Na2CO3:CaCO3=100:40:25硅酸盐工业属于无机化工，它们主要产品类型有：A.玻璃玻璃有色玻璃用钾盐代替钠盐，加入不同氧化物，制成的玻璃耐热性高；硬质玻璃(硼硅酸玻璃)用B2O3代替部分SiO2制得。CHONGQING NORMAL UNIVERSITYB.陶瓷陶瓷粘土经高温失水后，一些SiO骨架重新形成的产品C.水泥水泥是一种复杂的铝硅酸盐及氧化钙的混合物，将粘土与石灰石加热到1723K左右烧结成块，再磨碎制成。是一种具有多孔结构的铝硅酸盐，其中有许多空穴的通道。具有笼状结构，可以选择性的吸附分子，因此称为分子筛。可做干燥剂和催化剂，并且可活化后再生，反复使用。D.沸石与分子筛沸石与分子筛CHONGQING NORMAL UNIVERSITY卤化物卤化物SiF4SiCl4SiBr4SiI4状态：气态液态液态固态（分子晶体）（四）硅的卤化物和氟硅酸盐（四）硅的卤化物和氟硅酸盐制备制备SiO2+2CaF2+2H2SO4SiF4+2CaSO4+2H2OSi+2F2=SiF4SiF4制备：CHONGQING NORMAL UNIVERSITYSiCl4制备：453-473KSi+2Cl2SiCl4以前将煤与砂子加热至红热，让氯气通过。SiO2+2C+2Cl2=SiCl4+2CO现在：一般用硅或硅铁在加热下与Cl2直接反应CHONGQING NORMAL UNIVERSITYSiCl4+3H2O=H2SiO3+4HClSiCl4+4NH3+2H2O=SiO2+4NH4Cl SiF4+3H2O=H2SiO3+4HF 由于：SiF4+2HF=H2SiF6强酸，相当于硫酸故易在潮湿空气中发烟3SiF4+3H2O=H2SiO3+2H2SiF6性质性质易水解性注：CCl4不水解CHONGQING NORMAL UNIVERSITY氟硅酸盐氟硅酸盐生产磷肥时矿石中混有SiO2、CaF2，加入浓硫酸后，产生SiF4有害气体，可用Na2CO3溶液吸收，生成利用Na2SiF6。H2SiF6为强酸，其Li、Ca盐可溶，而Na、K、Ba盐难溶。性质应用SiO2+2CaF2+2H2SO4SiF4+2CaSO4+2H2O3SiF4+2Na2CO3+2H2O=2Na2SiF6白+H4SiO4+2CO2Na2SiF6可用作杀虫剂，搪瓷填料及木材防腐。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY硅的氢化物：称为硅烷SinH2n+2(7n1)（五）硅的氢化物（五）硅的氢化物甲硅烷：SiH4，无色、无臭气体键能Si-Si C-C222 345.6 kJmol-1Si-H C-H 295 411 kJmol-1HSiHHHHSiHHH 硅烷化学性质比相似烃更活泼CHONGQING NORMAL UNIVERSITY热稳定性还原性易水解(3d轨道)277342HSiSiHK 2221773432HHCCHK OHSiOOSiH222422自燃223224422HOHSiOKMnOKMnOSiH自燃222244)2(HOHSiOOHnSiHOH CHONGQING NORMAL UNIVERSITY14.4 锗、锡、铅锗、锡、铅14.4.1 锗、锡、铅的单质锗、锡、铅的单质锗：硫银锗矿 4Ag2SGeS2，硫铅锗矿2PbS GeS2。银白色，硬金属，熔点高，高纯锗是良好的半导体材料。锗的冶炼：焙烧 氢气还原 锗GeO2+2H2=Ge+2H2OCHONGQING NORMAL UNIVERSITY锡：锡石 SnO2锡石锡石锡的冶炼：锡石焦碳还原 粗锡 电解精炼SnO2+2C =Sn+2CO有三种同素异形体（白锡，灰锡、脆锡），白锡是银白金属，有延展性，可以制成器皿。（粉末状）灰锡白锡脆锡高于434 K286 K以下型型型白锡器皿若长期处于低温会自行毁坏，这种变化先从一点开始，然后迅速蔓延，称之为锡疫。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY方铅矿方铅矿铅的冶炼：方铅矿 焙烧 还原 粗铅 电解精炼PbO+C =Pb+CO暗灰色，软金属，密度大（11.35g/cm3),熔点低。铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3 CHONGQING NORMAL UNIVERSITY化学性质化学性质三种元素化合物的常见氧化态为+IV和+II从电极电势看，属于中等活泼的金属；具有还原性，但不是很强；从GeSn，还原性增强。