1、第十一章第十一章 氮族氮族、碳族和硼族元素碳族和硼族元素碳族元素碳族元素12-2-1 碳族元素概述碳族元素概述0aaa a a he 氦氦2 b 硼硼 c 碳碳 n 氮氮 o 氧氧 f 氟氟 ne 氖氖3 al 鋁鋁 si 硅硅 p 磷磷 s 硫硫 cl 氯氯 ar 氬氬4 ga 鎵鎵 ge 鍺鍺 as 砷砷 se 硒硒 br 溴溴 kr 氪氪5 in 銦銦 sn 錫錫 sb 銻銻 te 碲碲 i 碘碘 xe 氙氙6 tl 鉈鉈 pb 鉛鉛 bi 鉍鉍 po at 砹砹rn 氡氡1 1 碳族元素概述碳族元素概述a碳碳(c) 硅硅(si) 鍺鍺(ge) 錫錫(sn) 鉛鉛(pb)原子序數(shù)原子序數(shù)

2、614325082價層電子構(gòu)型價層電子構(gòu)型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要氧化數(shù)主要氧化數(shù)0、+2 +40、+2 +40、(+2) +40、+2 +40、+2 +4原子半徑原子半徑/pm77117122141175離離子子半半徑徑r(m4+)/pm1640536978r(m2+)/pm-73118119i1/(kjmol-1) 1086786763709716電負性電負性( )2.51.81.81.81.9 p 含量不多，分布廣，含量不多，分布廣， 是地球上是地球上化合物種類最多的元素之一，化合物種類最多的元素之一， 是生物界的主要元素是生物界的主要元素碳碳(

3、c)分布廣，在地殼上的含量僅次分布廣，在地殼上的含量僅次于氧，主要以硅酸鹽礦和石英于氧，主要以硅酸鹽礦和石英礦存在礦存在常以硫化物伴生在其它金屬硫常以硫化物伴生在其它金屬硫化物礦中，是暗灰色、重而軟化物礦中，是暗灰色、重而軟的金屬，晶態(tài)鍺是重的金屬，晶態(tài)鍺是重 要的半導要的半導體材料體材料硅硅(si)鍺鍺(ge)a碳碳(c) 硅硅(si) 鍺鍺(ge) 錫錫(sn) 鉛鉛(pb)主要氧化數(shù)主要氧化數(shù)0、+2 +40、+2 +40、(+2) +40、+2 +40、+2 +4原子半徑原子半徑/pm77117122141175離離子子半半徑徑r(m4+)/pm1640536978r(m2+)/pm-

4、73118119高氧化數(shù)化合物穩(wěn)定性減小高氧化數(shù)化合物穩(wěn)定性減小 低氧化數(shù)化合物穩(wěn)定性增大低氧化數(shù)化合物穩(wěn)定性增大 即即非金屬性減弱，金屬性增非金屬性減弱，金屬性增強強典型非金屬典型非金屬 準金屬準金屬 典型金屬典型金屬12-2-2碳及其重要化合物碳的同素異形體碳的同素異形體金剛石金剛石 石墨石墨 富勒烯碳原子簇富勒烯碳原子簇 （如（如c60） 2 2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳的同素異形體碳的同素異形體熔點高、硬度大熔點高、硬度大 室溫下惰性室溫下惰性工業(yè)上用作鉆頭工業(yè)上用作鉆頭、刀具刀具、精密軸承等精密軸承等 俗稱鉆石，可作俗稱鉆石，可作裝飾品裝飾品薄膜可制作手術(shù)刀薄膜可制作手術(shù)刀

5、、集成電路、散熱、集成電路、散熱芯片及各種敏感器芯片及各種敏感器件件金剛石金剛石碳的同素異形體碳的同素異形體有金屬光澤有金屬光澤 質(zhì)軟、能導電質(zhì)軟、能導電通常情況下，石墨通常情況下，石墨比金剛石穩(wěn)定比金剛石穩(wěn)定可作電極、坩堝、可作電極、坩堝、潤滑劑潤滑劑、鉛筆芯等鉛筆芯等在工業(yè)上可采用靜在工業(yè)上可采用靜態(tài)加壓法由石墨合態(tài)加壓法由石墨合成金剛石成金剛石石墨石墨碳的同素異形體碳的同素異形體由由6060個碳原子個碳原子組成的組成的3232面體面體的空心球結(jié)構(gòu)的空心球結(jié)構(gòu)c60比較穩(wěn)定。比較穩(wěn)定。富勒烯碳原子簇可作富勒烯碳原子簇可作高溫潤滑劑、耐熱和高溫潤滑劑、耐熱和防火材料。防火材料。富勒烯碳原子簇

