第三章
碳族元素
31概述C
3.1 概述
Si Ge Sn Pb
氧化值
+2+4(+2) +2+2+4+4+4(+4)()最大配位数
单质可形成原子晶体金属晶体
3.2 碳及其化合物3.2.1 碳的同素异形体
3.2.2 碳的氧化物氧
CO 具有还原能力和较强配位能力具有原能力和较强配位能力
CO+PdCl +H O ==+2HCl+Pd CO dC 22O CO 2C d
,Ni(CO),Co Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co 2(CO)8
其中C 是配位原子。
·O +CO Hb Hb H 2O+O 2 HbO 2+H 2O Hb ·O 2+CO Hb ·CO+O 2
3.2.3 M n +与可溶性碳酸盐的反应特点
1. M n +电荷高,极易水解，如Al 3+,Fe 3 +,Cr 3+加入CO 2-互
3相促进,发生双水解反应。
Al 2(SO 4)3+Na 2CO 3+H 2O ==Al(OH)3+Na 2SO 4+CO 2
2M n +可水解其氢氧化物溶解度与碳酸盐差不多生成2. M 可水解,其氢氧化物溶解度与碳酸盐差不多,生成碱式盐沉淀，如Be 2+,Mg 2+,Cu 2+。
2 Mg 2++2 CO 32－+H 2O ==Mg 2(OH)2CO 3+CO 22Be 2++2CO 2－O ==2 Be +2 CO 3+H 2O Be 2(OH)2CO 3+CO 2
3. M n +水解程度小,碳酸盐溶解度小,生成碳酸盐沉淀，
222如Ca 2+,Sr 2 +,Ba 2 +: Ba 2 + +CO 32－==BaCO 3
3.3硅的化合物331
3.3.1硅的卤化物
硅常见的卤化物有SiCl
4、SiF
4
，它们均强烈水解：
SiCl4+H2O ==H4SiO4+HCl
3SiF+4H O ==H SiO+4H++2SiF2－42446
4
+2HF==
Li2SiF6 、CaSiF6 易溶
SiF4 2HF H2SiF 6
Na2SiF6、K2SiF6、BaSiF6难溶白色沉淀
3.3.2硅酸与硅酸盐
H 4SiO 4原硅酸H 2SiO 3偏硅酸x SiO 2?y H 2O 多硅酸
硅酸
胶冻状硅酸硅胶
－H 2O
硅酸盐结构复杂, 硅氧四面体为基本骨架。
硅酸钠：Na O ?n SiO 酸钠22
Cu 2++ Na 2SiO 3 ==CuSiO 3 + 2H +泡沸石：Na 2O ?Al 2O 3 ?2SiO 2?n H 2O
(a)[SiO
4]4－(b)Si
2
O
7
6－(c)Si
4
O
12
8－(d)Si
6
O
18
12－
沸子筛
3.3.3 沸石分子筛
y2
硅铝酸盐:M O·Al O·x SiO·H O
2/n232
孔道→空腔,吸附不同大小的分子吸附剂: 干燥,净化或分离
催化剂: 催化剂载体
催化剂:催化剂载体
广应用于化,环保,
广泛应用于化工,环保,
食品,医疗,能源,农业及日
常生活,石油化工领域
常生活石油化工领域
常见:A型,Y型,X型,M型
3.4 锡、铅的重要化合物
S O +C S +CO 3.4.1 单质
白锡SnO 2+ C ==Sn + CO 2
↓161℃以上
13.2℃以下
灰锡（无定形）
锡疫脆锡（斜方）
2Pb+O 2+CO 2+H 2O ==Pb 2(OH)2CO
3
3.4.2
Sn 2+与
Sn (Ⅳ
)
H 2O
Sn+Cl HCl
4
Sn Cl 2(过)
S 2－
H SnS 2
Na 2S
+
SnS 2HCl
SnS H +
SnS S 22－
S S 2↓O 2
SnS ↓
O Cl H 2O,Cl －
Fe 3+
HgCl 2
2+
OH －
Sn 2+
+Fe Hg ↓+ OH －
[Sn(OH)Bi 3+
Bi ↓
3.4.3 Pb 2+的难溶性及Pb (Ⅳ)的氧化性
PbS ↓(黑)
PbCrO 4↓(黄)
PbI 2 ↓(黄)
PbSO 4+OH －(过量) → [Pb(OH)3]－+SO 42－
PbSO 4+NH 4Ac(饱和) → Pb(Ac)3－+SO 42－+NH 4
+
如何使这些醋沉淀溶解?
