元素化學——氧族

1、氧族氧、硫、硒、碲、釙看一下大綱（2008版） 第六條！ 6. 元素周期律與元素周期系。118族。主族與副族。過渡元素。主、副族同族元素從上到下性質變化一般規(guī)律；同周期元素從左到右性質變化一般規(guī)律。原子半徑和離子半徑。s、p、d、ds區(qū)元素的基本化學性質和原子的電子構型。元素在周期表中的位置與核外電子結構（電子層數(shù)、價電子層與價電子數(shù)）的關系。最高氧化態(tài)與族序數(shù)的關系。對角線規(guī)則。金屬與非金屬在周期表中的位置。半金屬（類金屬）。主、副族的重要而常見元素的名稱、符號及在周期表中的位置、常見氧化態(tài)及主要形態(tài)。鉑系元素的概念。 第十四條： 14. 元素化學：主族：鹵素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、錫、鉛

2、、硼、鋁。堿金屬、堿土金屬、稀有氣體。副族：鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鋅、汞、鉬、鎢。過渡元素氧化態(tài)。氧化物和氫氧化物的酸堿性和兩性。常見難溶物。氫化物的基本分類和主要性質。常見無機酸堿的基本性質水溶液中的常見離子的顏色、化學性質、定性檢出（不包括特殊試劑）和一般分離方法。制備單質的一般方法。目錄 氫化物、氧化物、硫化物&含氧酸 單質制備及存在 常見離子及鑒別 單質氧 硫 硒（）碲（） 總體介紹 釙 鳴謝！氧族元素總體介紹 氧族，VI主族，16族。三者指的都是氧O、硫S、硒Se、碲Te、釙Po這五個元素組成的一族。 氧族元素處于p區(qū)，價層電子通式（n-1）d10ns2np

3、6。 Uuh（Ununhexium），116號元素，第七周期VI族。2000年第一次被成功合成，2012年5月31日被IUPAC正式命名為livermorium，并規(guī)定元素符號為Lv。2012年6月2日，國家教育研究院化學名詞審譯委員會（臺灣）規(guī)定Lv的中文譯名為鉝。至今，約成功觀測到30個左右的鉝原子，其同位素中最長的半衰期60ms。氧族元素各種性質表子氧氧硫硫硒硒碲碲類別類別典型非金屬典型非金屬典型非金屬典型非金屬非金屬非金屬類金屬類金屬常溫下物態(tài)常溫下物態(tài)氣態(tài)氣態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)熔點熔點/K54.36388.36494722.66沸點沸點/K90.20717.87957.8121

4、6電負性電負性Pauling3.442.582.482.1常見價態(tài)常見價態(tài)-2,-1,02,+4,+62,+4,+62,+4,+6密度密度/gcm-31.4291.964.796.24原子半徑原子半徑/pm4888103123離子半徑離子半徑/pm121184198221硬度硬度-222.25電離能折線圖氧族單質氧氣（Oxygen）化學性質 氧氣是氧元素最常見的單質。氧氣化學性質比較活潑，可以跟大多數(shù)的金屬非金屬反應。 化學家曾將物質與氧氣發(fā)生的化學反應定義為氧化反應。 堿（土）金屬氧化物的水化物呈堿性，如NaOH，KOH。 非金屬氧化物的水化物呈酸性，如H2CO3，H2SO4，HNO3。 氧

5、氣具有助燃性，氧化性。阿波羅1號火災，就是因為指揮艙中濃度為百分之百的純氧，迅速引起大火，三名宇航員在短短17秒后被大火燒死。（異性戀的下場?。〨UESS，這是什么？ 一種氣體 一種單質 密度2.14gL-1（氧氣密度1.429gL-1） 分子式（用pM=RT來算！）？結構（用VSEPR算）？ 臭氧O3，分子成角型。 中心原子sp2雜化，由于孤對電子的排斥，OOO鍵角約為116 實際上，臭氧分子中有一個三中心四電子的離域鍵，其中二個電子由中心氧原子提供，另外兩個電子分別由兩個配位氧原子提供。除離域鍵之外還有兩個鍵。氧氣的同素異形體臭氧 O3(臭氧)在常溫下，它是一種有特殊臭味的藍色（低濃度時為

