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碳族元素

admin

11月 28, 2021

一、碳

元素名称

元素符号C

原子序数6

在周期表中的位置第二周期ⅣA族

电子排布式[He]2s22p2


1.碳单质

化学式C

分类非金属单质

同素异形体金刚石石墨C60足球烯)、C70

  金刚石原子晶体空间立体网状结构:。

  石墨原子晶体层状结构

  C60足球烯):分子晶体12个正五边形20个正六边形超导体

  C70分子晶体

化学性质

  ①非金属单质的通性

    与非金属单质反应:

      与氧气反应:2C + O2(少量) =点燃=2COC + O2(足量) =点燃= CO2

  ②还原性

    与二氧化碳反应:C + CO2 =点燃= 2CO

    与氧化铁反应:2Fe2O3 + 3C =高温= 4Fe + 3CO2

    与四氧化三铁反应:Fe3O4 + 2C =高温= 3Fe + 2CO2

    与氧化铜反应:2CuO + C =高温= 2Cu + CO2


2.一氧化碳

化学式CO

分类不成盐氧化物

物理性质无色无味气体密度略小于空气难溶于水

收集方法排水法

化学性质

  ①还原性

    与氧气反应:2CO + O2 =点燃= 2CO2

    与氧化铁反应:Fe2O3 + 3CO =高温= 2Fe + 3CO2

    与四氧化三铁反应:Fe3O4 + 4CO =高温= 3Fe + 4CO2

    与氧化铜反应:CuO + CO =△= Cu + CO2

    与氯化钯反应:CO + H2O + PdCl2 = Pd↓ + 2HCl + CO2检验一氧化碳)。

      检验一氧化碳:将湿润的氯化钯试纸靠近导管口,若湿润的氯化钯试纸变,则证明有一氧化碳

    与五氧化二碘反应:5CO + I2O5 = I2 + 5CO2合成氨工业测定合成气中一氧化碳的含量)。 

  ②配合性

    与氯化亚铜反应:CuCl + CO + H2O = Cu(CO)Cl·H2O

    与镍单质反应:Ni + 4CO = Ni(CO)4


3.二氧化碳

化学式CO2

二氧化碳固体俗名干冰)。

分类酸性氧化物

物理性质无色无味气体密度大于空气能溶于水1:2)。

收集方法向上排空气法

化学性质

  ①酸性氧化物的通性

    与反应:H2O + CO2 ⇌ H2CO3

    与碱性氧化物反应:

      与氧化钠反应:Na2O + CO2 = Na2CO3

      与氧化钙反应:CaO + CO2 = CaCO3

    与反应:

      与氢氧化钠反应:CO2(少量) + 2NaOH = Na2CO3 + H2ONa2CO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3CO2(足量) + NaOH = NaHCO3

      与氢氧化钙反应:CO2(少量) + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O检验二氧化碳)。CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)22CO2(足量) + Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2

  ②氧化性

    与镁单质反应: 2Mg + CO2 =点燃= 2MgO + C

检验二氧化碳:①将气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则证明是二氧化碳。②将湿润的蓝色石蕊试纸放到导管口,若湿润的蓝色石蕊试纸变红,则证明是二氧化碳


4.碳酸盐

物理性质溶解性:除碳酸钠碳酸钾碳酸铷碳酸铯碳酸铵易溶于水难溶于水

化学性质

  ①水解反应

    ①溶解性碳酸盐 < 氢氧化物,生成碳酸盐。例:钙离子锶离子钡离子银离子。例:Ca2+ + CO32- = CaCO3

    ②溶解性碳酸盐 = 氢氧化物,生成碱式碳酸盐。例:镁离子锌离子亚铅离子铜离子。例:2Cu2+ + 2CO32- + 2H2O = Cu2(OH)2CO3↓ + CO2

    ③溶解性碳酸盐 > 氢氧化物,生成氢氧化物。例:铝离子铬离子亚锡离子铁离子。例:2Fe3+ + 3CO32- + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3CO2


