高中化学竞赛辅导无机化学14.3锗分族知识点素材 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/23 20:56:21星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

§14-3 锗分族

The Germanium Subgroup

一、General Properties

从Ge到Pb +2氧化态稳定性增大 从Pb到Ge +4氧化态稳定性增大 Ge(s) + GeO2(s)47kJ·mol?

1

2GeO(s) ?rGm = 2SnO(s) ?rGm = Pb + 2H2O φ = +1.45V Ge + 2H2O φ = ?0.15V

2+2+

Sn(s) + SnO2(s)?67kJ·mol?

1

PbO2 + 4H + 2e GeO2 + 4H + 2e

+

+

自然界中存在锡石(tinstone):SnO2,方铅矿(galena):PbS

铅存在于Uranium 和Thorium矿中,这是由于铅是U和Th的放射性衰变的产物

二、The Simple Substances 1.Allotropes: 灰锡(α锡)

13.6℃白锡(β锡)

161℃脆锡

锡制品长期处于低温会毁坏,这是β锡转变为α锡的缘故,这一现

象叫做锡瘟(Tin disease),灰锡是粉末状,β锡低于13.6℃转变为α锡,但转变速度极慢,温度降至?48℃,转变速度最快,α锡本身就是这类反应的催化剂。 2.Properties:

(1) Sn是两性金属 Sn + 2HCl

SnCl2 + H2↑

?Sn(OH)24+ H2↑

Sn + 2OH + 2H2O Ge + 2KOH 2H2O2

Pb也能与碱反应:

Pb + 2H2O + 2KOH (2) 与氧化性酸反应:

Ge只有在H2O2(氧化剂)存在下,才溶于碱

K2[Ge(OH)6] K2[Pb(OH)4] + H2↑

a.Pb与任何浓度的硝酸反应都得到Pb(NO3)2 b.Sn与浓HNO3反应得到Sn 3Sn + 8HNO3(稀) Sn + HNO3(浓)三、The Compounds

1.卤化物 EHal4 EHal2 (1) SnCl2

a.水解性 SnCl2 + H2O

Sn(OH)Cl↓+ H + Cl

+

(IV)

,与稀HNO3反应得到Sn

(II)

3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O H2SnO3 + 4NO2 + H2O

O2 在配制SnCl2(aq)必须防止氧化(SnCl2???SnCl4)和水解,

用盐酸酸化蒸馏水,并在SnCl2(aq)中加入Sn粒:SnCl4 + Sn b.还原性

2SnCl2

SnCl2 + 2HgCl2 Hg2Cl2 + SnCl2 (2) GeCl4、SnCl4也强烈水解 GeCl4 + 2H2O SnCl4 + 4H2O 在盐酸中:SnCl4 + 2HCl

SnCl4 + Hg2Cl2 SnCl4 + 2Hg↓ GeO2↓+ 4HCl Sn(OH)4 + 4HCl

H2SnCl6

(3) PbCl2在冷水中溶解度小,但在热水中溶解度大,在盐酸中溶解度增大

? 因为 PbCl2 + 2ClPbCl24

(4) PbCl4在低温下稳定,在常温下即分解:PbCl4

PbCl2 + Cl2

PbF4 m.p. = 600℃ PbCl4 m.p. = ?15℃ 2.硫化物

(1) SnS:H2S + Sn溶液中

SnS + 4Cl + 2H

? SnS?S22 (2) SnS2

+

2+

SnS↓(暗棕色) + 2H

+

SnS不溶于Na2S溶液中,但可溶解于中等浓度的盐酸和碱金属的多硫化物

?SnCl24+ H2S↑

?2?SnS3?H??SnS↓+ H2S↑

Sn + 2H2S SnS2 + S?

2+2

(3) PbS:Pb + S?

2

4+

SnS2↓+ 4H

+

2? SnS3PbS↓(黑色)

PbS可溶于浓HCl和稀HNO3、H2O2,不溶于Na2S和无氧化性的稀酸 PbS + 4HCl(浓)

+

H2S↑+ H2PbCl4

2+

? 3PbS +2NO3+ 8H3Pb + 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O

(IV)

由于Pb有极强的氧化性,所以PbS2不存在

3.一些铅的化合物 (1) 氧化物

PbO(黄色)密陀僧,Pb2O3 (PbO·PbO2)(黄色),Pb3O4 (2PbO·PbO2)(红

色)铅丹,PbO2(黑色)

Pb2O3、Pb3O4、PbO2都具有强氧化性

5PbO2 + 2Mn + 4H5Pb +2MnO?4+2H2O PbO2 + 4HClPbCl2 + Cl2↑+ 2H2O

2+

+

2+

(2) Pb(NO3)2

? 易水解:Pb +NO3+ H2OPb(OH)NO3↓+ H 易分解:2Pb(NO3)22PbO + 4NO2 + 2H2O

2+

+

(3) Pb(CH3COO)2 易溶于水,难离解,毒性大 Pb(Ac)2 + Cl2 + 4KOH PbSO4 + H2SO4(浓)

?PbO2 + 2KCl + 2KAc + 2H2O

(4) PbSO4 可溶于浓H2SO4中,也可溶于NH4Ac或NaAc溶液中

2O???PbSO4+ H2SO4 Pb(HSO4)2?H????PbAc2(可溶) +SO2 PbSO4(白色)?Ac4

(5) PbCrO4(黄色)

H+OHPbCr2O7(可溶)

(6) 铅的有机化合物

Na4Pb (钠铅合金) + 4C2H5Cl

1

Pb(C2H5)4 + 4NaCl

四乙基铅(tetraethyl lead)是汽油抗震剂(antiknock agent),其△fHm = 217.6kJ·mol?,但在常温下尚能稳定存在。由于用Pb(C2H5)4作为汽油抗震剂,汽油燃烧后的废气中含有铅的化合物,污染环境,已开发出不含铅的抗震剂,称为无铅汽油。