6、無色）氣體。密度2.14g/L，沸點-111C（-183C），熔點-192C（-223C）。 主要存在于臭氧層。常溫常壓下不穩(wěn)定，可自行分解為氧氣。臭氧具有強烈的刺激性，吸入過量對健康有危害。光化學煙霧的主要成分是臭氧。 臭氧具有極強的氧化性，氧化還原電位僅次于氟。 臭氧對細菌、病毒、微生物具有非常強的殺滅性。硫（Sulfur）性質 硫是一種非常常見的無味無嗅的非金屬，純的硫是黃色的晶體，又稱做硫磺。硫不溶于水。 在古代人類就已經(jīng)認識硫了。中國人發(fā)明的火藥是硝酸鉀、碳和硫的混合物，“一硫二硝三木炭”。黑火藥.rmvb 在中國古代第一部藥物學專著神農(nóng)本草經(jīng)中就有記載硫黃這種礦物。著作里還指出：“

7、石硫黃能化金銀銅鐵，奇物”，就是說硫能與銅鐵等金屬反應。 1770年代拉瓦錫證明硫是一種元素。硫的晶體（同素異形體） 斜方硫、單斜硫 彈性硫（S）的制備 它們的分子式均為S8 斜方硫更穩(wěn)定。 fHmS（斜方）=0 fHmS（單斜）0 硫有不同的同素異形體。單斜硫會在室溫下逐漸轉變?yōu)樾狈搅?。熔化的硫倒入水中成為彈性硫，顧名思義，彈性硫具有彈性，可以拉伸。但彈性硫在空氣中久置會發(fā)硬變成單斜硫。硒（Selenium） 硒，第三十四號元素 非金屬，但帶有金屬光澤 硒對生物同時具有必需性和毒性。 毒性來自于劇毒的亞硒酸離子（SeO32-）以及硒酸離子（SeO42-） 必需性指的是純硒元素和金屬硒化物的攝

8、入 硒和維生素一樣有很好的抗氧化能力，能減緩身體老化。 正常成年人體內約有20mg的硒。補硒能持久碲（tellurium） 碲的名字來自于拉丁文“tellus”，意為“土地”。 碲有兩種同素異形體，一種是晶體的碲，具有金屬光澤，銀白色，性脆；另一種是暗灰色粉末狀的無定形碲。 碲在空氣中燃燒帶有藍色火焰，生成二氧化碲（TeO2） 碲作為非金屬，可以與金屬化合，此時價態(tài)一般為-2，-1。 碲在冶煉工業(yè)有很多用途，能提高某些合金的品質。碲也可作為石油裂化的催化劑，電鍍液的光亮劑、玻璃的著色材料。無定型碲與碲錠碲粉氧族單質制備發(fā)現(xiàn)分布氧元素的發(fā)現(xiàn)（1） 早在1608年，Cornelius Drebbe

9、l證明了加熱硝石（還記得是什么嗎）能釋放氧氣?？上麤]有深入探究。 發(fā)現(xiàn)氧的榮譽由3位化學家分享：一個英國人普利斯特里，一個瑞典人舍勒，還有一個法國人拉瓦錫。 拉瓦錫就此提出氧元素是形成酸的必要條件32222KNOKNOO氧氣制備（1） 工業(yè)制備分離液態(tài)空氣 電解水制取氧氣 氧氣被儲存在天藍色的鋼瓶里，雖然天藍色的瓶子也許跟液氧顏色很相似，但氧氣在其中依然是高壓氣體。氧氣制備（2） 實驗室制備 二氧化錳催化雙氧水分解 加熱氯酸鉀與二氧化錳混合物 加熱高錳酸鉀氧元素分布 氧元素占整個地殼質量的48.6%，是地殼中含量最多的元素，它在地殼中基本上是以氧化物的形式存在的。 海水中的氧元素差不多達到了

10、89%（想一下H2O中氧的質量分數(shù)，你懂的）。就整個地球而言，氧的質量分數(shù)為15.2%。 無論是人、動物還是植物，他們的生物細胞都有類似的組成，其中氧元素占到了65%的質量。 另外就目前所知，氧還是月球表面豐度最高的元素，其質量占44.6%，與地球很接近。自然界中的硫 自然界中硫元素可呈現(xiàn)不同的價態(tài)： S2-（ZnS）S22-（FeS2）S0（S8）S4+（SO2）S6+（SO42-）。 常見的含硫礦物： 硫磺（S8）、閃鋅礦（ZnS）、黃鐵礦（FeS2）、輝鉬礦（MoS2）、方鉛礦（PbS）、黃銅礦（CuFeS2）、毒砂（FeAsS）、辰砂（HgS）礦物（1）礦物（2）硒的發(fā)現(xiàn) 1817年，

