碳族元素-备课笔记-锗、锡、铅及其化合物(2)

2019-04-15 14:45

2HgCl2+SnCl2+2HClHg2Cl2↓(白)+H2SnCl6

Sn(Ⅱ)过量时白色的Hg2Cl2沉淀将被还原成单质Hg。 在碱中,亚锡酸的还原性更强: HSnO2+2Bi+9OH+3H2O

??3+-

3[Sn(OH) 6] 2-+2Bi↓(黒)

2+

?Ge2+和HGeO2的还原性比Sn和HSnO2还强。

是碱性最强的。H2GeO3的K1约为10-9,酸性比同族第三周期的硅酸还要强些,这是周期表中第四周期元素性质反常的一个实例。

在锗锡铅的含氧酸或氢氧化物中,H2GeO3是酸性最强的,而Pb(OH)2

② 铅的氧化物和氢氧化物:

铅的氧化物有PbO(黄色,俗称密陀僧)、Pb3O4(红色,俗称红铅或铅丹)、Pb2O3(橙色)、PbO2(棕色)。Pb3O4可看作2PbO·PbO2,Pb2O3可看作PbO·PbO2。

800KPbO2????Pb3O4????Pb2O3????PbO

600K700K(棕色) (红色) (橙色) (黄色)

Pb在空气中加热与氧气反应生成红色PbO(α型),488℃时红色PbO(α

型)转化为黄色PbO(β型)。

Pb(Ac)4水解、Pb3O4和浓硝酸反应、NaOCl溶液氧化Pb(Ac)2均可得到PbO2,其中用Pb(Ac)4水解所得PbO2最纯。

Pb(Ac)4+ 2H2O PbO2↓+4HAc

PbO2是强氧化剂,在酸性溶液中能把Cl_、Mn2+ 氧化成Cl2、MnO4_ PbO2 + 4HCl 5PbO2+2Mn2+ +4H+

PbCl2 + Cl2↑+2H2O

5Pb2+ +2MnO4_+2H2O

Pb(OH)2是以碱性为主的两性物,溶于酸溶液生成Pb2+,溶于碱生成[Pb(OH)3—]。

在碱性溶液中用NaClO氧化Pb(Ⅱ)的化合物可得棕黑色的PbO2粉末:

Pb(OH)3?+ClO-

PbO2 +Cl-+OH-+ H2O

令Pb3O4与HNO3反应,即可在产物中得到两种氧化数不同的铅。其中Pb(Ⅳ)可以通过其强氧化性判断,而Pb(Ⅱ)可与CrO4反应生成黄色PbCrO4沉淀。

2?Pb2++ CrO42? PbCrO4↓

可以据此鉴定Pb2+的存在。

(2)卤化物

锡、铅的卤化物有SnX2、SnX4、PbX2、PbF4 和PbCl4,其中氯化物最有用。由于Pb(Ⅳ)的氧化性很强,所以四碘化铅和四溴化铅不能稳定存在。

①SnCl2

a.易水解: SnCl2 + H2OSn(OH)Cl↓+ H+ + Cl-

O 在配制SnCl2溶液是必须防止氧化(SnCl2???SnCl4)和水解,用盐酸酸化蒸馏

水,并在SnCl2溶液中加入Sn粒:Sn4++ Sn2Sn2+

2

b.还原性:

Sn2+ + 2Hg2++8 Cl-Hg2Cl2 + Sn2+2Fe3+ + Sn2+

[SnCl6]2-+ Hg2Cl2↓ Sn4+ + 2Hg↓+2 Cl- 2 Fe2++ Sn4+

②SnCl4

SnCl4是略带黄色的液体,是典型的共价化合物。氯气和锡在加热条件下反应可以用来制备SnCl4: Sn+Cl2SnCl4(l) 由于SnCl4极易水解,在潮湿空气中发烟(可用于制造舞台烟雾),所以制备过程要严防体系与水接触。

常温下SnCl4·5 H2O是白色不透明、易潮解的固体。

③ PbCl2

铅与氯气反应、PbO与盐酸反应、向Pb2+溶液中加入Cl-均可得到PbCl2。 PbCl2在冷水中溶解度小,但在热水中溶解度大。PbCl2在高浓度Cl-溶液中生成 PbCl4:

PbCl2+ 2Cl-

[PbCl]4

2?2?因此用Cl-不能把Pb2+沉淀完全。 PbCl2 PbBr2 PbI2溶解度依次降低。

④ PbCl4

PbCl4是黄色液体,只能在低温下稳定存在,在常温下即分解: PbCl4PbCl2 + Cl2

PbCl4在潮湿空气中因水解而冒烟。

另:Sn2+、Pb2+、Sn4+、Pb4+都易与X—形成配合物,其中与Sn2+配位时,配位能力为F->>Cl->Br-;与Pb2+配位时,配位能力为I->Br->Cl->>F-。

