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1、 碳的含氧化合物
(1)
CO:
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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。
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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:
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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。
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a、溶解性
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