第11章 元素化學(xué)

1、 第十一章 元素化學(xué) 無(wú)機(jī)及分析化學(xué) 了解元素的分類掌握s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)元素的通性了解各區(qū)常見(jiàn)元素及化合物的性質(zhì)了解f區(qū)元素的通性教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)

2、和難點(diǎn)教學(xué)目的和要求第十一章 元素化學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)元素的通性。難點(diǎn)內(nèi)容：元素結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)之間的關(guān) 系。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和

3、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)第十一章 元素化學(xué) 9.1 核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 主要章節(jié)2.1 2.1 分散系分散系11.4 d區(qū)元素11.2 s區(qū)元素11.3 p區(qū)元素11.1 元素概述11.5 ds區(qū)元素11.6 f區(qū)元素11.1 元素概述11.1.1 元素分布元素分布已發(fā)現(xiàn)元素已發(fā)現(xiàn)元素：119種種地球上存在的天然元素地球上存在的天然元素：92種種人工合成元素人工合成元素：27種種分布最多的10種元素占總質(zhì)量的99%以上元素符號(hào)OHSiAlNa質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%52.3216.9516.675.531.95元素符號(hào)FeCaMgKTi質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%1.501.481.391.080.22地球上

4、分布最廣的10種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)11.1 元素概述11.1.2 元素分類元素分類金屬元素、非金屬元素：根據(jù)元素的電子得失能力分 失電子能力強(qiáng)：金屬性強(qiáng)；周期表中金屬元素90種； 得電子能力強(qiáng)：非金屬性強(qiáng)；周期表中非金屬元素22種； 準(zhǔn)金屬元素：硼-硅-砷-碲-砹及鋁-鍺-銻-釙（對(duì)角線原則）。普通元素、稀有元素普通元素、稀有元素：根據(jù)分布和應(yīng)用情況分：根據(jù)分布和應(yīng)用情況分 在自然界中的分布情況：含量少稱稀有元素； 人類應(yīng)用情況：發(fā)現(xiàn)晚、研究少、提煉應(yīng)用難的稱稀有元素； 稀有元素分類：輕稀有元素、分散稀有元素、稀有氣體元素、稀 有金屬元素、放射性稀有元素等。生命元素、非生命元素生命元素、非生命元素

5、：根據(jù)是否有生物活性分類：根據(jù)是否有生物活性分類11.2 s區(qū)元素堿金屬元素：A（除氫外），6個(gè)，ns1，化合價(jià)：+1堿土金屬元素：A，6個(gè)，ns2 ，化合價(jià)：+2易失去外層電子1 電子構(gòu)型11.2.1 s區(qū)元素的通性11.2 s區(qū)元素11.2.1 s區(qū)元素的通性2 物理性質(zhì)金屬光澤金屬光澤：除H外都是金屬 金屬鍵弱金屬鍵弱：低熔點(diǎn)、低硬度、低密度導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能：良好11.2 s區(qū)元素11.2.1 s區(qū)元素的通性3 化學(xué)性質(zhì)典型的金屬性，活潑性高典型的金屬性，活潑性高：與鹵素、氧及活潑非金屬反應(yīng)還原能力還原能力：強(qiáng)還原劑，堿金屬比堿土金屬?gòu)?qiáng)化合物：大都以離子鍵形成典 型 反 應(yīng)A族A族M+X2

6、MX（X為鹵素）M+H2MHM+H2OMOHM+TiCl4Ti+MClM+O2M2OM2O2MO2MX2MH2（Be、Mg除外)M(OH)2(Ca、Sr、Ba）Ti+MgCl2MOMO2(Ca、Sr、Ba)11.2 s區(qū)元素11.2.2 s區(qū)元素重要化合物1 氧化物 Li和所有堿土金屬在空氣中燃燒，生成氧化物： Na還原Na2O2 制備氧化物： K、Rb、Cs等還原相應(yīng)的硝酸鹽制得相應(yīng)氧化物： 堿土金屬的氧化物可以通過(guò)其碳酸鹽或硝酸鹽等的熱分解制備： 2222Na+Na O2Na O 3222MNO +10M6M O+N 32MCOMO+CO 3223M(NO )MO+2NO+O2 224Li

