第十三章 p区元素一.ppt

第十三章第十三章 p区元素区元素( (一一) )§ 13.3 碳族元素碳族元素§ 13.2 硼族元素硼族元素§ 13.1 p区元素概述区元素概述§ 13.1 p区元素概述区元素概述 ①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道) 形成配合物时，配位数最多不超过4； 第二周期元素单键键能小于第三周期元 素单键键能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199p区元素性质的特征区元素性质的特征•各族元素性质由上到下呈现二次周期性②第四周期元素表现出异样性(d区插入) 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸(HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4，H5IO6)强③最后三个元素性质缓慢地递变 K+ Ca2+ Ga3+ Ge4+ As5+r/pm 133 99 62 53 47 Rb+ Sr2+ In3+ Sn4+ Sb5+r/pm 148 113 81 71 62 Cs+ Ba2+ Tl3+ Pb4+ Bi5+r/pm 169 135 95 84 74(d区、f 区插入)价电子构型：ns2np1-5 例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5，+7，-1，0等。

惰性电子对效应：同族元素从上到下，低氧化值化合物比高氧化值化合物变得更稳定• 多种氧化值例如：Si(II) Pb(IV) 价电子结构分别为[Xe]6s2，[Xe]•电负性大，形成共价化合物§ 13.2 硼族元素硼族元素13.2.4 铝的化合物铝的化合物13.2.3 硼的化合物硼的化合物13.2.2 硼族元素的硼族元素的单质单质13.2.1 硼族元素硼族元素概述概述13.2.1 硼族元素硼族元素概述概述硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl价电子构型：ns2np1缺电子元素：价电子数<价层轨道数缺电子化合物：成键电子对数<价层轨道数例如：BF3，H3BO3 注意： HBF4不是缺电子化合物缺电子化合物特点：b. 易形成双聚物Al2Cl6HF BF3a. 易形成配位化合物HBF4硼族元素的一般性质•B为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金属•氧化态：B，Al，Ga：（+3） In：（+1，+3） Tl：（+1）•最大配位数：B：4 例：HBF4其它：6 例：Na3AlF613.2.2 硼族元素的硼族元素的单质单质13.2.3 硼的化合物硼的化合物1.硼的氢化物硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6 例： B2H6 B4H10 乙硼烷 丁硼烷 有CH4，但无BH3 最简单的硼烷：B2H6 其结构并非如右图所示：• 硼烷的结构 B：利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。

氢桥）记作： 要点：B的杂化方式，三中心两电子键、氢桥•硼烷的性质(自学)① 自燃高能燃料，剧毒② 水解含硼化合物燃烧 火焰呈现绿色③ 加合反应④ 被氯氯化① 三氧化二硼 B2O3B(无定形)B2O3H3BO3O2Mg或Al+H2O-H2O制备：原子晶体：熔点460C无定形体：软化2.硼的含氧化合物结构：性质：偏硼酸(原)硼酸xB2O3·yH2O 多硼酸B2O32HBO22H3BO3+H2O+H2O-H2O-H2OB：sp2杂化② 硼酸 H3BO3结构：性质：• 一元弱酸 (固体酸)• 与多羟基化合物加合• 受热易分解=5.8×10-10③ 硼砂硼酸根的结构：性质：构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ℃ )• 水解呈碱性• 与酸反应制H3BO3• 脱水硼砂珠实验：3.硼的卤化物•BX3结构： B：sp2杂化•BX3性质：BXXX水解：1.氧化铝和氢氧化铝 氧化铝：Al2O3 α- Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱 γ- Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体13.2.4 铝的化合物铝的化合物红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+) 有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。

在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3- 简便书写为 氢氧化铝：Al(OH)3两性： Al(OH)3+ 3H+ Al3+ + 3H2OAl(OH)3+ OH- [Al(OH)4]-2.铝的卤化物离子晶体 分子晶体分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机 溶剂，易形成双聚物水解激烈：AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3离子键 共价键用干法合成AlCl3： 潮湿空气中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl白烟为NH4Cl3.铝的含氧酸盐硫酸铝：Al3+易水解：=10-5.03[Al(H2O)6]3+ [Al(OH)(H2O)5]2+ + H+铝钾矾(明矾)：Al3+的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素O3H)()OHAl(C234714+红色茜素3NH(s)Al(OH)OH3NHAl43233++++(OH)OHC3Al(OH)226143+§ 13.3 碳族元素碳族元素13.3.5 锡、铅的化合物锡、铅的化合物13.3.4 硅的化合物硅的化合物13.3.3 碳的化合物碳的化合物13.3.2 碳族元素的单质碳族元素的单质13.3.1 碳族元素概述碳族元素概述13.3.1 碳族元素概述碳族元素概述价电子构型：ns2np2氧化值最大配位数单质可形成原子晶体 金属晶体碳族(IVA)：C, Si, Ge, Sn, Pb存在形式：碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气； 碳酸盐； CO2 。