11、瑞典的貝采利烏斯從硫酸廠的鉛室底部的紅色粉狀物物質中制得硒。 他還發(fā)現(xiàn)到硒的同素異形體。他還原硒的氧化物，得到橙色無定形硒；緩慢冷卻熔融的硒，得到灰色晶體硒；在空氣中讓硒化物自然分解，得到黑色晶體硒。 黑硒 灰硒 紅硒碲礦氧族氫化物、氧化物、含氧酸氫化物表子名稱名稱常溫下常溫下物態(tài)物態(tài)熔點熔點/K沸點沸點/K在水中在水中溶解度溶解度g100mL-1密度密度gcm-3氣味氣味&毒性毒性鍵角鍵長pm氧化氫氧化氫液態(tài)液態(tài)273.15373.15-1.000無味無毒無味無毒104.596硫化氫硫化氫氣態(tài)氣態(tài)190.85212.870.251.363難聞劇毒難聞劇毒92.1133.6硒化氫硒化氫

12、氣態(tài)氣態(tài)207.42231.950.703.553難聞劇毒難聞劇毒91146碲化氫碲化氫0上上不穩(wěn)定不穩(wěn)定222.15269.150.703.331難聞劇毒難聞劇毒90169硫化氫 硫化氫和氧氣燃燒會產(chǎn)生藍色火焰，形成二氧化硫和水。在一般化學反應里，硫化氫是一種還原劑。 如硫化氫可與二氧化硫反應形成單質硫和水： 工業(yè)上用這個反應制取硫磺，以及處理工業(yè)廢氣。 硫化氫和銀接觸后，會產(chǎn)生黑褐色的硫化銀。這是為什么銀器可以驗毒的原因：氧化物表子分子式分子式常溫下常溫下物態(tài)物態(tài)密度密度gcm-3熔點熔點/K沸點沸點/K穩(wěn)定性穩(wěn)定性毒性毒性SO2氣態(tài)氣態(tài)2.55200.75263.15穩(wěn)定穩(wěn)定有毒有毒SO

13、3氣態(tài)氣態(tài)1.92290.05318.15可分解可分解有腐蝕性有腐蝕性SeO2固態(tài)固態(tài)3.95588.15升華升華穩(wěn)定穩(wěn)定有毒有毒危害環(huán)境危害環(huán)境SeO3固態(tài)固態(tài)3.44391.55升華升華易分解易分解有腐蝕性有腐蝕性TeO2固態(tài)固態(tài)5.661006.151245.15穩(wěn)定穩(wěn)定有毒有毒TeO3固態(tài)固態(tài)5.07703.15-易分解易分解有毒有毒二氧化硫、三氧化硫 二氧化硫是最常見的硫氧化物。無色氣體，有強烈刺激性氣味。大氣主要污染物之一。 火山爆發(fā)時會噴出該氣體，在許多工業(yè)過程中也會產(chǎn)生二氧化硫。 由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃燒時會生成二氧化硫。這就是對使用這些燃料作為能源的環(huán)境效果的

14、擔心的原因之一。 三氧化硫，更加嚴重的大氣污染物！廢物利用！掌握環(huán)境污染及治理、生態(tài)平衡、綠色化學的一般概念?；瘜W競賽大綱（決賽） 如二氧化硫可與硫化氫反應形成單質硫和水： 工業(yè)上用這個反應制取硫磺，以及處理工業(yè)廢氣。 在城市的污水處理中，二氧化硫用來處理排放前的氯化污水。二氧化硫與氯氣反應，氯氣被還原，生成Cl。 煙氣脫硫，一種可以讓SO2不從發(fā)電廠排放出去的技術。特別地，氧化鈣與二氧化硫反應，生成亞硫酸鈣： 然后CaSO3再被空氣氧化成CaSO4（石膏）。大部分在歐洲出售的石膏都是來自煙氣脫硫。含氧酸表子含氧酸化學式含氧酸化學式酸類型酸類型 密度密度gcm-3在水中溶解性在水中溶解性g/1