7、+O2Li O 22M+O2MO 除除BeO兩性，其它氧化物顯堿性兩性，其它氧化物顯堿性11.2 s區(qū)元素11.2.2 s區(qū)元素重要化合物2 過(guò)氧化物除Be外，其他堿金屬與堿土金屬都可形成過(guò)氧化物Na2O2可用作氧化劑，漂白劑和氧氣發(fā)生劑 Ba2O2可用作氧氣發(fā)生劑，實(shí)驗(yàn)室常用于制備H2O222222Na+O (CO )Na O ( 無(wú)淡黃）222BaO+O2BaO 224422BaO +H SOBaSO +H O 2222322Na O +2CO2Na CO +O 面罩式氧氣發(fā)生器手提式氧氣發(fā)生器3NH (l)22M+OMO 773K72222Na O +O (1.5 10 Pa)2NaO

8、222222MO +2H OM O +O+2MOH11.2 s區(qū)元素11.2.2 s區(qū)元素重要化合物3 超氧化物O2通入Na、K、Rb、Cs的液氨溶液，K、Rb、Cs在過(guò)量的O2中燃燒均得超氧化物。加壓的O2和Na2O2反應(yīng)制得NaO2Ca(O2)2、Sr(O2)2、Ba(O2)2由相應(yīng)過(guò)氧化物和H2O2在真空下加熱生成。其中Ba(O2)2最為穩(wěn)定。堿金屬超氧化物和H2O、CO2反應(yīng)放出O2，被用作供氧劑222324MO +2CO2M CO +3O11.2 s區(qū)元素11.2.2 s區(qū)元素重要化合物4 氫氧化物A和A族中除Be(OH)2為兩性，LiOH、Mg(OH)2為中強(qiáng)堿外，其余MOH、M(

9、OH)2均為強(qiáng)堿。堿金屬氫氧化物在水中都是易溶的，堿土金屬氫氧化物在水中的溶解度比堿金屬氫氧化物小得多，如Be(OH)2和Mg(OH)2為難溶。氫氧化鈉是一種強(qiáng)堿，又稱為燒堿或苛性堿。生產(chǎn)方法有苛化法、隔膜電解法、汞陰極法和離子膜法氯堿工業(yè)。在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，由于K+半徑較大，極化作用較大，溶解性較好，KOH常用來(lái)代替NaOH。氯堿工業(yè)核心離子膜氯堿工業(yè)11.2 s區(qū)元素11.2.2 s區(qū)元素重要化合物5 鹽類溶解性： 絕大多數(shù)堿金屬的鹽類易溶于水。少數(shù)難溶于水的有離子半徑小的鋰鹽如LiF、Li2CO3、Li3PO4等。A族金屬的氯化物、硝酸鹽易溶于水，碳酸鹽等難溶 。晶形：多形成離子型化合物

10、 。離子半徑小，極化力大的Li+、Be2+、Mg2+的某些鹽具有共價(jià)性 ，如BeCl2。水解： Li+、Be2+、Mg2+的鹽能水解，Be2+水解能力強(qiáng)。含氧酸鹽的熱穩(wěn)定性 ：堿金屬和堿土金屬含氧酸鹽對(duì)熱都比較穩(wěn)定，堿金屬含氧酸鹽更高 。除了Li2CO3在高溫下部分分解外，其余堿金屬碳酸鹽難分解 ；但碳酸氫鹽易分解。堿土金屬碳酸鹽熱分解溫度由上往下逐漸升高。 11.2 s區(qū)元素11.2.2 s區(qū)元素重要化合物6 焰色反應(yīng)金屬鹽LiClNaClKClCaCl2SrCl2BaCl2焰色紅黃紫橙紅深紅綠幾種堿金屬和堿土金屬的焰色反應(yīng) 焰色反應(yīng)：把某些金屬或它們的鹽置于無(wú)色火焰中灼燒，火焰呈現(xiàn)特殊的顏

