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1结构
离子型金属碳化物又称类盐碳化物,一般是由电负性较低的金属元素与碳元素形成,其中碳以阴离子形式存在,属于离子型化合物。如CaC2的电子式为:
主要的碳阴离子有C4-、C22-[结构式为(C≡C)22-]、C34-[结构式为(C=C=C)34-]等。含C4-的碳化物有Be2C、Al4C3等,它们在水解时生成CH4,故又称甲烷化物;含C22-的碳化物有Na2C2、Li2C2、CaC2、Ag2C、ZnC2等,它们在水解时生成乙炔,故又称乙炔化物:含C43-的碳化物有Mg2C3,它水解生成C3H4。
2存在形式
离子型金属碳化物通常只能以干态的固体形式存在。
3与水反应的实质
离子型金属碳化物中的金属阳离子结合水电离出的OH-生成金属氢氧化物,碳阴离子结合水电离出的H+形成碳氢化合物,即:金属碳化物+水→金属氢氧化物+碳氢化合物。
4与水反应生成烃的分子式的确定
(1)守恒法(或叫配平法)
如Al4C3+H2O→Al(OH)3↓+_____,先配平“Al”得“4Al(OH)3”,再配平“O”得“12H2O”,最后根据“C”和“H”守恒得“C3H12”,根据两种原子个数比所满足的关系来确定烃的分子式为CH4,即Al4C3+12H2O→4Al(OH)3↓+3CH4。
(2)价态法
由于反应实质是水解,因而各元素的化合价不变。通常有三种方法:
①整体价态法:根据金属碳化物中碳负离子(多个碳原子形成的原子团)的化合价来确定烃分子中氢原子数目。如从CaC2来看:CaC2→C2H2,类比可知:ZnC2→C2H2,Al4C3→C3H12→3CH4,Mg2C3→C3H4,Li2C2→C2H2。
②平均价态法:根据金属碳化物中碳元素的平均价态来直接确定烃的分子式。如从CaC2→C2H2(只有C2H2中碳元素平均为-1价),Al4C3→3CH4(只有CH4中碳元素为-4价)。
(3)匹配法:根据碳负离子(原子团)所带电荷来确定生成的烃分子中氢原子数目。如从Ca2+C22-→C2H2中,Mg2+2C34-→C3H4。
方法(2)与(3)在本质上是相同的,方法(2)是从原子团的化合价来分析,而方法(3)是从原子团所带电荷来分析。原子团化合价与其所带电荷在数值上是一致的。
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