15、00mL熔點熔點/KH2SO4二元強酸二元強酸1.84完全混溶完全混溶283H2SeO4二元強酸二元強酸2.95易溶易溶331H6TeO6二元弱酸二元弱酸3.07可溶可溶409重要的化工原料硫酸 硫酸是一種高腐蝕性的無機強酸，一般為透明至微黃色。 化工上95%的濃硫酸一般被染成褐色，加以警示！ 硫酸是所有工業(yè)過程中必不可少的一個原材料，因此硫酸的消耗量被看做是一個國家工業(yè)化程度的一個指標。硫酸的物理性質 純硫酸一般為無色油狀液體，沸點337，能與水以任意比例互溶，同時放出大量的熱，使水沸騰。 加熱到290時開始釋放出三氧化硫，最終變成為98%的水溶液，在317時沸騰而成為共沸混合物。 硫酸分子

16、間存在大量的很強的OHO氫鍵。分子間作用力很強，所以硫酸沸點及粘度較高。純硫酸具有很好的導電能力，這是因為，純硫酸分子間可以互相電離，從而使其具有導電性：244342H SOHSOH SO實驗室制備 1、FeSO47H2O加強熱。 通過加冰水混合物的U型管冷凝，其中的SO3會液化，并與水反應生成硫酸，而SO2繼續(xù)以氣態(tài)通過U型管。 接下來剩下的SO2用NaOH除去。 理論可得29.5%的H2SO4。423232FeSOFe OSOSO 高溫22322SONaOHNa SOH O實驗室制備奇怪的方法 將鹽酸加入亞硫酸鹽（SO32-） 生成的氣體通入硝酸 會有紅棕色氣體放出，當再無氣體產(chǎn)生時就代表

17、著反應完成。 濃度應該不會很高。2324222SOHNOH SONO23222SOHSOH O 工業(yè)制備 1、制二氧化硫（沸騰爐） 2、氧化二氧化硫（接觸室） 3、吸收三氧化硫（吸收塔） 4、加水2222341182FeSOSOFe O高溫2522322V OSOOSO324227()SOH SOH S O焦硫酸227224()2H S OH OH SO焦硫酸5、提純可將工業(yè)硫酸蒸餾，得到濃度為95%-98%的商品硫酸。（第三步用到的硫酸，為工業(yè)上濃度約為98%的廢硫酸）硒酸 硒酸的氧化性極強！氧化性甚至大于濃硫酸。 它具有類似王水的溶解能力，濃硒酸可以溶解金： 濃硒酸與鹽酸混合，與王水一樣，

18、有氯產(chǎn)生： 這兩個反應生成的SeO2和NOCl均為極強的氧化劑，故硝鹽混酸（王水）和硒鹽混酸可以溶解金和鉑。 與濃硫酸相似，較高濃度硒酸也可使有機物脫水碳化2424 323223()()33AuH SeOAu SeOH SeOH O濃2422222HClH SeOSeOClH O 32232HClHNONOClClH O 常見的離子鑒別 1、SO42- 硫酸根 2、S2- 硫二負離子 3、S2O32- 硫代硫酸根 4、SO32- 亞硫酸根常見的離子只有四個！1、SO42- 硫酸根 加入稀鹽酸 若有白色沉淀，繼續(xù)加稀鹽酸 直到不再產(chǎn)生沉淀，過濾 加入氯化鋇溶液 若有白色沉淀，一定有硫酸根2、S2- 硫二負離子 加入稀硫酸， 若產(chǎn)生沉淀，繼續(xù)加稀硫酸 直到不再產(chǎn)生沉淀，過濾 加入硫酸亞鐵 若產(chǎn)生沉淀，加水稀釋 若沉淀不消失，一定有硫二負離子2、S2- 硫二負離子 很簡單但不適合的方法 只有短短一步 加入醋酸鉛，若有沉淀，一定有硫二負離子！ 誰來解釋一下為什么不適合？ 醋酸鉛劇毒，半數(shù)致死量LD50=174mg/kg，致癌 174x50=8700mg=8.7g3、S2O32- 硫代硫酸根 提示：H2S2O3極不穩(wěn)定，一旦生成立刻分解為SO2、S、H2O 加入稀硫酸 若有黃色沉淀以及刺激