PPT《碳C》

碳C单质 石墨 金刚石 第十一章 碳族和硼族元素 无机化合物 CO2 石灰石、大理石、方解石 CaCO3 白云石 MgCa CO3

2 碳在地壳中的质量分数为 0.

048 % 列第

15 位煤,石油,天然气 动植物体 有机化合物 硅? Si (曾叫做矽) 以Si-O-Si 键的化合态存在,水晶、石英、SiO2 及其他硅酸盐矿物 硅在地壳中的质量分数为 27.7 % 列第

2 位锗Ge 锗石矿 Cu2S ・ FeS ・ GeS2 锗在地壳中的质量分数为 1.5 ? 10-4 % 锡Sn 锡石矿 SnO2 锡在地壳中的质量分数为 2.2 ? 10-4 % 铅Pb 方铅矿 PbS 铅在地壳中的质量分数为 1.4 ? 10-3 % 硼B硼砂 Na2B4O7 ・ 10H2O 硼镁矿 Mg2B2O5 ・ H2O 等 硼在地壳中的质量分数为 1.0 ? 10-3 % 铝Al 铝矾土 Al2O3 铝在地壳中的质量分数为 8.2 % 第3位镓Ga 与Zn,Fe,Al,Cr 等矿共生 镓在地壳中的质量分数为 1.8 ? 10-3 % 铟In 与闪锌矿、方铅矿共生 铟在地壳中的质量分数为 4.9 ? 10-6 % 铊Tl 与闪锌矿共生 铊在地壳中的质量分数为

6 ? 10-5 % 11.

1 碳11. 1.

1 单质 1. 同素异形体 碳主要有三种同素异形体. 石墨、金刚石和碳簇 石墨 硬度小,熔点极高,层状结构. 石墨中碳原子 sp2 杂化 每个碳原子与层内相邻的三个碳原子成 ? 键,形成分子平面. pz 有离域 ? 电子,所以石墨导电. pz 各碳原子的 pz 轨道互相平行,均垂直于分子平面,在层内形成 键. 木炭和焦炭基本属于石墨类型,但是晶形不完整. 层间的分子间作用力小,易滑动,故石墨有润滑性. 金刚石 硬度最大,熔点极高. 由于无自由电子,故金刚石不导电. 金刚石中碳原子 sp3 等性杂化,每个碳原子与相邻四个碳原子成 ? 键 碳簇 以C60 为代表的碳单质的第三种同素异形体 ―― 碳簇,是20 世纪

80 年代被人们发现的. 可以从正二十面体出发 去理解 C60 的几何构型. 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. 正二十面体有多少条棱? 将每个顶角都截掉,截口处产生十二个正五边形,原来的每个正三角形都变成了正六边形. C60 的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. 2. 碳的还原性 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)可以由反应

2 C(s)+ O2(g)――

2 CO(g) (2)

2 Mn + O2 ――

2 MnO (3) MnO + C ―― Mn + CO (1) (2)- (3)得到 我们关心反应 (1) 进行的温度. 首先考察相关反应的 rGm 随温度 T 变化的情况. 可以从反应(2)和(3)入手去研究. 因为由关系式 rGm = rHm - TrSm 可知 rGm 对温度 T 作图,图像是直线,而其斜率是 -rSm. (a)

2 CO(g)+ O2(g)――

2 CO2(g) 碳作为还原剂, 涉及如下三个反应 (b) C(s)O2(g)―― CO2 (g) (c)

2 C(s) + O2(g)――

2 CO (g) (a)

2 CO(g)+ O2(g)――

2 CO2(g) (b) C(s)O2(g)―― CO2(g) (c)

2 C(s) + O2(g)――

2 CO (g) rSm = rSm

3 J?mol-1?K-1 rSm =

179 J?mol-1?K-1 -173 J?mol-1?K-1 根据关系式 rGm = rHm - TrSm 作rGm - T 图. 图中有反应(a),(b)和(c)的rGm - T 线-800 rGm / (kJ・mol-1)

273 1273 T/K -200 -400 -600 (a) (b) (c) 反应的 rSm 为正,其斜率为负. (c)

2 C(s) + O2(g)――

2 CO (g) -800 rGm /(kJ・mol-1)

273 1273 T/K -200 -400 -600 (a) (b) (c) 反应的 rSm 为负,其斜率为正. (a)

2 CO(g)+ O2(g)――

2 CO2(g) -800

273 1273 T/K -200 -400 -600 (a) (b) (c) rGm /(kJ・mol-1) 再把反应

2 Mn + O2 ――