碳族元素-碳的含氧化合物(无机化学碳族元素备课笔记)

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1、 碳的含氧化合物

(1)

CO：

*

*

分子轨道表示式（σ1s）2（σ1s）2（σ2s）2（σ2s）2（π2py）2（π2pz）2（σ2px）2 ①CO是一种无色无味的气体，不与水作用，属于中性氧化物。CO可与血液中的血红素结合生成羰基化合物，使血液失去运送氧的功能，因此CO对动物是有剧毒的。 ②性质： a、还原性

CO可以还原溶液中的PdCl2，将CO通入PdCl2溶液立即生成黑色沉淀 CO+ PdCl2+ H2OCO2+2HCl+Pd↓此反应十分灵敏，常用于CO的定性检验。 CO为冶金工业上的重要还原剂。它在高温下可以使许多金属氧化物还原，用于金属工业制备。例:Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 b、配合性

CO作为一种配体，能与许多过渡金属结合生成羰基配合物，如Fe(CO)5、

Ni（CO）4、Co2（CO）8等，这些羰基配合物的生成、分离、加热分解是分解制备这些高纯金属的方法之一。

Fe+5CO

[ Fe(CO)5]

羰基配合物一般是剧毒的。

CO与CuCl的酸性溶液的反应进行得很完全，可以用来定量吸收CO： CO+CuCl+2 H2OCu（CO）Cl·2 H2O



③制备：

a、 工业制备：高温下炭与水蒸气的反应，或炭的不完全燃烧 高温 C+ H2O（g）H2+CO 2C+O22CO b、实验室制备：

用浓硫酸使甲酸脱水制得少量CO

浓H2SO4 HCOOHCO↑+ H2O

将草酸晶体与浓硫酸共热，将生成的混合气体通过固体NaOH，吸收掉CO2和少量的水汽得到纯净的CO： H2C2O4 CO2↑+CO↑+ H2O

(2) CO2

①常温常压下无色无味气体，无毒，但大量的CO2可令人窒息。空气中CO2

体积分数为0.03%，人呼出的气体中CO2的体积分数约为4%。微溶于水（1∶1），常温下饱和CO2溶液浓度为0.03-0.04 mol·dm-3。CO2在5.2atm、-56.6℃时冷凝为雪花状的固体，称为干冰。干冰易升华，常用作制冷剂。CO2是工业上生产

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NaHCO3和NH4HCO3等的重要原料。CO2不助燃，可用于灭火，但是不能扑灭燃烧的Mg：CO2+2Mg=2MgO+C。

在CO2分子中，C原子以2个sp杂化轨道分别与2个O原子生成2个σ共价键，它的2个未参加杂化的p轨道分别与2个O原子的对称性相同的2个P轨道形成2个大π3键。

4

②性质：CO2+Ca(OH)2

CO2+2Mg③制备：

H2O+ CaCO3↓ 用于检验CO2

2MgO+C

a、 工业制备：工业煅烧石灰石生产石灰过程中有CO2生成 高温 CaCO3CaO+CO2↑ b、 实验室：CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O



（3）碳酸及其盐 ①碳酸

CO2和水反应生成碳酸H2CO3，在H2CO3分子中，中心碳原子采取sp2杂化，与端O之间形成一个σ键和一个π键，与两个羟基O之间各形成一个σ键。H2CO3分子呈平面三角形。

OH O C

OH

人们习惯把CO2水溶液称为碳酸，实际上CO2在水中主要存在形式为水合分子，只有极少部分生成H2CO3。碳酸很不稳定，只能存在于水溶液中。

CO2 + H2O H2CO3 K=1.8×10-3



H2CO3 H++HCO3 Ka=2.4×10-4

若假定水中的CO2全部转化为，则H2CO3的电离常数为K1=4.3×10-7，K2=4.8 ×10 -11，碳酸是一种中强酸。但通常情况下，水合CO2与H2CO3的浓度比约为600，CO2的水溶液仅显弱酸性（pH≈4）。 所以通常将碳酸看作是弱酸。

② 碳酸盐：

22

在CO3中，中心碳原子采取sp2杂化，与三个氧原子分别形成σ键，CO3呈平

面三角形构型。在垂直于离子所在的平面上，中心碳原子未参加杂化的p轨道，3个氧原子各有一个垂直于离子所在平面的p轨道，所以CO3中存在一个大π4键。

2

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a、溶解性

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