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1、第十七章第十七章 碳碳 硅硅 硼硼17.1 碳族元素碳族元素 17.1.1 碳族元素的通性碳族元素的通性17.1.2 碳的单质碳的单质17.1.3 碳的化合物碳的化合物17.1.4 硅的化合物硅的化合物(Elements of Carbon Family)0VIIAVIAVAIVAIIIA2He氦氦K25B硼硼6C碳碳7N氮氮8O氧氧9F氟氟10Ne氖氖LK8213Al铝铝14Si硅硅15P磷磷16S硫硫17Cl氯氯18Ar氩氩MLK88231Ga镓镓32Ge锗锗33As砷砷34Se硒硒35Br溴溴36Kr氪氪NMLK8188249In铟铟50Sn锡锡51Sb锑锑52Te碲碲53I碘碘54Xe
2、氙氙ONMLK818188281Tl铊铊82Pb铅铅83Bi铋铋84Po钋钋85At砹砹86Rn氡氡PONMLK818321882非金属非金属金金 属属电子层碳碳碳碳族族族族17.1.1 碳族元素的通性碳族元素的通性1.元素元素6C碳碳12131412.0112s22p250Sn锡锡112 117 122114 118 124115 119116 120118.715s25p214Si硅硅28293028.0863s23p232Ge锗锗70 7472 767372.614s24p282Pb铅铅204 208206207207.26s26p22.价电子层结构及氧化态价电子层结构及氧化态元素符号元
3、素符号CSiGeSnPb价电子层价电子层结构结构2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要主要氧化数氧化数+4,(+2)+4,(+2)+4,+4,+4,原子序数原子序数614325082+2+2+2+4+2C，SiIVIIGe，SnPbIV IIIIIV碳族元素的性质碳族元素的性质2.价电子层结构及氧化态价电子层结构及氧化态元素符号元素符号CSiGeSnPb价电子层价电子层结构结构2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要主要氧化数氧化数+4,(+2)+4,(+2)+4,+4,+4,原子序数原子序数614325082+2+2+2+4+2C，SiIVI
4、IGe，SnPbIV IIIIIV碳族元素的性质碳族元素的性质2.价电子层结构及氧化态价电子层结构及氧化态元素符号元素符号CSiGeSnPb价电子层价电子层结构结构2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要主要氧化数氧化数+4,(+2)+4,(+2)+4,+4,+4,原子序数原子序数614325082+2+2+2+4+2C，SiIVIIGe，SnPbIV IIIIIV碳族元素的性质碳族元素的性质3.碳的特性碳的特性由于碳的原子半径最小，电负性最大，电离能也最高，又没有d轨道。所以碳与本族其它元素之间的差异较大，其主要表现为：（1）它的配位数仅限于）它的配位数仅限于4（2）
5、碳的成键能力最强）碳的成键能力最强（3）原子间能形成多重键）原子间能形成多重键碳是世界上化合物种类最多的元素碳是世界上化合物种类最多的元素碳的化合物碳的化合物其它元素的化合物其它元素的化合物(阳离子半径大阳离子半径大阳离子半径大阳离子半径大的碳酸盐的碳酸盐的碳酸盐的碳酸盐阳离子半径小阳离子半径小阳离子半径小阳离子半径小的碳酸盐的碳酸盐的碳酸盐的碳酸盐过渡金属过渡金属过渡金属过渡金属碳酸盐碳酸盐碳酸盐碳酸盐（3）过渡金属碳酸盐稳定性差）过渡金属碳酸盐稳定性差阳离子极化作阳离子极化作阳离子极化作阳离子极化作用小的离子用小的离子用小的离子用小的离子阳离子极化作阳离子极化作阳离子极化作阳离子极化作用大