GeSnPb稳定氧化态：+4 +4+2+2（较强还原性）+4（强氧化性）CHONGQING NORMAL UNIVERSITY1）与非金属反应常温下，空气中的氧对锗和锡都无影响，但铅能被氧化，在铅表面生成一层保护膜。GeGeCl4Sn+Cl2SnCl4PbPbCl22Pb+O2+2H2O 2Pb(OH)22Pb+O2+CO2+H2OPb2(OH)2CO3加热下与卤素的反应加热下与硫单质反应2Ge+S GeS2；2Sn+S SnS2(适量SnS)Pb+S PbSCHONGQING NORMAL UNIVERSITY2）与碱的反应Ge+2NaOH+H2O=Na2 GeO3+2H2Sn+2 OH+2 H2O=Sn(OH)42+H2Pb+2 OH=PbO22+H23）与酸的反应与盐酸反应Ge+HCl 不反应Sn+2 HCl(浓)=SnCl2+H2（注：Sn 与冷的稀盐酸反应慢)Pb+2 HCl=PbCl2+H2生成PbCl2覆盖反应物，反应会停止，但PbCl2易溶于热水和浓HClCHONGQING NORMAL UNIVERSITY与氧化性酸反应Ge+4H2SO4(浓)=Ge(SO4)2+2SO2+4H2OSn+4H2SO4(浓)=Sn(SO4)2+2SO2+4H2OPb+H2SO4(稀)=PbSO4+H2(反应不易发生)Pb+3H2SO4(浓)=Pb(HSO4)2+SO2+2H2O Ge+4HNO3(浓)=GeO2H2O+4NO2+H2OSn+4HNO3(浓)=H2SnO3()+4NO2+H2O3Sn+8HNO3(极稀)=3Sn(NO3)2 2NO +4H2OPb+4HNO3(浓)=Pb(NO3)2+2NO2+2H2O3Pb +8HNO3(稀)=3Pb(NO3)2+2NO +4H2OPb+O2+2HAC=Pb(AC)2+H2OPb的特殊性质：CHONGQING NORMAL UNIVERSITY（一）氧化物（一）氧化物黑色黑色黄或黄红色GeO两性SnO两性略偏碱性PbO两性偏碱性白色白色棕黑色GeO2弱酸性SnO2两性偏酸性PbO2两性略偏酸性颜色MO颜色MO2酸性减弱14.4.2 锗、锡、铅的化合物锗、锡、铅的化合物MO2和MO两类，都是不溶于水的固体；MO2都是共价型、两性偏酸性的化合物；MO也是两性，但碱性略强。碱性增强CHONGQING NORMAL UNIVERSITY14.3.3 锗、锡、铅的化合物锗、锡、铅的化合物SnO：难溶于水的黑色固体，两性。SnO+2HCl=SnCl2+H2OSnO+2NaOH=Na2SnO2+H2OSn的氧化物SnO2：难溶水的白色固体，两性偏酸。SnO2+2NaOH(熔融)=Na2SnO3+H2OSnO2为非整比化合物，锡的比例较大，形成n型半导体。当该半导体吸附象H2、CO、CH4等具有还原性、可燃性气体时，其电导会发生明显的变化，利用这一特点，SnO2被用于制造半导体气敏元件来检测气体，从而可避免中毒、火灾、爆炸等事故的发生。SnO2还用于制不透明的玻璃、珐琅瓷和陶瓷。CHONGQING NORMAL UNIVERSITYPb的氧化物PbO(密陀僧)：黄色、难溶于水，两性偏碱，溶HAc和HNO3Pb2+22PbO+2HAc=Pb(AC)+H O 33 22PbO+2HNO=PbNO)+H O CHONGQING NORMAL UNIVERSITYPbO2：暗棕色，难溶于水，两性偏酸，强氧化性。*PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2+2H2O*5PbO2+2Mn2+4H+=2MnO4-+5Pb2+2H2OPbO2+2NaOH=Na2PbO3+H2O工业上PbO2主要用于制造铅蓄电池（正极）电极反应负：PbSO4+2-Pb+SO42-(=-0.356V）正：PbO2+SO42-+4H+2-PbSO4+2H2O(=1.69V）CHONGQING NORMAL UNIVERSITYPb3O4：(铅丹、红铅)，红色粉末*Pb3O4+4HNO3=2Pb(NO3)2+PbO22H2O做红色颜料，油漆船舶和桥梁钢架。*Pb3O4+8HCl=3PbCl2+Cl2+4H2O*Pb3O4+4HI=2PbI2+PbO2+2H2O*Pb3O4+8HI=3PbI2+I2+4H2O24IVII2PbO2PbO:OPbPb即CHONGQING NORMAL UNIVERSITYQuestionQuestion用什么方法可证明Pb3O4的组成？