11、色的現(xiàn)象。11.3 p區(qū)元素價(jià)電子構(gòu)型：ns2np16 隨p軌道上電子數(shù)不同，呈現(xiàn)不同的性質(zhì)，如Al(3s23p1)是金屬，S(3s23p4) 是典型的非金屬同一族元素從上到下，金屬性增加，非金屬性減弱11.3.1 p區(qū)元素的通性1 電子構(gòu)型 p區(qū)包括AA、0族：共31個(gè)元素；是唯一一個(gè)包含金屬和非金屬的區(qū)，性質(zhì)豐富。11.3 p區(qū)元素11.3.1 p區(qū)元素的通性2 物理性質(zhì)包含有： 金屬固體：如鋁； 非金屬固體：如碘； 非金屬液體：如溴； 非金屬氣體（雙原子分子）：如氧氣 同周期元素中，熔、沸點(diǎn)從左到右逐漸減小 同族元素中，熔、沸點(diǎn)從上到下逐漸增大 11.3 p區(qū)元素11.3.1 p區(qū)元素的

12、通性3 化學(xué)性質(zhì)p區(qū)元素在許多化合物中常以共價(jià)鍵結(jié)合 p區(qū)元素大多具有多種氧化值，其最高正氧化值等于其最外層電子數(shù)（即族數(shù)）。 p區(qū)非金屬元素（除稀有氣體外），在單質(zhì)狀態(tài)以非極性共價(jià)鍵結(jié)合，可形成獨(dú)立的雙原子分子，如Cl2、O2、N2等；也可形成多原子的巨形分子，如C、Si、B等。p區(qū)金屬元素金屬性比堿金屬和堿土金屬要弱。某些元素甚至表現(xiàn)出兩性，如Si、Al等。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 1 硼、碳、硅及其化合物存在形式：硼在自然界主要以含氧化合物的形式存在。硼的含氧酸鹽中按含硅與否分為兩類：硼硅酸鹽（CaB2O32SiO2)和不含硅的硼酸鹽（硼砂Na2B4O75H2O

13、），方硼石2Mg3B8O15MgCl2）等。 單質(zhì)制備：在加壓下，用堿溶液分解硼鎂礦得硼砂，酸分解硼砂得到硼酸，硼酸受熱脫水得到氧化硼，再用鎂還原得單質(zhì)硼。 1)硼及其化合物11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 1 硼、碳、硅及其化合物硼的氫化物 ：硼烷的組成是BnHn+4、BnHn+6，少數(shù)為BnHn+8、BnHn+10。 易燃，可作高能燃料。也常用作還原劑。硼的含氧化合物硼酸： 硼砂：四硼酸鈉，俗稱硼砂。分子式為Na2B4O5(OH)48H2O，習(xí)慣寫為Na2B4O710H2O。硼砂是無(wú)色透明的晶體。 1)硼及其化合物BBHHHHHH24722433242Na B O10H

14、OH SO4H BONa SO5H O11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 1 硼、碳、硅及其化合物碳的同素異形體 ：1)碳、硅及其化合物石墨金剛石富勒烯層狀結(jié)構(gòu)，可導(dǎo)電，質(zhì)軟，sp2硬度高，不導(dǎo)電， sp3sp2 sp3間，C20、C60、C70、C100、納米管等石墨烯碳納米管11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 1 硼、碳、硅及其化合物1)碳、硅及其化合物碳的氧化物：CO、CO2。CO：不充分燃燒常生成，是還原劑，能與血紅蛋白結(jié)合引起中毒。CO2：溫室效應(yīng)氣體；固體稱干冰，可作制冷劑；可作滅火劑；作超臨界萃取溶劑。碳酸鹽 ：未得到純碳酸。有正鹽（碳酸鹽）和酸式