6、富勒烯碳原子簇將堿金屬摻入將堿金屬摻入c60晶體晶體中中, ,可制造超導材料。可制造超導材料。在酶抑制在酶抑制、抗病毒抗病毒、dnadna切割切割、光動力醫(yī)療法等光動力醫(yī)療法等方面有廣泛應用前景方面有廣泛應用前景 12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳酸碳酸co2溶于水即形成碳酸溶于水即形成碳酸僅存在于水溶液中，至今尚未制僅存在于水溶液中，至今尚未制得純碳酸得純碳酸二元弱酸二元弱酸co2 + h2o h2co3 大部分大部分co2以水合分子形式存在以水合分子形式存在h2co3 hco3 + +h+ + k k =4=4.5 51010-7-7* * a(1)hco3 c

7、o3 + + h+ + k k =4=4.7 71010-11-11a(2)-2-碳酸鹽碳酸鹽難溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽易溶難溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽易溶如如 caco3(難溶）難溶） ca(hco3)2(易溶易溶)(1)(1)溶解性溶解性12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳酸鹽碳酸鹽除除nh4 、堿金屬堿金屬(li(li除外除外) )鹽，鹽， 一般難溶一般難溶 碳酸氫鹽碳酸氫鹽一般易溶一般易溶+鐘乳石、石筍的形成鐘乳石、石筍的形成自然界石灰石等在自然界石灰石等在co2、h2o作用下作用下 caco3+ co2+h2o ca(hco3)2 (難溶難溶) (易溶易溶) 隨著

8、自然條件的變化，隨著自然條件的變化， 上述反應逆向重新析出上述反應逆向重新析出caco3 碳酸鹽碳酸鹽難溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽易溶難溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽易溶如如 caco3(難溶）難溶） ca(hco3)2(難溶難溶)(1)(1)溶解性溶解性易溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽溶解度較小易溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽溶解度較小12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳酸鹽碳酸鹽除除nh4 、堿金屬堿金屬(li(li除外除外) )鹽，鹽， 一般難溶一般難溶 碳酸氫鹽碳酸氫鹽一般易溶一般易溶+向濃碳酸鈉溶液中通入向濃碳酸鈉溶液中通入co2至飽和至飽和 可析出可析出nahco3 na2co3+

9、co2+h2o 2nahco3 (易溶易溶) (溶解度小溶解度小) 如如碳酸鹽碳酸鹽碳酸鹽碳酸鹽水溶液呈堿性水溶液呈堿性 碳酸氫鹽碳酸氫鹽水溶液呈微堿性水溶液呈微堿性(2)(2)水解性水解性可溶性碳酸鹽可作沉淀劑可溶性碳酸鹽可作沉淀劑, ,分離某些離子分離某些離子碳酸鹽碳酸鹽堿式碳酸鹽堿式碳酸鹽氫氧化物氫氧化物生成物生成物反應物反應物 金屬氫氧化物金屬氫氧化物對應碳酸鹽對應碳酸鹽金屬氫氧化物金屬氫氧化物 對應碳酸鹽對應碳酸鹽baba2+2+ co+ co3 3 bacobaco3 3 2ag2ag+ + co+ co3 3 agag2 2coco3 3如如2-2-2cu2cu2+2+ + 2c

10、o2co3 3 +h+h2 2o ocucu2 2(ohoh)2 2coco3 3 + + coco2 2 2mg2mg2+2+ + 2co2co3 3 +h+h2 2o omgmg2 2(ohoh)2 2coco3 3 + + coco2 2如如2-2-2fe2fe3+3+ 3co+ 3co3 3 +3h+3h2 2o o2fe(oh)2fe(oh)3 3 +3co+3co2 2 2al2al3+3+ 3co+ 3co3 3 +3h+3h2 2o o2al(oh)2al(oh)3 3 +3co+3co2 22-2-如如解釋解釋根據(jù)離子極化概念根據(jù)離子極化概念2.2.熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性1.堿金屬

11、鹽堿金屬鹽 堿土金屬鹽堿土金屬鹽 過渡金屬鹽過渡金屬鹽 銨鹽銨鹽2.碳酸鹽碳酸鹽 碳酸氫鹽碳酸氫鹽 碳酸碳酸一般規(guī)律一般規(guī)律: :熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性差，易分解熱穩(wěn)定性差，易分解 mco3 mo + co2 2mhco3 m2co3 + h2o+co2(3)(3)熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_解釋解釋根據(jù)離子極化概念根據(jù)離子極化概念2.2.熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性(1 1)堿金屬鹽堿金屬鹽 堿土金屬鹽堿土金屬鹽 過渡金屬鹽過渡金屬鹽 銨鹽銨鹽(2 2)碳酸鹽碳酸鹽 碳酸氫鹽碳酸氫鹽 碳酸碳酸一般規(guī)律一般規(guī)律熱穩(wěn)定性差，易分解熱穩(wěn)定性差，易分