Pb3O4 与稀 HNO3 共热 过滤后，溶液中可检验出存在 Pb2+沉淀洗净后，在酸性溶液中与 Mn2+反应，证明成分中有 PbO2Pb3O4+4 HNO3=2 Pb(NO3)2+PbO2+2 H2OPb2+CrO42-=PbCrO4 黄色沉淀2 Mn2+PbO2+4 H3O+=2 MnO4-+5 Pb2+6 H2OCHONGQING NORMAL UNIVERSITYSn2+2OH-=Sn(OH)2白，两性Sn(OH)2+2H+=Sn2+2H2OSn(OH)2+2OH-=Sn(OH)42-Sn4+4NH3H2O=-H2SnO3白，两性偏酸-锡酸：无定形体，易溶于碱和浓盐酸Sn(OH)4+2OH-=Sn(OH)62-Sn(OH)4+6HCl=H2SnCl6+4H2OSn+HNO3(浓)-H2SnO3白色晶态，两性偏酸，难溶于酸碱。（二）氢氧化物（二）氢氧化物CHONGQING NORMAL UNIVERSITYGe(OH)4SnOH)4Pb(OH)4棕白棕Ge(OH)2Sn(OH)2Pb(OH)2白白白酸性增强酸 性 增 强碱 性 增 强碱性增强Ge、Sn、Pb氢氧化物的酸碱性CHONGQING NORMAL UNIVERSITYSn(II)的还原性的还原性沉淀白灰黑Sn2+，Hg2+的相互鉴定鉴定Bi3+的反应262222),(42SnClsClHgClHgClSn白VEB/26)(OHSn24)(OHSnSn-0.96-0.79VEA/4Sn2SnSn0.154-0.13626222),(42SnCllHgClClHgSn黑243222FeSnFeSn26243)(3),(2)(3)(2OHSnsBiOHSnOHBi黑OHSnHOSn2422242242SnSnSnCHONGQING NORMAL UNIVERSITYPb2+2OH-=Pb(OH)2白色，两性偏碱。Pb(OH)2+2HNO3=Pb(NO3)2+2H2OPb(OH)2+OH-=Pb(OH)3-Pb(OH)3-+ClO-=PbO2+Cl-+H2O+OH-Pb(OH)4 棕色，两性，不稳定。Pb(IV)的氧化性的氧化性VEB/2PbOPbOPb0.25-0.58VEA/2PbO2PbPb1.45-0.126OHOHSOPbSOHPbO22244222)(242OHOPbSOSOHPbO2244222222CHONGQING NORMAL UNIVERSITYSnCl22Fe3+Sn2+=2Fe2+Sn4+*2Sn2+O2+4H+=2Sn4+2H2O*2HgCl2+SnCl2=SnCl4+Hg2Cl2*Hg2Cl2+SnCl2=SnCl4+2Hg鉴定Sn2+和Hg2+*水解：SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl+HCl（三）卤化物（三）卤化物如何配制和保存SnCl2溶液？QuestionQuestion配溶液：先将SnCI22H2O溶解在浓盐酸中，然后加水稀释到所需浓度。目的是抑制水解。SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl+HCl保存溶液：加锡粒防止氧化2Sn2+O2+4H+=2Sn4+2H2O Sn4+Sn=2Sn2+CHONGQING NORMAL UNIVERSITYSnCl4无色液体，共价化合物，溶于有机溶剂。遇水强烈水解，在潮湿空气中发烟。SnCl4+2H2O=SnO2+4HClSnCl4+（x+2)H2O=SnO2xH2O+4HCl在盐酸中 SnCl4+2HCl=H2SnCl6*2HgCl2+SnCl2+2HCl=H2SnCl6+Hg2Cl2*Hg2Cl2+SnCl2+2HCl=H2SnCl6+2HgCHONGQING NORMAL UNIVERSITYPbCl2：白色，易溶于沸水和浓盐酸PbCl2+2HCl=H2PbCl4PbI2：黄色丝状有亮光，易溶于沸水和KIPbI2+2KI=K2PbI4PbCl4低温存在PbO2+4HCl(PbCl4)PbCl2+Cl2CHONGQING NORMAL UNIVERSITYSnS(棕)SnS2(黄)PbS(黑)SnS+4HCl H2SnCl4+H2SPbS+4HCl H2PbCl4+H2SSnS2+6HCl H2SnCl6+2H2SPbS2均不溶于稀盐酸碱溶(SnS，PbS不溶)配位溶解(浓HCl)OHSnSSnOOHSnS2232323263（四）硫化物（四）硫化物CHONGQING NORMAL