11第十一章卤素和氧族2

《11第十一章卤素和氧族2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

氧族元素第十一章卤素和氧族元素第三节氧族元素无机化学多媒体电子教案 11-3-1氧族元素概述0ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHe氦2B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖3Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩4Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪5In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙6Tl铊Pb铅Bi铋PoAt砹Rn氡称为氧族元素11-3-1氧族元素概述 11-3-1氧族元素概述ⅥA氧(O)硫(S)硒(Se)碲(Te)(Po)原子序数816345284价层电子构型2s22p43s23p44s24p45s25p46s26p4主要氧化数-1、-2、0-2、0、+4、+6-2、0、+2、+4+6-2、0、+2、+4+6-原子半径/pm66104117137153离子半径r(M2-)/pm140184198221-r(M6+)/pm-29425667I1/(kJ·mol-1)13141000941869812电负性()3.52.52.42.12.0以单质存在。为分布最广的成矿元素，很多金属在地壳中以氧化物、硫化物形式存在为稀散元素。在自然界无单质存在，常存在于重金属硫化物矿中p放射性元素 11-3-1氧族元素概述ⅥA氧(O)硫(S)硒(Se)碲(Te)(Po)原子序数816345284价层电子构型2s22p43s23p44s24p45s25p46s26p4主要氧化数-1、-2、0-2、0、+4、+6-2、0、+2、+4+6-2、0、+2、+4+6-原子半径/pm66104117137153离子半径r(M2-)/pm140184198221-r(M6+)/pm-29425667I1/(kJ·mol-1)13141000941869812电负性()3.52.52.42.12.0p为生命元素。富氧空气或纯氧用于医疗和高空飞行，大量的纯氧用于炼钢。液氧常用作制冷剂和火箭发动机的助燃剂为火药(KClO3、S、C)主角。有斜方硫、单斜硫等二十多种同素异形体少量硒对人体新陈代谢起调节作用，过量则有毒。有光电性质，用于电影、传真和制造光电管可制造合金。在所有金属中电阻最高，用于制造电阻器材半衰期为138.7天。是居里夫人于1898年发现的 11-3-1氧族元素概述ⅥA氧(O)硫(S)硒(Se)碲(Te)(Po)原子序数816345284价层电子构型2s22p43s23p44s24p45s25p46s26p4主要氧化数-1、-2、0-2、0、+4、+6-2、0、+2、+4+6-2、0、+2、+4+6-原子半径/pm66104117137153离子半径r(M2-)/pm140184198221-r(M6+)/pm-29425667I1/(kJ·mol-1)13141000941869812电负性()3.52.52.42.12.0p典型非金属准金属金属金属性增强，非金属性减弱增大增大减小减小 11-3-1氧族元素概述ⅥA氧(O)硫(S)硒(Se)碲(Te)(Po)原子序数816345284价层电子构型2s22p43s23p44s24p45s25p46s26p4主要氧化数-1、-2、0-2、0、+4、+6-2、0、+2、+4+6-2、0、+2、+4+6-原子半径/pm66104117137153离子半径r(M2-)/pm140184198221-r(M6+)/pm-29425667I1/(kJ·mol-1)13141000941869812电负性()3.52.52.42.12.0p典型非金属准金属金属价层电子构型为ns2np4，其原子获两个电子可达到稳定电子层结构，即有较强的非金属性常见的氧化数为-2硫、硒、碲还可利用外层d轨道形成氧化数为+2、+4、+6的化合物 