6、的离子用大的离子用大的离子用大的离子（4）H+的极化作用强的极化作用强碳酸盐碳酸盐碳酸盐碳酸盐碳酸氢盐碳酸氢盐碳酸氢盐碳酸氢盐碳酸碳酸碳酸碳酸MCO3 MOCO2（3）过渡金属碳酸盐稳定性差）过渡金属碳酸盐稳定性差阳离子极化作阳离子极化作阳离子极化作阳离子极化作用小的离子用小的离子用小的离子用小的离子阳离子极化作阳离子极化作阳离子极化作阳离子极化作用大的离子用大的离子用大的离子用大的离子（4）H+的极化作用强的极化作用强碳酸盐碳酸盐碳酸盐碳酸盐碳酸氢盐碳酸氢盐碳酸氢盐碳酸氢盐碳酸碳酸碳酸碳酸MCO3 MOCO217.1.4 硅的化合物硅的化合物1.硅的氧化物硅的氧化物3s3px3py3pz硅原
7、子硅原子sp3杂化杂化3s3px3py3pz基基 态态 结构结构SiOSiO4 4四面体四面体四面体四面体二氧化硅二氧化硅并不表示并不表示单个分子单个分子SiO2二氧化碳二氧化碳表示表示单个分子单个分子CO2最简式最简式最简式最简式有区别有区别顶点的氧原子为顶点的氧原子为两四面体公用两四面体公用硅原子硅原子氧原子氧原子SiO2结结构构二氧化硅二氧化硅并不表示并不表示单个分子单个分子SiO2二氧化碳二氧化碳表示表示单个分子单个分子CO2最简式最简式最简式最简式有区别有区别顶点的氧原子为顶点的氧原子为两四面体公用两四面体公用硅原子硅原子氧原子氧原子SiO2结结构构SiO2CO2形态形态固态固态气态
8、气态晶型晶型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体SiO2与与CO2的性质比较的性质比较 性质性质性质一：与还原剂反应性质一：与还原剂反应性质二：与性质二：与HF反应反应性质三：与碱反应性质三：与碱反应 性质性质性质一：与还原剂反应性质一：与还原剂反应性质二：与性质二：与HF反应反应性质三：与碱反应性质三：与碱反应性质一：与还原剂反应性质一：与还原剂反应在高温下不能被H2还原，只能被碳、镁、铝还原。SiO22C Si2CO3000性质二：与性质二：与HF反应反应除单质氟、氟化氢、氢氟酸外，SiO2不与其它的卤素酸反应。SiO24HF(g)SiF42H2OSiO26HF(溶液溶液)H2SiF62H2O
9、性质三：与碱反应性质三：与碱反应SiO2能溶于热的强碱溶液或溶于熔融的碳酸钠中。SiO22NaOH Na2SiO3H2OSiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2熔融熔融性质三：与碱反应性质三：与碱反应SiO2能溶于热的强碱溶液或溶于熔融的碳酸钠中。SiO22NaOH Na2SiO3H2OSiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2熔融熔融2.硅酸和硅酸盐硅酸和硅酸盐（1）硅酸：硅酸是组成复杂的絮状固体）硅酸：硅酸是组成复杂的絮状固体硅酸通式：xSiO2 yH2O原硅酸H4SiO4x=1y=2SiO22H2O偏硅酸H2SiO3x=1y=1SiO2H2O二偏硅酸 H2Si2O5x=2y=12SiO
10、2H2O焦硅酸H6Si2O7x=2y=32SiO23H2O通常用通常用 SiO2H2O 代表硅酸代表硅酸实际见到的硅酸是各种硅酸的混合物实际见到的硅酸是各种硅酸的混合物2.硅酸和硅酸盐硅酸和硅酸盐（1）硅酸：硅酸是组成复杂的絮状固体）硅酸：硅酸是组成复杂的絮状固体硅酸通式：xSiO2 yH2O原硅酸H4SiO4x=1y=2SiO22H2O偏硅酸H2SiO3x=1y=1SiO2H2O二偏硅酸 H2Si2O5x=2y=12SiO2H2O焦硅酸H6Si2O7x=2y=32SiO23H2O通常用通常用 SiO2H2O 代表硅酸代表硅酸实际见到的硅酸是各种硅酸的混合物实际见到的硅酸是各种硅酸的混合物 性