12、解 mco3 mo + co2 mhco3 m2co3 + h2o+co2h h+ +極化力強，反極化作用大極化力強，反極化作用大3.3.熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_1.1.當無外電場時，當無外電場時，co3 中三個中三個o2-被被c4+極極 化而變形化而變形 2.2.金屬離子相當于外電場，對鄰近的一個金屬離子相當于外電場，對鄰近的一個 o2-產(chǎn)生反極化作用產(chǎn)生反極化作用. .當反極化作用強烈當反極化作用強烈, , 可導致可導致co3 破裂，碳酸鹽分解破裂，碳酸鹽分解 3.3.金屬離子的極化力越強，其反極化作用金屬離子的極化力越強，其

13、反極化作用 越強，碳酸鹽越不穩(wěn)定越強，碳酸鹽越不穩(wěn)定2-2-mn+li+na+mg2+ca2+sr2+ba2+r(mn+)/pm60956599113 135mn+電子構(gòu)型電子構(gòu)型 288888分解溫度分解溫度/11001800 402 814 109812771. 1. 堿金屬碳酸鹽穩(wěn)定，難分解堿金屬碳酸鹽穩(wěn)定，難分解電荷少電荷少, ,半徑大半徑大 8 8電子構(gòu)型電子構(gòu)型 極化力小極化力小 反極化作用小反極化作用小 碳酸鹽穩(wěn)定碳酸鹽穩(wěn)定(3)(3)熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_mn+li+na+mg2+ca2+sr2+ba2+r(mn

14、+)/pm60956599113 135mn+電子構(gòu)型電子構(gòu)型 288888分解溫度分解溫度/11001800 402 814 109812772.2.碳酸鹽碳酸鹽: :堿土金屬比堿金屬不穩(wěn)定堿土金屬比堿金屬不穩(wěn)定金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_同同 一一 周周 期期電荷電荷 半徑半徑 反極化作用反極化作用 穩(wěn)定性穩(wěn)定性堿金屬堿金屬 堿土金屬堿土金屬(3)(3)熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性mn+li+na+mg2+ca2+sr2+ba2+r(mn+)/pm60956599113 135mn+電子構(gòu)型電子構(gòu)型 288888分解溫度分解溫度/11001800 402 8

15、14 109812773. 堿土金屬碳酸鹽從堿土金屬碳酸鹽從mg到到ba穩(wěn)定性增強穩(wěn)定性增強半徑半徑 , ,反極化作用反極化作用金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_mn+fe2+cd2+pb2+ag+r(mn+)/pm7497120126mn+電子構(gòu)型電子構(gòu)型 9 17 1818+218分解溫度分解溫度/2823603152184. 過渡金屬碳酸鹽穩(wěn)定性較差過渡金屬碳酸鹽穩(wěn)定性較差金屬離子極化力增大金屬離子極化力增大+_+_+_+_+_+_+_+_+_過渡金屬離子具有非過渡金屬離子具有非8 8電子構(gòu)型電子構(gòu)型, ,極化力強極化力強, ,反極化作用強反極化作用

16、強(3)(3)熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性ba(oh)2baco3 (白色白色)co3 + 2h+ co2 + h2o 2-(稀稀hcl或或h2so4)(4) (4) co3 的鑒定的鑒定2-12-3-3碳化硼和碳化硅12-2-3 碳化硼和碳化硅碳化硼和碳化硅碳化硼碳化硼(b4c) 用焦炭和氧化硼在電爐中反應制得用焦炭和氧化硼在電爐中反應制得2b2o3 + 7c b4c + 6co有光澤的黑色晶體有光澤的黑色晶體難熔，硬度大，是重要的工業(yè)磨料難熔，硬度大，是重要的工業(yè)磨料12-2-3 碳化硼和碳化硅碳化硼和碳化硅碳化硅碳化硅(sic) 用石英和焦碳在電爐中反應制得用石英和焦碳在電爐中反應制得sio2 +

17、3c sic + 2co俗稱金剛砂俗稱金剛砂熔點高，硬度大，可用作工業(yè)磨料熔點高，硬度大，可用作工業(yè)磨料化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，機械強化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，機械強度大，熱膨脹率低，可做高溫結(jié)構(gòu)度大，熱膨脹率低，可做高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料陶瓷材料12-3-4硅及其重要化合物12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物鹵化物鹵化物通式為通式為six4, ,均為無色均為無色常溫常溫 sif4 sicl4 sibr4 sii4 氣體氣體 液體液體 液體液體 固體固體 制取制取 2caf2+sio2+2h2so4 2caso4+sif4 +2h2o 硫酸與螢石和石英砂的混合物作用硫酸與螢石和

