碳族元素的主要特征 化学
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【答案】 碳族元素位于元素周期表中ⅣA族,包括碳C、硅Si、锗Ge、锡Sn、铅Pb五种元素.价电子层构型为ns2np2,有4个价电子.碳、硅是非金属,锡、铅是金属,锗是半金属.特殊的结构使其获得电子与失去电子的能力几乎相等,往往通过电子的共用达到稳定结构,当与其它元素的原子化合时,主要形成共价型化合物.
游离态的碳以金刚石和石墨两种单质形式存在,硅以化合态存在于二氧化硅和硅酸盐中,锗、锡主要以氧化物形式存在(锗石GeO2、锡石SnO2)、铅以硫化物存在居多.铅单质为金属晶体,其它四种元素的单质为原子晶体(石墨为层状晶体、白锡为金属晶体).空气中的二氧化碳、地壳中各种碳酸盐、煤、石油里都含有大量的碳,脂肪、糖类、蛋白质及其它有机物都是含碳的化合物.碳和锡都有同素异形体(金刚石、石墨和碳-60,灰锡和白锡等).
本族元素随着原子序数的增加,电子层数逐渐增加,原子核对外层电子的引力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱(得电子能力减弱),金属性逐渐增强(失电子能力增强).化学性质差异很大.
1.碳可以跟浓硫酸、硝酸反应,被氧化成二氧化碳,不与盐酸作用.硅不跟盐酸、硫酸、硝酸作用,只与氢氟酸反应.锗不和稀盐酸、稀硫酸反应,但能被浓H2SO4、浓HNO3氧化.锡和稀盐酸、稀H2SO4反应,生成低价锡Sn(Ⅱ)的化合物；跟浓H2SO4、浓HNO3反应生成高价锡Sn(Ⅳ)的化合物.铅跟盐酸、硫酸、硝酸都能反应被氧化成Pb2+.
2.跟碱溶液反应的有硅和锡,如生成SiO3,2-,放出氢气,表明锡不全是金属性的.
3.在加热时都能跟氧反应,被氧化成CO2、SiO2和PbO等.
4.跟硫、氯共热生成相应的高价氯化物和硫化物,铅则生成PbS和PbCl2.
5.碳、硅跟金属共热生成碳化物和硅化物,锡、铅与金属形成合金.都不能直接与氢化合,其氢化物是间接制得的.