酸铅俗名叫“铅糖”,甜,有毒
S ↓PbS PbS H PbS PbS + H 2O 2→+H 2O
现出土的古代壁画泥桶常常是黑的现出土的古代壁画、泥桶常常是黑的，因为古代人用铅白作白颜料,铅白与H 2S作
用成PbS黑色沉淀,因此可用此法使之变白。
4+HNO3==2+ 2－+NO －
PbCrO4 + HNO3 Pb+Cr2O7+ NO 3
PbCl 2 、PbI2 溶于热水
+HCl
PbCl2 + HCl ==H2[PbCl4]
PbI2 + KI ==K2[PbI4]
Pb(NO3)2Na2SO4KI PbI
2 ↓(黄)
PbS
PbS ↓
PbO 2(棕黑) 强氧化剂能氧化HCl,H 2SO 4,Mn 2+Pb 3O 4红色铅丹(2PbO ·PbO 2)
Pb 3O 4 + HNO 3 ==Pb(NO 3)2 + PbO 2+ H 2O
K 2CrO 4
PbCrO 4↓
沉淀分离出来:
222PbO 2+HCl(浓) △PbCl 2+ Cl 2↑
PbO 2 + Mn 2+
+ H + △
MnO 4
－
+ Pb 2++ H 2
O
3.5 专题讨论
与越23.4.1 惰性电子对效应
ⅢA ⅣA
ⅤA B C N 族数来越的氧主 C N Al Si P 对不稳化态要是6Ga Ge As Sn Sb 应的定，愈6s 2电In Sn Sb Tl
Pb Bi
最高与来愈子对1氧化族数稳定的惰n s 2n p 1
n s 2n p 2n s 2n p 3+1 +2+3
态
差
性
n s 2n s 2
n s 2
Tl3++ H 2S ==Tl2S + S + H+
+H S==S+S+H
Tl + HCl ==TlCl + H2
PbO+ 4HCl(浓) ==PbCl+ Cl+ 2H O 2222
PbO2+ 2H2SO4==2PbSO4+ O2+ 2H2O
Ag +
5PbO2+ 2Mn2+ + 4H+==5Pb2++2MnO4－+ H2O 5NaBiO3(s)+2Mn2++14H+ ==
2MnO4+5Na++5Bi3++7H2O
2MO (s)==MO (s)+ M (s)△G (kJ/mol ）
从
()2()()
r (2GeO (s) ==GeO 2(s) + Ge (s) －122.6 热2SnO (s) ==SnO 2(s) + Sn (s) －7.2力学2PbO (s) ==PbO 2(s) + Pb (s) +162.0
上
Z ?
Z
?
Z
?
Ga +
7952+
895A ()995从
7.95 Ge 8.95As(Ⅲ) 9.95+
835
2+
9353+
1035结构In
8.35Sn 9.35Sb 10.35+1051
2+1151
3+
1251上
Tl 10.51Pb 11.51Bi
12.51
352共价化合物的水解性
3.5.2 共价化合物的水解性
1.影响共价化合物水解因素
1影响共价化合物水解因素
①中心原子价层结构（中心原子所处周期、配位情
况、空轨、半径大小等）。
况空轨半径大小等）
②空间效应（中心原子半径、配体的大小和数量）。
③电负性效应（中心原子与配体电负性的差异）。
2.机理
CCl4不水解SiCl4水解
SiCl4+H2O → H4SiO4+4HCl
+H －
H2O
H
2
O HCl +HCl
H
4
SiO
4
+4HCl
四步水解