第18章--非金屬小結(jié)

1、1.1.根據(jù)元素在周期表中的位置及原子根據(jù)元素在周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn), ,理解和掌握非金屬單質(zhì)及理解和掌握非金屬單質(zhì)及其化合物的結(jié)構(gòu)其化合物的結(jié)構(gòu), ,性質(zhì)及其變化規(guī)律。性質(zhì)及其變化規(guī)律。2.2.鞏固非金屬元素部分知識并為學(xué)習(xí)鞏固非金屬元素部分知識并為學(xué)習(xí)金屬部分提供一些規(guī)律。金屬部分提供一些規(guī)律。3.3.培養(yǎng)積極思維、歸納總結(jié)、分析培養(yǎng)積極思維、歸納總結(jié)、分析與解決問題的能力。與解決問題的能力。教教 學(xué)學(xué) 要要 求求1234567氫IAH1114116118銦鉈錫鉛銻鉍碲釙砹氡氙 碘氦硼碳氮氧氟氖鋁 硅磷硫氯氬鎵鍺砷硒溴 氪InSnSbTeI Xe Tl PbBiPoAt

2、RnIIIAIVAVAVIAVIIAHeBCNOFNeAlSiPClSArGaGeAsSeBrKr25678910131415161718313233343536495051525354818283848586準(zhǔn)金屬準(zhǔn)金屬非金屬非金屬金屬金屬1 1、非金屬元素的特征、非金屬元素的特征價(jià)電子構(gòu)型非金屬金 屬ns1-2(H , He)ns2np1-6ns1-2ns2np1-4價(jià)電子: 37(得電子) 16(失電子)鍵 型共價(jià)鍵離子鍵2 2、分子的組成和晶體結(jié)構(gòu)、分子的組成和晶體結(jié)構(gòu)8N規(guī)則規(guī)則8-8=0 希有氣體希有氣體 (1) 小分子：分子晶體，熔小分子：分子晶體，熔8-7=1 X2 、H2 沸

3、點(diǎn)低，通常是氣體。沸點(diǎn)低，通常是氣體。8-6=2 O2 S8 Se8 (2) 多原子分子：分子晶體，多原子分子：分子晶體，8-5=3 N2 P4、As4、Sb4 易揮發(fā)，熔沸點(diǎn)也不高易揮發(fā)，熔沸點(diǎn)也不高8-4=4 C、Si (3) 大分子：原子晶體，熔沸大分子：原子晶體，熔沸 點(diǎn)高，且不易揮發(fā)；過渡點(diǎn)高，且不易揮發(fā)；過渡 晶體如石墨，鍵型復(fù)雜。晶體如石墨，鍵型復(fù)雜。3 3、化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)非金屬和金屬元素的區(qū)別還反映在生成化非金屬和金屬元素的區(qū)別還反映在生成化合物的性質(zhì)上，金屬一般形成合物的性質(zhì)上，金屬一般形成陽離子陽離子，非，非金屬易形成金屬易形成單原子或多原子陰離子單原子或多原子陰離子。

4、單質(zhì)間的化單質(zhì)間的化合反應(yīng)合反應(yīng)生成氧化物，氫化物，鹵化物，硫化物，生成氧化物，氫化物，鹵化物，硫化物，硼化物，氮化物等的反應(yīng)。硼化物，氮化物等的反應(yīng)。與與氧化性酸氧化性酸反應(yīng)生成相反應(yīng)生成相應(yīng)的氧化物應(yīng)的氧化物或含氧酸：或含氧酸： 與強(qiáng)堿反應(yīng)與強(qiáng)堿反應(yīng) 濃濃HNOHNO3 3 B B、C C、P P、S S、I I2 2 ( (或濃或濃H H2 2SOSO4 4) )NO2+(SO2)H3BO3 CO2H3PO4H2SO4HIO3O2, F2, Cl2等通常等通常在反應(yīng)中作氧化在反應(yīng)中作氧化劑，劑，C、H2是常是常用的高溫還原劑。用的高溫還原劑。NaOHNaCl+NaClOCl2 Na2S

