第十二章氮族、碳族和硼族元素
第一节氮族元素
第一节
12-1氮族元素
12-1-1氮族12元-1素-1概氮述族元素概述
0 ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHe氦2B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖3Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩4Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪5In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙6Tl铊Pb铅Bi铋PoAt砹Rn氡 此族元素称为氮族元素 Ⅴ
A 氮(N)磷(P)砷(As)锑(Sb)铋(Bi) 原子序数
7 15335183 价层电子构型2s22p33s23p34s24p35s25p36s26p3 主要以以单化主质合要形-状
3、矿式0态石存存-3为在、在0硫于于化-大3自、物气0然矿中界(-，3)，、0(-3)、0主是要动氧熔化、最如点数植重雄(2物+要+黄7311不、、的(℃++A可42矿)s、、4+缺S石34沸、少)+是、5点的磷雌+(3元
1、灰黄7+素54石(0A+℃
3。
s、2)+S53)+
3、+5
原子半径是辉/动p锑m植矿物+(7S50相不b2差S可31较)1缺、0大少辉1的铋21元矿素(B14。
i12S3)155 r(M3-可)/pm做有主原1多7要子1种用能同2于反1素2制应异造堆2形2合中2体金的245
213离子主r(要M3有+)/白pm磷1(或6冷黄却磷44剂)、红58磷和7黑6磷。
103 半径r(M5+)/pm1338466076 I1/(kJ·mol-1)14021012947834703电负性(cp)3.02.12.01.91.9 Ⅴ
A 氮(N)磷(P)砷(As)锑(Sb)铋(Bi) 原子序数价层电子构型 典27型3非金125属3323准3金属5213 2s2p3s3p4s4p5s5p 金823属3 6s6p -3、0-3、0-3、0(-3)、0(-3)、
0 主要氧化数金++31属、、++24性+增
3、+加
5，+3非、+5金+属
3、+性5降+
3、低+
5 原子半径/pm70110121141155 离子r(M3-)/pm171212222245213半径r(M3+)/pm16445876103 r(M5+)/pm1338466076 I1/(kJ·mol-1)14021012947834703电负性(cp)3.02.12.01.91.9 Ⅴ
A 氮(N)磷(P)砷(As)锑(Sb)铋(Bi) 具有多种氧化数+原5子序存数在7└含1氧5酸及3其3盐┘5183 价层电子构型2s22p33s23p34s24p35s25p36s26p3 MBiO3 -3、
0 主+要3氧M化3+盐数+└
1、不+2存-在3、0┘-└3少、0量(存-3)在、0┘(-3存)、
0 +
3、+4、+
3、+5+
3、+5+
3、+5+
3、+5 在 +
5 原子半径/pm70110121141155 离子r(M3-)/pm氧化17数1为+2132物质22的2稳定245性增21加
3 半径r(M3+)/pm氧化16数为+454物质5的8稳定76性降10低
3 r(M5+)/pm1338466076 I1/(kJ·mol-1)此14现02象1称01为2惰94性7电子834对效70应
3 电负性(cp)3.02.12.01.91.9 12-1-2氮气 氮气与等电子体 氮气是双原子12分-1子-
3，氨两及个铵氮盐原子以三键结 合,键能（946KJ/mol）相当大,所以氮气 分子具有相当的稳定性。
氮气在常温下化 学性质很不活泼，表现出高的化学惰性， 常用作保护气体。
具有相同原子数和电子数目的分子（或离 子）称为等电子体。
等电子体具有相似的 结构和类似的性质。
如：N2和CO，均含有
14个电子 氮的化合物的类型 氧化值：-3MgN 离1子2型-1-3氨及铵盐 32 NH3，NH4+，共价型 -2NH2NH2，联氨（肼） -1NH2OH，羟氨 -1/3HN3，叠氮酸 0N2 氮的氧化物都有毒 +1N2O，笑气，麻醉剂 +2NO，无色气体 +3N2O3，兰色液体NO2-O=N-Cl+4NO2,棕色，N2O4，无色+5N2O5，HNO3,NO3- 12-1-3氨及铵盐氨的制取 工业上：合12成-1-3氨及铵盐 高温、高压 N2+3H2催化剂2NH3 目实前验研室究：：铵等盐离与子碱技反术应合成氨 N22N微H4波Cl等+ CNa(2O+ 解 H) 离 、吸△附 2CNaC(la2)+表2N面H反3+应
2 H
2 O 离子体
2 解离吸附 NH3 H2 H2+、2H(a) 氨的物理性质 无色、有刺激性臭味的气体 常温加压易被液化,有较大的蒸发潜热 液氨为良好溶剂，有微弱离解NH3(l)NH4++NH2K(NH3,l)=10-30(-50℃) 易溶于水,水溶液叫氨水,呈弱碱性 NH3+H2ONH3·H2O NH4++OHKb=1.8×10-
5 氨的化学性质 ••••-
3 N 取代反应
(2) HHH 取代反应
(1)氨基化物(-NH2)2Na+2NH3→2NaNH2+H2亚氨基化物(=NH)Ca(NH2)2→CaNH+NH3氮化物(≡N)2Al+2NH3→2AlN+3H2 氨的化学性质 以氨基取代其它化合物中的原子或原子团 COCl2+4NH3→CO(NH2)2+2NH4Cl取代反应
(2) ••-
3 N HHH 氨的化学性质 ••••-
3 N HHH氧化反应 氧 4NH3加+3合O2反40应0℃2N2+6H2O NH34+NHH3++5→O2N80H0℃4+4NO+6H2O 氧化4N物H32+NCH3u+23+C→uO→[Cu3(CNuH+N3)24]+26+H2O 与C8lN2H、B3r+2CaC2Nl2H3→+3CCla2C→l2·8NN2H+63HCl 铵盐 在晶型、颜色、溶解度等与钾盐类似 常把铵盐与碱金属盐列在一起 一般为无色晶体，易溶于水 因为r/pm NH4+143 K+接近133 NH4+(aq)K+(aq)更接近 r/pm537 530 铵盐 例例在晶型、颜色常、温溶解度等与钾盐类似 常N把H铵4H盐C与O3碱△金△属盐N列H3在+一H起2CO3 (N(一NHH般4)42为)C2Sr无O2O色47晶体，NN易H2溶3++于CCNr水OH2O24H3++SHHO22O4O N固H态N铵NOH盐~加C21l热0℃易△△分N解ONH+O+H+C2lHO 2—N(H—N4H产N4O)物33P4与O>34酸00根℃、2温2NN度H+3有3O+关2H+3P4OH42O 组成4铵盐3的酸一2般分2解产物
2 挥发性酸非挥发性酸 例 氨+相应酸氨 氧化性酸氮或氮氧化物 铵盐 在晶型、颜色、溶解度等与钾盐类似常把铵盐与碱金属盐列在一起。
一般为无色晶体，易溶于水。
固态铵盐加热易分解——产物与酸根、温度有关 鉴定——加入强碱并加热 NH4++OH-△NH3+H2O 12-1-4氮的氧化物*、含氧酸及其盐 氮的氧化物 名称 化学状态式(颜色) 一氮氧化二N2O气(无) 一氧化氮 气(无)NO固液(蓝) 、 三氧化二氮 N2O3 液(蓝) 二氧化氮NO2气(红棕) 四氧化二氮 N2O4 气(无) 五氧化二氮 N2O5 固(无) 化学性质 稳定 反应性能稳定 室温下分解为NO2和NO 强氧化性强烈分解为 NO2 不稳定 熔点沸点℃℃ -90.8-88.5 -163.6-151.8 -102 -3.5(分解) -11.221.2 -9221.3 30 47(分解) 12-112--41-4氮氮的的氧氧化化物亚物**硝、、含酸含氧氧及酸酸其及及其盐其盐 亚硝酸是弱酸盐亚H硝NO酸不稳H定++，N仅O存-在K于a=冷
7.、2×稀1溶0-4液中，2未制得游离酸
2 HNO2 N2O3+H2O蓝色 NO+NO2+H2O红棕色 此反应可用于NO2-的鉴定 12-112--41-4氮氮的的氧氧化化物亚物、*硝、含酸含氧氧及酸酸及其及其其盐盐 N亚O硝-+酸F是e2+弱+酸2H+盐→NO+Fe3++HO
2 2 2亚NO硝2酸-+不2I-稳+定4H，+仅→存2在NO于冷+I、2+稀2H溶2O 液中，未制得游离酸 5亚NO硝2-+酸2M盐nO一4-+般6H易+溶→于5N水O3,-+A2gMNn2O++23难H2溶
O 氧化还原性 NO3-氧化剂NO2-还原剂NO 12-112--41-4氮氮的的氧氧化化物亚物、*硝、含酸含氧氧及酸酸及其及其其盐盐 亚硝酸是弱酸盐亚硝酸不稳定，仅存在于冷、稀溶液中，未制得游离酸亚硝酸盐一般易溶于水,AgNO2难溶氧化还原性 亚硝酸盐热稳定性高 特亚别硝是酸碱盐金均属具和有碱毒土性金属的亚硝酸盐 硝酸及其盐 制取
1.硝酸——氨催化氧化法 4NH3+5O2 Pt-Rh800℃ 4NO+6H2O 2NO+O2→2NO2 3NO2+H2O→2HNO3+NO
2.硝酸盐——硝酸与相应的金属 和金属氧化物作用 硝酸及其盐1s结构
1.HNO3H
O O 2p 2p sp2杂化 N 2s2p
P 43 键
O H
O 2p ON
O 硝酸及其盐
2.NO3- N 2s2p sp2杂化 OON
O 结构 O 2p
P 64 键 O 2p O2p外来电子 硝酸及其盐 硝酸性质 无色液体，为挥发性强酸 与水可以任何比例互溶 市售受硝热酸或：光1照5m分o解l·L-1 65%~68%热H或N光O3，密度1.4g·cm-3发烟4硝HN酸O：3溶有10%4N~1O5%2+NOO22的+2浓H硝2O酸 颜色从黄色→棕色 硝酸及其盐 硝酸性质 金C3uC3属3+uPC4+强++H8C5CNH4氧aHaONH(ANO3N化N(g浓OO(O稀性3C))32u+)→→2→HC3S3uOCnC(SunONW(O→ON232OS)+b324)+HN2+A在NO2PlO冷NFO2Oe+、+C2+浓+2rH54H贵N2H2OO金OO属 反4Z应还n+原1C0产AuHSg(NN物N+O3OO32(33)稀H硝N)→酸OSb42浓ZOW→n度(·OxNH3HO33OS)22O+H3
2有NN+O2关4O34中N+O5H2不反2O 情43Z况In++生11成00HH可NN溶OO3性3(很2金4盐→Z稀属生物n()6成或的3N2H→O难其活I3溶水)O泼氧合++222性化物1N0HN4N钝OO化++23HH应OO
2 3 323 43 22 活泼金属不活泼金属非金属 浓硝酸NO2 NO2 稀硝酸N2O NO NO 极稀硝酸NH4NO3------- 与金属反应比较复杂 硝酸及其盐 硝酸性质 有人认强为氧：化性
1.存在平衡N硝O+酸HN浓O度33NO2+H2Oc(还HNO原3)产,物平衡向左移动,氮被还有原关程度越大
2.浓HNO3可进金一属步的氧活化低泼氧性化数还原产物 活泼金属不活泼金属非金属 为什么？浓硝酸NO2 NO2 稀硝酸N2O NO NO 极稀硝酸NH4NO3------- 酸越稀、金属越活泼,氮被还原程度越大 硝酸及其盐 硝酸性质 无色液体，为挥发性强酸 与水可以任何比例互溶 受热或光照分解 强氧化性 能发生硝化反应,生成硝基化合物 H2SO4 +
HNO3 —NO2+H2O 硝2酸NaN及O其盐△2NaNO硝+酸O盐性质 2大Pb多(N数O为)3无色△、易2P溶b于O水+24的N离O2子+晶O体2AgNO332△2Ag+2NO22+O22 固体硝酸盐在高温时分解 ——产物随金属离子不同而不同 金属离子活泼性硝酸盐分解产物 比Mg活泼 亚硝酸盐+O2 在Mg-Cu之间金属氧化物+NO2+O2 比Cu差 金属+NO2+O2 硝酸及其盐 硝酸盐性质 大多数为无色、易溶于水的离子晶体 固体硝酸盐在高温时分解——产物随金属离子不同而不同 固体硝酸盐在高温时是氧化剂 利用此性质可用来制造黑火药 NO3-、NO2-的鉴定
1.NO3-——棕色环实验3Fe2++NO3-+4H+→3Fe3++NO+2H2O[Fe(H2O)6]2++NO→ [Fe(NO)(H2O)5]2++H2O(棕色)
2.NNOO2--的存在会干扰NO-的鉴定NO2-可在2先醋加酸入溶N液H中C与l,、Fe加SO3热4反除应去生成
4 [Fe(NNOH)(4H++2ON)5O]S2-O→4△,N使2溶+液2H呈2O棕色 磷的同素异形体 磷有多种同12素-1-异3氨形及体铵：盐白磷、红磷、黑磷、紫磷 §结构为P4分子，四面体结构，键角60°，有应力，不稳定 §P-P键能小，性质非常活泼，可自燃§溶沸点低，易溶于有机溶剂（CS2）§与浓硝酸、强碱反应§剧毒，致死量0.15克,可用铜盐解毒 磷的同素异形体
2．红磷：链12状-1结-3构氨,及较铵稳盐定，不溶于CS2，
3．黑磷：双层结构，巨形分子，更不活泼， 400°C1200mPa白磷¾¾®红磷¾¾®黑磷 200°
C 磷的化合物的类型 -3：Li3P,Ca3P122离-1子-3型氨,易及水铵解盐 PH3,膦（lin4）,无色气体，极毒，自燃，强还原性，比NH3碱性弱 -2PH2-PH2,联膦，极毒，自燃+1H3PO2,次磷酸，一元酸（结构图）+3P4O6，PCl3,易水解 H3PO3,亚磷酸，无色晶体，熔点13°
C，二元中强酸，强还原性， +5PCl5,P4O10,强吸水性，干燥剂H3PO4,三元酸；H4P2O7,焦磷酸，四元酸，Ka1=3.0x10-
2,H5P3O10,三聚磷酸，五元酸 12-1-6磷的含氧酸及其盐种类 12-1-6磷的O含氧酸及其盐 名称化学式‖磷的氧化数n元酸 (正)磷酸H3PO4P＝HO+53 焦磷酸H4HP2OO7OHHP＝+5O
4 三聚磷酸H5P3OHO10OPH＝+O5O
5 偏磷酸OHHPO‖O3OPO＝HO+‖5O1 亚H磷O酸H‖OPH3POOP3‖POOH+OP3‖POHO2H 次磷酸H3POOH2OH+O1H
1 OH OH OH (正)磷酸 纯磷酸为无色晶体,熔点42.35°
C 是无氧化性、不挥发的三元中强酸 H3PO市4售H磷+酸+为H2粘PO稠4-状K浓a1溶=7液.1×10-
3 H含PHO3P-O4H约+8+3%HP,O相2当-与Ka21=4m6.3o×l·L1-10-
8 24
4 HPO2-H密++度P1O.6g3-·cmK-3a3=4.8×10-13
4 4 (正)磷酸 纯O磷O酸为无色O晶体
O O HO是HOP无OP氧HO化HH性O+、HP不OO挥HP发OH的三+H元OO中P强OO酸
H 受热时发生缩合作用，H形O成P缩O合P酸OH OHOH OOH OH OH OH △-4-H2H2O2O△
O OO HO一PO般O缩H合O+H酸O的OPO酸HO性HO-比H△2O正H酸O的P酸O性PP强OOHH HOOPHHOOHPHOOPOPHOOHPOH三OO聚H磷O酸
H OOHOHOH四聚焦偏磷磷酸酸 纯磷酸为无色晶体(正)磷酸 是无氧化性、不挥发的三元中强酸受热时发生缩合作用，形成缩合酸 有强的配合能力,能与许多金属离子形成配合物 如H3PO4可与Fe3+形成无色H3[Fe(PO4)2]、H[Fe(HPO4)2]以消除Fe3+干扰 溶解性 磷酸盐 Ag磷++酸P二O4氢3-盐(MHA2PgO3P4)O易4溶(于黄水色) 磷A酸g+氢+H盐P(OM42H-PO)、Ag磷3P酸O4盐((M黄P色O))
2 4 34 除AKg+++、HNa2P+、ON4-H4+盐A易g溶3P外O4,其(它黄难色溶) 为什么均生成Ag3PO4沉淀？溶液的酸性如何变化?
