最新无机-15章碳族元素课件PPT.ppt 56页

'无机-15章碳族元素 水晶(SiO2) 方解石(CaCO3) 2碳的还原性△rSm=－172J∙k－1∙mol－1△rSm=3J∙k－1∙mol－1△rSm=178J∙k－1∙mol－1△rSm如何？碳作为还原剂，涉及以下三个反应：(a)2CO(g)+O2(g)——2CO2(g)(b)C(s)+O2(g)——CO2(g)(c)2C(s)+O2(g)——2CO(g)冶金工业上，用碳还原金属氧化物制备金属，如：MnO+C——Mn+CO(1)上述反应(1)可以看成由下面两个反应(2)和(3)相减得到2C(s)+O2(g)——2CO(g)(2)2Mn+O2——2MnO(3)我们关心反应(1)需要在什么温度下才能进行，就必须讨论反应(2)(3)等的△rGm随温度T的变化情况。 2731273T/K－200△rGm/kJ·mol－1－400－600－800(a)(b)(c)为什么给出△rSm？将反应的△rGm对温度T作图，△rGm=△rHm－T△rSm，其斜率是－△rSm。 再把反应(d)2Mn+O2——2MnO的△rGm~T线，画入图中。－800△rGm/kJ·mol－1m.p.2731273T/K－200－400－600(a)(b)(c)(d)TyTz (d)线斜率为正，达到的熔点m.p.时其斜率更大。(a)2CO(g)+O2(g)——2CO2(g)(b)C(s)+O2(g)——CO2(g)(c)2C(s)+O2(g)——2CO(g)(d)2Mn+O2——2MnO2Mn+O2——2MnO，m.p.是哪种物质的熔点？Tz(a)(b)(c)Ty(d)m.p. 当T>Ty时，(e)式的rGm<0，这样的温度下C可以将MnO还原，且产物是CO。(c)2C(s)+O2(g)——2CO(g)(d)2Mn+O2——2MnO－）————————————————————MnO+C——Mn+CO(e)rGm＝0当温度为Ty时，(c)(d)两线相交，该温度时两个反应的rGm相等。Tz(a)(b)(c)Ty(d)思考题MnO+C——Mn+CO的rHm为正还是负? 正是由于2C+O2——2CO反应的存在，才使得碳在冶金工业上被广泛用为还原剂。因为该反应的△rSm>0，即直线的斜率为负。若产生CO2，即(d)线和(b)线相交，则温度还要高达到Tz以上。二氧化物1二氧化碳CO2的分子结构Csp等性杂化，2个键，两个:O——C——O:........CO2的生产CaCO3(石灰石)——CaO+CO2Tz(a)(b)(c)Ty(d) CO无色无臭有毒气体，在水中溶解度较小。1°制备向热浓硫酸中滴加甲酸2一氧化碳热浓H2SO4HCOOH————CO↑+H2O草酸与浓硫酸共热H2C2O4(s)————CO+CO2+H2O将CO2和H2O用固体NaOH吸收，得CO。热浓H2SO4制纯的CO可用分解羰基化合物的方法加热Ni(CO)4(液)————Ni+4CO↑制备CaCO3+2HCl(稀)——CaCl2+H2O+CO2鉴定CO2+Ca(OH)2——CaCO3↓+H2O 得到的气体含CO25％，CO24％，N270％(体积比)这种混合气体称为发生炉煤气。另一反应C+H2O=CO+H2△rHm=131kJmol－1混合气体含CO40％，CO25％，H250％称之为水煤气。发生炉煤气和水煤气都是工业上的燃料气。2°CO的化学反应CO+Cl2————COCl2(光气)CO+NaOH————HCOONa高压CO+H2————多种C、H有机化合物催化剂工业上将空气和水蒸气交替通入红热炭层2C+O2——2CO△rHm=－221kJmol－1 三碳酸及其盐1结构C采用sp2等性杂化与端O之间1个键1个键与羟基O之间2个键sp2－pC采用sp2等性杂化存在OHOCOHH2CO3CO32－微量的CO通入PdCl2溶液中，会使溶液变黑，可鉴定COCO+PdCl2+H2O——Pd+CO2+2HCl 2可溶性碳酸盐Na2CO3，K2CO3和(NH4)2CO3等均易溶于水。但NaHCO3，KHCO3和NH4HCO3的溶解度相对小些。原因是HCO3－分子间有氢键，缔合成双聚酸根造成的。CaCO3难溶，而Ca(HCO3)2的溶解度比它大些。其原因是CaCO3中Ca2+和CO32－之间的引力要大些，电荷高，是+2对－2，故不易溶解；但Ca2+和HCO3－之间的引力相对小些，是+2对－1，易于溶解。 所以沉淀情况要视M(CO3)m和M(OH)n的Ksp而定。1°若M(CO3)m的Ksp<