5、+ Na2SO3NaH2PO2 + PH3Na2SiO3 NaBO2 + H2S PSi, BC、N2、O2、F2無此反應(yīng)第二節(jié)第二節(jié) 分子型氫化物分子型氫化物B2H6 CH4 NH3 H2O HFSiH4 PH3 H2S HClGeH4 AsH3 H2Se HBrSnH4 SbH3 H2Te HI(PbH4) (BiH3) (1) 熱穩(wěn)定性增強(qiáng)(2) 還原性減弱(3) 酸性增強(qiáng)3 酸性增強(qiáng)2 還原性增強(qiáng)1 熱穩(wěn)定性增強(qiáng)這些氫化物熔這些氫化物熔沸點(diǎn)低，易揮沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，但第二周發(fā)，但第二周期的期的NH3、H2O、HF的沸點(diǎn)異常的沸點(diǎn)異常地高，這是分地高，這是分子間存在著氫子間存在著氫鍵，使分

6、子締鍵，使分子締合作用特別強(qiáng)合作用特別強(qiáng)的緣故的緣故下面討論氫化物的熱穩(wěn)定性、還原性、酸堿性變化下面討論氫化物的熱穩(wěn)定性、還原性、酸堿性變化的原因。的原因。1、熱穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性可以從兩方可以從兩方面理解面理解2、還原性、還原性表現(xiàn)在氫化表現(xiàn)在氫化物與氧、鹵物與氧、鹵素、高價(jià)金素、高價(jià)金屬離子以及屬離子以及一些含氧酸一些含氧酸鹽的作用鹽的作用1、成鍵元素的電負(fù)性差、成鍵元素的電負(fù)性差x越大，所形越大，所形成的氫化物就越穩(wěn)定。如成的氫化物就越穩(wěn)定。如穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：AsH3 (x=0.02) HF(x=1.78)2、 fG0或或fH0越負(fù)，氫化物越穩(wěn)定越負(fù)，氫化物越穩(wěn)定（從分解溫度體現(xiàn)）。如（從

7、分解溫度體現(xiàn)）。如 HF HCl HBr HIfG0 /kJmol -273 -95.27 -53.6 1.72 fH0 /kJmol -271 -92.30 -36.4 26.5O2NO+H2OP2O5+H2OSO2+H2OBr2+H2OI2+H2ONH3 Pt催化PH3H2SHBrHIH2SHCl+SFe2+ H+SMn2+S+H2OFe3+Cl2MnO4- H+3、水溶液的酸堿性、水溶液的酸堿性強(qiáng)酸：強(qiáng)酸：HCl HBr HI弱酸：弱酸：HF H2S H2Se H2Te弱堿：弱堿：NH3 PH3 兩性：兩性：H2O水解：水解：B2H6、SiH4不水解：不水解：CH4、PH3、AsH3 酸

8、 無氧酸的強(qiáng)度取決于下列平衡CH4 58 SiH4 35 GeH4 25 SnH4 20NH3 39 PH3 27 AsH3 19 SbH3 15H2O 16 H2S 7 H2Se 4 H2Te 3HF 3 HCl 7 HBr 9 HI 10酸強(qiáng)度增加酸強(qiáng)度增加酸強(qiáng)度增加酸強(qiáng)度增加表表18-3 分子型氫化物在水溶液中分子型氫化物在水溶液中pKa的值的值(298K)計(jì)算公式計(jì)算公式: fG0 =-2.303RTlgKapKa越小，越小，酸性越強(qiáng)，酸性越強(qiáng)，水是水是16，為中性，為中性，大于大于16為為堿性堿性影響影響pKa值值的因素的因素HA(aq) H3O+ + A- (aq)H2OHA(g)

9、H(g)A(g)+H+ (g)I (電離勢)H (脫水能)D (鍵能)A- (g)E(電子親合能)Hc (陽離子水合能)Ha (陰離子水合能)iH0 =H+D+I+E+Hc+Ha無氧酸的強(qiáng)無氧酸的強(qiáng)度取決于三度取決于三 個(gè)因素：個(gè)因素：(1) HA的鍵能的鍵能(D): HA鍵越弱，越易放出鍵越弱，越易放出H+。如如HFHCl(2) 元素電子親合能元素電子親合能(E): E大，則大，則HA分子的極性大，易于電分子的極性大，易于電離，如離，如H2OHF(3) 陰離子陰離子A-的水合能的水合能(Ha): 半徑小的陰離子半徑小的陰離子,其水合能大其水合能大, 則則有利于有利于HA大水中的電離。大水中的

