无机化学第十三章 氧族元素

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1、第十三章氧族元素§本章摘要§1.氧　氧气和氧化物　臭氧　过氧化氢　氧元素的成键特征2.硫和硫化物　单质硫　硫化氢和氢硫酸　硫化物3.硫的含氧化合物　S（IV）的含氧化合物　S（VI）的含氧化合物　硫的其它价态含氧化合物4.硒和碲　单质　氢化物　氧化物与含氧酸氧O：存在形式O2（大气圈）、H2O（水圈）、SiO2及硅酸盐，其它含氧化合物（岩石圈）。丰度48.6%，居第1位。　　硫S：天然单质硫矿；硫化物矿。方铅矿PbS，闪锌矿ZnS；硫酸盐矿：石膏CaSO4·2H2O，芒硝Na2SO4·10H2O，重晶石BaSO4，天青石SrSO4，占0.048%居第16位　　硒Se：硒铅矿Pb

2、Se，硒铜矿CuSe　　碲Te：碲铅矿PbTe为%　　钋Po：放射性元素，本章不做介绍。§1.氧　　一.氧气和氧化物1氧气的制备　　加热含氧化合物制氧气　　　　2BaO2→（加热）　2BaO+O2　　　　2NaNO3→（加热）2NaNO2+O2　　最常见的是催化分解KClO3，工业上制取O2的方法是分馏液化空气。b.p.N277K,O290K2氧气的性质　　常温下，无色无味无臭气体，在H2O中溶解度很小，O2为非极性分子，H2O为极性溶剂。在水中有水合氧分子存在。　　　　水中少量氧气是水生动植物赖以生存的基础。90K3氧化物的酸碱性1°酸性氧化物　　绝大多数非金属氧化物属于酸性

3、氧化物，还有某些高价金属氧化物，如Mn2O7→HMnO4，CrO3→H2CrO4和H2Cr2O72°碱性氧化物　　多数金属氧化物属于碱性氧化物。3°两性氧化物　　少数金属氧化物Al2O3,ZnO,BeO,Ga2O3,CuO,Cr2O3等，还有极个别的非金属氧化物As2O3,I2O,TeO2等属于两性氧化物。4°不显酸性和碱性的氧化物　　CO,NO,N2O属于不显酸性和碱性的氧化物。液化，成淡蓝色液体，54K凝固，成淡蓝色固体。1°和大多数单质直接化合成氧化物　　2Mg+O2——2MgO　　　S+O2——SO22°和大多数非金属氢化物反应　　2H2S+O2——2S+2H2O　　2

4、H2S+3O2——2SO2+2H2O　　4NH3+3O2——2N2+6H2O　　4NH3+5O2——4NO+6H2O3°和低价氧化物反应生成高价氧化物　　2CO+O2——2CO24°和硫化物反应　　2Sb2S3+9O2——2Sb2O3+6SO24氧化物酸碱性的规律1°同周期元素的最高价氧化物从左到右酸性增强　　Na2O　MgO　Al2O3　SiO2　P2O5　SO3　Cl2O7　　　B　　B　　AB　　　A　　A　　A　　A2°同主族同价态氧化物从上到下碱性增强　　N2O3　P2O3　As2O3　Sb2O3　Bi2O3　　　A　　A　　　AB　　　AB　　　B3°同一元素多种价

5、态的氧化物氧化数高的酸性强　　MnO　MnO2　MnO3　Mn2O7　　B　　　AB　　A　　A　二臭氧　1臭氧的分子结构　　臭氧的分子式为O3，价层电子总数：6＋0×2＝6，3对，2个配体，价层电子对构型：三角形，中心氧原子的杂化方式：sp2不等性杂化。中心的2Pz轨道和两个配体的2Pz轨道均垂直于分子平面，互相重叠，共有4个电子（中心2个，配体1个×2）在这3个Pz轨道中运动，形成3中心4电子大Π键，表示成。　　画出上述大Π键的分子轨道图，以讨论其键级：2臭氧的产生、性质和存在　在高温和放电的条件下，O2可以变成O3。如雷雨季节里闪电，产生的高压放电，可引发反应3O2——2

6、O3　　O3淡蓝色，有鱼腥气味，由于分子有极性，在水中的溶解度比O2大些。　　氧化性很强　　　　大气层中，离地表20km～40km有臭氧层,很稀，在20km处的浓度为0.2ppm。总量相当于在地表覆盖3mm　　　故O3中的以单键水平约束3个氧原子，O3中的化学键介于单双键之间。　　平面大Π键的形成条件：　　a)几个原子共平面（共分子平面）　　b)均有垂直于分子平面的轨道，互相平行　　c)轨道中电子总数小于轨道数的2倍。以保证键级大于零。厚的一层。臭氧层可以吸收紫外线，O3=O2+O,对地面生物有重要的保护作用。近些年来，还原性气体SO2、H2S的大量排放对臭氧层有破坏作用。对此

7、应严加控制。尤其是制冷剂氟利昂（一种氟氯代烃）放出的Cl是O3分解的催化剂，对破坏臭氧层有长期的作用。此项研究已获得1995年度Nobel化学奖。　三过氧化氢　1.H2O2的分子构型　　　中心O价层电子总数为6＋1（H）＋1（OH）＝8，　　4对，2配体，sp3不等性杂化。单电子轨道与H的　1s，O的2p成σ键，孤对电子使键角变得小于109°28’。2过氧化氢的性质　　纯H2O2是淡蓝色粘稠状液体，极性比H2O强。分子间有比H2O还强的缔合作用，与H2O以任意比例互溶，沸点比H2O高，为4°