15、鹽（碳酸氫鹽）兩種。碳酸鹽中除堿金屬鹽、銨鹽、鉈鹽（Tl+)外，都難溶于水。碳酸鹽溶解度一般稍大于碳酸氫鹽，但對(duì)于易溶的碳酸鹽性質(zhì)剛好相反。碳酸鹽和碳酸氫鹽熱穩(wěn)定性較差，高溫下均會(huì)分解，與陽(yáng)離子有關(guān)。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 1 硼、碳、硅及其化合物1)碳、硅及其化合物硅及硅的氧化物：?jiǎn)钨|(zhì)：硅單質(zhì)有無(wú)定形和晶態(tài)兩種。晶態(tài)硅為原子晶體，屬金剛石結(jié)構(gòu)，晶態(tài)硅又可區(qū)分為單晶硅和多晶硅。 SiO2：有晶形和無(wú)定形兩種形態(tài) ，是原子晶體?；瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，它不溶于水，但可溶于濃磷酸和氫氟酸，也可溶于強(qiáng)堿。 硅酸和硅酸鹽 ：硅酸是無(wú)定形二氧化硅的水合物xSiO2yH2O，為白色膠狀

16、或絮狀固體。習(xí)慣上以H2SiO3表示硅酸。變色硅膠作干燥劑，是將硅膠用CoCl2溶液浸透后烘干制得。無(wú)水為藍(lán)色，水合后為粉紅色。 Na2SiO3能溶于水，其水溶液稱為水玻璃，可作黏合劑，防火涂料等 。單晶硅多晶硅11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 2 氮、磷、砷及其化合物1)氮及其主要化合物氮?dú)猓篘2分子中有叁鍵，分子特別穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)很不活潑。 一定條件下N2能直接與H2和O2化合生成NH3和NO等。也能與Mg、Ca等元素化合生成Mg3N2、Ca3N2，它們遇水溶液水解放出NH3。 氨及氨鹽 ：加合反應(yīng)：其孤對(duì)電子作為L(zhǎng)ewis堿與Lewis酸反應(yīng)生成配合物。取代反應(yīng)：氨基上

17、的氫可被金屬及其它物質(zhì)取代形成一系列化合物。氧化反應(yīng)：作為還原劑易被氧化劑氧化成高價(jià)氮。銨離子與鉀離子半徑相近，銨鹽與鉀鹽溶解度相似。銨鹽不穩(wěn)定，根據(jù)酸根不一樣易分解成各種產(chǎn)物。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 2 氮、磷、砷及其化合物1)氮及其主要化合物氮的氧化物：種類：氮和氧能形成多種化合物，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。 NO：是無(wú)色、有毒氣體，在水中溶解度小，不與水發(fā)生反應(yīng)。常溫下NO很容易氧化為NO2。NO2：紅棕色的有毒氣體。 NO2能發(fā)生聚合作用，形成N2O4。 亞硝酸及其鹽：HNO2是一元弱酸。等摩爾NO2和NO溶于冰水得HNO2，目

18、前尚未得到純的HNO2，但亞硝酸鹽相當(dāng)穩(wěn)定 。亞硝酸及其鹽既有氧化性，又有還原性。 11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 2 氮、磷、砷及其化合物1)氮及其主要化合物硝酸及其鹽 ：硝酸制備：硝酸制備：硝酸穩(wěn)定性：HNO3受熱、見(jiàn)光都能分解，所以要把濃硝酸保存在陰涼處 氧化性：濃HNO3具有強(qiáng)氧化性，能把C、S氧化成CO2、H2SO4，而本身被還原成NO、NO2 。與金屬的反應(yīng)：除去不活潑金屬如Au、Pt、Ta、Rh、Ir外，所有金屬都能和HNO3反應(yīng)。王水：一體積濃HNO3和三體積濃HCl的混合液稱為王水，它具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)配位性(Cl-)，所以能溶解Au、Pt等。 溶解性：硝酸