10、電離。定性解釋？定性解釋？第三節(jié)第三節(jié) 含氧酸含氧酸（H Hn nROROm m）1 1、含氧酸根、含氧酸根（ROROm mn-n-）的結(jié)構(gòu)）的結(jié)構(gòu)非金屬氫氧化物非金屬氫氧化物ROH在水中有兩種離解方式在水中有兩種離解方式ROH R+ + OH- 堿式電離堿式電離ROH RO- + H+ 酸式電離酸式電離 Z ( 大，進(jìn)行酸式電離大，進(jìn)行酸式電離)離子勢：離子勢： = r ( 小，進(jìn)行堿式電離小，進(jìn)行堿式電離) 10 10 （堿性）（堿性） (兩性兩性) (酸性酸性)電離的方式電離的方式,取決于取決于陽離子的極化能力陽離子的極化能力,而極化能力與陽離而極化能力與陽離子的電荷和半徑有子的電荷和半

11、徑有關(guān)卡特雷奇把兩者關(guān)卡特雷奇把兩者結(jié)合起來提出離子結(jié)合起來提出離子勢概念勢概念.(1)卡特雷奇規(guī)則卡特雷奇規(guī)則(2)含氧酸及其含氧酸及其酸根結(jié)構(gòu)特征酸根結(jié)構(gòu)特征規(guī)律：第二周期：平面三角形結(jié)構(gòu)規(guī)律：第二周期：平面三角形結(jié)構(gòu) 第三、四周期：四面體結(jié)構(gòu)第三、四周期：四面體結(jié)構(gòu) 第五、六周期：八面體結(jié)構(gòu)第五、六周期：八面體結(jié)構(gòu)1) 除形成除形成鍵外鍵外,還形成還形成鍵鍵(反饋反饋鍵或離域鍵或離域鍵鍵)。2) 同一周期元素的含氧酸及其酸根為等電子體，結(jié)構(gòu)相似；分同一周期元素的含氧酸及其酸根為等電子體，結(jié)構(gòu)相似；分 子中非羥基氧隨中心原子半徑的減少而增加。子中非羥基氧隨中心原子半徑的減少而增加。3) 同

12、一族元素的含氧酸同一族元素的含氧酸,隨著中心原子半徑的遞增隨著中心原子半徑的遞增,分子中羥基氧分子中羥基氧 增加增加,非羥基氧減少非羥基氧減少(R半徑大半徑大,5d成鍵能力增強(qiáng)成鍵能力增強(qiáng),以激發(fā)態(tài)的以激發(fā)態(tài)的 sp3d2雜化形成八面體結(jié)構(gòu)雜化形成八面體結(jié)構(gòu), 配位數(shù)為配位數(shù)為6, 如如H5IO6、H6TeO6)。BOOOHHHBOOO3-COOOHHCOOO2-NOHOONOOO-4-SiOOOOSi OOOOHHHH3-POOOOPOOHHOOHSOOHHOO2-SOOOOClOOHOO-SOOOOTeOOOOOOHHHHHHH6TeO62 2、含氧酸的強(qiáng)度、含氧酸的強(qiáng)度鮑林規(guī)則鮑林規(guī)則

13、（1）多元含氧酸逐級電離常數(shù)之比為：）多元含氧酸逐級電離常數(shù)之比為： K1：K2：K3=1：10-5：10-10 或或 pK1：pK2：pK3=1：5：10 K1 K2 K3 H2SO4 103 1.010-2H3PO4 7.0 10-3 6.3 10-8 4.2 10-13 例例 子子 （2）含氧酸）含氧酸(ROm-n(OH)n的的K1與非羥基氧原子數(shù)與非羥基氧原子數(shù)N(m-n)的關(guān)系為的關(guān)系為: K1105N - 7 或或 pK1 7-5NN K1 pK1 強(qiáng)度強(qiáng)度 實(shí)例實(shí)例0 10-7 7 很弱酸很弱酸 H3BO3 HClO1 10-2 2 中強(qiáng)酸中強(qiáng)酸 H3PO4 H2SO3 2 10