5.碳酸氢盐

难溶碳酸盐溶解性碳酸盐 < 碳酸氢盐

易溶碳酸盐溶解性碳酸盐 > 碳酸氢盐碳酸氢根离子分子间氢键二聚/多聚链状离子)。


二、硅

元素名称

元素符号Si

原子序数14

在周期表中的位置第三周期ⅣA族

电子排布式[Ne]3s23p2

含量2

存在形式化合态


1.硅单质

化学式Si

分类非金属单质

物理性质灰黑色固体具有金属光泽难溶于水硬而脆熔点高半导体

化学性质

  ①非金属单质的通性:

    与非金属单质反应:

      与氟气反应:Si + 2F2 =△= SiF4

      与氧气反应:Si + O2 =高温= SiO2

      与氯气反应:Si + 2Cl2 =高温= SiCl4

      与氢气反应:Si + 2H2 ⇌高温⇌ SiH4

    与反应:

      与氢氧化钠反应:Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2

  ②与反应:

    与氢氟酸反应:Si + 4HF = SiF4↑ + 2H2


2.二氧化硅

化学式SiO2

存在形式沙子不纯)、石英不纯)、水晶较纯)、玛瑙较纯)、硅石)。

分类酸性氧化物

物理性质无色固体难溶于水硬度大熔点高绝缘体

化学性质

  ①酸性氧化物的通性

    与碱性氧化物反应:

      与氧化钠反应:Na2O + SiO2 =高温= Na2SiO3

      与氧化钙反应:CaO + SiO2 =高温= CaSiO3

    与反应:

      与氢氧化钠反应:SiO2(少量) + 2NaOH = Na2SiO3 + H2OSiO2(足量) + NaOH = NaHSiO3 + H2O

  ②与反应:

    与氢氟酸反应:SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O

  ③氧化性

    与镁单质反应:SiO2 + 2Mg =高温= Si + 2MgO

    与碳单质反应:SiO2 + 2C =高温= Si + 2CO↑

工业制粗硅SiO2 + C =高温= Si + 2CO↑

工业制纯硅SiO2 + C =高温= Si(粗) + 2CO↑Si(粗) + 2Cl2 =高温= SiCl4SiCl4 + 2H2 =高温= Si(纯) + 4HCl。 

实验室制硅SiO2 + 2Mg =高温= Si + 2MgO


3.硅酸盐

Na2SiO3的水溶液俗名水玻璃)。

镁橄榄石(Mg2SiO4)(2MgO·SiO2)。


4.硅橡胶

R = 甲基乙基乙烯基苯基)。


三、锗

元素名称

元素符号Ge

原子序数32

在周期表中的位置第四周期ⅣA族

电子排布式[Ar]3d104s24p2


1.锗单质

化学式Ge

分类两性金属单质

化学性质

  ①两性金属单质的通性

    与非金属单质反应:

      与氧气反应:Ge + O2 =高温= GeO2

      与氯气反应:Ge + 2Cl2 =高温= GeCl4

      与溴单质反应:Ge + 2Br2 =高温= GeBr4

      与碘单质反应:Ge + 2I2 =高温= GeI4

      与硫单质反应:Ge + S =高温= GeS

  ②还原性

    与过氧化氢反应:Ge + H2O2(少量) =△= GeO + H2OGe + 2H2O2(足量) =△= GeO2 + 2H2O

    与氧化锗/二氧化锗反应:Ge + GeO2 =高温= 2GeO

    与稀硝酸反应:3Ge + 4HNO3(稀) = 3GeO2 + 4NO↑ + 2H2O

    与熔融氢氧化钠反应:Ge + 4NaOH(熔融) =高温= Na2O + Na2GeO3 + 2H2

    与次氯酸钠反应:Ge + 2NaClO =△= 2NaCl + GeO2


2.氧化亚锗/一氧化锗

化学式GeO

分类两性氧化物

物理性质黑色针状固体难溶于水

化学性质

  ①氧化性

    与氢气反应:GeO + H2 =高温= Ge + H2O

  ②还原性

    与氧气反应(类比C):2GeO + O2 =高温= 2GeO2

    与过氧化氢反应:GeO + H2O2 =△= GeO2 + H2O


3.氧化锗/二氧化锗

化学式GeO2

分类两性氧化物

物理性质白色固体微溶于水

化学性质

  ①两性氧化物的通性

    与反应(类比CO2):GeO2 + H2O = H2GeO3

    与反应:

      与稀盐酸反应:GeO2 + 4HCl = GeCl4 + 2H2O

      与稀硫酸反应:GeO2 + 2H2SO4 = Ge(SO4)2 + 2H2O

      与稀硝酸反应:GeO2 + 4HNO3 = Ge(NO3)4 + 2H2O

      与氢氟酸反应(类比SiO2):GeO2 + 6HF = H2[GeF6] + 2H2O

    与反应:

      与氢氧化钠反应(类比SiO2):GeO2 + 2NaOH = Na2GeO3 + H2O

  ②氧化性

    与锗单质反应(类比C):Ge + GeO2 =高温= 2GeO

    与氢气反应(类比SiO2):GeO2 + H2 =高温= GeO + H2OGeO2 + 2H2 =高温= Ge + 2H2O

    与稀硫酸反应:GeO2 + 4Zn + 4H2SO4 =△= GeH4↑ + 4ZnSO4 + 2H2O


4.锗盐

化学性质

  ①水解反应GeCl4 + 2H2O = GeO2 + 4HCl

  ②与反应:

    与氢硫酸反应:Ge(SO4)2 + 2H2S = GeS2↓ + 2H2SO4

  ③GeS2 + 3O2 =高温= GeO2 + 2SO2。 

六氯化二锗Ge2Cl6):Ge+3


5.锗酸盐

化学性质

  ①盐的通性

    与反应:

      与稀盐酸反应(类比碳酸盐):Na2GeO3 + 2HCl(少量) = 2NaCl + H2O + GeO2Na2GeO3 + 6HCl(足量) = 2NaCl + GeCl4 + 3H2O

      与稀硫酸反应(类比碳酸盐):Na2GeO3 + H2SO4 (少量) = Na2SO4 + H2O + GeO2Na2GeO3 + 3H2SO4(足量) = Na2SO4 + Ge2(SO4)3 + 3H2O

      稀硝酸反应(类比碳酸盐):Na2GeO3 + 2HNO3(少量) = 2NaNO3 + H2O + GeO2Na2GeO3 + 6HNO3(足量) = 2NaNO3 + Ge(NO3)4 + 3H2O。

锗酸铋Bi4Ge3O12)(BGO):Bi+3Ge+4


6.有机锗化合物

锗烷的通式GenH2n+2

甲锗烷GeH4):GeH4 + 2AgNO3 =△= Ge↓ + 2Ag↓ + H2↑ + 2HNO3

四甲基锗[(CH3)4Ge]。

四乙基锗[(CH3CH2)4Ge]。

异丁基锗烷[(CH3)2CHCH2GeH3]。


检验锗:①取少量待测样品于试管中,加入足量酸溶解,加入少量稀硝酸,加入少量仲钼酸铵溶液,若溶液变为金黄色锗钼酸H4GeMo12O40),则证明有。②取少量待测样品于试管中,加入足量稀硫酸溶解,通入足量硫化氢,若产生白色沉淀硫化锗/二硫化锗GeS2),则证明有


四、锡

元素名称

元素符号Sn

原子序数50

在周期表中的位置第五周期ⅣA族

电子排布式[Kr]4d105s25p2


1.锡单质

化学式Sn

分类两性金属单质

同素异形体灰锡α型)(粉末状固体) –286K-> 白锡β型) –434K-> 脆锡γ型)。

锡疫锡在低温下自毁

化学性质

  ①两性金属单质的通性

    与非金属单质反应:

      与氧气反应:Sn + O2 =△= SnO2

      与氯气反应:Sn + 2Cl2 =△= SnCl4

      与溴单质反应:Sn + 2Br2 =△= SnBr4

      与碘单质反应:Sn + 2I2 =△= SnI4

      与硫单质反应:Sn + S =△= SnS

    与反应:

      与浓盐酸反应(类比Fe):Sn + 2HCl(浓) =△= SnCl2 + H2

      与稀氢溴酸反应(类比Fe):Sn + 2HBr =△= SnBr2 + H2↑

    与反应:

      与氢氧化钠反应(类比Si):Sn + 2NaOH + H2O = Na2SnO3 + 2H2

    与反应:

      与氯化铁反应:Sn + 4FeCl3 = SnCl4 + 4FeCl2

  ②还原性

    与稀硝酸反应(类比Ge):3Sn + 4HNO3(稀) = 3SnO2 + 4NO↑ + 2H2O


2.氧化亚锡/一氧化锡

化学式SnO

分类两性氧化物碱性 > 酸性)。

物理性质蓝黑色固体难溶于水

化学性质

  ①两性氧化物的通性

    与反应:

      与稀盐酸反应(类比CuO):SnO + 2HCl =△= SnCl2 + H2O

      与稀硫酸反应(类比CuO):SnO + H2SO4 = SnSO4 + H2O

    与反应:

      与氢氧化钠反应:SnO + 2NaOH = Na2SnO2 + H2O

  ②还原性

    与氧气反应:2SnO + O2 =△= 2SnO2


3.氧化锡/二氧化锡

化学式SnO2

分类两性氧化物酸性 > 碱性)。

物理性质白色固体难溶于水

化学性质

  ①两性氧化物的通性

    与反应:

      与稀盐酸反应:SnO2 + 4HCl = SnCl4 + 2H2O

      与稀硫酸反应:SnO2 + 2H2SO4 = Sn(SO4)2 + 2H2O

      与稀硝酸反应:SnO2 + 4HNO3 = Sn(NO3)4 + 2H2O

    与反应:

      与氢氧化钠反应:SnO2 + 2NaOH = Na2SnO3 + H2O


4.氢氧化亚锡

化学式Sn(OH)2

分类两性氢氧化物碱性 > 酸性)。

物理性质白色固体难溶于水

化学性质

  ①两性氢氧化物的通性

    与反应:

      与稀盐酸反应:Sn(OH)2 + 2HCl = SnCl2 + H2O

      与稀硫酸反应:Sn(OH)2 + H2SO4 = SnSO4 + H2O

    与反应:

      与氢氧化钠反应:Sn(OH)2 + 2NaOH = Na2SnO2 + 2H2O


5.氢氧化锡

化学式Sn(OH)4

分类两性氢氧化物酸性 > 碱性)。

物理性质白色固体难溶于水

化学性质

  ①两性氢氧化物的通性

    与反应:

      与稀盐酸反应:Sn(OH)4 + 4HCl = SnCl4 + 4H2O

      与稀硫酸反应:Sn(OH)4 + 2H2SO4 = Sn(SO4)2 + 4H2O

      与稀硝酸反应:Sn(OH)4 + 4HNO3 = Sn(NO3)4 + 4H2O

    与反应:

      与氢氧化钠反应:Sn(OH)4 + 2NaOH = Na2SnO3 + 3H2O


6.亚锡盐

化学性质

  ①盐的通性

    与反应:

      与氢氧化钠反应:SnCl2 + 2NaOH(少量) = Sn(OH)2↓ + 2NaClSnCl2 + 4NaOH(足量) = Na2SnO2 + 2NaCl + 2H2O

  ②还原性

    与二氧化硫反应:6SnCl2 + 2SO2 + 8HCl = SnS2↓ + 5SnCl4 + 4H2O

    与氯化汞反应:SnCl2(少量) + 2HgCl2 = Hg2Cl2↓ + SnCl4SnCl2(足量) + HgCl2 = Hg↓ + SnCl4。 

    与氯化亚汞反应SnCl2 + Hg2Cl2 = 2Hg↓ + SnCl4

检验亚锡离子白加黑反应


7.锡盐

化学性质

  ①盐的通性

    与反应:

      与氢氧化钠反应:SnCl4 + 4NaOH(少量) = Sn(OH)4↓ + 4NaClSnCl4 + 6NaOH(足量) = Na2SnO3 + 4NaCl + 3H2O


五、铅

元素名称
元素符号Pb

原子序数82

在周期表中的位置第六周期ⅣA族

电子排布式[Xe]4f145d106s26p2


1.铅单质

化学式Pb

分类金属单质

化学性质

  ①金属单质的通性

    与非金属单质反应:

      与氧气反应:2Pb + O2 =△= 2PbO

      与氯气反应:Pb + Cl2 =△= PbCl2

      与溴单质反应:Pb + Br2 =△= PbBr2

       与碘单质反应:Pb + I2 =△= PbI2

      与硫单质反应:Pb + S =△= PbS

    与反应:

      与浓盐酸反应(类比Fe):Pb + 2HCl(浓) =△= PbCl2 + H2

      与稀高氯酸反应(类比Fe):Pb + 2HClO4 == Pb(ClO4)2 + H2

    与反应:

      与氢氧化钠反应:Pb + 2NaOH + H2O = Na2PbO3 + 2H2

  ②还原性

    与稀硝酸反应(类比Cu):3Pb + 8HNO3(稀) = 3Pb(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

    与过氧化氢反应:Pb + H2O2 = PbO + H2O

2.氧化亚铅/一氧化铅

化学式PbO

分类两性氧化物碱性 > 酸性)。

物理性质黄色固体难溶于水

化学性质

  ①两性氧化物的通性

    与反应:

      与稀盐酸反应:PbO + 2HCl = PbCl2 + H2O

      与稀硫酸反应:PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O

      与稀硝酸反应:PbO + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + H2O

      与稀醋酸反应:PbO + 2CH3COOH = (CH3COO)2Pb + H2O

    与反应:

      与氢氧化钠反应:PbO + 2NaOH = Na2PbO2 + H2O

3.氧化铅/二氧化铅

化学式PbO2

分类两性氧化物酸性 > 碱性)。

物理性质褐色固体难溶于水稀盐酸稀硫酸稀硝酸浓硝酸易溶于浓盐酸浓硫酸

化学性质

  ①两性氧化物的通性

    与反应:

      与氢氧化钠反应(类比CO2):PbO2 + 2NaOH = Na2PO3 + H2O

  ②氧化性

    与碳单质反应:PbO2 + C =高温= Pb + CO2

    与浓盐酸反应(类比MnO2):PbO2 + 4HCl(浓) = PbCl2 + Cl2↑ + 2H2O

4.四氧化三铅

化学式Pb3O42PbO·PbO2)。

俗名铅红铅丹红丹

分类混合氧化物

物理性质鲜红色固体难溶于水

化学性质

  ①与反应:

    与稀硝酸反应:Pb3O4 + 4HNO3 = PbO2↓ + 2Pb(NO3)2 + 2H2O

5.氢氧化亚铅

化学式Pb(OH)2

分类两性氢氧化物碱性 > 酸性)。

化学性质

  ①两性氢氧化物的通性

    与反应:

      与稀盐酸反应:Pb(OH)2 + 2HCl = PbCl2 + H2O

      与稀硫酸反应:Pb(OH)2 + H2SO4 = PbSO4 + H2O

      与稀硝酸反应:Pb(OH)2 + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + H2O

    与反应:

      与氢氧化钠反应:Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2PbO2 + 2H2O

6.氢氧化铅

化学式Pb(OH)4

分类两性氢氧化物酸性 > 碱性)。

化学性质

  ①两性氢氧化物的通性

    与反应:

      与稀盐酸反应:Pb(OH)4 + 4HCl = PbCl4 + 4H2O

      与稀硫酸反应:Pb(OH)4 + 2H2SO4 = Pb(SO4)2 + 4H2O

      与稀硝酸反应:Pb(OH)4 + 4HNO3 = Pb(NO3)4 + 4H2O

    与反应:

      与氢氧化钠反应:Pb(OH)4 + 2NaOH = Na2PbO3 + 3H2O。 


7.亚铅盐

物理性质PbSO4):白色固体难溶于水易溶于浓硫酸饱和醋酸铵溶液

化学性质

  ①盐的通性

    与反应:

      与浓硫酸反应:PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2

    与反应:

      与氢氧化钠反应:PbCl2 + 2NaOH(少量) = Pb(OH)2↓ + 2NaClPbCl2 + 4NaOH = Na2PbO2 + 2NaCl + 2H2O

    与反应:

      与醋酸铵反应:PbSO4 + 3CH3COONH4 = NH4[Pb(CH3COO)3] + (NH4)2SO4

      与氟化钾反应:(CH3COO)2Pb + 2KF = PbF2↓ + 2CH3COOK

      与溴化锂反应:PbBr2 + 2LiBr = Li2[PbBr4]


酸性SiO2 < GeO2Si(OH)4 < Ge(OH)4

本文来自博客园,作者:临化银,转载请注明原文链接:https://www.cnblogs.com/luotei/p/15113715.html

——蘸以清墨,书我弦歌。

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