19、鹽都易溶。2233NOH O 2HNONO11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 2 氮、磷、砷及其化合物2)磷及其化合物單質(zhì)磷 同素異形體：三種白磷、紅磷及黑磷。 純白磷是無(wú)色透明的晶體，遇光逐漸變?yōu)辄S色，所以又稱為黃磷。白磷在常溫下有很高的化學(xué)活性。白磷隔絕空氣在673 K加熱數(shù)小時(shí)可以轉(zhuǎn)化為紅磷，紅磷比白磷穩(wěn)定。 黑磷是以白磷為原料在較高溫度（220 ）、高壓（1.216109 Pa)下制成的，其結(jié)構(gòu)和石墨相似，能導(dǎo)電，不溶于有機(jī)溶劑 。白磷不溶于水，易溶于CS2、C6H6等非極性溶劑， 磷光現(xiàn)象 ：白磷和空氣接觸時(shí)緩慢氧化，部分反應(yīng)能量以光能的形式放出，這便是白磷在暗處發(fā)光

20、的原因 。白磷紅磷黑磷11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 2 氮、磷、砷及其化合物2)磷及其化合物磷的氧化物白磷在空氣中燃燒生成P4O6和P4O10，O2充分時(shí)，生成物以P4O10為主 P4O10和H2O的親和力極強(qiáng)，是最強(qiáng)的化學(xué)干燥劑。P4O10和少量水作用生 成HPO3（偏磷酸），和過(guò)量水作用生成H3PO4（磷酸）。 P4O6是亞磷酸酐，溶于冷水得到的是H3PO3(亞磷酸)。 磷的氧化物，除P4O6、P4O10外，還有P2O4、PO、P4O7、P4O8、P4O9等。 11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 2 氮、磷、砷及其化合物2)磷及其化合物磷酸及磷酸鹽磷的

21、含氧酸中以磷酸為最主要，也最穩(wěn)定，又稱正磷酸，無(wú)氧化性。 磷酸溶液的黏度較大是由于溶液中存在著氫鍵所引起的。磷酸還具有很強(qiáng)的配位能力，能與許多金屬離子生成可溶性配合物 。 磷酸受熱時(shí)脫水，縮合生成多磷酸。如H4P2O7、H5P3O10和多聚偏磷酸?？s合酸的酸性一般強(qiáng)于H3PO4 。三聚磷酸鈉（Na5P3O10）是磷酸鹽中十分重要的鹽，白色粉末，能溶于水。由于P3O105- 和金屬離子有較高的配位能力，生成某些可溶性的配合物 。主要用于合成洗滌劑的助劑、工業(yè)用水軟化劑、制革預(yù)鞣劑，染色助劑等。 含磷廢水：無(wú)磷洗衣粉。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 2 氮、磷、砷及其化合物3)

22、砷及其化合物砷 砷主要以硫化物存在于自然界。如雌黃（As2S3）、雄黃（As4S4）。用砷氧化物還原可得單質(zhì)砷。砷主要含氧化合物 氧化砷（As2O3）俗稱砒霜，焙燒硫化物礦時(shí)，其中的砷轉(zhuǎn)化為氧化砷。 砷與硝酸作用可生成砷酸（H3AsO4 ）。雄黃砒霜11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 2 氮、磷、砷及其化合物3)砷及其化合物氫化物砷可以生成氫化物AsH3，是一種有毒，不穩(wěn)定的無(wú)色氣體。 在加熱到一定溫度時(shí)AsH3即分解為As和H2，分解生成As混積于器壁呈亮黑色的“砷鏡”。利用此反應(yīng)能檢出0.007 mg的砷。這種方法稱為Marsh試砷法。AsH3是強(qiáng)還原劑，能還原AgNO3