18、石英砂的混合物作用鹵化物鹵化物通式為通式為six4, ,均為無色均為無色常溫常溫 sif4 sicl4 sibr4 sii4 氣體氣體 液體液體 液體液體 固體固體 性質(zhì)性質(zhì)1.與與hf作用作用 2hf+sif4 h2sif62.純氟硅酸不存在純氟硅酸不存在, 在水溶液中穩(wěn)定在水溶液中穩(wěn)定 3.氟硅酸的酸性與硫酸相近氟硅酸的酸性與硫酸相近重要鹽重要鹽(na2sif6) 是農(nóng)業(yè)殺蟲、滅菌劑是農(nóng)業(yè)殺蟲、滅菌劑、木材防腐劑木材防腐劑 可用于制造抗酸水泥、搪瓷等可用于制造抗酸水泥、搪瓷等12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物鹵化物鹵化物通式為通式為six4, ,均為無色均為無色常

19、溫常溫 sif4 sicl4 sibr4 sii4 氣體氣體 液體液體 液體液體 固體固體 制取制取1.加熱硅與氯加熱硅與氯 si + 2cl2 sicl4 2.將二氧化硅、氯、碳直接加熱將二氧化硅、氯、碳直接加熱 sio2+2c+2cl2 sicl4+ 2co 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物鹵化物鹵化物通式為通式為six4, ,均為無色均為無色常溫常溫 sif4 sicl4 sibr4 sii4 氣體氣體 液體液體 液體液體 固體固體 性質(zhì)性質(zhì)1.刺激性無色液體刺激性無色液體 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物 2.易水解，在潮濕空氣中

20、產(chǎn)生濃煙易水解，在潮濕空氣中產(chǎn)生濃煙 sicl4+3h2o h2sio3 +4hcl 若若nh3與與sicl4同時蒸發(fā)，同時蒸發(fā)， 因生成因生成nh4cl，煙霧更濃煙霧更濃二氧化硅二氧化硅( (硅石硅石) )有兩種形態(tài)有兩種形態(tài) 無定形無定形 晶體晶體 如如 硅藻土硅藻土 石英石英12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物水晶水晶無色透明的純石英無色透明的純石英紫水晶紫水晶( (含少量含少量mn)mn)煙水晶煙水晶 碧玉碧玉瑪瑙瑪瑙雞血石雞血石蛋白石蛋白石( (貓眼石貓眼石) )圖像圖像二氧化硅二氧化硅( (硅石硅石) )有兩種形態(tài)有兩種形態(tài) 無定形無定形 晶體晶體 如如 硅

21、藻土硅藻土 石英石英石英在石英在16001600時熔化成粘稠液體，時熔化成粘稠液體，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變?yōu)椴灰?guī)則狀態(tài)，若急其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變?yōu)椴灰?guī)則狀態(tài)，若急劇冷卻，因粘度大不易再結(jié)晶而形劇冷卻，因粘度大不易再結(jié)晶而形成石英玻璃成石英玻璃 石英玻璃具有許多特性石英玻璃具有許多特性1.1.熱膨脹系數(shù)小，能透過可見光和紫外熱膨脹系數(shù)小，能透過可見光和紫外 光，可制造高級化學器皿和光學儀器光，可制造高級化學器皿和光學儀器2.2.制光導纖維制光導纖維12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物二氧化硅二氧化硅( (硅石硅石) )有兩種形態(tài)有兩種形態(tài) 無定形無定形 晶體晶體 如如 硅藻土硅藻土 石英石

22、英與一般酸不起反應，與氫氟酸反應與一般酸不起反應，與氫氟酸反應sio2 + 4hf sif4 + 2h2osio2 + na2co3 na2sio3+ co2 與氫氧化鈉或純堿共熔與氫氧化鈉或純堿共熔 sio2 + 2naoh na2sio3+h2o12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物硅酸硅酸形式很多形式很多，組成常以組成常以xsio2yh2o表示表示 隨形成條件而異隨形成條件而異 硅酸名稱硅酸名稱 化學式化學式x y 備備 注注正硅酸正硅酸h4sio41 2偏硅酸偏硅酸h2sio31 1二偏硅酸二偏硅酸 h2si2o52 1x2 多硅酸多硅酸三偏硅酸三偏硅酸 h4si

23、3o83 2焦硅酸焦硅酸h6si2o72 3通常以通常以h2sio3表示表示 12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物二元弱酸二元弱酸 開始生成可溶于水的單硅酸開始生成可溶于水的單硅酸 以后逐步縮合脫水成硅酸溶膠以后逐步縮合脫水成硅酸溶膠 h2sio3 hsio3 + +h+ + k k =2.510-10 a(1)hsio3 sio3 + + h+ + k k =1.610-12a(2)-2- oh oh oh oh oh oh oh oh oh si oh+oh si oh ho si o si oh+hoh si oh+oh si oh ho si o si oh+h