溶解性 磷酸盐 水解性 水P溶O液43-的P鉴O定43-——H钼PO酸42铵-试H剂2PO4- pH值13~14~
9 4~
5 PO颜43-色+12M蓝oO紫42-+24H蓝+绿+3NH4+→红 酸碱(N性H4)3碱PO性4·12M弱o碱O3性·6H2O弱+酸6H性2O (黄色) 为什么？试从解离、水解两方面解释 磷酸盐 磷酸二氢钙是重要的磷肥 普钙(过磷酸钙):用硫酸处理磷酸钙矿粉 Ca3(PO4)2+2H2SO4+4H2O
→2(CaSO4·2H2O)+Ca(H2PO4)
2 重钙(重过磷酸钙):用磷酸处理磷酸钙矿粉 Ca混5F合(P物O4即)3+普7钙H3，PO可4+直5H接2用O作→肥料5Ca(H2PO4)2·2H2O+HF 重钙的含磷量>普钙的含磷量 PCl3 磷的氯化物 •制取：过量磷在氯气中燃烧 •性质：
1.室温下是无色液体
2.在潮湿空气中强烈发烟在水中强烈水解 PCl3+3H2O→H3PO3+3HCl亚磷酸 PCl5 磷的氯化物 •制取：
1.磷与过量氯气反应
2.PCl3与氯气直接反应 •性质：
1.白色晶体
2.受热分解为PCl3和Cl2
3.易水解 水量不足PCl5+H2O→POCl3+2HCl过量水POCl3+3H2O→H3PO4+3HCl 12-1-712-1-7砷、锑、铋及其重要化合物砷、锑、铋 及其重要化合物
1.合金及金属化合物合金 •为具有金属特性的多种金属元素混合物•形成：金属在熔化状态互相溶解或混合而成 •优点：机械、物理和化学性能优于纯金属 •种类：繁多。
举例如下 合金钢——如不锈钢低熔合金——如含铟低熔合金硬质合金——如WC、TiC、CrN、FeB形状记忆合金——如Ni-Ti合金
1.合金及金属化合物 •为合金的一种 金属化合物 •形成：电负性、电子构型和原子半径相差 较大的两种金属易形成金属化合物 As、Sb、Bi可与许多金属形成金属化合物 •种类：正常金属化合物——组成固定 电子化合物——组成可变 •举例：GaAs——重要的半导体材料 伍德合金(含一定比例Bi、Sn、Cd、Pb的合金)——适用于制造子弹和轴承
2.砷、锑、铋的氧化物及其水合物 +3As2O3(白)Sb2O3(白)Bi2O3(黑) H3AsO3Sb(OH)3Bi(OH)
3 •两俗性称偏砒酸霜，有两剧性毒,中毒量弱为碱性 +•5微0A溶.0s0于25O-水50(.白0，5)g热，S水b致2中O死5溶(量淡解红为度)
0.稍B1-i2大0O.25g(红。
棕主) • 溶要于H用碱3A于sAO制s4O造+H杀6[N虫SabO剂(HO、→H除)N6]a草A极剂sO不、+稳3含H定砷O药中物强酸23两性偏酸3弱3酸性
2 •溶于浓酸As2O3+6HCl→2AsCl3+3H2O
2.砷、锑、铋的氧化物及其水合物碱性增强 +3As2O3(白)难S溶b2于O3水(白)Bi2O3(黑)H3AsO3Sb(OH)3Bi(OH)3两性偏酸两性难溶于水弱碱性 +5As2O5(白)Sb2O5(淡红)Bi2O5(红棕)H3AsO4H[Sb(OH)6]极不稳定中强酸两性偏酸弱酸性 酸性增强
2.砷、锑、铋的氧化物及其水合物 AsO43-、Sb还O原43-在性强减酸弱性介质中碱有性氧增化强性 如+3H3AAss2OO43+(白2I)-+2SHb+2O→3H(白3A)sOB3+i2IO2+3H(黑2O) 铋酸盐H在3A酸sO性3介质S中b(O是H强)3氧化B剂i(OH)
3 如H35ANs两aOB性3i在O偏碱3+酸2性M介n2质++两中1性4还H+原→性较弱强碱性 如+5AAsOs2O3-+5(I白5B+)2i3O+S+bH22-MO→5n(淡OA4s红-O+)
53B-N+i22aOI+-+5+(7H红H棕2OO) 32
4 2 Bi(OHH)33A在sO碱4性H介[质Sb中(O被H强)6]氧极化不剂稳氧定化 如Bi(中OH强)酸3+Cl2+两3N性aO偏H酸→弱酸性 酸性增强氧化性Na增Bi强O3+2NaCl+3H2O
3.砷、锑、铋的盐 •阳离子盐:M3+,M5+ As3+,As5+,Sb3+,Sb5+,铋主要形成Bi3+盐 •含氧酸盐:MO33-,MO43- AsO33-,AsO43-,SbO33-,SbO43-,NaBiO3(黄色) •离子多数无色,易水解
3.砷、锑、铋的盐 •氯化物、硝酸盐水解 AsCl3+3H2O→H3AsO3+3HClSbCl3+H2O→SbOCl+2HClBiCl3+H2O→BiOCl+2HClSb(NO3)3+H2O→SbONO3+2HNO3Bi(NO3)3+H2O→BiONO3+2HNO3配制以上盐溶液,应加入酸,抑制水解
4.砷、锑、铋的硫化物 M3+,M5+溶液中加H2S,生成硫化物 +3As2S3(黄)Sb2S3(橙红)Bi2S3(黑) 两性 两性 碱性 溶于A溶于
A、B溶于
B +5As2S5(黄)Sb2S5(橙红)两性偏酸两性 //////// 溶于A溶于AA—Na2S、(NH4)2S、强碱 B—浓HCl
4.砷、锑、铋的硫化物 碱性增强 +3A与s2SN3(a黄2S)、S(bN2HS34()橙2S红反)应Bi2S3(黑) As2S3+两3S性2-→2As两S33性-硫代亚砷碱酸性根 Sb2S3溶+3于S2A-→2溶Sb于S3A3-、硫B代亚溶锑于酸B根 +A5s2SA5+s23SS5(2黄-→)2SAbs2S453(-橙硫红代)砷酸///根///// Sb2S两5+性3S偏2-酸→2Sb两S43性-硫代锑酸根 Bi2S3+溶于S2A-→×溶于
A 酸性增强 硫代酸根 A—Na2S、(NH4)2S、强碱B—浓HCl
4.砷、锑、铋的硫化物 碱性增强 +3As2S3(黄)Sb2S3(橙红)Bi2S3(黑) 两性 两性 碱性 溶于A溶于
A、B溶于
B +5As2S5(黄)Sb2S5(橙红)//////// 与N两aO性H偏反酸应，如两性 As S溶+于6OAH- → 溶于AAsO3-+AsS 3-+3H
O 酸性2增3强
3 3
2 A—Na2S、(NH4)2S、强碱B—浓HCl
4.砷、锑、铋的硫化物 碱性增强 +3As2S3(黄)Sb2S3(橙红)Bi2S3(黑) 两性 两性 碱性 溶于A溶于
A、B溶于B+5As2S5(与黄)浓SHbC2Sl5反(橙应红)//////// Sb两2S性3+1偏2H酸Cl→2两H性3[SbCl6]+3H2SBi2S溶3+于8HACl→溶2H于[ABiCl4]+3H2S 酸性增强A—Na2S、(NH4)2S、强碱 B—浓HCl
4.砷、锑、铋的硫化物硫代酸根均无色,在碱中稳定 As2S3+3S2-→2AsS33-6H+2H3AsS3→As2S3+3H2SAs2S5+3S2-→2AsS43-6H+2H3AsS4→As2S5+3H2SSb2S3+3S2-→2SbS33-6H+2H3SbS3→Sb2S3+3H2SSb2S5+3S2-→2SbS43-6H+2H3SbS4→Sb2S5+3H2S 硫代酸不稳定，立即分解 第二节碳族元素 第二节 12-2-1碳族元素概述 ⅢA12Ⅳ-2A-1碳Ⅴ族A元素ⅥA概述Ⅶ
A 0He氦 2B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖 3Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩 4Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪 5In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙 6Tl铊Pb铅Bi铋PoAt砹Rn氡 称为碳族元素 ⅣA碳(C)硅(Si)锗(Ge)锡(Sn)铅(Pb)原子序数614325082 价主层要含电铅以子常量主锡构温不型要石下多20以(s、表S，22方n常+p面分O22铅以分302上布s)、2矿硫布3存有+广p2(2化广在
一，P04b、物s层2S(4+)伴p2保形2)
生50护式s、2在5膜+存p22在60s、26+p22银主要白是在氧色地是化空金在球数很属气地上软、和壳质化其+的水4软上合它重中、的物延金金稳+含展4种属属定量性类硫，，好仅+化强4可、次无物度防于毒矿不腐+氧、4中高耐蚀腐+蚀4同原马子素口它半主最异铁能径要多形/(挡p以镀的体m住是硅锡元：X7暗酸铁7素射灰灰盐)之线锡是色1矿一，1食
7、和，可品重白石制1罐而2锡英造2头软矿铅材的1存玻4脆料1金在璃锡。
属。
、175
离子晶铅是r(体M围生4类+裙物)/晶p型等界m态防的1金锗6护主刚是用要石重4品元0要和素的防。
5半3金X射导属线体型69的材屏料7蔽。
8灰半径锡r(材M(a2料-+S)n/p、)m>电13℃缆-白包锡皮-(b及-S铅n)7>蓄3161电℃1池脆18锡等(。
g1-S1n9) <-48℃ I白1/(锡kJ变·m为ol-1粉)末14状02灰1锡01，2此9现47象叫8“34锡疫70”
3。
电负性(cp)3.02.12.01.91.9 ⅣA碳(C)硅(Si)锗(Ge)锡(Sn)铅(Pb) 原子序数614325082 价层电子构型2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2 主要氧化数
0、+20、+20、(+2)
0、+20、+2+4+4+4+4+
4 主原子要半化径合/物pm 离 子的r氧(M化4+数)/pm 半径r(M2+)/pm 77+411712+22、+1441+127(54) 1640536978高氧化数化合物稳定性减小-低氧化-数化合73物稳1定18性增11大
9 I1/(kJ·mol即-1)惰1性40电2子10对12效应94明7显834703电负性(cp)3.02.12.01.91.9 ⅣA碳(C)硅(Si)锗(Ge)锡(Sn)铅(Pb) 原子序数典6型非金14属准金32属典50型金8属
2 价层电子构型2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2 主要氧化数非
0、+金4+2属
0、性+4+减20弱、+(，+42)金
0、属+4+性20增、+强4+
2 原子半径/pm77117122141175 离 子r(M4+)/pm1640536978 半 径r(M2+)/pm- - 73118119 I1/(kJ·mol-1)14021012947834703电负性(cp)3.02.12.01.91.9 12-2-2碳及其重要化合物
1.碳的同素异形体 金刚石 石墨 富勒烯碳原子簇（如C60） 12-2-2碳及其重要化合物 碳的同素异形体金刚石 俗称钻石，可作装饰品。
工业上用作钻头、刀具、精密轴承等。
原子晶体熔点高、硬度大室温下性质惰性 薄膜可制作手术刀、集成电路、散热芯片及各种敏感器件。
碳的同素异形体 石墨 层状结构有金属光泽质软、能导电 可作电极、坩埚、润滑剂、铅笔芯等。
通常情况下，石墨比金刚石稳定。
在工业上可采用静态加压法由石墨合成金刚石。
碳的同素异形体富勒烯碳原子簇 C60比较稳定将碱金属掺入C60晶体中,可制造超导材料。
富勒烯碳原子簇可作 C60的分子结构由60个碳原子 高温润滑剂、耐热和防火材料。
在酶抑制、抗病毒、DNA 组成的32面体切割、光动力医疗法等 的空心球结构有广泛应用前景。
12-2-2碳及其重要化合物
2.碳酸CO122溶-2于-2水碳即及形其成重碳要酸化合物 CO2+H2OH2CO3大部分CO2以水合分子形式存在 仅存在于水溶液中，至今尚未制得纯碳酸 二元弱酸 H2CO3HCO3- HCO3-+H+Ka
(1)=4.5×10-7*CO32-+H+Ka
(2)=4.7×10-11 12-2-2碳及其重要化合物
3.碳酸盐:正盐和酸式碳酸盐
(1)溶解性 自碳然酸界盐石—灰—除石N等H在4+、C碱O2金、属H(2LOi作除外用)下盐， CaCO3+C一O般2+难H溶2O→Ca(HCO3)
2 碳(难酸氢溶盐)——一般易溶 (易溶) 随难着溶自碳然酸条盐件对应的的变碳化酸，氢盐易溶 如上述Ca反CO应逆(难向溶重）新C析a(出HCCOaC)O(3易溶)
3 32 锺乳石、石笋的形成 12-2-2
碳及其重要化合物 碳酸盐——正盐和酸式碳酸盐
(1)溶解性 碳向酸浓盐碳—酸—钠除溶N液H4中+、通碱入金C属O(Li致除饱外和)盐，可一析般出难N溶aHCO2 碳酸氢盐——一般易溶
3 Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3难(易溶碳溶酸)盐对应的碳酸氢盐(溶易溶解度小) 如CaCO3(难溶）如Ca(HCO3)2(易溶) 易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小 碳酸盐——正盐和酸式碳酸盐
(2)水解性 碳酸盐——水溶液呈碱性 2碳F酸e3+氢+3盐C—O32—-+水3H溶2O液→呈2F微e碱(O性H)3
+3CO2 22可CAu溶l23+性+++23碳CCO酸O3322盐--++可H32H作O2→O沉→C淀u22A剂(Ol,H(分)O2HC离)O3某3++些33CC离OO22子 2Mg2++B3aC2+O+3C反2-O+应H2-2物O→如→MBga2C(OOH)2CO生3+成3C物O2 溶 如
3 3 金属2氢Ag氧++化CO物32-<对→应A碳g酸2C盐O3 氢氧化物 解金属氢氧化物如≈对应碳酸盐碱式碳酸盐 度金属氢氧化物>对应碳酸盐碳酸盐 23.热稳定性 热稳定性差，易分解 一M般C规O律3→MO+CO2
(1)M碱金HC属O盐>→碱土M金C属O盐+>过H渡O金+属CO盐>铵盐
(2)碳酸盐>碳3酸氢盐2>碳3酸
2 2 解释——根据离子极化概念 _++__ _+_+_ _+_+_ + + + 金属离子极化力增大 1.23当.热无稳外定电场性时，CO32-中三个O2-被C4+极 热化稳而定变性形差，易分解
2.一金M般属HC规离+O极律子化相→力当M强于O外，+电反C场极
O，化对作临用近大的一个
(1)M碱O可2金H导-产C属致生O盐C反3O>→极碱2-化破土M作裂金C用，属
