第十五章碳族元素 ●§15-1通性 ●§15-2单质化合物性质 ●§15-3元素化合物的水解性
第十五章 碳族元素 ⚫ §15－1 通性 ⚫ §15－2 单质化合物性质 ⚫ §15－3元素化合物的水解性
§15-1碳族元素通性 价电子结构nsnp2要与外来4个电子共用, 或失去电子成+4和+2价 C+4,+2(CO)2-4 Si+4. Ge+4.+2 Sn+4+2 Pb(+4),+2 本族元素较常见而典型的是Sn和Pb
§15－1 碳族元素通性 价电子结构 ns2np2 要与外来4个电子共用， 或失去电子成+4和+2价 C +4,+2(CO),-4 Si +4, Ge +4,+2 Sn +4,+2 Pb (+4),+2 本族元素较常见而典型的是Sn和Pb
非金属的正高价稳定,而CO中的三重键,使C有 2价 C=O与N三N等电体,虽然同样存在三重键,但活 泼性比N2大的多,较强的还原性 成键方式最多的仍是第一排的C C成键状况:sp3sp2,sp杂化,什么方式决定于其 周围有几个π键;如CH4,CCl4;COCl,;HC CH C键能较大346KJ·mol,所以碳链可以无限地 连。 SiSi仅2/3CC,硅烷的数量不多 C-O<SⅰO键能,硅是亲氧元素所以能构成多 数的岩石
非金属的正高价稳定，而CO中的三重键，使C有 ＋2价 C≡O与N≡N等电体，虽然同样存在三重键，但活 泼性比N2大的多，较强的还原性 成键方式最多的仍是第一排的C C成键状况：sp3 , sp2 ,sp杂化，什么方式决定于其 周围有几个 键；如CH4，CCl4；COCl2；HCN， C2H2 C—C键能较大 346KJ·mol，所以碳链可以无限地 连。 Si—Si 仅2/3C—C ，硅烷的数量不多 C—O<Si—O键能 ，硅是亲氧元素,所以能构成多 数的岩石
→碱性 Ge2+ Sn2+ Pb2+ 两性(中)偏碱 ↓GeO2 Sn4t Pb o2 酸性 碱介中 HGeO, Sn(oh Pb(oh) HGeO3 Sn(OH)6 Pbo2
-------------------------------→碱性 ┆Ge2+ Sn2+ Pb2+ ┆ 两性(中) 偏碱 ↓GeO2 Sn4+ PbＯ２ 酸性 碱介中： HGeO2 － Sn(OH)3 － Pb(OH)3 － HGeO3 － Sn(OH)6 2－ PbO2
酸碱性也帮助理解硫化物的溶解问题 SnS(橙) PbS(黑 SnS2(黄) H↓s2,OH浓 H+ LOHOH或S2↓」浓酸 溶不溶溶不溶溶可溶(SnCl2) SnS+S2-→ PbS+S2-→ SnS+S2→SnS PbS+S2-→ SnS2+S2→SnS32 SnS,+OH→SnS2+SnO2 SnS+H→Sn2++H2S
SnS(橙) PbS(黑) SnS2 (黄) H+↓ ↓S 2- ,OH- 浓H+↓ ↓OH- OH-或S 2-↓ ↓浓酸 溶 不溶 溶 不溶 溶 可溶(SnCl6 2- ) 酸碱性也帮助理解硫化物的溶解问题 SnS+S2-→ × PbS+S2-→× SnS+S2 2-→SnS3 2- PbS+S2 2-→× SnS2 + S2- → SnS3 2- SnS2 + OH－ → SnS3 2- +SnO3 2- SnS+H+ →Sn2+ +H2S
由C族元素的电位图可见,似乎有许多右> 左 可歧化 如:(°A:CO2-0.12CO-+051C SiO,-0.86Si+0.102SiH GeO2-034Ge2++0.23Ge 涉及到气体CO,固体Si,实际上很难歧化, 所以尽管这些p°右>Q°左,但它们是稳定的 在溶液中,则不然。如:Ge2 2 Ge2++2H.0=Ge+Ge0+4H+