硅：SiO2和各种硅酸盐锗：硫银锗矿 4Ag2S•GeS2 ， 硫铅锗矿2PbS • GeS2 锡：锡石 SnO2 铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3 锡石SnO2方铅矿 PbS 13.3.2 碳族元素的单质碳族元素的单质碳单质的同素异形体：金刚石：原子晶体,硬度最大,熔点最高石墨：层状晶体 ，质软，有金属光泽足球烯或富勒烯： C60， C70 等 C60 是1985年用激光轰击石墨作碳的气化实验时发现的 C60 是由12个五边形和20个六边形组成的32面体碳纤维石墨(sp2杂化)金刚石(sp3杂化)足球烯，富勒烯，C60 (sp2杂化) 硅单质有无定形体和晶体两种，其晶体类似金刚石 锗单质是灰白色金属，硬而脆，结构类似于金刚石 锡单质有三种同素异形体： 铅单质：质软，能阻挡X射线可作电缆的包皮，核反应堆的防护屏13.2℃161℃灰锡(α锡) 白锡(β锡) 脆锡13.3.3 碳的化合物碳的化合物结构： CO(6+8=14e-)与N2（2×7=14e-）是等电子体, 结构相似。

一个σ键两个π键:C O:1.碳的氧化物(1) 一氧化碳(CO):C O:性质：①作配位体，形成羰基配合物 Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8 其中C是配位原子②还原剂：③剧毒(2) 二氧化碳 (CO2) ：O C O ：经典的分子结构：O=C=OOC=O双键键长124pm (在CH3--C--CH3中)C O叁键键长113pmCO2中，碳、氧之间键长116pmC：sp杂化固体二氧化碳干冰 2.碳酸及其盐 CO2溶于水，大部分CO2•H2O，极小部分H2CO3CO32-的结构：CO32-(6+3×8+2=32e-)与BF3(5+3×9=32e-)为等电子体C：sp2杂化2--71-332104.4 HCOH COH=++K11-2-23-3104.7 COH HCO=++K碳酸及其盐的热稳定性： ①H2CO3

碳酸盐的溶解度： 易溶盐：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3100℃溶解度 45 16 156 60(g/100g H2O)　　　--- 其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐溶解度大于正盐氢键存在，形成二聚物或多聚物2-可溶性碳酸盐与金属离子作用的产物类型：水溶液中存在碳酸盐的水解： )( OHHCO OHCO--32-23强碱性++ OHCOHOHHCO-322-3++)CO(H)CO(322W231KK K=-)CO(H)CO( 321W232KKK=-① 氢氧化物碱性较强的金属离子与之反应生成碳酸盐沉淀 例如：Ba2+、Sr2+、Ca2+和Ag+等 金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀的类型：②氢氧化物碱性较弱的金属离子与之反应生成碳酸羟盐(碱式碳酸盐)沉淀 例如：Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+、Co2+、Ni2+和Mg2+等③ 水解性强、两性的金属离子与之反应生成氢氧化物沉淀。

例如：Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+和Sb3+等g)3CO(s)Al(OH)2O3H3COAl2232-233++++(g)CO(s)CO(OH)MgOH2CO2Mg23222-232++++(g)CO(s)CO(OH)CuOH2CO2Cu23222-232++++13.3.4 硅的化合物硅的化合物1.硅的氧化物无定形体：石英玻璃、硅藻土、燧石晶体：天然晶体为石英，属于原子晶体纯石英：水晶含有杂质的石英：玛瑙，紫晶水晶石英盐黑曜石紫晶缟玛瑙玛瑙Si采用sp3杂化轨道与氧形成硅氧四面体硅氧四面体二氧化硅 结构：性质：① 与碱作用② 与HF作用2.硅酸及其盐 H4SiO4 原硅酸硅酸 H2SiO3 偏硅酸 xSiO2•yH2O 多硅酸性质：12210132106 . 1107 . 1 SiOH--==，，溶解度小，是二元弱酸KK制备：浸透过CoCl2的硅胶为变色硅胶胶冻状硅酸硅胶-H2O2NaClSiOH2HClSiONa3232++(g)2NH2NaClSiOHCl2NHSiONa332432+++可溶性：Na2SiO3 (水玻璃) 、K2SiO3不溶性：大部分硅酸盐难溶于水， 且有特征颜色。