O.碳盐当酸+>反过H盐2极渡分O化金解+作属CO用盐强>铵烈盐, (32.)碳金酸属盐离>子碳3的酸3极氢化盐2力>碳越3酸强，其2反极化2作用解越释强—，—碳根酸据盐离越子不极稳化定概念 _++__ _+_+_ _+_+_ + + + 金属离子极化力增大
3.热稳定性 _++__ _+_+_ _+_+_ + + + 金属离子极化力增大 Mn+ Li+Na+电Mg荷2+C少a2+,半Sr2径+B大a2+ 8电子构型 r(Mn+)/pm609565极9化9力11小3135 Mn+电子构型28反8极化8作8用小
8 分解温度/℃110018004碳02酸81盐41稳098定1277
(1)碱金属碳酸盐稳定，难分解
3.热稳定性 同 _+电荷半径_+反极化作用_+稳定性 一周 碱金+_属_ ∧_∨+_ ∧_+_∨ + + 期碱土金属 + 金属离子极化力增大 Mn+ Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+ r(Mn+)/pm60956599113135 Mn+电子构型288888 分解温度/℃1100180040281410981277
(2)碳酸盐:碱土金属比碱金属不稳定
3.热稳定性 _++__ _+_+_ _+_+_ + + + 金属离子极化力增大 Mn+ Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+ r(Mn+)/pm60956599113135Mn+电子构型28半径
8,反8极化8作用
8 分解温度/℃1100180040281410981277
(3)碱土金属碳酸盐从Mg到Ba稳定性增强
3.热稳定性 _++__ _+_+_ _+_+_ + + 过渡金属离子具有非8电子+构型,极化力强,反金属极离化子作极化用力强增大 Mn+ Fe2+Cd2+Pb2+Ag+ r(Mn+)/pm7497120126Mn+电子构型9171818+218分解温度/℃282360315218
(4)过渡金属碳酸盐稳定性较差
4.CO32-的鉴定 稀HCl或稀H2SO4、Ba(OH)2CO32-+2H+→CO2+H2O Ba(OH)
2 BaCO3(白色) 12.2.3碳化硼和碳化硅
1．碳化硼(B4C)有光泽的黑色晶体。
用焦碳和氧 化硼在电炉中反应制得。
2B2O3+7C¾®B4C+6CO碳化硼难熔，硬度大，是重要的工业磨料。
12.2.3碳化硼和碳化硅
2．碳化硅（SiC）俗称金刚砂。
用石英和焦碳在电炉中反应制得。
SiO2+3C¾®SiC+2CO碳化硅熔点高，硬度大，可用作工业磨料。
化学稳定性和热稳定性好。
机械强度大，热膨胀率低，可做高温结构陶瓷材料。
12.2.4硅及其重要化合物
1.卤化物 通式为SiX4,均为无色常温SiF4SiCl4SiBr4SiI4制取气体液体液体固体 硫酸与萤石和石英砂的混合物作用2CaF2+SiO2+2H2SO4∆ 2CaSO4+SiF4+2H2O 12.2.4硅及其重要化合物
1.卤化物 通式为重SiX要,盐均(N为a无2[S色iF6])是农业杀虫、4灭菌剂、木材防腐剂 常可温用于S制iF4造抗SiC酸l4水S泥iB、r4搪S瓷iI等4性质气体液体液体固体
1.与HF作用2HF+SiF4→H2[SiF6]
2.纯氟硅酸不存在,在水溶液中稳定
3.氟硅酸的酸性与硫酸相近 12.2.4硅及其重要化合物
1.卤化物 通式为SiX4,均为无色 常温 性质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 1制.刺取激性气无体色液液体体液体固体 12.加易热水硅解与，氯在潮湿S空i+气C中l2产∆生S浓iC烟l42.S将iC二l4+氧3化H2硅
O、→氯H、2碳SiO直3+接4加HC热l若SNiHO32与+2SCiC+l42因同C生时l2成蒸∆N发
H，SiCCl，l4+烟2雾CO更浓
4 12.2.4硅及其重要化合物
2.二氧化硅(硅石) 有两种形态如 无定形硅藻土 晶体石英 水晶——无色透明的纯石英 紫水晶(含少量Mn)碧玉 烟水晶 鸡血石 玛瑙 蛋白石(猫眼石) 12.2.4硅及其重要化合物
2.二氧化硅(硅石) 有两种形态如 无定形硅藻土 晶体石英 石英石在英160玻0℃璃时具熔有化许成多粘特稠性液体， 1其.热内膨部胀结系构数变小为，不能透规过则可状见态光，和若紫急外剧光冷，却可，制因造粘高度级化大学不器易皿再和结光晶学而仪形器 2成.制石光英导玻纤璃维。
12.2.4硅及其重要化合物
2.二氧化硅(硅石) 有两种形态如 无定形硅藻土 晶体石英 与一般酸不起反应，与氢氟酸反应 SiO2+4HF→SiF4+H2O与氢氧化钠或纯碱共熔SiO2+2NaOH△Na2SiO3+2H2OSiO2+Na2CO3△Na2SiO3+CO2 12.2.4硅及其重要化合物
2.硅酸 形式很多，组成常以xSiO2·yH2O表示随形成条件而异通常以H2SiO3表示 硅酸名称化学式xy备 注 正硅酸H4SiO412偏硅酸H2SiO311二偏硅酸H2Si2O521三偏硅酸H4Si3O832焦硅酸H6Si2O723 x≥2多硅酸 12.2.4硅及其重要化合物
2.硅酸 二OH元弱酸OH OHOH OHHS2SiiOOH3+OHHSSiiOO3H-+HH+OKSai
(1)=O2S.5i×O1H0+-H120O HOSHiO3-SiOOH32-+H+KOaH
(2)=
1.O6H×10-12 溶解度小 SiO32-+2H+→H2SiO3 开始生成可溶于水的单硅酸 以后逐步缩合脱水成硅酸溶胶 12.2.4硅及其重要化合物
2.硅酸 在稀硅酸溶胶中加入电解质凝胶在适当浓度硅酸盐溶液中加酸★ 溶液溶胶悬浮液颗粒大小/pm<103103-105>105 溶胶 分散相固 分散介质水 凝胶 水 固 12-2-4硅及其重要化合物 硅胶12-2-4硅及其重要化合物 脱去凝胶中大部分水,得硅酸干胶(硅胶) 硅胶为稍透明白色固体 硅胶有很强的吸附能力,可作吸附剂、干燥剂、催化剂的载体 变色硅胶——含氯化钴的硅胶 吸水烘烤、脱水 含无水CoCl2 [Co(H2O)6]2+
3.硅酸盐* 制取：SiO2与碱性氧化物共熔 性质：
1.除碱金属硅酸盐外，一般难溶 SiO2+M2O→M2SiO3过渡金S属iO硅+酸2盐M难O溶于→水
M,并S具iO有特征颜色CuSiO3蓝2绿色2MnSiO34浅红4色NiSiO3翠绿色Al2(SiO3)3无色透明CoSiO3紫色Fe2(SiO3)3红棕色 硅花园——“水中花园”
3.硅酸盐* 制取：SiO2与碱性氧化物共熔 性质：
1.除碱金属硅酸盐外，一般难溶
2.硅酸钠强烈水解,水溶液呈碱性 硅Si酸O3钠2-水的溶鉴液定俗—称—水加玻入璃NH,又4C称l“泡花碱” S市iO售32-水+2玻N璃H4为++粘2H稠2O状→液H体2SiO3+2NH3·H2O M(Na2O):M(SiO2)=1:3.32NH3+2H2O 12-2-5锡、铅重要化合物
1.氧1化2-2物-5和锡氢、氧铅化重物要化合物 混合氧化物 氧Pb3+O24(铅S丹nO)鲜(黑红色相色)当P于bPOb(2黄O3或橙黄色红色) 化Pb2[PbO4]数或+42PSbnOO·P2(b白O2色) PbO·PbO2 PbO2(棕黑色) Pb2[PbO4]+4HNO3→Pb(NO3)2+PbO2+2H2O PbPbO3+2HNO3→Pb(NO3)2+PbO2+H2O
2.氧化物和氢氧化物 SnO(黑色)PbO(黄或黄红色)酸性 +2Sn(OH)2(白色)Pb(OH)2(白色)增 氧 两性偏碱 两性偏碱 强 化 碱、 数SnO2(白色)PbO2(棕黑色)性 SP+nb4(OSnH()O+H2)H4(+白→色)SPnbP22b++(++O22HHH)4OO(棕色)
2 22 减弱 SPnb(OH)两2+2性O偏H-酸-→→[[SPnb((O两OHH性))44偏]]22--酸 酸性减弱、碱性增强
2.氧化物和氢氧化物 a-H2SnO3 b-H2SnO3酸 制取SSNnna(OO2S(H黑nO)色3+)-HHC2POlbOH(S黄Snn+或O浓黄H红N色O3)性
4 2
3 性质+2氧 Sn正无(O锡定H)酸形2(白粉色末) Pb偏(白O锡H色)酸2粉(白末色) 增强 溶于过两量性浓偏H碱Cl和碱难两溶性于偏酸碱和碱化 碱、 数SnO2(白色)PbO2(棕黑色)性减 +4Sn(OH)4(白色)Pb(OH)4(棕色)弱 两性偏酸 两性偏酸 酸性减弱、碱性增强
2.盐类
1.锡(Ⅱ)在碱性、酸性介质中均有还原性碱性介质：★ 2Bi3++6OH-+3[Sn(OH)4]2-→2Bi+3[Sn(OH)6]2- (黑色) 此为鉴定铋盐的方法 酸性介质：★ 2HgCl2+SnCl2→Hg2Cl2+SnCl4 SnCl2过量 (白色) Hg2Cl2+SnCl2→2Hg+SnCl4 鉴定Sn2+的方法 (黑色)
2.盐类
1.锡(Ⅱ)在碱性、酸性介质中均有还原性
2.Pb(IV)的氧化性:PbO2是强氧化剂★ 32.M锡n(2Ⅱ++)5易Pb水O解+,4SHn+C→l42在M潮nO湿-空+5气Pb中2+冒+2白H烟
O SnCl2+H22O→(紫Sn红(O色H4))Cl+HCl22PbO2+4HCl(浓)→P(b白C色l2+)Cl2+2H2O SnO22-+2H2O→(S白n(色OH))2+2OH(白色) 配制SnCl2，需加入：
1.浓HCl,防水解
2.锡粒，防氧化
2.盐类
1.锡(Ⅱ)在碱性、酸性介质中均有的还原性
2.Pb(IV)的氧化性:PbO2是强氧化剂★
3.锡(Ⅱ)易水解,SnCl4在潮湿空气中冒白烟
4.铅(II)盐:绝大多数难溶于水 PbI2(金黄色)溶解度小,溶于沸水和KI溶液 PbCl2P难b溶I+于2冷KI水→，K溶于[P热bI水]和浓HCl PbSO4难溶2于水,溶于浓2H2SO44和饱和NH4OAc PPbbSCOl2++22HHCSl(O浓()浓→)→H2P[Pbb(HCSl4O])
4 24 42 PbSO4+2OAc-(浓)→Pb(OAc)4+SO42-
2.盐类
1.锡(Ⅱ)在碱性、酸性介质中均有的还原性
2.Pb(IV)的氧化性:PbO2是强氧化剂★
3.锡(Ⅱ)易水解,SnCl4在潮湿空气中冒白烟
4.绝大多数铅盐难溶于水
5.硝酸铅与碳酸钠反应 62.PPbb2+2++的2C鉴O定32-+H2O→Pb2(OH)2CO3+CO2Pb2++CrO42-→P(b俗Cr称O铅4(白黄)色）为黄色颜料，俗称铬黄
3.硫化物 +2SnS(棕色)PbS(黑色) 碱性 碱性 +4SnS2(黄色) 酸性 ///// SnSSn+SS溶22-于NSan2SS232-H+(H2SnS3)SnS2+H2SPbS不溶于水、稀盐酸、碱金属硫化物 溶于浓盐酸和稀硝酸 PbS+4HCl(浓)→[PbCl4]2-+H2S+2H+ 3PbS+8H++2NO3-→3Pb2++3S+2NO+4H2O
3.硫化物 +2SnS(棕色) 碱性 PbS(黑色)碱性 +4SnS2(黄色) 酸性 ///// SnSSn+SSN22-a2S2SnS32-H+(H2SnS3)SnS2+H2SPbS不溶于水、稀盐酸、碱金属硫化物溶于浓盐酸注和意稀这硝两酸个反应式的不同SnS2易溶于碱金属硫化物或硫化铵 SnS2+S2-→SnS32-H+(H2SnS3)→SnS2+H2S 碳酸解离常数的计算 H2CO3碳酸HC解O离3-+常H+数K的a(1计)=4算.5×10-
7 HCO3-CO32-+H+Ka
(2)=4.7×10-11 以上的解离常数值是按 溶于水的CO2全部转为H2CO3计算的实际大部分 CO2以水合分子(CO2·H2O)形式存在 碳酸解离常数的计算 ((11))CCOO++HHOOk1(正k1)(正H)COHCKO=1.7×10-
3 2222k1(逆k1)(逆)23213
(2) CKO1=+ k1(正kO(H逆- ))k=(k正23(.正)9×2)31 0-2HC=1O.7-×
1 0 -
3
(2)CO22+Ok1H(正-k)22(k逆29(逆.)4H×)C10O33-K32=4.3×107 K2=k22(逆)=2.2×10-4=4.3×107 碳酸解离常数的计算
(1)CO+HOk1(正)HCOK=1.7×10-3 22k1(逆)231
(2)CO+OH-k2(正)HCO-K=4.3×107
2 k2(逆) 32
(1)-
(2)得HCO3-+H2OH2CO3+OH- K3= K1K = 14..73××1100-73=4.0×10-11
2 K3= KK = 1.0K×10-1=44.0×10-11 Ka
(1) a
(1) a
(1) =2.5×10-
4 即H2CO3H++HCO3- 碳酸解离常数的计算
(1)CO+HOk1(正)HCOK=1.7×10-3 22k1(逆)231
(2)CO+OH-k2(正)HCO-K=4.3×107
2 k2(逆) 32
(3)H2CO3H++HCO3-Ka
(1)=2.5×10-
4
(1)+
(3)CO2+H2OH++HCO3- K=K1Ka
(1)=(1.7×10-3)(2.5×10-4)=4.2×10-
7 Ka
(1)为H2CO3真正的Ka
(1) K即为一般书所指的Kaa((11)) 返回 硅酸盐 玻璃、水泥、硅陶酸瓷盐都含有硅酸盐 普通玻璃组成：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2加入不同的氧化物可呈现不同颜色 加入氧化物玻璃颜色 氧化钴 蓝色 氧化铈 浅红色 Fe2O3 黄色 市场出售的玉(即翡翠)为:NaAl(SiO3)
2 天然硅酸盐 种类繁多、结天构然复硅杂酸，盐通常视为SiO2 和金属氧化物相结合的化合物 名称
正长石白云石 泡沸石高岭石 石棉滑石 组成 K2O·Al2O3·6SiO2K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2ONa2O·Al2O3·2SiO2·nH2O Al2O3·2SiO2·2H2OCaO·3MgO·4SiO23MgO·4SiO2·H2O 分子筛——起“筛选”作 能让气体或液体分混子用合筛物中直径比孔径 小的分子通过，直径大的留在外面 分子筛的通式： Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O M——