(3)硫化物

锡、铅的重要硫化物有SnS(硫化亚锡,暗棕色/褐色)、SnS2(硫化锡,黄色,俗称金粉)、PbS(黑色)。

①SnS:

将H2S 通入Sn2+溶液: H2S + Sn2+SnS↓+ 2H+

SnS能溶解于中等浓度的盐酸和多硫化铵(NH4)2S2溶液中,后者生成硫代锡酸盐。

PbCl4+ H2S↑

2?2?SnS+ S2 SnS3

SnS可以被氧化性的Na2S2(过硫化钠)氧化:

SnS + 4Cl + 2H+

2?SnS+ Na2S2

SnS2+Na2S

反应产物SnS2、Na2S可以进一步作用而生成硫代酸盐。

所有的硫代酸盐均不稳定,遇酸则生成相应的硫化物沉淀和硫化氢。

SnS在空气中加热被氧化成SnO2。

②GeS: GeS也可以被氧化性的Na2S2(过硫化钠)氧化 ③SnS2:

将H2S 通入Sn(IV)溶液生成SnS2沉淀,加热时Sn和S直接反应也生成SnS2。前一SnS2溶于中等浓度的热盐酸,后一SnS2难溶于酸。 Sn4+ + 2H2S应而溶解:

SnS2 + 6Cl + 4H+

SnS2↓+ 4H+

活性SnS2两性偏酸性,能溶于浓盐酸,也能和碱性硫化物(Na2S、(NH4)2S)、碱液反

SnCl2?2?6+2H2S↑

SnS2 + S2? 3SnS2 + 6OH

(3 SnS2+6NaOH

SnS3

2?2?2SnS3+Sn(OH)6

Na2SnO3+2Na2SnS3+3 H2O)

④GeS2:

GeS2可溶于NaOH溶液,也可与碱性硫化物Na2S、(NH4)2S反应 GeS2+Na2SNa2GeS3

⑤PbS:

将H2S 通入Pb2+溶液

Pb2+ + S2?PbS↓(黑色)

PbS可溶于中等浓度以上的HCl和稀HNO3,但不与S2-或多硫化物溶液反应.

PbS + 2H++4Cl-

H2S↑+ PbCl42?

? 3PbS +2NO3+ 8H+3Pb2+ + 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O 由于Pb(IV)有极强的氧化性,所以PbS2不存在。

晶体PbS可用作半导体材料,当S过剩时,为p型半导体;反之若Pb过剩,则为n型半导体。

(4)铅的其他化合物: ① Pb(NO3)2:

Pb(NO3)2是工业生产的主要铅盐,可由Pb或 PbO与HNO3作用得到。

? 易水解:Pb2+ +NO3+ H2O △

易分解:2Pb(NO3)2

Pb(OH)NO3↓+ H+

2PbO + 4NO2 + 2H2O

② Pb(Ac)2·3H2O

PbO溶于HAc再蒸发结晶即可得Pb(Ac)2·3H2O晶体。

Pb(Ac)2·3H2O极易溶于水,1g冷水溶解0.6g,1g沸水能溶解2g。难离解,

毒性大。Pb(Ac)2·3H2O有甜味,俗称为铅糖。

Pb(Ac)2溶液易吸收空气中的CO2生成白色的PbCO3。

Pb(Ac)2 + Cl2 + 4KOHPbO2 + 2KCl + 2KAc + 2H2O

③ PbSO4

?在溶液中Pb2+与SO24反应生成白色PbSO4沉淀。

PbSO4可溶于浓H2SO4、HNO3和HAc,也可溶于饱和NH4Ac或NaAc溶液。 PbSO4 + H2SO4(浓) Pb(HSO4)2

PbSO4+2HNO3

H2SO4+Pb(NO3)2 Pb(Ac)3+SO4

?2? PbSO4+3Ac-

④ PbCrO4

PbCrO4是重要的黄色颜料,俗称铬黄,在分析化学上常用铬黄的生成来鉴定溶液中的Pb2+。 Pb

2+

?+ CrO24 PbCrO4↓

⑤2PbCO3·Pb(OH)2

碱式碳酸铅,常用的白色颜料,主要用在油漆、涂料、造纸中。向Pb2+溶液中加入可溶性碳酸盐:

3 Pb2++2H2O+2CO32?2PbCO3·Pb(OH)2

⑥铅的有机化合物

Na4Pb (钠铅合金) + 4C2H5ClPb(C2H5)4 + 4NaCl 四乙基铅是汽油抗震剂,其△fHm = 217.6kJ·mol?1,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。

(5)氢化物:

Sn和Pb的金属性较强,它们的氢化物不稳定。Ge的氢化物有四氢化锗(GeH4),它是一种无色气体。


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