24、2 2o o oh oh oh oh oh oh oh oh溶解度小溶解度小 sio3 + 2+ 2h+ + h2sio3 2-硅酸硅酸12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物溶液溶液 溶膠溶膠懸浮液懸浮液顆粒大小顆粒大小/pm105分散相分散相 分散介質(zhì)分散介質(zhì)溶膠溶膠固固 水水凝膠凝膠 水水固固硅酸硅酸12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物在稀硅酸溶膠中加入電解質(zhì)在稀硅酸溶膠中加入電解質(zhì) 在適當濃度硅酸鹽溶液中加酸在適當濃度硅酸鹽溶液中加酸 凝膠凝膠 演示演示溶液溶液 溶膠溶膠懸浮液懸浮液顆粒大小顆粒大小/pm105分散相分散相 分散介質(zhì)分散介質(zhì)溶

25、膠溶膠固固 水水凝膠凝膠 水水固固硅酸硅酸12-2-4 12-2-4 硅及其重要化合物硅及其重要化合物在稀硅酸溶膠中加入電解質(zhì)在稀硅酸溶膠中加入電解質(zhì) 在適當濃度硅酸鹽溶液中加酸在適當濃度硅酸鹽溶液中加酸 凝膠凝膠 演示演示硅酸鹽硅酸鹽* * 制取：制取：sio2與堿性氧化物共熔與堿性氧化物共熔 sio2+ m2o m2sio3sio2+ 2m2o m4sio4性質(zhì)：性質(zhì)：1.1.除堿金屬硅酸鹽外，一般難溶除堿金屬硅酸鹽外，一般難溶 過渡金屬硅酸鹽難溶于水過渡金屬硅酸鹽難溶于水, ,并具有特征顏色并具有特征顏色 cusio3 藍綠色藍綠色 mnsio3淺紅色淺紅色 nisio3 翠綠色翠綠色

26、al2(sio3)3無色透明無色透明 cosio3 紫色紫色 fe2(sio3)3紅棕色紅棕色 硅花園硅花園“水中花園水中花園” ( (演示演示) )制?。褐迫。簊io2與堿性氧化物共熔與堿性氧化物共熔 性質(zhì)：性質(zhì)：1.1.除堿金屬硅酸鹽外，一般難溶除堿金屬硅酸鹽外，一般難溶 2.2.硅酸鈉強烈水解硅酸鈉強烈水解, ,水溶液呈堿性水溶液呈堿性 硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃, ,又稱又稱“泡花堿泡花堿” 市售水玻璃為粘稠狀液體市售水玻璃為粘稠狀液體 m(na2o): :m(sio2)=1:3.3sio3 的鑒定的鑒定加入加入nh4cl 2-2nh3 +2h2osio3 +2nh4

27、 +2h2o h2sio3 +2nh3h2o2-+硅酸鹽硅酸鹽* * 碳酸解離常數(shù)的計算碳酸解離常數(shù)的計算碳酸解離常數(shù)的計算碳酸解離常數(shù)的計算以上的解離常數(shù)值是按以上的解離常數(shù)值是按 溶于水的溶于水的co2全部轉(zhuǎn)為全部轉(zhuǎn)為h2co3 計算的計算的 實際大部分實際大部分 co2以水合分子以水合分子( (co2h2o)o)形式存在形式存在h2co3 hco3 + +h+ + k k =4.510-7 a(1)hco3 co3 + + h+ + k k =4.710-11a(2)-2-碳酸解離常數(shù)的計算碳酸解離常數(shù)的計算(1)(1) co2+h2o h2co3=1.710-3k k 1k2(逆逆)

28、2.210-4k k= = =4.3107k2(正正) 9.4103 2(2)(2) co2+ oh- - hco3 k2(正正)k2(逆逆)-碳酸解離常數(shù)的計算碳酸解離常數(shù)的計算(1)(1) co2+h2o h2co3=1.710-3k k 1k2=4.3107(2)(2) co2+oh- - hco3 -k k k k 1 2 (1)-(2)得得 hco3 +h2o h2co3+oh- - k3= = =4.010-11 1.710-3 4.3107 -a(1) k k =2.510-4 k3 = c(h2co3)/c c(oh- -)/c c(h+ +)/c c(hco3)/c c(h+

29、 +)/c k k a(1) k k a(1) k kw w 1.010-14= =4.010-11碳酸解離常數(shù)的計算碳酸解離常數(shù)的計算a(1) k k =2.510-4 即即 h2co3 h+ + +hco3 -k2=4.3107(2)(2) co2+oh- - hco3 -(1)(1) co2+h2o h2co3=1.710-3k k 1碳酸解離常數(shù)的計算碳酸解離常數(shù)的計算a(1)k =2.5 10-4 a(1)k 為為h2co3真正的真正的k a(1)a(1)k 即為一般書所指的即為一般書所指的ka(1)k =k1k =(1.710-3)(2.510-4)=4.210-7 a(1)(1)