11-3-1氧族元素概述ⅥA氧(O)硫(S)硒(Se)碲(Te)(Po)原子序数816345284价层电子构型2s22p43s23p44s24p45s25p46s26p4主要氧化数-1、-2、0-2、0、+4、+6-2、0、+2、+4+6-2、0、+2、+4+6-原子半径/pm66104117137153离子半径r(M2-)/pm140184198221-r(M6+)/pm-29425667I1/(kJ·mol-1)13141000941869812电负性()3.52.52.42.12.0p与大多数金属元素形成二元离子型化合物与非金属、金属性较弱的元素形成共价化合物与大多数金属元素形成共价型化合物 11-3-2氧气和臭氧11-3-2氧气和臭氧臭氧的形成通过电子流、质子流、短波辐射(紫外线)hνO2+O→O3通过闪电,无声放电也可生成O22Ohν 11-3-2氧气和臭氧11-3-2氧气和臭氧臭氧保护层存在于离地面20-40km的高空，是保护地面生物免受太阳强烈辐射的防御屏障近年来，由于大气中NO、NO2等氮氧化物和氯氟化碳(CFCl3、CF2Cl2)等含量过多，使臭氧层遭到破坏，则必须采取措施来保护臭氧层 11-3-2氧气和臭氧臭氧的分子结构2sO2psp2杂化2sO2psp2杂化2sO2psp2杂化键43三中心四电子大键此大键为不定域键或离域键臭氧分子中无单电子，为反磁性物质 11-3-2氧气和臭氧大键定义：凡由三个或三个以上原子形成的键形成条件：(1)这些原子都在同一平面上(2)每一原子有一互相平行的p轨道(3)2p轨道数目>p电子数表示符号：baa—组成大键的原子数b—组成大键的电子数 11-3-2氧气和臭氧臭氧的性质淡蓝色气体，具有鱼腥臭味-112C凝聚深蓝色液体，-192.7C凝结为黑紫色固体易溶于水不稳定在常温下缓慢分解，200C以上分解较快 11-3-4过氧化氢11-3-4过氧化氢(H2O2)分子结构(动画) 11-3-4过氧化氢物理性质常用的双氧水为过氧化氢水溶液浓度有30%和3%无色粘稠液体,极性比水强，分子间存在氢键在固态和液态时分子易发生缔合,沸点(150C)比水高与水可以任何比例互混 11-3-4过氧化氢化学性质m2H2O2(l)→2H2O(l)+O2(g)加速分解因素(1)微量杂质或重金属离子(Fe3+、Mn2+、Cr3+、Cu2+)及MnO2等以及粗糙活性表面2H2O22H2O+O2MnO2(2)在碱性介质中分解较快(3)光照可加速分解(4)常温下分解缓慢，加热促使分解加快，153℃时发生爆炸反应∆rH=-196.06kJ·mol-1不稳定性，易分解 11-3-4过氧化氢化学性质2H2O2(l)→2H2O(l)+O2(g)m∆rH=-196.06kJ·mol-1减缓分解方法(1)储存在光滑塑料瓶或棕色玻璃瓶中(2)置于阴凉处(3)加入稳定剂,如锡酸钠、焦磷酸钠、8-羟基喹啉等不稳定性，易分解 化学性质例如H2O2+Ba(OH)2→BaO2+2H2OBaO2可视为H2O2的盐-H2O2H++HO2Ka(1)=2.310-12HO2H++O2Ka(2)=10-252--11-3-4过氧化氢弱酸性 化学性质O2H2O2H2O0-1-2氧化剂还原剂(1)在酸性和碱性介质中均有氧化性氧化性酸性介质>碱性介质11-3-4过氧化氢EA/VO2H2O2H2O0.6951.763EB/VO2H2O2HO2-0.0760.867-氧化还原性 化学性质O2H2O2H2O0-1-2还原剂氧化剂(1)在酸性和碱性介质中均有氧化性氧化性酸性介质>碱性介质11-3-4过氧化氢E/VAO2H2O2H2O0.6951.763E/VBO2H2O2HO2--0.0760.867氧化还原性酸性介质H2O2+2I-+2H+→I2+2H2OPbS+4H2O2→PbSO4+4H2O例[演示]此反应用于油画的漂白 化学性质O2H2O2H2O0-1-2还原剂氧化剂(1)在酸性和碱性介质中均有氧化性氧化性酸性介质>碱性介质11-3-4过氧化氢E/VAO2H2O2H2O0.6951.763E/VBO2H2O2HO2--0.0760.867碱性介质2[Cr(OH)4]-+3H2O2+2OH-[演示]→2CrO4+8H2O例2-氧化还原性 