14、3 -3 強(qiáng)酸強(qiáng)酸 H2SO4 HNO3 3 108 -8 更強(qiáng)酸更強(qiáng)酸 HClO4 （3）影響含氧酸的因素）影響含氧酸的因素: 1）在含氧酸）在含氧酸ROH分子中分子中,如果如果R的電負(fù)性大，氧化態(tài)高，的電負(fù)性大，氧化態(tài)高，原子半徑及配位數(shù)都小，則它對原子半徑及配位數(shù)都小，則它對OH鍵中氧原子外層電鍵中氧原子外層電子的吸引力強(qiáng)，從而使氧原子的電子密度減小，使子的吸引力強(qiáng)，從而使氧原子的電子密度減小，使OH基易釋放出質(zhì)子，則基易釋放出質(zhì)子，則ROH的酸性強(qiáng)的酸性強(qiáng)HOX(F Cl Br I)2）如果含氧酸）如果含氧酸HnROm分子中的非羥基氧多，配鍵多，也分子中的非羥基氧多，配鍵多，也將使將使

15、OH基中氧原子的電子密度減小，此含氧酸的酸性基中氧原子的電子密度減小，此含氧酸的酸性強(qiáng)。強(qiáng)。HClO HClO2 HClO3 HClO4第四節(jié)第四節(jié) 含氧酸的某些性質(zhì)含氧酸的某些性質(zhì)1、溶解性、溶解性易溶鹽易溶鹽：鈉、鉀、銨的鹽；酸式鹽；硝酸鈉、鉀、銨的鹽；酸式鹽；硝酸鹽；氯酸鹽；大部分硫酸鹽。鹽；氯酸鹽；大部分硫酸鹽。難溶鹽難溶鹽：碳酸鹽；磷酸鹽；硅酸鹽。碳酸鹽；磷酸鹽；硅酸鹽。鹽溶解的鹽溶解的熱力學(xué)分熱力學(xué)分析析MX(s) M+(aq) + X- (aq)sH0 (溶解焓)M+(g) + X- (g)U(晶格能)hH0 (水合焓)-hS0(水合熵)LS0 (升華熵)sG0 = sH0 -

16、TsS0 =(U+hH0) + T(LS0 - hS0)晶格能晶格能 0，水合熱，水合熱 硫酸鹽硫酸鹽硝酸鹽硝酸鹽硅酸鹽硅酸鹽碳酸鹽碳酸鹽氯酸鹽氯酸鹽3) 同種酸及其鹽同種酸及其鹽:分解溫度分解溫度(K)正鹽正鹽 酸式鹽酸式鹽 酸酸Na2CO3 NaHCO3 H2CO3約約2073 623 室溫以下室溫以下4) 同一酸根不同金屬離子的鹽同一酸根不同金屬離子的鹽:堿金屬鹽堿金屬鹽堿土金屬鹽堿土金屬鹽過渡金屬鹽過渡金屬鹽銨鹽銨鹽分解溫度分解溫度(K)K2CO3 CaCO3 ZnCO3 (NH4)2CO3熔融不分解熔融不分解 1170 573 331理論解釋理論解釋結(jié)構(gòu)因素解釋結(jié)構(gòu)因素解釋A) 陰離

17、子結(jié)構(gòu)不對稱不緊密易分解，反陰離子結(jié)構(gòu)不對稱不緊密易分解，反之則穩(wěn)定。如：之則穩(wěn)定。如：NO3- 、CO32-為平面三角為平面三角形，易分解，形，易分解，SO42- 、SiO42-、PO43-為正四為正四面體，很穩(wěn)定。面體，很穩(wěn)定。B) 陽離子的極化力（電荷、半徑、離子構(gòu)陽離子的極化力（電荷、半徑、離子構(gòu)型）越強(qiáng)，就越易分解。型）越強(qiáng)，就越易分解。熱力學(xué)解釋熱力學(xué)解釋GT0 = HT0 - T ST0 GT0值越正，鹽就越穩(wěn)定。由于值越正，鹽就越穩(wěn)定。由于HT0 、 ST0隨溫度變化不大，用隨溫度變化不大，用H2980、 S2980代之，求得代之，求得T轉(zhuǎn)。由轉(zhuǎn)。由T轉(zhuǎn)判斷。轉(zhuǎn)判斷。由于鹽的分