30、+(3) (1)+(3) co2+ h2o h+ hco3 -(3)(3) h2co3 h+ + +hco3 - -(1)(1) co2+h2o h2co3=1.710-3k k 1k2=4.3107(2)(2) co2+oh- - hco3 -硅酸鹽硅酸鹽硅酸鹽硅酸鹽玻璃、水泥、陶瓷都含有硅酸鹽玻璃、水泥、陶瓷都含有硅酸鹽 普通玻璃組成：普通玻璃組成：na2sio3casio34sio2 加入不同的氧化物可呈現(xiàn)不同顏色加入不同的氧化物可呈現(xiàn)不同顏色加入氧化物加入氧化物玻璃顏色玻璃顏色氧化鈷氧化鈷藍色藍色氧化鈰氧化鈰淺紅色淺紅色fe2o3黃色黃色天然硅酸鹽天然硅酸鹽天然硅酸鹽天然硅酸鹽種類繁多

31、、結(jié)構(gòu)復雜，通常視為種類繁多、結(jié)構(gòu)復雜，通常視為sio2 和金屬氧化物相結(jié)合的化合物和金屬氧化物相結(jié)合的化合物名稱名稱組成組成正長石正長石k2oal2o36sio2白云石白云石k2o3al2o36sio22h2o 泡沸石泡沸石 na2oal2o32sio2nh2o高嶺土高嶺土al2o32sio22h2o 石棉石棉cao3mgo4sio2滑石滑石3mgo4sio2h2o 分子篩分子篩分子篩分子篩起起“篩選篩選”作用作用能讓氣體或液體混合物中直徑比孔徑能讓氣體或液體混合物中直徑比孔徑 小的分子通過，直徑大的留在外面小的分子通過，直徑大的留在外面分子篩的通式：分子篩的通式： mx/n(alo2)x(

32、sio)ymh2o m 金屬陽離子金屬陽離子,一般為一般為na+、k+、ca2+ n 金屬陽離子電荷數(shù)金屬陽離子電荷數(shù) x/n 金屬陽離子個數(shù)金屬陽離子個數(shù) 泡沸石是一種天然分子篩泡沸石是一種天然分子篩 _人工合成分子篩人工合成分子篩以氫氧化鈉、鋁酸鈉、水玻璃為原料以氫氧化鈉、鋁酸鈉、水玻璃為原料型號型號組成組成4a型型na12al12si12o4827h2o13x型型na86al86si106o384264h2oy型型na56al56si136o384250h2o絲光沸石型絲光沸石型na8al8si40o9624h2oa型多用于氣體的干燥、吸收和凈化分離型多用于氣體的干燥、吸收和凈化分離x型

33、和型和y型：用于石油產(chǎn)品的催化裂化、型：用于石油產(chǎn)品的催化裂化、 催化加氫、催化劑的載體催化加氫、催化劑的載體絲光沸石型：耐酸、耐熱，絲光沸石型：耐酸、耐熱， 可在高溫、強酸介質(zhì)中使用可在高溫、強酸介質(zhì)中使用人工合成分子篩人工合成分子篩以氫氧化鈉、鋁酸鈉、水玻璃為原料以氫氧化鈉、鋁酸鈉、水玻璃為原料型號型號組成組成4a型型na12al12si12o4827h2o13x型型na86al86si106o384264h2oy型型na56al56si136o384250h2o絲光沸石型絲光沸石型na8al8si40o9624h2oa型多用于氣體的干燥、吸收和凈化分離型多用于氣體的干燥、吸收和凈化分離x

34、型和型和y型：用于石油產(chǎn)品的催化裂化、型：用于石油產(chǎn)品的催化裂化、 催化加氫、催化劑的載體催化加氫、催化劑的載體絲光沸石型：耐酸、耐熱，絲光沸石型：耐酸、耐熱， 可在高溫、強酸介質(zhì)中使用可在高溫、強酸介質(zhì)中使用第三節(jié)硼族元素硼族元素第十二章第十二章 氮族氮族、碳族和硼族元素碳族和硼族元素無機化學多媒體電子教案無機化學多媒體電子教案第三節(jié)第三節(jié) 硼族元素硼族元素12-3-1 硼族元素概述硼族元素概述0aaa a a he 氦氦2 b 硼硼 c 碳碳 n 氮氮 o 氧氧 f 氟氟 ne 氖氖3 al 鋁鋁 si 硅硅 p 磷磷 s 硫硫 cl 氯氯 ar 氬氬4 ga 鎵鎵 ge 鍺鍺 as 砷砷

