西北大学精品课程·重点课程·学科核心课程 - 无机化学与化学分析 11 2. 性质 ★ 金石是电缘体，而石墨则是良导体。★ 墨导电显示各向异性：在平行于六 边形平面的方向上, 25℃的导电率为 3×104 S·cm-1，并随温度升高而下降；垂直于该方向的导电 率低得多(5 S·cm-1，25℃)，且随温度升高而上升。电导率随温度的变化模式表明, 平行方向为金 属性导电，垂直方向则是半导体导电。★ 步研究表明，C60 室温下为分子晶体(面心立方结构), 算 得的能隙为 1.5 eV，这意味着固体 C60 为半导体。 金刚石的化学性质极稳定，迄今未见报导保留其碳骨架的化合物. 石墨表现出一定程度的化 学活性, 能形成某种类型的化合物。例如, 与金属钾反应生成 K+ C8 - 或 K+ C16- . 化合物保持了石 墨的碳骨架，K+ 离子穿插在层间, 人们将其称之为嵌入型化合物。富勒烯的化学活性则要高得多, 在发现 C60 的短短的 20 年内，人们已经制备出碳骨架保持完整的许多种化合物。 13.4.2 电负性高于碳的元素与碳形成的某些无机化合物 1. 一氧化碳和二氧化碳 制备 用甲烷或其他含碳的天然资源(如煤或焦炭)大规模制备合成气(synthesis gas)，合 成气是由 CO 与 H2 组成的混合气体。 650~1 000℃，10×105 Pa CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3 H2(g) 水蒸气转化反应 NiO 催化 925~1 375℃ 低结晶度碳 ● 炭黑（年产超过 8×106 t ，94 % 用于橡胶制品的填料） ● 活性炭（高比表面积：400 ~2500 m 2 · g-1 ) ● 碳纤维（每架波音-767飞机需用 1 t 碳纤维材料） 碳 -碳复合材料 （隐形飞机） 建议的碳黑的结 K+ C8 - K3C60
西北大学精品课程·重点课程·学科核心课程 - 无机化学与化学分析 11 2. 性质 ★ 金石是电缘体，而石墨则是良导体。★ 墨导电显示各向异性：在平行于六 边形平面的方向上, 25℃的导电率为 3×104 S·cm-1，并随温度升高而下降；垂直于该方向的导电 率低得多(5 S·cm-1，25℃)，且随温度升高而上升。电导率随温度的变化模式表明, 平行方向为金 属性导电，垂直方向则是半导体导电。★ 步研究表明，C60 室温下为分子晶体(面心立方结构), 算 得的能隙为 1.5 eV，这意味着固体 C60 为半导体。 金刚石的化学性质极稳定，迄今未见报导保留其碳骨架的化合物. 石墨表现出一定程度的化 学活性, 能形成某种类型的化合物。例如, 与金属钾反应生成 K+ C8 - 或 K+ C16- . 化合物保持了石 墨的碳骨架，K+ 离子穿插在层间, 人们将其称之为嵌入型化合物。富勒烯的化学活性则要高得多, 在发现 C60 的短短的 20 年内，人们已经制备出碳骨架保持完整的许多种化合物。 13.4.2 电负性高于碳的元素与碳形成的某些无机化合物 1. 一氧化碳和二氧化碳 制备 用甲烷或其他含碳的天然资源(如煤或焦炭)大规模制备合成气(synthesis gas)，合 成气是由 CO 与 H2 组成的混合气体。 650~1 000℃，10×105 Pa CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3 H2(g) 水蒸气转化反应 NiO 催化 925~1 375℃ 低结晶度碳 ● 炭黑（年产超过 8×106 t ，94 % 用于橡胶制品的填料） ● 活性炭（高比表面积：400 ~2500 m 2 · g-1 ) ● 碳纤维（每架波音-767飞机需用 1 t 碳纤维材料） 碳 -碳复合材料 （隐形飞机） 建议的碳黑的结 K+ C8 - K3C60
西北大学精品课程·重点课程·学科核心课程 - 无机化学与化学分析 12 C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) 水煤气反应 1×105 Pa~30×105 Pa 纯 CO 气体装在钢瓶中出售，实验室制备少量 CO 采用浓 H2SO4 与甲酸或草酸的反应： Δ, 浓硫酸 H2C2O4(s) CO(g) + CO2(g) + H2O(l) 使产生的气体流经固体 NaOH, 以除去其中的 CO2 和水分。 性质 重要的性质是可燃性、还原性、加合性和毒性。