金属阳离子,一般为Na+、K+、Ca2+n——金属阳离子电荷数x/n——金属阳离子个数 泡沸石是一种天然分子筛_ 人工合成分子筛 以氢氧化钠、铝酸钠、水玻璃为原料 型号 组成 4A型 Na12[Al12Si12O48]·27H2O 13X型Na86[Al86Si106O384]·264H2O Y型Na56[Al56Si136O384]·250H2O 丝光沸石型Na8[Al8Si40O96]·24H2O AX丝型型光多和沸用Y石型于型：气：用体耐于的酸石干、油燥耐产、热品吸，的收催和化净裂化化分、离可在催高化温加、氢强、酸催介化质剂中的使载用体 返回 第三节硼族元素 第三节 12-3-1硼族元素概述 ⅢA12Ⅳ-3A-1硼Ⅴ族A元素ⅥA概述Ⅶ
A 0He氦 2B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖 3Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩 4Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪 5In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙 6Tl铊Pb铅Bi铋PoAt砹Rn氡 有时称为土族元素，其中Al2O3为黏土的主要成分，既难溶又难熔 12-3-1硼族元素概述 ⅣA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl) 原子序数513314981 价层电是子自地在构然壳型自界主熔中然2没Ts要点、蕴2界l2有及矿比藏p没1游其有人最3有s、离化2:的丰3独p硼合体富1立，物4温的s的2均还4金p矿有1低属物5毒(元s、32，50素p℃分1
左6散s、2右6在p)1主要硼主氧砂要化其矿以数它(铝N液与矿0矾a态其B物土+镓它3O中矿0的金,·(1A都0熔属+lH2是3O点可O软30·、制、x)+金、H+3沸低12属O点熔0),存相合可+3+在差金用1大0于(+，生3+)1原子半硼铝径镁是产/矿p误银新m(M食白型2g8如少色半8B4含量、导可O72铊有体15作4·%H盐光材3高I可泽料O2n温的)使的
1。
、温2G2毛轻度a发金合计1脱属金6，3落170离r方(广M子硼3泛半+具)矿/用径p有m(2来M良作与g好23可导B72其的8用线O2它导于、1555金电·0M自结属性2g动构C可和灭材l62制延2)火料。
低展装和熔性8置器合0皿金
8。
8.6 I1/(铝kJ合·mo金l-1质)
轻80又1硬，57用8于5飞79机制5造58。
589电负性(cp)2.01.51.61.71.8 12-3-1硼族元素概述 ⅣA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl) 原子序数513314981 价层电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1 价主电要子氧数化价数层0电、子+3轨
0、道+数3为
0、缺+1电0子、原+1子
0、，+可
1 原子3半径/pm 884 形+成3缺电+子3化合(+3物) 143122163170 离原子半子径缺电子原子等电子缺原电子子多原电子子原子 r价(M电3+子)/p数m27∧506‖可2形成80配位∨8键8.6 价I层1/(电kJ子·m轨o道l-1)数801578电特负性点(c)2有.0空轨1道.5 579(如H55[有B8孤F4对]5)8电9子1.61.71.8 p 举例
B、AlC、多S中i、心H键(N如、BO、2H6X) 12-3-1硼族元素概述 ⅣA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl) 原子序数513314981 价层电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化数
0、+30、+30、+10、+10、+1+3+3(+3) 原子半径/pm氧88化数1+433化合1物22稳定16性3降低170离r(M子3半+)/径pm氧27化数+510化合6物2稳定8性0增8加8.6I1/(kJ·mol-1)80即1惰5性78电子5对79效应55明8显589电负性(cp)2.01.51.61.71.8 12-3-2硼的氢化物 硼氢化合1物2-性3-质2硼与的碳的氢氢化化物物(烷烃)、 硅的氢化物(硅烷)相似，所以硼的氢 化物称为硼烷 由于硼烷及其类衍型生物的特殊 通结式构、B性H质和用途BH 使硼烷及n其n+4有关的碳n硼n+烷6化 举学例成B为2H目6(乙前硼无烷)机B化4H1学0(丁主硼要烷-发10) 展领B域H之(戊一硼烷-9)BH(戊硼烷-11) 59 511 乙硼烷结构 两个3c-2e键 四个B-H2c-2e键在同一水平面上 两个3c-2e键位于水平面上下与水平面垂直 多中心键 定义：是指3个或3个以上原子之间所形成的共价键 三中心二电子键(3c-2e)简称三中心键是多中心键的一种形式 形成：硼缺烷电的子性原质子比烷等烃电活子泼原子 B缺电子原子形成二个三中心二电子键H等电子原子强度：为一般共价键强度的一半 硼烷的性质 通常情况下不稳定，在空气中能自燃B2H6(g)+3O2→B2O3(g)+3H2O(g) 遇水发生水解 B2H6(g)+6H2O→2H3BO3+6H2能与N反H应
3、速C率O大(有，孤并对放电出子大)分量子热发生曾加想合用作作用火箭或导弹的高能燃料 B2H但6+因2C毒O性→太大2[，H3而B未C采O用]B2H6+2NH3→2[H3BNH3] 12.3.3硼酸及其盐 硼的含氧酸 名称 分子式 偏硼酸正硼酸(简称硼酸)多硼酸 HBO2H3BO3xB2O3·yH2O △ △ H3BO3HOHBO2HOB2O3
2 2 12-3-3硼酸及其盐 硼酸 此结构12-使3-3硼硼酸酸具及其有盐解理性可用作润滑剂 分子间通过氢键形成接近六角形的对称层状结构，层与层之间借助微弱的范德华力联在一起因此硼酸晶体为鳞片状 硼酸 为固体酸。
微溶于冷水，在热水中 溶解度增大 一元弱酸 H3BO3+H2O [B(OH)4]-+H+Ka=5.8×10-10 水溶液显酸性,是由于硼原子是缺电子原子,价层有空轨道，能接受水解离出的OH-孤对电子，以配位键形式形成[B(OH)4]-。
硼酸 一元弱酸 H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+
K ⊖ a =
5 .8 ☓
1 0 - 10 水溶液显酸性,是由于硼原子是缺电子原子, 价层有空轨道，能接受水解离出的OH-孤对 电子，以配位键形式形成[B(OH)4]-。
硼砂化学式为Na2B4O5(OH)4·8H2O 习惯用Na2B4O7·10H2O表示无色透明晶体,在空O气H中易风化失水2- 加热至350~400℃O脱B水成O为Na2B4O7,878℃ 熔融,冷却后成玻璃状物质,即硼砂玻璃 HOB
O BOH 易溶于水,其溶解度随温度升高而增大易水解，水溶液O呈碱B性
O 4BO2-+H2OB4O72-+7H2O OHB4O72-+OH4H3BO3+2OH- 硼砂化学式为Na2B4O5(OH)4·8H2O N习a惯2B用4ON7a+2BC4OoO7·1→0H2COo表(B示O2)2·2NaBO2 无色透明晶体,在空气中易风(化蓝失色)水 N加a热2B至4O357+0
4N0i0O℃脱→水N成i(B为ON2a)2B·2NOa,B8O782℃ ~ (棕2色4)
7 N熔a融
B,O冷+却M后n成O玻→璃状M物n(质BO,即)硼·2N砂a玻BO璃 247 22
2 易溶于水,其溶解度随温度升(绿高色而)增大 分易析水化解学，曾水用溶此液性呈质碱来性鉴定某些金属离子 硼砂珠实验：铁、钴、镍、锰等金属氧化物 可溶解在硼砂熔体中,呈不同的特征颜色 硼的卤化物 BF3(g),BCl3(l),BBr3(l),BI3(s)制备 B2O3+3CaF2+3H2SO4(浓)¾®2BF3+3CaSO4+3H2O >500°
C B2O3+3C+3Cl2¾®2BCl3+3CO 硼的卤化物 BF3(g),BCl3(l),BBr3(l),BI3(s) 性质BCl3极易水解,形成烟雾. BCl3+3H2O¾®2H3BO3+3HClBF3部分水解,生成HBF4. BF3+HF¾®HBF4(强酸) BF3,BCl3是lewis酸,有机反应的催化剂 12-3-4氧化铝和氢氧化铝氧化铝 12-3两-4种氧主化要铝变和体氢氧化铝 α-Al2O3(刚玉)γ-Al2O3(活性氧化铝)硬度大，密度大Cr(Ⅲ硬)度—小—，红质宝轻石熔刚点玉高中，不含溶微于量酸不溶于水,溶于酸和碱 化学性质稳定Fe(表Ⅱ面)、F积e(大Ⅲ,)有、T强i(Ⅳ的) 可作高硬质材料吸附能—力—和蓝催化宝活石性耐磨刚材料玉和中耐含火少材量料Fe可3O作4—吸—附刚剂玉和催粉化剂 氢氧化铝 在铝酸盐溶液中通入CO2,得到晶态Al(OH)3 2[Al(OH)4]-+CO2→2Al(OH)3+CO32-+H2O (白色) 在铝(III)盐溶液中加入氨水或适量碱,得到凝胶状含水量不定的水合氧化铝 (Al2O3·xH2O)通常也写成Al(OH)
3 难溶于水两性 氢氧化铝 溶于酸溶于碱 Al(OH)3+3H+→Al3++3H2OAl(OH)3+OH-→[Al(OH)4]- 经光谱实验证实：溶液中不存在AlO2-或AlO33- 三氯化铝12-3-5铝盐 无水AlCl3只能12用-3干-5法铝制盐取 △ 2Al+3Cl2 2AlCl3 △ Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO 无水AlCl3在水中发生水解，在潮湿空气 中因强烈水解而冒烟 无水AlCl3溶于有机溶剂 常温下纯AlCl3为无色晶体气态AlCl3为双聚分子 三氯化铝双聚分子结构动画演示 2个Al原子与两侧的4个Cl原子在同一平面上中间的2个Cl原子位于该平面两侧 硫酸铝 制取：氢氧化铝与浓硫酸反应 2Al(OH)3+3H2SO4→Al2(SO4)3+6H2OAl2O3+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2O 常温下自溶液析出的是无色针状晶体 (Al2(SO4)3·18H2O) 易溶于水，易形成矾KAl(SO4)2·12H2O 水溶液由于Al3+水解呈酸性Al3++H2O[Al(OH)]++H+ 硫酸铝 弱制酸取的：铝氢盐氧在化水铝中与浓完硫全酸水反解应2AAll(3O+H+)33+S32H-2+SO64H→2OA¾l2(®SO4)3+6H2OAl2O3+3H2SO24Al→(OAH)l23(↓SO4+)3+33HH2S2O↑ 2A常l3温+下+自3C溶O3液2-析+出3的H2是O无¾色®针状晶体2Al((OAHl2)(3S↓O4)+3·138HCO2O2↑) 易溶于水，易形成矾Al(SO4)2·12H2O 水溶液由于Al3+水解呈酸性 Al3++H2O[Al(OH)]++H+ Al3+的鉴定 Al3++铝试剂→红色絮状沉淀（pH=4~5） 第四节对角关系 第四节 Ⅰ
A 0 1HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHe 2LiBeBCNOFNe 3NaMgAlSiPSClAr 4KCaGaGeAsSeBrKr 5RbSrInSnSbTeIXe 6CsBaTlPbBiPoAtRn 7FrRa 周期系中有些元素的性质常与它右下方相邻的另一元素类似，这种关系叫对角关系 硼与硅的相似性 性质 硼(B) 单晶态 原子晶体 质与碱作用置换出氢 含氧酸酸性很弱Ka≈10-10稳定性很稳定 多酸和多酸盐链状或环状 重金属颜色特征颜色 含氧酸盐溶解度较小 氢化物稳定性不稳定 卤化物水解性极易水解 硅(Si)原子晶体置换出氢很弱Ka
(1)≈10-10 稳定链状或环状 特征颜色较小 不稳定极易水解
2.锂与镁的相似性 ¨单质在过量氧中燃烧时，均只生成正常氧化物； ¨氢氧化物均为中强碱，而且在水中的溶解度都不大； ¨氟化物、碳酸盐、磷酸盐等均难溶；¨氯化物都能溶于有机溶剂(如乙醇)；¨碳酸盐在受热时，均能分解成相应的 氧化物（Li2O、MgO）。
3．铍与铝的相似性 ¨单质均为活泼金属，其标准电极电势 相近：E(Be2+/Be)=-1.847V,E(Al3+/Al)=-1.662V； ¨单质均为两性金属，它们既能溶于酸也能溶于强碱； ¨单质都能被冷、浓硝酸钝化；¨氯化物均为双聚物，并显示共价性， 可以升华，且溶于有机溶剂
0 ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHe氦2B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖3Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩4Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪5In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙6Tl铊Pb铅Bi铋PoAt砹Rn氡 此族元素称为氮族元素 Ⅴ
A 氮(N)磷(P)砷(As)锑(Sb)铋(Bi) 原子序数
7 15335183 价层电子构型2s22p33s23p34s24p35s25p36s26p3 主要以以单化主质合要形-状
3、矿式0态石存存-3为在、在0硫于于化-大3自、物气0然矿中界(-，3)，、0(-3)、0主是要动氧熔化、最如点数植重雄(2物+要+黄7311不、、的(℃++A可42矿)s、、4+缺S石34沸、少)+是、5点的磷雌+(3元
1、灰黄7+素54石(0A+℃
3。
s、2)+S53)+