35、 se 硒硒 br 溴溴 kr 氪氪5 in 銦銦 sn 錫錫 sb 銻銻 te 碲碲 i 碘碘 xe 氙氙6 tl 鉈鉈 pb 鉛鉛 bi 鉍鉍 po at 砹砹rn 氡氡有時稱為土族元素，其中有時稱為土族元素，其中al2o3為黏土的主為黏土的主要成分，既難溶又難熔要成分，既難溶又難熔1.81.71.61.52.0電負性電負性( )589558579578801i1/(kjmol-1) 88.680625027離子半徑離子半徑 r(m3+)/pm17016312214388原子半徑原子半徑/ /pm0、+1 (+3)0、+1 +30、+1 +30、+3 0、+3 主要氧化數(shù)主要氧化數(shù)6s26

36、p15s25p14s24p13s23p12s22p1價層電子構(gòu)型價層電子構(gòu)型814931135原子序數(shù)原子序數(shù)鉈鉈(tl)銦銦(in)鎵鎵(ga)鋁鋁(al)硼硼(b)a p 12-3-1 硼族元素概述硼族元素概述 是地殼中蘊藏最豐富的金屬元素，是地殼中蘊藏最豐富的金屬元素， 主要以鋁礬土礦主要以鋁礬土礦(al2o3xh2o)存在存在 鋁是銀白色、有光澤的輕金屬鋁是銀白色、有光澤的輕金屬 具有良好的導電性和延展性具有良好的導電性和延展性 廣泛用來作導線、結(jié)構(gòu)材料和器皿廣泛用來作導線、結(jié)構(gòu)材料和器皿 鋁合金質(zhì)輕又硬，用于飛機制造鋁合金質(zhì)輕又硬，用于飛機制造 自然界沒有游離硼，自然界沒有游離硼，

37、主要礦有主要礦有: 硼砂礦硼砂礦(na2b4o710h2o)、 硼鎂礦硼鎂礦(mg2b2o5h2o)、 方硼礦方硼礦(2mg3b8o15mgcl2)熔點比人的體溫還低熔點比人的體溫還低(3030左右左右) 液態(tài)鎵的熔點、沸點相差大，液態(tài)鎵的熔點、沸點相差大， 可作高溫溫度計，與其它金屬可作高溫溫度計，與其它金屬 可制低熔合金可制低熔合金 在自然界沒有獨立的礦物，分散在在自然界沒有獨立的礦物，分散在其它礦物中其它礦物中, 都是軟金屬都是軟金屬, 可用于生可用于生產(chǎn)新型半導體材料產(chǎn)新型半導體材料 1.81.71.61.52.0電負性電負性( )589558579578801i1/(kjmol-1)

38、 88.680625027離子半徑離子半徑 r(m3+)/pm17016312214388原子半徑原子半徑/ /pm0、+1 (+3)0、+1 +30、+1 +30、+3 0、+3 主要氧化數(shù)主要氧化數(shù)6s26p15s25p14s24p13s23p12s22p1價層電子構(gòu)型價層電子構(gòu)型814931135原子序數(shù)原子序數(shù)鉈鉈(tl)銦銦(in)鎵鎵(ga)鋁鋁(al)硼硼(b)a p 價電子數(shù)價電子數(shù)價層電子軌道數(shù)價層電子軌道數(shù)為缺電子原子，可為缺電子原子，可形成缺電子化合物形成缺電子化合物3412-3-1 硼族元素概述硼族元素概述n、o、xc、si、hb、al舉舉 例例有孤電子對有孤電子對 有

39、空軌道有空軌道特特 點點多電子原子多電子原子價層價層電子電子軌道數(shù)軌道數(shù) 價電子數(shù)價電子數(shù)等電子原子等電子原子缺電子原子缺電子原子原原 子子1.81.71.61.52.0電負性電負性( )589558579578801i1/(kjmol-1) 88.680625027離子半徑離子半徑 r(m3+)/pm17016312214388原子半徑原子半徑/ /pm0、+1 (+3)0、+1 +30、+1 +30、+3 0、+3 主要氧化數(shù)主要氧化數(shù)6s26p15s25p14s24p13s23p12s22p1價層電子構(gòu)型價層電子構(gòu)型814931135原子序數(shù)原子序數(shù)鉈鉈(tl)銦銦(in)鎵鎵(ga)鋁

40、鋁(al)硼硼(b)a p 氧化數(shù)氧化數(shù)+3+3化合物穩(wěn)定性降低化合物穩(wěn)定性降低氧化數(shù)氧化數(shù)+1+1化合物穩(wěn)定性增加化合物穩(wěn)定性增加 即即12-3-1 硼族元素概述硼族元素概述12-3-2 硼的氫化物硼的氫化物12-3-2 硼的氫化物硼的氫化物硼氫化合物性質(zhì)與碳的氫化物硼氫化合物性質(zhì)與碳的氫化物(烷烴烷烴)、硅的氫化物硅的氫化物(硅烷硅烷)相似，所以硼的氫化相似，所以硼的氫化物稱為硼烷物稱為硼烷類型類型b5h11(戊硼烷戊硼烷-11)b5h9(戊硼烷戊硼烷-9)b4h10(丁硼烷丁硼烷-10)bnhn+6b2h6(乙硼烷乙硼烷)舉例舉例bnhn+4通式通式 由于硼烷及其衍生物的特由于硼烷及其衍