UNIVERSITY溶于碱性硫化物(SnS，PbS不溶)PbS与HNO3作用OH4S3NO2)NO(Pb3HNO8PbS32233（硫代锡酸盐，不稳定，遇酸分解）2322SnSSSnSSHsSnSHSnS2223),(2黄CHONGQING NORMAL UNIVERSITY易溶盐：Pb(NO3)2,Pb(Ac)2(铅糖，有毒）铅的含氧酸盐铅的含氧酸盐难溶盐：PbSO4（白），制白色油漆PbSO4+H2SO4(热、浓)=Pb(HSO4)2PbSO4+2NH4Ac(饱和)=Pb(Ac)2+(NH4)2SO4PbSO4+3NaOH(过量、热)=NaPb(OH)3+Na2SO4PbCrO4黄(铬黄颜料的主成分)Pb2+CrO42-=PbCrO4（中性或微酸性中形成）鉴定Pb2+或CrO42-离子CHONGQING NORMAL UNIVERSITY能溶于NaOH及强酸PbCrO4+3NaOH=NaPb(OH)3+Na2CrO42PbCrO4+4HNO3=2Pb(NO3)2+H2Cr2O7+H2O2CrO2CrO42-42-(黄）+2H(黄）+2H+CrCr2 2O O72-72-（橙红）+H（橙红）+H2 2O*O*S(MCrO4)S(MCr2O7)PbCO3白，有毒，俗名铅白，用于防锈油漆和陶瓷工业。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY盐溶于水后发生水合作用，若离子极化作用强烈足以使水分子中O-H键断裂，则阳离子夺取OH-而释放出H+，或阴离子夺取H+而释放OH-从而破坏水的电离平衡，直到建立新的平衡。)OH(A)OH(MOH)yx(AMy2x22阳离子水解能力与极化作用有关*无机化合物的水解性无机化合物的水解性盐的水解过程盐的水解过程CHONGQING NORMAL UNIVERSITY电荷和半径电荷和半径HCl3SiOHOHSiCl4424HCl3)OH(AlOH3AlCl323电荷越高、半径越小的正离子极化作用强，易水解。影响因素影响因素低电荷和较大半径的离子在水中不易水解，如NaCl，BaCl2。电子层结构电子层结构18电子离子，有效核电荷高，极化作用强，容易使配位水发生分解。8电子离子，有效核电荷低，半径大，极化作用较弱，不易使配位水发生分解，即不易水解。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY23Sn,Fe222Ba,Sr,Ca8e构型不水解222Hg,Cd,Zn18e构型易水解非稀有气体构型易水解NF3不水解，PF3水解；CF4、CCl4不水解，SiCl4水解；BX3水解HF3POHOH3PF3323HCl3POHOH3PCl3323HCl3BOHOH3BCl3323空轨道空轨道CHONGQING NORMAL UNIVERSITY（1）温度：温度升高，水解程度增大。外因外因HOHFeOHFe223)(HOHFeOHFe3)(3323（2）酸度NaOHSHOHSNa22222HClClOHSnOHSnCl)(22CHONGQING NORMAL UNIVERSITY水解度增大平衡右移即倍溶液稀释水解度增大平衡右移即倍溶液稀释,KQ:K101Ac101OH101HAc101Q10AcOHHAcKhhhhh即盐溶液浓度越稀，水解程度越大。（3）盐的浓度OHHAcOHAcNaAc2:CHONGQING NORMAL UNIVERSITYHClCl)OH(SnOHSnCl22HClSbOClOHSbCl2333233HNOBiONOOH)NO(Bi水解产物的类型水解产物的类型化合物的水解类型取决于正、负两种离子的水解情况。负离子的水解产物一般为酸或酸式盐，正离子较复杂。常见有以下几种类型。（1）碱式盐（最常见类型）（2）氢氧化物（常需加热促进水解）HCl3)OH(AlOH3AlCl323HCl3)OH(FeOH3FeCl323HCl3)OH(CrOH3CrCl323CHONGQING NORMAL UNIVERSITY（3）含氧酸或水合氧化物HCl3SiOHOHSiCl4424HF3POHOH3PF3323HCl3POHOH3PCl3323HCl3BOHOH3BCl3323许多非金属卤化物和高价金属盐水解后生成相应的含氧酸。小结：阳离子的极化作用愈强，愈容易水解；共价型化合物中电正性原子必须有空轨道才可能水解；升高温度，促进水解。CHONGQING NORMAL UNIVERSITY作业：1；2；4；5；10；11；12；17；18；19；20