3、+5
原子半径是辉/动p锑m植矿物+(7S50相不b2差S可31较)1缺、0大少辉1的铋21元矿素(B14。
i12S3)155 r(M3-可)/pm做有主原1多7要子1种用能同2于反1素2制应异造堆2形2合中2体金的245
213离子主r(要M3有+)/白pm磷1(或6冷黄却磷44剂)、红58磷和7黑6磷。
103 半径r(M5+)/pm1338466076 I1/(kJ·mol-1)14021012947834703电负性(cp)3.02.12.01.91.9 Ⅴ
A 氮(N)磷(P)砷(As)锑(Sb)铋(Bi) 原子序数价层电子构型 典27型3非金125属3323准3金属5213 2s2p3s3p4s4p5s5p 金823属3 6s6p -3、0-3、0-3、0(-3)、0(-3)、
0 主要氧化数金++31属、、++24性+增
3、+加
5，+3非、+5金+属
3、+性5降+
3、低+
5 原子半径/pm70110121141155 离子r(M3-)/pm171212222245213半径r(M3+)/pm16445876103 r(M5+)/pm1338466076 I1/(kJ·mol-1)14021012947834703电负性(cp)3.02.12.01.91.9 Ⅴ
A 氮(N)磷(P)砷(As)锑(Sb)铋(Bi) 具有多种氧化数+原5子序存数在7└含1氧5酸及3其3盐┘5183 价层电子构型2s22p33s23p34s24p35s25p36s26p3 MBiO3 -3、
0 主+要3氧M化3+盐数+└
1、不+2存-在3、0┘-└3少、0量(存-3)在、0┘(-3存)、
0 +
3、+4、+
3、+5+
3、+5+
3、+5+
3、+5 在 +
5 原子半径/pm70110121141155 离子r(M3-)/pm氧化17数1为+2132物质22的2稳定245性增21加
3 半径r(M3+)/pm氧化16数为+454物质5的8稳定76性降10低
3 r(M5+)/pm1338466076 I1/(kJ·mol-1)此14现02象1称01为2惰94性7电子834对效70应
3 电负性(cp)3.02.12.01.91.9 12-1-2氮气 氮气与等电子体 氮气是双原子12分-1子-
3，氨两及个铵氮盐原子以三键结 合,键能（946KJ/mol）相当大,所以氮气 分子具有相当的稳定性。
氮气在常温下化 学性质很不活泼，表现出高的化学惰性， 常用作保护气体。
具有相同原子数和电子数目的分子（或离 子）称为等电子体。
等电子体具有相似的 结构和类似的性质。
如：N2和CO，均含有
14个电子 氮的化合物的类型 氧化值：-3MgN 离1子2型-1-3氨及铵盐 32 NH3，NH4+，共价型 -2NH2NH2，联氨（肼） -1NH2OH，羟氨 -1/3HN3，叠氮酸 0N2 氮的氧化物都有毒 +1N2O，笑气，麻醉剂 +2NO，无色气体 +3N2O3，兰色液体NO2-O=N-Cl+4NO2,棕色，N2O4，无色+5N2O5，HNO3,NO3- 12-1-3氨及铵盐氨的制取 工业上：合12成-1-3氨及铵盐 高温、高压 N2+3H2催化剂2NH3 目实前验研室究：：铵等盐离与子碱技反术应合成氨 N22N微H4波Cl等+ CNa(2O+ 解 H) 离 、吸△附 2CNaC(la2)+表2N面H反3+应
2 H
2 O 离子体
2 解离吸附 NH3 H2 H2+、2H(a) 氨的物理性质 无色、有刺激性臭味的气体 常温加压易被液化,有较大的蒸发潜热 液氨为良好溶剂，有微弱离解NH3(l)NH4++NH2K(NH3,l)=10-30(-50℃) 易溶于水,水溶液叫氨水,呈弱碱性 NH3+H2ONH3·H2O NH4++OHKb=1.8×10-
5 氨的化学性质 ••••-
3 N 取代反应
(2) HHH 取代反应
(1)氨基化物(-NH2)2Na+2NH3→2NaNH2+H2亚氨基化物(=NH)Ca(NH2)2→CaNH+NH3氮化物(≡N)2Al+2NH3→2AlN+3H2 氨的化学性质 以氨基取代其它化合物中的原子或原子团 COCl2+4NH3→CO(NH2)2+2NH4Cl取代反应
(2) ••-
3 N HHH 氨的化学性质 ••••-
3 N HHH氧化反应 氧 4NH3加+3合O2反40应0℃2N2+6H2O NH34+NHH3++5→O2N80H0℃4+4NO+6H2O 氧化4N物H32+NCH3u+23+C→uO→[Cu3(CNuH+N3)24]+26+H2O 与C8lN2H、B3r+2CaC2Nl2H3→+3CCla2C→l2·8NN2H+63HCl 铵盐 在晶型、颜色、溶解度等与钾盐类似 常把铵盐与碱金属盐列在一起 一般为无色晶体，易溶于水 因为r/pm NH4+143 K+接近133 NH4+(aq)K+(aq)更接近 r/pm537 530 铵盐 例例在晶型、颜色常、温溶解度等与钾盐类似 常N把H铵4H盐C与O3碱△金△属盐N列H3在+一H起2CO3 (N(一NHH般4)42为)C2Sr无O2O色47晶体，NN易H2溶3++于CCNr水OH2O24H3++SHHO22O4O N固H态N铵NOH盐~加C21l热0℃易△△分N解ONH+O+H+C2lHO 2—N(H—N4H产N4O)物33P4与O>34酸00根℃、2温2NN度H+3有3O+关2H+3P4OH42O 组成4铵盐3的酸一2般分2解产物
2 挥发性酸非挥发性酸 例 氨+相应酸氨 氧化性酸氮或氮氧化物 铵盐 在晶型、颜色、溶解度等与钾盐类似常把铵盐与碱金属盐列在一起。
一般为无色晶体，易溶于水。
固态铵盐加热易分解——产物与酸根、温度有关 鉴定——加入强碱并加热 NH4++OH-△NH3+H2O 12-1-4氮的氧化物*、含氧酸及其盐 氮的氧化物 名称 化学状态式(颜色) 一氮氧化二N2O气(无) 一氧化氮 气(无)NO固液(蓝) 、 三氧化二氮 N2O3 液(蓝) 二氧化氮NO2气(红棕) 四氧化二氮 N2O4 气(无) 五氧化二氮 N2O5 固(无) 化学性质 稳定 反应性能稳定 室温下分解为NO2和NO 强氧化性强烈分解为 NO2 不稳定 熔点沸点℃℃ -90.8-88.5 -163.6-151.8 -102 -3.5(分解) -11.221.2 -9221.3 30 47(分解) 12-112--41-4氮氮的的氧氧化化物亚物**硝、、含酸含氧氧及酸酸其及及其盐其盐 亚硝酸是弱酸盐亚H硝NO酸不稳H定++，N仅O存-在K于a=冷
7.、2×稀1溶0-4液中，2未制得游离酸
2 HNO2 N2O3+H2O蓝色 NO+NO2+H2O红棕色 此反应可用于NO2-的鉴定 12-112--41-4氮氮的的氧氧化化物亚物、*硝、含酸含氧氧及酸酸及其及其其盐盐 N亚O硝-+酸F是e2+弱+酸2H+盐→NO+Fe3++HO
2 2 2亚NO硝2酸-+不2I-稳+定4H，+仅→存2在NO于冷+I、2+稀2H溶2O 液中，未制得游离酸 5亚NO硝2-+酸2M盐nO一4-+般6H易+溶→于5N水O3,-+A2gMNn2O++23难H2溶
O 氧化还原性 NO3-氧化剂NO2-还原剂NO 12-112--41-4氮氮的的氧氧化化物亚物、*硝、含酸含氧氧及酸酸及其及其其盐盐 亚硝酸是弱酸盐亚硝酸不稳定，仅存在于冷、稀溶液中，未制得游离酸亚硝酸盐一般易溶于水,AgNO2难溶氧化还原性 亚硝酸盐热稳定性高 特亚别硝是酸碱盐金均属具和有碱毒土性金属的亚硝酸盐 硝酸及其盐 制取
1.硝酸——氨催化氧化法 4NH3+5O2 Pt-Rh800℃ 4NO+6H2O 2NO+O2→2NO2 3NO2+H2O→2HNO3+NO
2.硝酸盐——硝酸与相应的金属 和金属氧化物作用 硝酸及其盐1s结构
1.HNO3H
O O 2p 2p sp2杂化 N 2s2p
P 43 键
O H
O 2p ON
O 硝酸及其盐
2.NO3- N 2s2p sp2杂化 OON
O 结构 O 2p
P 64 键 O 2p O2p外来电子 硝酸及其盐 硝酸性质 无色液体，为挥发性强酸 与水可以任何比例互溶 市售受硝热酸或：光1照5m分o解l·L-1 65%~68%热H或N光O3，密度1.4g·cm-3发烟4硝HN酸O：3溶有10%4N~1O5%2+NOO22的+2浓H硝2O酸 颜色从黄色→棕色 硝酸及其盐 硝酸性质 金C3uC3属3+uPC4+强++H8C5CNH4氧aHaONH(ANO3N化N(g浓OO(O稀性3C))32u+)→→2→HC3S3uOCnC(SunONW(O→ON232OS)+b324)+HN2+A在NO2PlO冷NFO2Oe+、+C2+浓+2rH54H贵N2H2OO金OO属 反4Z应还n+原1C0产AuHSg(NN物N+O3OO32(33)稀H硝N)→酸OSb42浓ZOW→n度(·OxNH3HO33OS)22O+H3
2有NN+O2关4O34中N+O5H2不反2O 情43Z况In++生11成00HH可NN溶OO3性3(很2金4盐→Z稀属生物n()6成或的3N2H→O难其活I3溶水)O泼氧合++222性化物1N0HN4N钝OO化++23HH应OO
2 3 323 43 22 活泼金属不活泼金属非金属 浓硝酸NO2 NO2 稀硝酸N2O NO NO 极稀硝酸NH4NO3------- 与金属反应比较复杂 硝酸及其盐 硝酸性质 有人认强为氧：化性
1.存在平衡N硝O+酸HN浓O度33NO2+H2Oc(还HNO原3)产,物平衡向左移动,氮被还有原关程度越大
2.浓HNO3可进金一属步的氧活化低泼氧性化数还原产物 活泼金属不活泼金属非金属 为什么？浓硝酸NO2 NO2 稀硝酸N2O NO NO 极稀硝酸NH4NO3------- 酸越稀、金属越活泼,氮被还原程度越大 硝酸及其盐 硝酸性质 无色液体，为挥发性强酸 与水可以任何比例互溶 受热或光照分解 强氧化性 能发生硝化反应,生成硝基化合物 H2SO4 +
HNO3 —NO2+H2O 硝2酸NaN及O其盐△2NaNO硝+酸O盐性质 2大Pb多(N数O为)3无色△、易2P溶b于O水+24的N离O2子+晶O体2AgNO332△2Ag+2NO22+O22 固体硝酸盐在高温时分解 ——产物随金属离子不同而不同 金属离子活泼性硝酸盐分解产物 比Mg活泼 亚硝酸盐+O2 在Mg-Cu之间金属氧化物+NO2+O2 比Cu差 金属+NO2+O2 硝酸及其盐 硝酸盐性质 大多数为无色、易溶于水的离子晶体 固体硝酸盐在高温时分解——产物随金属离子不同而不同 固体硝酸盐在高温时是氧化剂 利用此性质可用来制造黑火药 NO3-、NO2-的鉴定
1.NO3-——棕色环实验3Fe2++NO3-+4H+→3Fe3++NO+2H2O[Fe(H2O)6]2++NO→ [Fe(NO)(H2O)5]2++H2O(棕色)
2.NNOO2--的存在会干扰NO-的鉴定NO2-可在2先醋加酸入溶N液H中C与l,、Fe加SO3热4反除应去生成
4 [Fe(NNOH)(4H++2ON)5O]S2-O→4△,N使2溶+液2H呈2O棕色 磷的同素异形体 磷有多种同12素-1-异3氨形及体铵：盐白磷、红磷、黑磷、紫磷 §结构为P4分子，四面体结构，键角60°，有应力，不稳定 §P-P键能小，性质非常活泼，可自燃§溶沸点低，易溶于有机溶剂（CS2）§与浓硝酸、强碱反应§剧毒，致死量0.15克,可用铜盐解毒 磷的同素异形体
2．红磷：链12状-1结-3构氨,及较铵稳盐定，不溶于CS2，
3．黑磷：双层结构，巨形分子，更不活泼， 400°C1200mPa白磷¾¾®红磷¾¾®黑磷 200°
C 磷的化合物的类型 -3：Li3P,Ca3P122离-1子-3型氨,易及水铵解盐 PH3,膦（lin4）,无色气体，极毒，自燃，强还原性，比NH3碱性弱 -2PH2-PH2,联膦，极毒，自燃+1H3PO2,次磷酸，一元酸（结构图）+3P4O6，PCl3,易水解 H3PO3,亚磷酸，无色晶体，熔点13°
C，二元中强酸，强还原性， +5PCl5,P4O10,强吸水性，干燥剂H3PO4,三元酸；H4P2O7,焦磷酸，四元酸，Ka1=3.0x10-
2,H5P3O10,三聚磷酸，五元酸 12-1-6磷的含氧酸及其盐种类 12-1-6磷的O含氧酸及其盐 名称化学式‖磷的氧化数n元酸 (正)磷酸H3PO4P＝HO+53 焦磷酸H4HP2OO7OHHP＝+5O
4 三聚磷酸H5P3OHO10OPH＝+O5O
5 偏磷酸OHHPO‖O3OPO＝HO+‖5O1 亚H磷O酸H‖OPH3POOP3‖POOH+OP3‖POHO2H 次磷酸H3POOH2OH+O1H
1 OH OH OH (正)磷酸 纯磷酸为无色晶体,熔点42.35°
C 是无氧化性、不挥发的三元中强酸 H3PO市4售H磷+酸+为H2粘PO稠4-状K浓a1溶=7液.1×10-
3 H含PHO3P-O4H约+8+3%HP,O相2当-与Ka21=4m6.3o×l·L1-10-
8 24
4 HPO2-H密++度P1O.6g3-·cmK-3a3=4.8×10-13
4 4 (正)磷酸 纯O磷O酸为无色O晶体
O O HO是HOP无OP氧HO化HH性O+、HP不OO挥HP发OH的三+H元OO中P强OO酸
H 受热时发生缩合作用，H形O成P缩O合P酸OH OHOH OOH OH OH OH △-4-H2H2O2O△
O OO HO一PO般O缩H合O+H酸O的OPO酸HO性HO-比H△2O正H酸O的P酸O性PP强OOHH HOOPHHOOHPHOOPOPHOOHPOH三OO聚H磷O酸
H OOHOHOH四聚焦偏磷磷酸酸 纯磷酸为无色晶体(正)磷酸 是无氧化性、不挥发的三元中强酸受热时发生缩合作用，形成缩合酸 有强的配合能力,能与许多金属离子形成配合物 如H3PO4可与Fe3+形成无色H3[Fe(PO4)2]、H[Fe(HPO4)2]以消除Fe3+干扰 溶解性 磷酸盐 Ag磷++酸P二O4氢3-盐(MHA2PgO3P4)O易4溶(于黄水色) 磷A酸g+氢+H盐P(OM42H-PO)、Ag磷3P酸O4盐((M黄P色O))
2 4 34 除AKg+++、HNa2P+、ON4-H4+盐A易g溶3P外O4,其(它黄难色溶) 为什么均生成Ag3PO4沉淀？溶液的酸性如何变化?