化学性质O2H2O2H2O0-1-2还原剂氧化剂E/V⊖AO2H2O2H2O0.6951.763E/V⊖BO2H2O2HO2--0.0760.867(2)还原性较弱，只有遇到比它更强的氧化剂才表现出还原性11-3-4过氧化氢氧化还原性2MnO4+5H2O2+6H+→2Mn2++5O2+8H2OCl2+H2O2→2HCl+O2例- 用途优点：还原产物为水，不会引入杂质过量部分在加热下即可分解为水和氧气逸出主要用作氧化剂11-3-4过氧化氢 化学震荡反应11-3-4过氧化氢某些反应体系中,有些组分的浓度会忽高忽低,呈周期性变化,这种现象称为化学震荡如H2O2HIO3Mn2+CH2(COOH)2体系 化学震荡反应如H2O2HIO3Mn2+CH2(COOH)2体系[A]400ml30%H2O2溶液加水稀释至1L[B](42.8gKIO3+40ml2mol·L-1H2SO4)加水稀释至1L[C](15.6g丙二酸+3.38gMnSO4·H2O+0.3g淀粉）加水稀释至1LA、B、C等体积混合，溶液颜色周期性变化“无色→蓝黑色→无色→蓝黑色→”11-3-4过氧化氢演示 化学震荡反应11-3-4过氧化氢主要反应:5H2O2+2HIO3I2+O2+6H2OMn2+5H2O2+I22HIO3+4H2O+)总反应2H2O2→O2+2H2O 制备实验室：冷的稀硫酸或稀盐酸与过氧化钠作用Na2O2+H2SO4+10H2ONa2SO4·10H2O+H2O2低温11-3-4过氧化氢 制备11-3-4过氧化氢(1)电解硫酸氢铵2NH4HSO4(NH4)2S2O8+H2电解(阳极)(阴极)(2)加入适量稀硫酸使过二硫酸铵水解(NH4)2S2O8+2H2O2NH4HSO4+H2O2H2SO4工业：电解法可循环使用 制备以H2和O2为原料，于有机溶剂(重芳烃和氢化萜松醇)中,在2-乙基蒽醌和Pd的作用下反应Pd催化H2+O2H2O22-乙基蒽醌11-3-4过氧化氢工业：蒽醌法 11-3-5硫化氢、硫化物和多硫化物11-3-5硫化氢、硫化物和多硫化物硫化氢1.制取实验室常用硫化亚铁和稀盐酸反应FeS+2H+→Fe2++H2S 硫化氢2.性质无色有腐蛋臭味的有毒气体,有麻醉中枢神经作用，吸入大量H2S会造成昏迷甚至死亡。空气中允许的最大含量为0.01mg∙L-1。含H2S的工业尾气和实验室废气不允许直接放空，可通入NaOH溶液H2S+2NaOH→Na2S+2H2O为存放和使用方便，常以硫代乙酰胺作为H2S的代用品CH3CSNH2+2H2O→CH3COO-+NH4+H2S+ 硫化氢2.性质熔、沸点比水低完全干燥的H2S稳定,不与空气中氧反应H2S在空气中燃烧空气充足2H2S+3O2→2SO2+2H2O空气不足2H2S+O2→2S+2H2O为极性分子，极性比水弱还原性能溶于水，其水溶液叫氢硫酸或硫化氢水 氢硫酸1.二元弱酸HS-H++S2-H2SH++HS-饱和溶液中，c(H2S)=0.1mol·L-1{c(H+)}2·c(S2-)=1.4×10-20用调节溶液酸度，改变c(S2-)进行金属离子的分离K=1.1×10-7a(1)K=1.1×10-13a(2){c(H+)}2·c(S2-)=c(H2S)··KKa(1)a(2) 氢硫酸2.还原性①易被空气中氧氧化,使溶液变浑浊2H2S+O2→2S+2H2O②H2S+2FeCl3→S+2FeCl2+2HCl③H2S+H2O2→S+2H2O④H2S+4Cl2+4H2O→H2SO4+8HCl在酸性和碱性介质中均有还原性但碱性介质>酸性介质E(S/H2S)=0.144VAE(S/S2-)=-0.407VB产物视氧化剂强度而定，一般为S 硫化物溶于稀盐酸(0.3mol·L-1)难溶于稀盐酸溶于浓盐酸难溶于浓盐酸溶于浓硝酸溶于王水MnSCoS(肉色)(黑)SnSSb2S3(褐)(橙)CuSAs2S3(黑)(浅黄)HgS(黑)ZnSNiS(白)(黑)SnS2Sb2S5(黄)(橙)Cu2SAs2S5(黑)(浅黄)Hg2S(黑)FeS(黑)PbSCdS(黑)(黄)Ag2S(黑)Bi2S3(暗棕)大多数难溶于水，并具有特征颜色酸式盐均易溶于水碱金属、NH4、Ba2+的硫化物易溶于水碱土金属(除BeS难溶)硫化物微溶于水+ 