11、质性质硅酸是个二元弱酸，在水中溶解度小，呈微弱的酸性。K1=1.710-10K2=1.610-12Ka1=4.210-7BBr3 BCl3 BF3 硼原子硼原子卤原子卤原子空的空的2p轨道轨道三卤化硼分子轨道图三卤化硼分子轨道图三卤化硼分子轨道图三卤化硼分子轨道图 制备制备萤石、浓硫酸和B2O3的加热反应制备BF3：B2O33CaF23H2SO4 2BF33CaSO43H2O1BF3(g)AlCl3 AlBCl3BF3(g)AlBr3 AlF3BBr32 制备制备萤石、浓硫酸和B2O3的加热反应制备BF3：B2O33CaF23H2SO4 2BF33CaSO43H2O1BF3(g)AlCl3 A
12、lBCl3BF3(g)AlBr3 AlF3BBr32 性质性质物理性质物理性质物质物质性质性质BF3BCl3BBr3BI3室温下存在状态室温下存在状态气气气气液液固固熔点熔点/K146166227316沸点沸点/K172285364483三卤化硼都是共价化合物，熔沸点均很低，三卤化硼都是共价化合物，熔沸点均很低，并有规律的按并有规律的按F、Cl、Br、I的顺序而逐渐增高，的顺序而逐渐增高，它们的挥发性随相对分子质量的增大而降低。它们的挥发性随相对分子质量的增大而降低。三卤化硼的物理性质三卤化硼的物理性质 性质性质物理性质物理性质物质物质性质性质BF3BCl3BBr3BI3室温下存在状态室温下存
13、在状态气气气气液液固固熔点熔点/K146166227316沸点沸点/K172285364483三卤化硼都是共价化合物，熔沸点均很低，三卤化硼都是共价化合物，熔沸点均很低，并有规律的按并有规律的按F、Cl、Br、I的顺序而逐渐增高，的顺序而逐渐增高，它们的挥发性随相对分子质量的增大而降低。它们的挥发性随相对分子质量的增大而降低。三卤化硼的物理性质三卤化硼的物理性质化学性质化学性质性质一：水解性性质一：水解性BF3HF HBF4BCl33H2O B(OH)3+3HCl（1）BF33H2O B(OH)33HF（2）分享一些名言，与您共勉！分享一些名言，与您共勉！正视自己的长处，扬长避短，正视自己的长
14、处，扬长避短，正视自己的缺点，知错能改，正视自己的缺点，知错能改，谦虚使人进步，骄傲使人落后。谦虚使人进步，骄傲使人落后。自信是走向成功的第一步，自信是走向成功的第一步，强中更有强中手，一山还比一山高，山外有强中更有强中手，一山还比一山高，山外有山，人外有人山，人外有人!永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都决定着最后的结局，我们的脚正在走向我们自决定着最后的结局，我们的脚正在走向我们自己选定的终点。己选定的终点。生活不必处处带把别人送你的尺子，时时丈量生活不必处处带把别人送你的尺子，时时丈量自己。自己。永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都永远不要
15、认为我们可以逃避，我们的每一步都决定着最后的结局，我们的脚正在走向我们自决定着最后的结局，我们的脚正在走向我们自己选定的终点。己选定的终点。生活不必处处带把别人送你的尺子，时时丈量生活不必处处带把别人送你的尺子，时时丈量自己。自己。永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都决定着最后的结局，我们的脚正在走向我们自决定着最后的结局，我们的脚正在走向我们自己选定的终点。己选定的终点。生活不必处处带把别人送你的尺子，时时丈量生活不必处处带把别人送你的尺子，时时丈量自己。自己。对大部分人来说，工作是我们憎恨的一种乐对大部分人来说，工作是我们憎恨的一种乐趣，一种让我们脚步变得轻盈的重负，一个没趣，一种让我们脚步变得轻盈的重负，一个没有它我们就无处可去的地狱。有它我们就无处可去的地狱。世界上任何书籍都不能带给你好运，但是它世界上任何书籍都不能带给你好运，但是它们能让你悄悄成为你自己。们能让你悄悄成为你自己。一个人的成就越大，对他说忙的人就越少；一个人的成就越大，对他说忙的人就越少；一个人的成就越小，对他说忙的人就越多。一个人的成就越小，对他说忙的人就越多。