溶解性 磷酸盐 水解性 水P溶O液43-的P鉴O定43-——H钼PO酸42铵-试H剂2PO4- pH值13~14~
9 4~
5 PO颜43-色+12M蓝oO紫42-+24H蓝+绿+3NH4+→红 酸碱(N性H4)3碱PO性4·12M弱o碱O3性·6H2O弱+酸6H性2O (黄色) 为什么？试从解离、水解两方面解释 磷酸盐 磷酸二氢钙是重要的磷肥 普钙(过磷酸钙):用硫酸处理磷酸钙矿粉 Ca3(PO4)2+2H2SO4+4H2O
→2(CaSO4·2H2O)+Ca(H2PO4)
2 重钙(重过磷酸钙):用磷酸处理磷酸钙矿粉 Ca混5F合(P物O4即)3+普7钙H3，PO可4+直5H接2用O作→肥料5Ca(H2PO4)2·2H2O+HF 重钙的含磷量>普钙的含磷量 PCl3 磷的氯化物 •制取：过量磷在氯气中燃烧 •性质：
1.室温下是无色液体
2.在潮湿空气中强烈发烟在水中强烈水解 PCl3+3H2O→H3PO3+3HCl亚磷酸 PCl5 磷的氯化物 •制取：
1.磷与过量氯气反应
2.PCl3与氯气直接反应 •性质：
1.白色晶体
2.受热分解为PCl3和Cl2
3.易水解 水量不足PCl5+H2O→POCl3+2HCl过量水POCl3+3H2O→H3PO4+3HCl 12-1-712-1-7砷、锑、铋及其重要化合物砷、锑、铋 及其重要化合物
1.合金及金属化合物合金 •为具有金属特性的多种金属元素混合物•形成：金属在熔化状态互相溶解或混合而成 •优点：机械、物理和化学性能优于纯金属 •种类：繁多。
举例如下 合金钢——如不锈钢低熔合金——如含铟低熔合金硬质合金——如WC、TiC、CrN、FeB形状记忆合金——如Ni-Ti合金
1.合金及金属化合物 •为合金的一种 金属化合物 •形成：电负性、电子构型和原子半径相差 较大的两种金属易形成金属化合物 As、Sb、Bi可与许多金属形成金属化合物 •种类：正常金属化合物——组成固定 电子化合物——组成可变 •举例：GaAs——重要的半导体材料 伍德合金(含一定比例Bi、Sn、Cd、Pb的合金)——适用于制造子弹和轴承
2.砷、锑、铋的氧化物及其水合物 +3As2O3(白)Sb2O3(白)Bi2O3(黑) H3AsO3Sb(OH)3Bi(OH)
3 •两俗性称偏砒酸霜，有两剧性毒,中毒量弱为碱性 +•5微0A溶.0s0于25O-水50(.白0，5)g热，S水b致2中O死5溶(量淡解红为度)
0.稍B1-i2大0O.25g(红。
棕主) • 溶要于H用碱3A于sAO制s4O造+H杀6[N虫SabO剂(HO、→H除)N6]a草A极剂sO不、+稳3含H定砷O药中物强酸23两性偏酸3弱3酸性
2 •溶于浓酸As2O3+6HCl→2AsCl3+3H2O
2.砷、锑、铋的氧化物及其水合物碱性增强 +3As2O3(白)难S溶b2于O3水(白)Bi2O3(黑)H3AsO3Sb(OH)3Bi(OH)3两性偏酸两性难溶于水弱碱性 +5As2O5(白)Sb2O5(淡红)Bi2O5(红棕)H3AsO4H[Sb(OH)6]极不稳定中强酸两性偏酸弱酸性 酸性增强
2.砷、锑、铋的氧化物及其水合物 AsO43-、Sb还O原43-在性强减酸弱性介质中碱有性氧增化强性 如+3H3AAss2OO43+(白2I)-+2SHb+2O→3H(白3A)sOB3+i2IO2+3H(黑2O) 铋酸盐H在3A酸sO性3介质S中b(O是H强)3氧化B剂i(OH)
3 如H35ANs两aOB性3i在O偏碱3+酸2性M介n2质++两中1性4还H+原→性较弱强碱性 如+5AAsOs2O3-+5(I白5B+)2i3O+S+bH22-MO→5n(淡OA4s红-O+)
53B-N+i22aOI+-+5+(7H红H棕2OO) 32
4 2 Bi(OHH)33A在sO碱4性H介[质Sb中(O被H强)6]氧极化不剂稳氧定化 如Bi(中OH强)酸3+Cl2+两3N性aO偏H酸→弱酸性 酸性增强氧化性Na增Bi强O3+2NaCl+3H2O
3.砷、锑、铋的盐 •阳离子盐:M3+,M5+ As3+,As5+,Sb3+,Sb5+,铋主要形成Bi3+盐 •含氧酸盐:MO33-,MO43- AsO33-,AsO43-,SbO33-,SbO43-,NaBiO3(黄色) •离子多数无色,易水解
3.砷、锑、铋的盐 •氯化物、硝酸盐水解 AsCl3+3H2O→H3AsO3+3HClSbCl3+H2O→SbOCl+2HClBiCl3+H2O→BiOCl+2HClSb(NO3)3+H2O→SbONO3+2HNO3Bi(NO3)3+H2O→BiONO3+2HNO3配制以上盐溶液,应加入酸,抑制水解
4.砷、锑、铋的硫化物 M3+,M5+溶液中加H2S,生成硫化物 +3As2S3(黄)Sb2S3(橙红)Bi2S3(黑) 两性 两性 碱性 溶于A溶于
A、B溶于
B +5As2S5(黄)Sb2S5(橙红)两性偏酸两性 //////// 溶于A溶于AA—Na2S、(NH4)2S、强碱 B—浓HCl
4.砷、锑、铋的硫化物 碱性增强 +3A与s2SN3(a黄2S)、S(bN2HS34()橙2S红反)应Bi2S3(黑) As2S3+两3S性2-→2As两S33性-硫代亚砷碱酸性根 Sb2S3溶+3于S2A-→2溶Sb于S3A3-、硫B代亚溶锑于酸B根 +A5s2SA5+s23SS5(2黄-→)2SAbs2S453(-橙硫红代)砷酸///根///// Sb2S两5+性3S偏2-酸→2Sb两S43性-硫代锑酸根 Bi2S3+溶于S2A-→×溶于
A 酸性增强 硫代酸根 A—Na2S、(NH4)2S、强碱B—浓HCl
4.砷、锑、铋的硫化物 碱性增强 +3As2S3(黄)Sb2S3(橙红)Bi2S3(黑) 两性 两性 碱性 溶于A溶于
A、B溶于
B +5As2S5(黄)Sb2S5(橙红)//////// 与N两aO性H偏反酸应，如两性 As S溶+于6OAH- → 溶于AAsO3-+AsS 3-+3H
O 酸性2增3强
3 3
2 A—Na2S、(NH4)2S、强碱B—浓HCl
4.砷、锑、铋的硫化物 碱性增强 +3As2S3(黄)Sb2S3(橙红)Bi2S3(黑) 两性 两性 碱性 溶于A溶于
A、B溶于B+5As2S5(与黄)浓SHbC2Sl5反(橙应红)//////// Sb两2S性3+1偏2H酸Cl→2两H性3[SbCl6]+3H2SBi2S溶3+于8HACl→溶2H于[ABiCl4]+3H2S 酸性增强A—Na2S、(NH4)2S、强碱 B—浓HCl
4.砷、锑、铋的硫化物硫代酸根均无色,在碱中稳定 As2S3+3S2-→2AsS33-6H+2H3AsS3→As2S3+3H2SAs2S5+3S2-→2AsS43-6H+2H3AsS4→As2S5+3H2SSb2S3+3S2-→2SbS33-6H+2H3SbS3→Sb2S3+3H2SSb2S5+3S2-→2SbS43-6H+2H3SbS4→Sb2S5+3H2S 硫代酸不稳定，立即分解 第二节碳族元素 第二节 12-2-1碳族元素概述 ⅢA12Ⅳ-2A-1碳Ⅴ族A元素ⅥA概述Ⅶ
A 0He氦 2B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖 3Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩 4Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪 5In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙 6Tl铊Pb铅Bi铋PoAt砹Rn氡 称为碳族元素 ⅣA碳(C)硅(Si)锗(Ge)锡(Sn)铅(Pb)原子序数614325082 价主层要含电铅以子常量主锡构温不型要石下多20以(s、表S，22方n常+p面分O22铅以分302上布s)、2矿硫布3存有+广p2(2化广在
一，P04b、物s层2S(4+)伴p2保形2)
生50护式s、2在5膜+存p22在60s、26+p22银主要白是在氧色地是化空金在球数很属气地上软、和壳质化其+的水4软上合它重中、的物延金金稳+含展4种属属定量性类硫，，好仅+化强4可、次无物度防于毒矿不腐+氧、4中高耐蚀腐+蚀4同原马子素口它半主最异铁能径要多形/(挡p以镀的体m住是硅锡元：X7暗酸铁7素射灰灰盐)之线锡是色1矿一，1食
7、和，可品重白石制1罐而2锡英造2头软矿铅材的1存玻4脆料1金在璃锡。
属。
、175
离子晶铅是r(体M围生4类+裙物)/晶p型等界m态防的1金锗6护主刚是用要石重4品元0要和素的防。
5半3金X射导属线体型69的材屏料7蔽。
8灰半径锡r(材M(a2料-+S)n/p、)m>电13℃缆-白包锡皮-(b及-S铅n)7>蓄3161电℃1池脆18锡等(。
g1-S1n9) <-48℃ I白1/(锡kJ变·m为ol-1粉)末14状02灰1锡01，2此9现47象叫8“34锡疫70”
3。
电负性(cp)3.02.12.01.91.9 ⅣA碳(C)硅(Si)锗(Ge)锡(Sn)铅(Pb) 原子序数614325082 价层电子构型2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2 主要氧化数
0、+20、+20、(+2)
0、+20、+2+4+4+4+4+
4 主原子要半化径合/物pm 离 子的r氧(M化4+数)/pm 半径r(M2+)/pm 77+411712+22、+1441+127(54) 1640536978高氧化数化合物稳定性减小-低氧化-数化合73物稳1定18性增11大
9 I1/(kJ·mol即-1)惰1性40电2子10对12效应94明7显834703电负性(cp)3.02.12.01.91.9 ⅣA碳(C)硅(Si)锗(Ge)锡(Sn)铅(Pb) 原子序数典6型非金14属准金32属典50型金8属
2 价层电子构型2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2 主要氧化数非
0、+金4+2属
0、性+4+减20弱、+(，+42)金
0、属+4+性20增、+强4+
2 原子半径/pm77117122141175 离 子r(M4+)/pm1640536978 半 径r(M2+)/pm- - 73118119 I1/(kJ·mol-1)14021012947834703电负性(cp)3.02.12.01.91.9 12-2-2碳及其重要化合物
1.碳的同素异形体 金刚石 石墨 富勒烯碳原子簇（如C60） 12-2-2碳及其重要化合物 碳的同素异形体金刚石 俗称钻石，可作装饰品。
工业上用作钻头、刀具、精密轴承等。
原子晶体熔点高、硬度大室温下性质惰性 薄膜可制作手术刀、集成电路、散热芯片及各种敏感器件。
碳的同素异形体 石墨 层状结构有金属光泽质软、能导电 可作电极、坩埚、润滑剂、铅笔芯等。
通常情况下，石墨比金刚石稳定。
在工业上可采用静态加压法由石墨合成金刚石。
碳的同素异形体富勒烯碳原子簇 C60比较稳定将碱金属掺入C60晶体中,可制造超导材料。
富勒烯碳原子簇可作 C60的分子结构由60个碳原子 高温润滑剂、耐热和防火材料。
在酶抑制、抗病毒、DNA 组成的32面体切割、光动力医疗法等 的空心球结构有广泛应用前景。
12-2-2碳及其重要化合物
2.碳酸CO122溶-2于-2水碳即及形其成重碳要酸化合物 CO2+H2OH2CO3大部分CO2以水合分子形式存在 仅存在于水溶液中，至今尚未制得纯碳酸 二元弱酸 H2CO3HCO3- HCO3-+H+Ka
(1)=4.5×10-7*CO32-+H+Ka
(2)=4.7×10-11 12-2-2碳及其重要化合物
3.碳酸盐:正盐和酸式碳酸盐
(1)溶解性 自碳然酸界盐石—灰—除石N等H在4+、C碱O2金、属H(2LOi作除外用)下盐， CaCO3+C一O般2+难H溶2O→Ca(HCO3)
2 碳(难酸氢溶盐)——一般易溶 (易溶) 随难着溶自碳然酸条盐件对应的的变碳化酸，氢盐易溶 如上述Ca反CO应逆(难向溶重）新C析a(出HCCOaC)O(3易溶)
3 32 锺乳石、石笋的形成 12-2-2
碳及其重要化合物 碳酸盐——正盐和酸式碳酸盐
(1)溶解性 碳向酸浓盐碳—酸—钠除溶N液H4中+、通碱入金C属O(Li致除饱外和)盐，可一析般出难N溶aHCO2 碳酸氢盐——一般易溶
3 Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3难(易溶碳溶酸)盐对应的碳酸氢盐(溶易溶解度小) 如CaCO3(难溶）如Ca(HCO3)2(易溶) 易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小 碳酸盐——正盐和酸式碳酸盐
(2)水解性 碳酸盐——水溶液呈碱性 2碳F酸e3+氢+3盐C—O32—-+水3H溶2O液→呈2F微e碱(O性H)3
+3CO2 22可CAu溶l23+性+++23碳CCO酸O3322盐--++可H32H作O2→O沉→C淀u22A剂(Ol,H(分)O2HC离)O3某3++些33CC离OO22子 2Mg2++B3aC2+O+3C反2-O+应H2-2物O→如→MBga2C(OOH)2CO生3+成3C物O2 溶 如
3 3 金属2氢Ag氧++化CO物32-<对→应A碳g酸2C盐O3 氢氧化物 解金属氢氧化物如≈对应碳酸盐碱式碳酸盐 度金属氢氧化物>对应碳酸盐碳酸盐 23.热稳定性 热稳定性差，易分解 一M般C规O律3→MO+CO2
(1)M碱金HC属O盐>→碱土M金C属O盐+>过H渡O金+属CO盐>铵盐
(2)碳酸盐>碳3酸氢盐2>碳3酸