18、解熵由于鹽的分解熵ST0變化較小，變化較小， GT0主要決定主要決定分解焓分解焓HT0 。含氧酸鹽的分解含氧酸鹽的分解反應(yīng)方程式為反應(yīng)方程式為MmROn+1=ROn +MmOHT0 = Hf0 (MmO) + Hf0(ROn) - Hf0(MmEOn+1) HT0越負(fù)越負(fù),就越易分解就越易分解(越不穩(wěn)定越不穩(wěn)定)4、氧化還原性、氧化還原性p區(qū)元素在結(jié)構(gòu)上的一個(gè)重要特征是價(jià)區(qū)元素在結(jié)構(gòu)上的一個(gè)重要特征是價(jià)電子多電子多,易獲得電子而出現(xiàn)變價(jià)現(xiàn)象易獲得電子而出現(xiàn)變價(jià)現(xiàn)象,因因此它們的含氧酸及其鹽的一個(gè)重要特性此它們的含氧酸及其鹽的一個(gè)重要特性就是它們具有氧化還原性就是它們具有氧化還原性。規(guī)規(guī) 律律請

19、看表請看表18-15（P624）的電極電勢圖）的電極電勢圖1）同一周期含氧酸氧化性從左到右遞增。如：）同一周期含氧酸氧化性從左到右遞增。如： HClO4 H2SO4 H3PO4H4SiO4 2）同一族元素，從上到下，高氧化態(tài)含氧酸氧化性多數(shù)呈）同一族元素，從上到下，高氧化態(tài)含氧酸氧化性多數(shù)呈鋸齒形升高。如：鋸齒形升高。如：HBrO3HClO3 3）同一元素不同氧化態(tài)的含氧酸，低氧化數(shù)的氧化性較強(qiáng)。）同一元素不同氧化態(tài)的含氧酸，低氧化數(shù)的氧化性較強(qiáng)。如：如：HClO HClO2 HClO3 HClO4影響因素影響因素1）中心原子）中心原子結(jié)合電子的能結(jié)合電子的能力力凡電負(fù)性大、原子半徑小、價(jià)態(tài)高

20、的中心凡電負(fù)性大、原子半徑小、價(jià)態(tài)高的中心原子，其獲得電子能力強(qiáng)，酸的氧化性就原子，其獲得電子能力強(qiáng)，酸的氧化性就強(qiáng)，因此，同一周期元素，從左到右，電強(qiáng)，因此，同一周期元素，從左到右，電負(fù)性增大，負(fù)性增大， 原子半徑減小，它們的高氧化原子半徑減小，它們的高氧化態(tài)的含氧酸的氧化性依次增強(qiáng)。態(tài)的含氧酸的氧化性依次增強(qiáng)。2）分子的穩(wěn)定）分子的穩(wěn)定性：分子越不性：分子越不穩(wěn)定，氧化性穩(wěn)定，氧化性越強(qiáng)。越強(qiáng)。RO鍵越弱，其鍵數(shù)越少，斷鍵就越容易，鍵越弱，其鍵數(shù)越少，斷鍵就越容易，中心原子中心原子R越易獲得電子，其酸的氧化性就越易獲得電子，其酸的氧化性就越強(qiáng)。如在越強(qiáng)。如在HClO、HClO2、HClO3、HClO4系列酸分子中，由于系列酸分子中，由于ClO原子間形原子間形成了成了dp 鍵，其鍵的強(qiáng)度依次增強(qiáng)，鍵長鍵，其鍵的強(qiáng)度依次增強(qiáng)，鍵長縮短，鍵數(shù)增多，所以縮短，鍵數(shù)增多，所以HClO4分子很穩(wěn)定，分子很穩(wěn)定，氧化性就弱。第氧化性就弱。第6周期元素最高氧化態(tài)的含周期元素最高氧化態(tài)的含氧酸分子不穩(wěn)定（氧酸分子不穩(wěn)定（6s2電子惰性效應(yīng)），其電子惰性效應(yīng)），其氧化性比第氧化性比第5周期元素的強(qiáng)得多。周期元素的強(qiáng)得多。3）介質(zhì)的酸）介質(zhì)的酸性越強(qiáng)，含性越強(qiáng)，含氧酸的氧化氧酸的氧化性越強(qiáng)。性越