41、生物的特殊結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途，使硼殊結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途，使硼烷及其有關(guān)的碳硼烷化學成烷及其有關(guān)的碳硼烷化學成為目前無機化學主要發(fā)展領(lǐng)為目前無機化學主要發(fā)展領(lǐng)域之一域之一乙硼烷結(jié)構(gòu)乙硼烷結(jié)構(gòu)兩個兩個3c-2e鍵鍵 四個四個b-h 2c-2e鍵鍵 在同一水平面上在同一水平面上 兩個兩個3c-2e鍵鍵 位于水平面上下位于水平面上下 與水平面垂直與水平面垂直動畫演示動畫演示多中心鍵多中心鍵 三中心二電子鍵三中心二電子鍵(3c-2e)簡稱三中心鍵簡稱三中心鍵 是多中心鍵的一種形式是多中心鍵的一種形式定義：是指定義：是指3個或個或3個以上原子之間所個以上原子之間所 形成的共價鍵形成的共價鍵b 缺電子原子缺電子

42、原子 h等電子原子等電子原子形成二個三中心二電子鍵形成二個三中心二電子鍵強度：為一般共價鍵強度的一半強度：為一般共價鍵強度的一半形成：缺電子原子形成：缺電子原子 等電子原子等電子原子硼烷的性質(zhì)比烷烴活潑硼烷的性質(zhì)比烷烴活潑 硼烷的性質(zhì)硼烷的性質(zhì)通常情況下不穩(wěn)定，在空氣中能自燃通常情況下不穩(wěn)定，在空氣中能自燃 反應速率大，并放出大量熱反應速率大，并放出大量熱。 曾想用作火箭或?qū)椀母吣苋剂显胗米骰鸺驅(qū)椀母吣苋剂? 但因毒性太大而未采用但因毒性太大而未采用b2h6(g)+3o2 b2o3(g)+3h2o(g)遇水發(fā)生水解遇水發(fā)生水解b2h6(g)+6h2o 2h3bo3+ 6h2能與能與nh

43、3、co(有孤電子對有孤電子對)分子發(fā)生分子發(fā)生 加合作用加合作用b2h6 + 2co 2h3b cob2h6 + 2nh3 2h3b nh312.3.3 12.3.3 硼酸及其鹽硼酸及其鹽硼的含氧酸硼的含氧酸名稱名稱分子式分子式偏硼酸偏硼酸hbo2正硼酸正硼酸 ( (簡稱硼酸簡稱硼酸) )h3bo3多硼酸多硼酸xb2o3yh2oh2oh3bo3 hbo2 b2o3 h2o12-3-3 硼酸及其鹽硼酸及其鹽硼酸硼酸12-3-3 12-3-3 硼酸及其鹽硼酸及其鹽分子間通過氫鍵形成接分子間通過氫鍵形成接近六角形的對稱層狀結(jié)近六角形的對稱層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間借助微構(gòu)，層與層之間借助微弱的范德華力聯(lián)

44、在一起弱的范德華力聯(lián)在一起因此硼酸晶體為鱗片狀因此硼酸晶體為鱗片狀此結(jié)構(gòu)使硼酸具有解理性此結(jié)構(gòu)使硼酸具有解理性可用作潤滑劑可用作潤滑劑12-3-3 硼酸及其鹽硼酸及其鹽硼酸硼酸12-3-3 12-3-3 硼酸及其鹽硼酸及其鹽分子間通過氫鍵形成接分子間通過氫鍵形成接近六角形的對稱層狀結(jié)近六角形的對稱層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間借助微構(gòu)，層與層之間借助微弱的范德華力聯(lián)在一起弱的范德華力聯(lián)在一起因此硼酸晶體為鱗片狀因此硼酸晶體為鱗片狀此結(jié)構(gòu)使硼酸具有解理性此結(jié)構(gòu)使硼酸具有解理性可用作潤滑劑可用作潤滑劑硼酸硼酸一元弱酸一元弱酸h3bo3 + h2o b(oh)4- - + h+ + ak =5.8 10-10水溶液顯酸性水溶液顯酸性, 是由于硼原子是缺電子原子是由于硼原子是缺電子原子,價層有空軌道，能接受水解離出的價層有空軌道，能接受水解離出的oh- -孤電孤電子對，以配位鍵形式形成子對，以配位鍵形式形