为一种优良的气体燃料(管道煤气、水 煤气和半水煤气的主要成分之一)，在空气中燃烧时发出蓝色火焰, 同时放出大量热： 2 CO(g) +O2(g) 2 CO2(g) △rH○一 m = -596 kJ·mol-1 CO 是冶金工业的重要还原剂，高炉炼铁中 Fe2O3 的分步还原都涉及 CO： 3 Fe2O3(s) + CO(g) 2 Fe3O4(s) + CO2(g) Fe3O4(s) + CO(g) 3 FeO(s) + CO2(g) FeO(s) + CO(g) Fe(l) + CO2(g) CO 的还原性主要表现在高温, 但常温下可将溶液中的 Pd2+离子还原为金属 Pd： PdCl2(aq) + CO(g) + H2O(l) CO2(g) + Pd(s) + 2 HCl(aq) 该反应可以用以检出微量 CO 的存在. CO 也显示加合性。能够说明加合性的一个实例是, 它能与低氧化态金属形成一类叫作金属 羰基化合物的无机化合物： Ni(s) + 4 CO(g) Ni(CO)4(l) 煤气中毒实际上是指 CO 中毒.血液中血红蛋白(Hb)的正常功能是在肺部结合 O2形成氧合血 红蛋白 HbO2，HbO2 经血液循环至全身细胞并在那里放出 O2，同时拣起 CO2 返回肺部后排至体 外。O 与 Hb 中的 Fe(II)原子的结合力比 O2 高出 300 倍, 一定浓度的 CO 可使血红蛋白失去结合 O2 的能力, 从而导致头痛、眩晕甚至死亡。 所谓“温室效应”，它是由包括 CO2 分子在内的某些多原子分子（其他如 N2O，CH4，氯氟烃） 在大气中含量的上升造成的.在过去, 大气中 CO2 浓度大体保持着平衡，随着工业化的进程， CO2 增加的速度大于渗入海洋深处与 Ca2+结合成 CaCO3 沉淀的速度. 太阳的可见光和紫外光 穿过大气层射至地球表面，在地球表面产生的红外辐射却被这类多原子分子吸收而无法迅速逸散 到外层空间去，使到地球变暖. 但是，要确定地球是否变暖并非易事，长期和短期的气候变化可 能掩盖了温室效应产生的结果. 另外，现在的问题是地球是否在变暖？ 温室效应 (Greenhouse
西北大学精品课程·重点课程·学科核心课程 - 无机化学与化学分析 12 C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) 水煤气反应 1×105 Pa~30×105 Pa 纯 CO 气体装在钢瓶中出售，实验室制备少量 CO 采用浓 H2SO4 与甲酸或草酸的反应： Δ, 浓硫酸 H2C2O4(s) CO(g) + CO2(g) + H2O(l) 使产生的气体流经固体 NaOH, 以除去其中的 CO2 和水分。 性质 重要的性质是可燃性、还原性、加合性和毒性。为一种优良的气体燃料(管道煤气、水 煤气和半水煤气的主要成分之一)，在空气中燃烧时发出蓝色火焰, 同时放出大量热： 2 CO(g) +O2(g) 2 CO2(g) △rH○一 m = -596 kJ·mol-1 CO 是冶金工业的重要还原剂，高炉炼铁中 Fe2O3 的分步还原都涉及 CO： 3 Fe2O3(s) + CO(g) 2 Fe3O4(s) + CO2(g) Fe3O4(s) + CO(g) 3 FeO(s) + CO2(g) FeO(s) + CO(g) Fe(l) + CO2(g) CO 的还原性主要表现在高温, 但常温下可将溶液中的 Pd2+离子还原为金属 Pd： PdCl2(aq) + CO(g) + H2O(l) CO2(g) + Pd(s) + 2 HCl(aq) 该反应可以用以检出微量 CO 的存在. CO 也显示加合性。能够说明加合性的一个实例是, 它能与低氧化态金属形成一类叫作金属 羰基化合物的无机化合物： Ni(s) + 4 CO(g) Ni(CO)4(l) 煤气中毒实际上是指 CO 中毒.血液中血红蛋白(Hb)的正常功能是在肺部结合 O2形成氧合血 红蛋白 HbO2，HbO2 经血液循环至全身细胞并在那里放出 O2，同时拣起 CO2 返回肺部后排至体 外。O 与 Hb 中的 Fe(II)原子的结合力比 O2 高出 300 倍, 一定浓度的 CO 可使血红蛋白失去结合 O2 的能力, 从而导致头痛、眩晕甚至死亡。 所谓“温室效应”，它是由包括 CO2 分子在内的某些多原子分子（其他如 N2O，CH4，氯氟烃） 在大气中含量的上升造成的.在过去, 大气中 CO2 浓度大体保持着平衡，随着工业化的进程， CO2 增加的速度大于渗入海洋深处与 Ca2+结合成 CaCO3 沉淀的速度. 太阳的可见光和紫外光 穿过大气层射至地球表面，在地球表面产生的红外辐射却被这类多原子分子吸收而无法迅速逸散 到外层空间去，使到地球变暖. 但是，要确定地球是否变暖并非易事，长期和短期的气候变化可 能掩盖了温室效应产生的结果. 另外，现在的问题是地球是否在变暖？ 温室效应 (Greenhouse