2 2 解释——根据离子极化概念 _++__ _+_+_ _+_+_ + + + 金属离子极化力增大 1.23当.热无稳外定电场性时，CO32-中三个O2-被C4+极 热化稳而定变性形差，易分解
2.一金M般属HC规离+O极律子化相→力当M强于O外，+电反C场极
O，化对作临用近大的一个
(1)M碱O可2金H导-产C属致生O盐C反3O>→极碱2-化破土M作裂金C用，属
O.碳盐当酸+>反过H盐2极渡分O化金解+作属CO用盐强>铵烈盐, (32.)碳金酸属盐离>子碳3的酸3极氢化盐2力>碳越3酸强，其2反极化2作用解越释强—，—碳根酸据盐离越子不极稳化定概念 _++__ _+_+_ _+_+_ + + + 金属离子极化力增大
3.热稳定性 _++__ _+_+_ _+_+_ + + + 金属离子极化力增大 Mn+ Li+Na+电Mg荷2+C少a2+,半Sr2径+B大a2+ 8电子构型 r(Mn+)/pm609565极9化9力11小3135 Mn+电子构型28反8极化8作8用小
8 分解温度/℃110018004碳02酸81盐41稳098定1277
(1)碱金属碳酸盐稳定，难分解
3.热稳定性 同 _+电荷半径_+反极化作用_+稳定性 一周 碱金+_属_ ∧_∨+_ ∧_+_∨ + + 期碱土金属 + 金属离子极化力增大 Mn+ Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+ r(Mn+)/pm60956599113135 Mn+电子构型288888 分解温度/℃1100180040281410981277
(2)碳酸盐:碱土金属比碱金属不稳定
3.热稳定性 _++__ _+_+_ _+_+_ + + + 金属离子极化力增大 Mn+ Li+Na+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+ r(Mn+)/pm60956599113135Mn+电子构型28半径
8,反8极化8作用
8 分解温度/℃1100180040281410981277
(3)碱土金属碳酸盐从Mg到Ba稳定性增强
3.热稳定性 _++__ _+_+_ _+_+_ + + 过渡金属离子具有非8电子+构型,极化力强,反金属极离化子作极化用力强增大 Mn+ Fe2+Cd2+Pb2+Ag+ r(Mn+)/pm7497120126Mn+电子构型9171818+218分解温度/℃282360315218
(4)过渡金属碳酸盐稳定性较差
4.CO32-的鉴定 稀HCl或稀H2SO4、Ba(OH)2CO32-+2H+→CO2+H2O Ba(OH)
2 BaCO3(白色) 12.2.3碳化硼和碳化硅
1．碳化硼(B4C)有光泽的黑色晶体。
用焦碳和氧 化硼在电炉中反应制得。
2B2O3+7C¾®B4C+6CO碳化硼难熔，硬度大，是重要的工业磨料。
12.2.3碳化硼和碳化硅
2．碳化硅（SiC）俗称金刚砂。
用石英和焦碳在电炉中反应制得。
SiO2+3C¾®SiC+2CO碳化硅熔点高，硬度大，可用作工业磨料。
化学稳定性和热稳定性好。
机械强度大，热膨胀率低，可做高温结构陶瓷材料。
12.2.4硅及其重要化合物
1.卤化物 通式为SiX4,均为无色常温SiF4SiCl4SiBr4SiI4制取气体液体液体固体 硫酸与萤石和石英砂的混合物作用2CaF2+SiO2+2H2SO4∆ 2CaSO4+SiF4+2H2O 12.2.4硅及其重要化合物
1.卤化物 通式为重SiX要,盐均(N为a无2[S色iF6])是农业杀虫、4灭菌剂、木材防腐剂 常可温用于S制iF4造抗SiC酸l4水S泥iB、r4搪S瓷iI等4性质气体液体液体固体
1.与HF作用2HF+SiF4→H2[SiF6]
2.纯氟硅酸不存在,在水溶液中稳定
3.氟硅酸的酸性与硫酸相近 12.2.4硅及其重要化合物
1.卤化物 通式为SiX4,均为无色 常温 性质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 1制.刺取激性气无体色液液体体液体固体 12.加易热水硅解与，氯在潮湿S空i+气C中l2产∆生S浓iC烟l42.S将iC二l4+氧3化H2硅
O、→氯H、2碳SiO直3+接4加HC热l若SNiHO32与+2SCiC+l42因同C生时l2成蒸∆N发
H，SiCCl，l4+烟2雾CO更浓
4 12.2.4硅及其重要化合物
2.二氧化硅(硅石) 有两种形态如 无定形硅藻土 晶体石英 水晶——无色透明的纯石英 紫水晶(含少量Mn)碧玉 烟水晶 鸡血石 玛瑙 蛋白石(猫眼石) 12.2.4硅及其重要化合物
2.二氧化硅(硅石) 有两种形态如 无定形硅藻土 晶体石英 石英石在英160玻0℃璃时具熔有化许成多粘特稠性液体， 1其.热内膨部胀结系构数变小为，不能透规过则可状见态光，和若紫急外剧光冷，却可，制因造粘高度级化大学不器易皿再和结光晶学而仪形器 2成.制石光英导玻纤璃维。
12.2.4硅及其重要化合物
2.二氧化硅(硅石) 有两种形态如 无定形硅藻土 晶体石英 与一般酸不起反应，与氢氟酸反应 SiO2+4HF→SiF4+H2O与氢氧化钠或纯碱共熔SiO2+2NaOH△Na2SiO3+2H2OSiO2+Na2CO3△Na2SiO3+CO2 12.2.4硅及其重要化合物
2.硅酸 形式很多，组成常以xSiO2·yH2O表示随形成条件而异通常以H2SiO3表示 硅酸名称化学式xy备 注 正硅酸H4SiO412偏硅酸H2SiO311二偏硅酸H2Si2O521三偏硅酸H4Si3O832焦硅酸H6Si2O723 x≥2多硅酸 12.2.4硅及其重要化合物
2.硅酸 二OH元弱酸OH OHOH OHHS2SiiOOH3+OHHSSiiOO3H-+HH+OKSai
(1)=O2S.5i×O1H0+-H120O HOSHiO3-SiOOH32-+H+KOaH
(2)=
1.O6H×10-12 溶解度小 SiO32-+2H+→H2SiO3 开始生成可溶于水的单硅酸 以后逐步缩合脱水成硅酸溶胶 12.2.4硅及其重要化合物
2.硅酸 在稀硅酸溶胶中加入电解质凝胶在适当浓度硅酸盐溶液中加酸★ 溶液溶胶悬浮液颗粒大小/pm<103103-105>105 溶胶 分散相固 分散介质水 凝胶 水 固 12-2-4硅及其重要化合物 硅胶12-2-4硅及其重要化合物 脱去凝胶中大部分水,得硅酸干胶(硅胶) 硅胶为稍透明白色固体 硅胶有很强的吸附能力,可作吸附剂、干燥剂、催化剂的载体 变色硅胶——含氯化钴的硅胶 吸水烘烤、脱水 含无水CoCl2 [Co(H2O)6]2+
3.硅酸盐* 制取：SiO2与碱性氧化物共熔 性质：
1.除碱金属硅酸盐外，一般难溶 SiO2+M2O→M2SiO3过渡金S属iO硅+酸2盐M难O溶于→水
M,并S具iO有特征颜色CuSiO3蓝2绿色2MnSiO34浅红4色NiSiO3翠绿色Al2(SiO3)3无色透明CoSiO3紫色Fe2(SiO3)3红棕色 硅花园——“水中花园”
3.硅酸盐* 制取：SiO2与碱性氧化物共熔 性质：
1.除碱金属硅酸盐外，一般难溶
2.硅酸钠强烈水解,水溶液呈碱性 硅Si酸O3钠2-水的溶鉴液定俗—称—水加玻入璃NH,又4C称l“泡花碱” S市iO售32-水+2玻N璃H4为++粘2H稠2O状→液H体2SiO3+2NH3·H2O M(Na2O):M(SiO2)=1:3.32NH3+2H2O 12-2-5锡、铅重要化合物
1.氧1化2-2物-5和锡氢、氧铅化重物要化合物 混合氧化物 氧Pb3+O24(铅S丹nO)鲜(黑红色相色)当P于bPOb(2黄O3或橙黄色红色) 化Pb2[PbO4]数或+42PSbnOO·P2(b白O2色) PbO·PbO2 PbO2(棕黑色) Pb2[PbO4]+4HNO3→Pb(NO3)2+PbO2+2H2O PbPbO3+2HNO3→Pb(NO3)2+PbO2+H2O
2.氧化物和氢氧化物 SnO(黑色)PbO(黄或黄红色)酸性 +2Sn(OH)2(白色)Pb(OH)2(白色)增 氧 两性偏碱 两性偏碱 强 化 碱、 数SnO2(白色)PbO2(棕黑色)性 SP+nb4(OSnH()O+H2)H4(+白→色)SPnbP22b++(++O22HHH)4OO(棕色)
2 22 减弱 SPnb(OH)两2+2性O偏H-酸-→→[[SPnb((O两OHH性))44偏]]22--酸 酸性减弱、碱性增强
2.氧化物和氢氧化物 a-H2SnO3 b-H2SnO3酸 制取SSNnna(OO2S(H黑nO)色3+)-HHC2POlbOH(S黄Snn+或O浓黄H红N色O3)性
4 2
3 性质+2氧 Sn正无(O锡定H)酸形2(白粉色末) Pb偏(白O锡H色)酸2粉(白末色) 增强 溶于过两量性浓偏H碱Cl和碱难两溶性于偏酸碱和碱化 碱、 数SnO2(白色)PbO2(棕黑色)性减 +4Sn(OH)4(白色)Pb(OH)4(棕色)弱 两性偏酸 两性偏酸 酸性减弱、碱性增强
2.盐类
1.锡(Ⅱ)在碱性、酸性介质中均有还原性碱性介质：★ 2Bi3++6OH-+3[Sn(OH)4]2-→2Bi+3[Sn(OH)6]2- (黑色) 此为鉴定铋盐的方法 酸性介质：★ 2HgCl2+SnCl2→Hg2Cl2+SnCl4 SnCl2过量 (白色) Hg2Cl2+SnCl2→2Hg+SnCl4 鉴定Sn2+的方法 (黑色)
2.盐类
1.锡(Ⅱ)在碱性、酸性介质中均有还原性
2.Pb(IV)的氧化性:PbO2是强氧化剂★ 32.M锡n(2Ⅱ++)5易Pb水O解+,4SHn+C→l42在M潮nO湿-空+5气Pb中2+冒+2白H烟
O SnCl2+H22O→(紫Sn红(O色H4))Cl+HCl22PbO2+4HCl(浓)→P(b白C色l2+)Cl2+2H2O SnO22-+2H2O→(S白n(色OH))2+2OH(白色) 配制SnCl2，需加入：
1.浓HCl,防水解
2.锡粒，防氧化
2.盐类
1.锡(Ⅱ)在碱性、酸性介质中均有的还原性
2.Pb(IV)的氧化性:PbO2是强氧化剂★
3.锡(Ⅱ)易水解,SnCl4在潮湿空气中冒白烟
4.铅(II)盐:绝大多数难溶于水 PbI2(金黄色)溶解度小,溶于沸水和KI溶液 PbCl2P难b溶I+于2冷KI水→，K溶于[P热bI水]和浓HCl PbSO4难溶2于水,溶于浓2H2SO44和饱和NH4OAc PPbbSCOl2++22HHCSl(O浓()浓→)→H2P[Pbb(HCSl4O])
4 24 42 PbSO4+2OAc-(浓)→Pb(OAc)4+SO42-
2.盐类
1.锡(Ⅱ)在碱性、酸性介质中均有的还原性
2.Pb(IV)的氧化性:PbO2是强氧化剂★
3.锡(Ⅱ)易水解,SnCl4在潮湿空气中冒白烟
4.绝大多数铅盐难溶于水
5.硝酸铅与碳酸钠反应 62.PPbb2+2++的2C鉴O定32-+H2O→Pb2(OH)2CO3+CO2Pb2++CrO42-→P(b俗Cr称O铅4(白黄)色）为黄色颜料，俗称铬黄
3.硫化物 +2SnS(棕色)PbS(黑色) 碱性 碱性 +4SnS2(黄色) 酸性 ///// SnSSn+SS溶22-于NSan2SS232-H+(H2SnS3)SnS2+H2SPbS不溶于水、稀盐酸、碱金属硫化物 溶于浓盐酸和稀硝酸 PbS+4HCl(浓)→[PbCl4]2-+H2S+2H+ 3PbS+8H++2NO3-→3Pb2++3S+2NO+4H2O
3.硫化物 +2SnS(棕色) 碱性 PbS(黑色)碱性 +4SnS2(黄色) 酸性 ///// SnSSn+SSN22-a2S2SnS32-H+(H2SnS3)SnS2+H2SPbS不溶于水、稀盐酸、碱金属硫化物溶于浓盐酸注和意稀这硝两酸个反应式的不同SnS2易溶于碱金属硫化物或硫化铵 SnS2+S2-→SnS32-H+(H2SnS3)→SnS2+H2S 碳酸解离常数的计算 H2CO3碳酸HC解O离3-+常H+数K的a(1计)=4算.5×10-
7 HCO3-CO32-+H+Ka
(2)=4.7×10-11 以上的解离常数值是按 溶于水的CO2全部转为H2CO3计算的实际大部分 CO2以水合分子(CO2·H2O)形式存在 碳酸解离常数的计算 ((11))CCOO++HHOOk1(正k1)(正H)COHCKO=1.7×10-
3 2222k1(逆k1)(逆)23213
(2) CKO1=+ k1(正kO(H逆- ))k=(k正23(.正)9×2)31 0-2HC=1O.7-×
1 0 -
3
(2)CO22+Ok1H(正-k)22(k逆29(逆.)4H×)C10O33-K32=4.3×107 K2=k22(逆)=2.2×10-4=4.3×107 碳酸解离常数的计算
(1)CO+HOk1(正)HCOK=1.7×10-3 22k1(逆)231
(2)CO+OH-k2(正)HCO-K=4.3×107
2 k2(逆) 32
(1)-
(2)得HCO3-+H2OH2CO3+OH- K3= K1K = 14..73××1100-73=4.0×10-11
2 K3= KK = 1.0K×10-1=44.0×10-11 Ka
(1) a
(1) a
(1) =2.5×10-
4 即H2CO3H++HCO3- 碳酸解离常数的计算
(1)CO+HOk1(正)HCOK=1.7×10-3 22k1(逆)231
(2)CO+OH-k2(正)HCO-K=4.3×107
2 k2(逆) 32
(3)H2CO3H++HCO3-Ka
(1)=2.5×10-
4
(1)+
(3)CO2+H2OH++HCO3- K=K1Ka
(1)=(1.7×10-3)(2.5×10-4)=4.2×10-
7 Ka
(1)为H2CO3真正的Ka
(1) K即为一般书所指的Kaa((11)) 返回 硅酸盐 玻璃、水泥、硅陶酸瓷盐都含有硅酸盐 普通玻璃组成：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2加入不同的氧化物可呈现不同颜色 加入氧化物玻璃颜色 氧化钴 蓝色 氧化铈 浅红色 Fe2O3 黄色 市场出售的玉(即翡翠)为:NaAl(SiO3)
