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锗分族的卤化物


实验室k / 2019-03-14

       将金属Ge、Sn、Pb直接与卤素或浓的氢卤酸反应,或者用它们的氧化物与氢卤酸反应,都可以得到锗分族元素的卤化物。例如

Ge(或Sn)+2Cl2=GeCl4(或SnCl4)

Pb+Cl2=PbCl2

SnO2+4HCl=SnCl4+2H2O

在形成卤化物方面,锗分族元素与碳、硅所不同的,是它们能形成MX4和MX2两类卤化物,而C和Si只有MX4。

       锗分族元素的卤化物都水解,在过量的氢卤酸或含有卤离子的溶液中容易形成卤配阴离子。

       从这些卤化物的状态(指常况下)、熔点、沸点就可以知道MX4具有共价化合物的特征,熔点低,易挥发或升华。MX2为离子化合物,熔点较高(见表18-6)。

表18-6  锗分族元素的卤化物


四卤化物 二卤化物
Ge Sn Pb Ge Sn Pb
F

无色气体*

236升华

白色晶体

978升华

无色晶体



白色晶体

分解>623

升华

白色晶体

无色晶体

1128

1563

Cl

无色液体

223.7

357

无色液体

240

387.3

黄色油状液体

258

378爆发分解

白色粉末

升华

分解为Ge和GeCl4

白色固体

519

925

白色晶体

774

1223

Br

灰白色晶体

299.3

459.7

无色晶体

304

475




无色晶体

395

分解

淡黄色固体

488.7

893

白色晶体

646

1189

I

橙色晶体

417

713分解

红黄色晶体

417.7

637.7



黄色晶体

分解

真空513升华

橙色晶体

593

990

金黄色晶体

675

1227

    * 每格的第一行为常况下卤化物的状态。第二行为熔点/K。第三行为沸点/K。

       一、四卤化物

       常用的MX4为GeCl4和SnCl4。这两种液体在空气中因水解而发烟。GeCl4是制取Ge或其它锗化合物的中间化合物,也是制光导纤维所需要的一种原料。SnCl4用作媒染剂、有机合成上的氯化催化剂以及镀锡的试剂,通常用Cl2与SnCl2反应而制得。从水溶液只能得到SnCl4·5H2O晶体。

       在用盐酸酸化过的PbCl2溶液中通入Cl2,得到黄色液体PbCl4,这化合物极不稳定,容易分解为PbCl2和Cl2。

       PbBr4和PbI4不容易制得,就是制成了,也会迅速分解。

       二、二卤化物

       重要的MX2有氯化亚锡SnCl2。将Sn与盐酸反应可以得到无色晶体SnCl2·2H2O,它是生产上和化学实验中常用的还原剂。例如,它能将汞盐还原为亚汞盐:

2HgCl2+SnCl2=SnCl4+Hg2Cl2↓(白色)

当SnCl2过量时,亚汞将进一步被还原为金属汞:

Hg2Cl2+SnCl2=SnCl4+2Hg↓(黑色)

这个反应很灵敏,常用来检验Hg2+离子或Sn2+离子的存在。


       因为SnCl2易于水解,所以配制SnCl2溶液时,先将SnCl2固体溶解在少量浓盐酸中,再加水稀释。为防止Sn2+氧化,常在新配制的SnCl2溶液中加少量金属Sn。SnCl2的水解反应方程式如下:

SnCl2+H2O  Sn(OH)Cl↓(白色)+HCl

       PbCl2难溶于冷水,易溶于热水,也能溶解于盐酸中。

PbCl2+2HCl=H2[PbCl4]

       PbI2为黄色丝状有亮光的沉淀,易溶于沸水,或因生成配盐而溶解于KI的溶液中。

PbI2+2KI=K2[PbI4]

       从已经介绍的化合物知道,锗分族元素不同氧化态的化合物的稳定性是不同的。从Ge到Pb,低氧化态趋于稳定,为惰性电子对效应的表现。


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