化学竞赛无机化学绝密碳族元素课件市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

碳C无机化合物碳在地壳中质量含量为0.048%列第15位硅Si锗Ge锡Sn铅Pb13.1碳单质石墨硬度小，熔点极高，含有层状结构。石墨中碳原子sp2杂化有离域电子，所以石墨导电。木炭和焦炭基本属于石墨类型，不过晶形不完整。金刚石硬度最大，熔点极高。因为无自由电子，故金刚石不导电。碳簇以C60为代表碳单质第三种同素异形体——碳簇，是20世纪80年代被人们发觉。能够从正二十面体出发正二十面体：共二十个面，每个面都是正三角形；每个面角都是五面角，共十二个顶点。将12个顶角都截掉，截口处产生12个正五边形。原来20个正三角形面都变成了正六边形。C60几何构型就是这种截角正二十面体，共有20个正六边形，12个正五边形冶金工业上，用碳还原氧化物矿制备单质，如：上述反应能够由以下二个反应我们关心反应（1）进行温度。因为由关系式（a）2CO（g）+O2（g）——2CO2（g）（a）2CO（g）+O2（g）——2CO2（g）依据关系式图中有反应（a），（b）和（c）△rGm－T线反应△rSm为正，其斜率为负。反应△rSm为负，其斜率为正。反应△rSm约等于零，与横轴平行。（d）Si+O2——SiO2（d）Ty－）——————————————————SiO2+2C——Si+2CO（e）当T>Ty时，反应（e）＝（c）－（d）rGm<0当T>Ty时，正是因为反应2C+O2——2CO（c）存在，碳在冶金工业上被广泛用为还原剂。2C+O2——2CO△rSm>0，即（c）斜率为负，使碳还原反应温度降低。若只有C+O2——CO2（b）则还原反应温度必须抵达Tz>>Ty这种讨论反应△rGm随温度T改变图称为埃灵罕姆（Ellingham）图。Ellingham图所提供信息，在冶金工业上很有参考价值。2Hg+O2——2HgO（1）结论Ag2O和HgO，在较低温度下就能够被碳还原成为金属。2Zn+O2——2ZnO（3）抵达熔点mp时其斜率更大。mp是哪种物质熔点？2Mg+O2——2MgO（4）还原CaO，MgO等活泼金属氧化物，即使有CO生成，反应温度也相当高。所以在工业生产上经常采取电解方法生产活泼金属，比如在中学化学课程中包含到金属铝生产。即使采取热还原法，也要使用更适当还原剂，而普通不是用碳。碳氧化物主要有二氧化碳和一氧化碳两种。CO2分子为直线形。曾用下图描述CO2分子中双键碳原子sp等性杂化。不参加杂化py轨道有1个单电子，不参加杂化pz轨道也有1个单电子。左边氧原子py轨道有1对电子，pz轨道有1个单电子。pyCO2生产，经过煅烧石灰石进行CO2试验室制法以及检验，和下面两个熟悉反应相关CO为无色无臭有毒气体，在水中溶解度较小。试验室中经惯用下面两种方法制取CO。或使草酸与浓硫酸共热制纯CO可用分解羰基化合物方法工业上将空气和水蒸气交替通入红热炭层。得到气体体积组成为CO25％，CO24％，N270％。通入水蒸气时，发生另一反应C+H2O——CO+H2CO25％，CO24％，N270％一个放热反应，一个吸热反应，交替进行，维持系统连续运转。2.CO化学反应微量CO通入PdCl2溶液中，金属Pd被还原出来，会使溶液变黑，这一反应可判定CO13.2.3碳酸及其盐在碳酸分子中，中心C原子采取sp2等性杂化中心C原子与端O之间成1个键和1个键中心C原子与两个羟基O之间经过sp2－p轨道重合，共成2个键。在碳酸根离子中，原子之间键联关系在碳酸根离子中，中心C原子采取sp2等性杂化中心C原子和3个O原子各有1个pz轨道单电子，－2价离子有两个电子。2.可溶性碳酸盐原因可能是HCO3－间有氢键，缔合成双聚酸根造成。其原因是CaCO3中Ca2+和CO32－电荷高，是+2对－2，相互间引力要大些，故不易溶解。但Ca2+和HCO3－之间引力相对小些，是+2对－1，较易于溶解。Na2CO3易溶，而NaHCO3难溶。在含有金属离子Mn+溶液中加Na2CO3：若加入Na2CO3总浓度c＝1.010－2mol•dm－3时所以生成沉淀情况，要视Mn+碳酸盐和Mn+氢氧化物Ksp而定。则加入Na2CO3时只生成Mn+碳酸盐沉淀。（b）若氢氧化物Ksp远远小于碳酸盐Ksp（c）若两种物质溶解度大小关系不属于a，b两种情况，而是介于以上两种情况之间，则生成碱式盐。如Mg2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Ag+，Zn2+，Mn2+等。（d）改变沉淀剂，不加入Na2CO3溶液，改加入NaHCO3溶液。则[OH－]小了，（c）中一些离子，如Mg2+，Ni2+，Ag+，Mn2+等能够生成碳酸盐。（e）若加入沉淀剂是被CO2饱和了NaHCO3溶液。用沉淀方法还未制得CuCO3和HgCO3。4.碳酸盐热分解均产生CO2气体。13.3.1四氯化碳CCl4是主要非水、非质子、非极性溶剂。C