2 天然硅酸盐 种类繁多、结天构然复硅杂酸，盐通常视为SiO2 和金属氧化物相结合的化合物 名称
正长石白云石 泡沸石高岭石 石棉滑石 组成 K2O·Al2O3·6SiO2K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2ONa2O·Al2O3·2SiO2·nH2O Al2O3·2SiO2·2H2OCaO·3MgO·4SiO23MgO·4SiO2·H2O 分子筛——起“筛选”作 能让气体或液体分混子用合筛物中直径比孔径 小的分子通过，直径大的留在外面 分子筛的通式： Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O M——
金属阳离子,一般为Na+、K+、Ca2+n——金属阳离子电荷数x/n——金属阳离子个数 泡沸石是一种天然分子筛_ 人工合成分子筛 以氢氧化钠、铝酸钠、水玻璃为原料 型号 组成 4A型 Na12[Al12Si12O48]·27H2O 13X型Na86[Al86Si106O384]·264H2O Y型Na56[Al56Si136O384]·250H2O 丝光沸石型Na8[Al8Si40O96]·24H2O AX丝型型光多和沸用Y石型于型：气：用体耐于的酸石干、油燥耐产、热品吸，的收催和化净裂化化分、离可在催高化温加、氢强、酸催介化质剂中的使载用体 返回 第三节硼族元素 第三节 12-3-1硼族元素概述 ⅢA12Ⅳ-3A-1硼Ⅴ族A元素ⅥA概述Ⅶ
A 0He氦 2B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖 3Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩 4Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪 5In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙 6Tl铊Pb铅Bi铋PoAt砹Rn氡 有时称为土族元素，其中Al2O3为黏土的主要成分，既难溶又难熔 12-3-1硼族元素概述 ⅣA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl) 原子序数513314981 价层电是子自地在构然壳型自界主熔中然2没Ts要点、蕴2界l2有及矿比藏p没1游其有人最3有s、离化2:的丰3独p硼合体富1立，物4温的s的2均还4金p矿有1低属物5毒(元s、32，50素p℃分1
左6散s、2右6在p)1主要硼主氧砂要化其矿以数它(铝N液与矿0矾a态其B物土+镓它3O中矿0的金,·(1A都0熔属+lH2是3O点可O软30·、制、x)+金、H+3沸低12属O点熔0),存相合可+3+在差金用1大0于(+，生3+)1原子半硼铝径镁是产/矿p误银新m(M食白型2g8如少色半8B4含量、导可O72铊有体15作4·%H盐光材3高I可泽料O2n温的)使的
1。
、温2G2毛轻度a发金合计1脱属金6，3落170离r方(广M子硼3泛半+具)矿/用径p有m(2来M良作与g好23可导B72其的8用线O2它导于、1555金电·0M自结属性2g动构C可和灭材l62制延2)火料。
低展装和熔性8置器合0皿金
8。
8.6 I1/(铝kJ合·mo金l-1质)
轻80又1硬，57用8于5飞79机制5造58。
589电负性(cp)2.01.51.61.71.8 12-3-1硼族元素概述 ⅣA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl) 原子序数513314981 价层电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1 价主电要子氧数化价数层0电、子+3轨
0、道+数3为
0、缺+1电0子、原+1子
0、，+可
1 原子3半径/pm 884 形+成3缺电+子3化合(+3物) 143122163170 离原子半子径缺电子原子等电子缺原电子子多原电子子原子 r价(M电3+子)/p数m27∧506‖可2形成80配位∨8键8.6 价I层1/(电kJ子·m轨o道l-1)数801578电特负性点(c)2有.0空轨1道.5 579(如H55[有B8孤F4对]5)8电9子1.61.71.8 p 举例
B、AlC、多S中i、心H键(N如、BO、2H6X) 12-3-1硼族元素概述 ⅣA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl) 原子序数513314981 价层电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化数
0、+30、+30、+10、+10、+1+3+3(+3) 原子半径/pm氧88化数1+433化合1物22稳定16性3降低170离r(M子3半+)/径pm氧27化数+510化合6物2稳定8性0增8加8.6I1/(kJ·mol-1)80即1惰5性78电子5对79效应55明8显589电负性(cp)2.01.51.61.71.8 12-3-2硼的氢化物 硼氢化合1物2-性3-质2硼与的碳的氢氢化化物物(烷烃)、 硅的氢化物(硅烷)相似，所以硼的氢 化物称为硼烷 由于硼烷及其类衍型生物的特殊 通结式构、B性H质和用途BH 使硼烷及n其n+4有关的碳n硼n+烷6化 举学例成B为2H目6(乙前硼无烷)机B化4H1学0(丁主硼要烷-发10) 展领B域H之(戊一硼烷-9)BH(戊硼烷-11) 59 511 乙硼烷结构 两个3c-2e键 四个B-H2c-2e键在同一水平面上 两个3c-2e键位于水平面上下与水平面垂直 多中心键 定义：是指3个或3个以上原子之间所形成的共价键 三中心二电子键(3c-2e)简称三中心键是多中心键的一种形式 形成：硼缺烷电的子性原质子比烷等烃电活子泼原子 B缺电子原子形成二个三中心二电子键H等电子原子强度：为一般共价键强度的一半 硼烷的性质 通常情况下不稳定，在空气中能自燃B2H6(g)+3O2→B2O3(g)+3H2O(g) 遇水发生水解 B2H6(g)+6H2O→2H3BO3+6H2能与N反H应
3、速C率O大(有，孤并对放电出子大)分量子热发生曾加想合用作作用火箭或导弹的高能燃料 B2H但6+因2C毒O性→太大2[，H3而B未C采O用]B2H6+2NH3→2[H3BNH3] 12.3.3硼酸及其盐 硼的含氧酸 名称 分子式 偏硼酸正硼酸(简称硼酸)多硼酸 HBO2H3BO3xB2O3·yH2O △ △ H3BO3HOHBO2HOB2O3
2 2 12-3-3硼酸及其盐 硼酸 此结构12-使3-3硼硼酸酸具及其有盐解理性可用作润滑剂 分子间通过氢键形成接近六角形的对称层状结构，层与层之间借助微弱的范德华力联在一起因此硼酸晶体为鳞片状 硼酸 为固体酸。
微溶于冷水，在热水中 溶解度增大 一元弱酸 H3BO3+H2O [B(OH)4]-+H+Ka=5.8×10-10 水溶液显酸性,是由于硼原子是缺电子原子,价层有空轨道，能接受水解离出的OH-孤对电子，以配位键形式形成[B(OH)4]-。
硼酸 一元弱酸 H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+
K ⊖ a =
5 .8 ☓
1 0 - 10 水溶液显酸性,是由于硼原子是缺电子原子, 价层有空轨道，能接受水解离出的OH-孤对 电子，以配位键形式形成[B(OH)4]-。
硼砂化学式为Na2B4O5(OH)4·8H2O 习惯用Na2B4O7·10H2O表示无色透明晶体,在空O气H中易风化失水2- 加热至350~400℃O脱B水成O为Na2B4O7,878℃ 熔融,冷却后成玻璃状物质,即硼砂玻璃 HOB
O BOH 易溶于水,其溶解度随温度升高而增大易水解，水溶液O呈碱B性
O 4BO2-+H2OB4O72-+7H2O OHB4O72-+OH4H3BO3+2OH- 硼砂化学式为Na2B4O5(OH)4·8H2O N习a惯2B用4ON7a+2BC4OoO7·1→0H2COo表(B示O2)2·2NaBO2 无色透明晶体,在空气中易风(化蓝失色)水 N加a热2B至4O357+0
4N0i0O℃脱→水N成i(B为ON2a)2B·2NOa,B8O782℃ ~ (棕2色4)
7 N熔a融
B,O冷+却M后n成O玻→璃状M物n(质BO,即)硼·2N砂a玻BO璃 247 22
2 易溶于水,其溶解度随温度升(绿高色而)增大 分易析水化解学，曾水用溶此液性呈质碱来性鉴定某些金属离子 硼砂珠实验：铁、钴、镍、锰等金属氧化物 可溶解在硼砂熔体中,呈不同的特征颜色 硼的卤化物 BF3(g),BCl3(l),BBr3(l),BI3(s)制备 B2O3+3CaF2+3H2SO4(浓)¾®2BF3+3CaSO4+3H2O >500°
C B2O3+3C+3Cl2¾®2BCl3+3CO 硼的卤化物 BF3(g),BCl3(l),BBr3(l),BI3(s) 性质BCl3极易水解,形成烟雾. BCl3+3H2O¾®2H3BO3+3HClBF3部分水解,生成HBF4. BF3+HF¾®HBF4(强酸) BF3,BCl3是lewis酸,有机反应的催化剂 12-3-4氧化铝和氢氧化铝氧化铝 12-3两-4种氧主化要铝变和体氢氧化铝 α-Al2O3(刚玉)γ-Al2O3(活性氧化铝)硬度大，密度大Cr(Ⅲ硬)度—小—，红质宝轻石熔刚点玉高中，不含溶微于量酸不溶于水,溶于酸和碱 化学性质稳定Fe(表Ⅱ面)、F积e(大Ⅲ,)有、T强i(Ⅳ的) 可作高硬质材料吸附能—力—和蓝催化宝活石性耐磨刚材料玉和中耐含火少材量料Fe可3O作4—吸—附刚剂玉和催粉化剂 氢氧化铝 在铝酸盐溶液中通入CO2,得到晶态Al(OH)3 2[Al(OH)4]-+CO2→2Al(OH)3+CO32-+H2O (白色) 在铝(III)盐溶液中加入氨水或适量碱,得到凝胶状含水量不定的水合氧化铝 (Al2O3·xH2O)通常也写成Al(OH)
3 难溶于水两性 氢氧化铝 溶于酸溶于碱 Al(OH)3+3H+→Al3++3H2OAl(OH)3+OH-→[Al(OH)4]- 经光谱实验证实：溶液中不存在AlO2-或AlO33- 三氯化铝12-3-5铝盐 无水AlCl3只能12用-3干-5法铝制盐取 △ 2Al+3Cl2 2AlCl3 △ Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO 无水AlCl3在水中发生水解，在潮湿空气 中因强烈水解而冒烟 无水AlCl3溶于有机溶剂 常温下纯AlCl3为无色晶体气态AlCl3为双聚分子 三氯化铝双聚分子结构动画演示 2个Al原子与两侧的4个Cl原子在同一平面上中间的2个Cl原子位于该平面两侧 硫酸铝 制取：氢氧化铝与浓硫酸反应 2Al(OH)3+3H2SO4→Al2(SO4)3+6H2OAl2O3+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2O 常温下自溶液析出的是无色针状晶体 (Al2(SO4)3·18H2O) 易溶于水，易形成矾KAl(SO4)2·12H2O 水溶液由于Al3+水解呈酸性Al3++H2O[Al(OH)]++H+ 硫酸铝 弱制酸取的：铝氢盐氧在化水铝中与浓完硫全酸水反解应2AAll(3O+H+)33+S32H-2+SO64H→2OA¾l2(®SO4)3+6H2OAl2O3+3H2SO24Al→(OAH)l23(↓SO4+)3+33HH2S2O↑ 2A常l3温+下+自3C溶O3液2-析+出3的H2是O无¾色®针状晶体2Al((OAHl2)(3S↓O4)+3·138HCO2O2↑) 易溶于水，易形成矾Al(SO4)2·12H2O 水溶液由于Al3+水解呈酸性 Al3++H2O[Al(OH)]++H+ Al3+的鉴定 Al3++铝试剂→红色絮状沉淀（pH=4~5） 第四节对角关系 第四节 Ⅰ
A 0 1HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHe 2LiBeBCNOFNe 3NaMgAlSiPSClAr 4KCaGaGeAsSeBrKr 5RbSrInSnSbTeIXe 6CsBaTlPbBiPoAtRn 7FrRa 周期系中有些元素的性质常与它右下方相邻的另一元素类似，这种关系叫对角关系 硼与硅的相似性 性质 硼(B) 单晶态 原子晶体 质与碱作用置换出氢 含氧酸酸性很弱Ka≈10-10稳定性很稳定 多酸和多酸盐链状或环状 重金属颜色特征颜色 含氧酸盐溶解度较小 氢化物稳定性不稳定 卤化物水解性极易水解 硅(Si)原子晶体置换出氢很弱Ka
(1)≈10-10 稳定链状或环状 特征颜色较小 不稳定极易水解
2.锂与镁的相似性 ¨单质在过量氧中燃烧时，均只生成正常氧化物； ¨氢氧化物均为中强碱，而且在水中的溶解度都不大； ¨氟化物、碳酸盐、磷酸盐等均难溶；¨氯化物都能溶于有机溶剂(如乙醇)；¨碳酸盐在受热时，均能分解成相应的 氧化物（Li2O、MgO）。
3．铍与铝的相似性 ¨单质均为活泼金属，其标准电极电势 相近：E(Be2+/Be)=-1.847V,E(Al3+/Al)=-1.662V； ¨单质均为两性金属，它们既能溶于酸也能溶于强碱； ¨单质都能被冷、浓硝酸钝化；¨氯化物均为双聚物，并显示共价性， 可以升华，且溶于有机溶剂
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