硅酸盐水中花园 硅酸盐结构复杂, 一般写成氧化物形式，它的基本结构单位为硅氧四面体白云石：K2O · 3Al2O3 · 6SiO2 · 2H2O泡沸石：Na2O · Al2O3 · 2SiO2 · nH2O分子筛4.硅的卤化物 SiX4 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4聚集态 g l l s（氟硅酸）水解：熔沸点 低 高 分子量 小 大 *5.硅的氢化物(硅烷 SinH2n+2)性质：最简单的硅烷：SiH4(甲硅烷)•自燃：•水解：•强还原性：•热稳定性差：金刚砂（SiC）：13.3.5 锡、铅的化合物锡、铅的化合物1.锡、铅的氧化物和氢氧化物HNO3或HAcH+放置H+-26][Sn(OH)32)(s,SnOH-白α4Sn+过量OH-适量OH--3][Pb(OH)2)(s,Pb(OH) 白2Pb+适量OH-过量OH--24][Sn(OH) 2)(s,Sn(OH)白2Sn+过量OH-适量OH-浓HNO3 )(s,SnOH- Sn 32不溶于酸或碱白βOH4NOSnOH)(4HNOSn22323+++浓β -•Sn(II)的还原性Sn2+,Hg2+的相互鉴定鉴定Bi3+的反应Sn0.136Sn 0.154 Sn/V24A-++E-Sn0.91][Sn(OH)0.93-][Sn(OH)/V24-26B-E•Pb(IV)的氧化性Pb0.58PbO0.25PbO /VPb0.126Pb1.45PbO /V2B22A--+EEOHNaClPbONaClOPb(OH)222+++22-422O2H5Pb2MnO4H2Mn5PbO+++++++2222O2HClPbCl)4HCl(PbO+++浓2224422O2HO)2Pb(HSOSO4H2PbO++++++224422O2HO2PbSOSO2H2PbO•Pb的其他氧化物•四氧化三铅(Pb3O4)----铅丹：鲜红色 可看作：4HNOPbOPb342+O2H)(PbO)2Pb(NO2223++褐色•三氧化二铅(Pb2O3)：橙色 可看作：PbO·PbO2•氧化铅：(PbO)：橙黄色•PbO2受热分解：小结：氧化性减弱，酸性增强碱性增强，还原性减弱碱性增强酸性增强Sn(OH)4Pb(OH)4PbO2Sn(OH)2Pb(OH)22.锡、铅的盐•水解：(g)CO2+铅白3.92210 H Sn(OH) OHSn-+++=++K7.12210 H Pb(OH) OHPb-+++=++KHCl),Sn(OH)Cl(sOHSnCl22++白4HCl][Sn(OH)H-O6HSnCl6224++α)(sCO[Pb(OH)]OH2CO2Pb322-232+++ 少数可溶：Pb(NO3)2, Pb(Ac)2(弱电解质，有甜味，俗称铅糖)，铅的可溶性化合物都有毒。

多数难溶：•溶解性：PbCrO4溶于过量的碱，此点与黄色BaCrO4有别Pb2+的鉴定：黄色4242)s,(PbCrOCrOPb+-+ Pb2+ Pb(OH) 3- PbCl2(白) PbSO4(白) PbI2(黄) PbCrO4 (黄) PbCl42- Pb(HSO4)2 PbI42- Pb2++Cr2O72-浓HCl浓H2SO4I-HNO3OH-小结如下： 3.锡、铅的硫化物SnS(棕) SnS2(黄) PbS(黑) SnS + 4HCl → H2SnCl4 + H2SPbS + 4HCl → H2PbCl4 + H2SSnS2 + 6HCl → H2SnCl6 +2H2SPbS2•均不溶于稀盐酸•配位溶解(浓HCl)SnS32-不稳定，遇酸分解•碱溶 (SnS, PbS不溶)•氧化碱溶 (SnS2,PbS不溶)•PbS与HNO3作用（硫代锡酸根）O4H3S2NO)3Pb(NO8HNO3PbS22 33++++。