由C族元素的电位图可见，似乎有许多右＞ 左，可歧化？ 如：A：CO2＿-0.12＿CO＿+0.51＿C SiO2＿-0.86＿Si＿+0.102＿SiH4 GeO2＿-0.34＿Ge2＋＿+0.23＿Ge 涉及到气体CO，固体Si,实际上很难歧化， 所以尽管这些右＞左，但它们是稳定的 在溶液中，则不然。如：Ge2+ . 2Ge2++2H2O=Ge+GeO2+4H+
§15-2单质化合物性质 C多种单质:石墨,金刚石,C6富勒烯碳纳米 管,活性碳 石墨→金刚石:△Gm9=2.900 KJ mol- △Hm°=1.897>0 △Sm°=2.38-574=3.36<0 单改变温度无效 ∧G=△V(P2-P1)d乙里=2.260 金刚石 3.515△V<0 高温高压15000P°(大气压力)
§15－2 单质化合物性质 C多种单质：石墨，金刚石，C60富勒烯,碳纳米 管, 活性碳 石墨→金刚石：Δ1Gm=2.900KJ·mol-1 Δ1Hm=1.897>0 ΔSm=2.38-5.74=3.36<0 ∴单改变温度无效 ΔG＝ΔV（P2 -P1） d石墨＝2.260 d金刚石＝3.515 ΔV﹤0 高温高压15000P（大气压力）
Si低温下不活泼,不与水、空气、酸反应 但与强氧化剂,强碱能作用 Si+O -SiO2 S计+2X2=SiX(在F2中瞬时燃烧) Si+2OH+H2O→SiO32+2H2↑ Ge:略比S活泼 在400K时Ge+Cl2→GeCl4 同时能溶于浓H2SO4和浓HNO3,不溶于 NaOH溶液。 向金属性趋近
Si:低温下不活泼，不与水、空气、酸反应 但与强氧化剂，强碱能作用 Si+O2=SiO2 Si+2X2=SiX4 (在F2中瞬时燃烧) Si+2OH-+H2O→SiO3 2-+2H2 ↑ Ge:略比Si活泼 在400K时,Ge+Cl2→GeCl4 同时 能溶于浓H2SO4和浓HNO3，不溶于 NaOH溶液。——向金属性趋近
Sn:锡疫 灰锡Sn(粉末)<〉白锡<〉脆锡 α型<286Kβ型434Kγ型 但合金(如Pb)不发生“锡疫”(容器中常含Pb) Sn、Pb有更强的金属性,可溶于盐酸,热浓 时迅速溶解。硝酸不论稀、浓均易溶,但产 物不同: Sn+极稀HNO3→Sn(NO3)2+NO↑+H2O Sn+浓HNO3→H2SnO3+NO2个+H2O 两种锡酸:α锡酸,β锡酸不溶于水
Sn:锡疫 灰锡Sn(粉末) 白锡 脆锡 型 ＜286K 型 434K 型 但合金(如Pb)不发生“锡疫”(容器中常含Pb) Sn+极稀HNO3→Sn(NO3 ) 2+NO↑+H2O Sn+浓HNO3→H2 SnO3+NO2 ↑+H2O 两种锡酸：锡酸，锡酸不溶于水 Sn、Pb有更强的金属性，可溶于盐酸，热浓 时迅速溶解。硝酸不论稀、浓均易溶，但产 物不同：
α锡酸怎么得到:SnC4+0H-→Sn(OH)4+Cl 锡也溶于碱:Sn+0H→Sn(OH42-+H2 两性 Pb:污染环境,但可防护,用ⅹ射线照射 Pb+浓HNO3→Pb(NO32+NO2个+H2O(Pb只会是 2价)
Pb:污染环境，但可防护，用X射线照射 Pb+浓HNO3→Pb(NO3 ) 2+NO2 ↑+H2O (Pb只会是 ＋2价) 锡酸怎么得到：SnCl4+OH－ →Sn(OH)4+Cl－ 锡也溶于碱：Sn+OH－ →Sn(OH)4 2－+H2 两性