硫化物溶于稀盐酸(0.3mol·L-1)难溶于稀盐酸溶于浓盐酸难溶于浓盐酸溶于浓硝酸溶于王水MnSCoS(肉色)(黑)SnSSb2S3(褐)(橙)CuSAs2S3(黑)(浅黄)HgS(黑)ZnSNiS(白)(黑)SnS2Sb2S5(黄)(橙)Cu2SAs2S5(黑)(浅黄)Hg2S(黑)FeS(黑)PbSCdS(黑)(黄)Ag2S(黑)Bi2S3(暗棕)大多数难溶于水，并具有特征颜色此类硫化物Ksp在10-25~10-30之间,与浓HCl反应,生成H2S和配合物,使c(M2+)、c(S2-),c(M2+)·c(S2-)10-24与稀HCl反应,使c(S2-)c(M2+)·c(S2-)100pm)与M3+(r=50~70pm)碱金属离子Al3+、Fe3+、Co3+、NH4、Tl+Cr3+、Ti3++ 硫酸盐和矾易形成含结晶水硫酸盐溶解性热稳定性(1)活泼金属硫酸盐在高温下稳定如Na2SO4、K2SO4、BaSO4(2)一些重金属硫酸盐加热分解2Ag2SO44Ag+2SO3+O2△CuSO4CuO+SO3△SO4鉴定——BaCl2试剂2-SO4+Ba2+→BaSO4白色2- 3.焦硫酸及其盐3.焦硫酸及其盐焦硫酸(H2S2O7)无色晶状固体焦硫酸可看作是由两分子硫酸脱去一分子水所得OO‖‖HOSOHHOSOH‖‖OO 焦硫酸无色晶状固体SO3+H2SO4→H2S2O7H2S2O7+H2O→2H2SO4可由等物质的量的SO3和纯硫酸生成与水作用生成硫酸具有比硫酸更强的氧化性、吸水性和腐蚀性 焦硫酸盐酸式硫酸盐加热至熔点以上脱水转变为焦硫酸盐2KHSO4K2S2O7+H2O△受热分解K2S2O7K2SO4+SO3△ 焦硫酸盐Al2O3+3K2S2O7Al2(SO4)3+3K2SO4△Cr2O3+3K2S2O7Cr2(SO4)3+3K2SO4△K2S2O7常用作酸性熔矿剂，使某些不溶于水也不溶于酸的金属矿物溶解 4.硫代硫酸及其盐4.硫代硫酸及其盐硫代硫酸钠俗名为大苏打商品名为海波Na2S2O3·5H2ONa2SO3+SNa2S2O3△制取:将硫粉溶于沸腾的亚硫酸钠溶液OOSOO2-OOSOS2-S2O3可看作SO4中的一个O被S取代2-2- 硫代硫酸钠无色透明晶体，易溶于水在碱性、中性溶液中稳定，在酸性溶液中不稳定，发生分解常用此法来鉴定S2O3S2O3+2H+→S+SO2+H2O2-2- 硫代硫酸钠无色透明晶体，易溶于水在碱性、中性溶液中稳定，在酸性溶液中不稳定，发生分解中强还原剂2-2-(1)与强氧化剂作用——SO4S2O3+4Cl2+5H2O→2SO4+8Cl-+10H+2-(2)与弱氧化剂作用——S4O62S2O3+I2→S4O6+2I-2-2-2- 硫代硫酸钠无色透明晶体，易溶于水在碱性、中性溶液中稳定，在酸性溶液中不稳定，发生分解中强还原剂是较强的配位体AgBr+2S2O3→[Ag(S2O3)2]3-+Br-2-S2O3的鉴定2-S2O3+2Ag+→Ag2S2O3→Ag2S(白→黄→棕→黑)2- 5.过硫酸及其盐5.过硫酸及其盐可视为过氧化氢的衍生物OOHOSOOSOHOO‖‖‖‖含有过氧基(-O-O-)的硫的含氧酸如过二硫酸 5.过硫酸(H2S2O8)及其盐H2S2O8+H2O→H2SO4+H2SO5H2SO5+H2O→H2SO4+H2O2过二硫酸无色晶体，吸水性强不稳定，易水解 过二硫酸盐2K2S2O82K2SO4+2SO3+O2△K2S2O8和(NH4)2S2O8强氧化剂不稳定，受热易分解2Mn2++5S2O8+8H2O2MnO4+10SO4+16H+Ag+2-2-- 6.连二亚硫酸钠6.连二亚硫酸钠制取2NaHSO3+Zn→Na2S2O4+Zn(OH)2Na2S2O4·2H2O俗称保险粉Na2S2O4+O2+H2O→NaHSO4+NaHSO3性质能溶于冷水,水溶液不稳定,易分解强还原剂,能还原碘酸盐、I2、Ag+等2S2O4+H2O→S2O3+2HSO32-2-- 第十一章卤素和氧族元素第三节结束无机化学多媒体电子教案