23、為Ag。這一反應(yīng)也用以檢出微量的As，檢出限量為0.005 mg，稱為Gutzeit法。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 3 氧、硫及其主要化合物1)氧、臭氧和氧的氫化物氧和臭氧氧單質(zhì)有兩種同素異形體，即O2和O3（臭氧）。制備O3是用靜放電的方法，使O2（或空氣）通過(guò)高頻電場(chǎng)，即有部分O2轉(zhuǎn)化為O3 。 O3有很強(qiáng)的氧化性，能氧化許多不活潑的單質(zhì)如Hg、Ag、S等 。下述反應(yīng)常作為O3的鑒定反應(yīng)和測(cè)定O3的含量： 臭氧能殺死細(xì)菌，可用來(lái)消毒水和凈化空氣。臭氧在污水處理中有廣泛的應(yīng)用，為優(yōu)良的污水凈化劑、脫色劑 。如果空氣中臭氧含量過(guò)高，也會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生有害作用。 3222

24、O2I2HIOH O11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 3 氧、硫及其主要化合物1)氧、臭氧和氧的氫化物水和過(guò)氧化氫 水分子間存在著較強(qiáng)的氫鍵，能發(fā)生締合作用 。過(guò)氧化氫（H2O2）俗稱雙氧水。一般是約30%水溶液，消毒用3%的水溶液 。過(guò)氧化氫含有過(guò)氧鍵OO，鍵能較小，分子不穩(wěn)定，容易分解。光照、加熱和增大溶液的堿度都能促使其水溶液分解。溶液中微量的重金屬離子（如Fe3+、Mn2+、Cu2+等）對(duì)H2O2的分解有催化作用 。過(guò)氧化氫中氧的氧化數(shù)是-1，既可以做氧化劑，又可做還原劑?；贖2O2的氧化性，常把它用作漂白劑、氧化劑和消毒劑。高濃度的H2O2是火箭燃料的氧化劑。過(guò)氧

25、化氫的制備通常有金屬過(guò)氧化物與稀硫酸作用、電解硫酸氫銨水溶液和乙基蒽醌法等3種方法 。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 3 氧、硫及其主要化合物2)硫及其化合物硫 自然界硫分布很廣，以三種形態(tài)存在，單質(zhì)硫，硫化物和硫酸鹽 。單質(zhì)硫有多種同素異形體，如S8分子組成的單質(zhì)硫有斜方硫（也稱正交硫）和單斜硫兩種。硫化氫H2S是無(wú)色有惡臭味的有毒氣體，空氣中允許含量不得超過(guò)0.01 mol L-1。 能溶入水，常溫常壓下，其飽和水溶液的濃度為0.1 mol L-1 。具有還原性 。實(shí)驗(yàn)室制備H2S的水溶液常用金屬硫化物與稀硫酸反應(yīng)、硫代乙酸胺水解兩種方法 。11.3 p區(qū)元素11.3.

26、2 重要元素及其化合物 3 氧、硫及其主要化合物2)硫及其化合物金屬硫化物 易溶于水：Na2S，K2S，(NH4)2S，BaS等少數(shù)硫化物。不溶于水而溶于稀酸（0.3 mol L-1 HCl）的金屬硫化物：如FeS、MnS等，它們的溶度積較大 。難溶于稀鹽酸，但可溶于濃鹽酸的金屬硫化物：如ZnS、SnS、CdS、CoS、NiS、PbS等。 難溶于鹽酸而溶于濃硝酸的硫化物：如CuS 。難溶于硝酸，但可溶于王水的金屬硫化物：如HgS 。有些金屬硫化物，由于可形成硫代酸鹽而溶于Na2S和Na2S2 溶液中 ：如SnS等。很多金屬硫化物有特殊的顏色可用作定性鑒定。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元

27、素及其化合物 3 氧、硫及其主要化合物2)硫及其化合物硫的氧化物 二氧化硫（SO2 ），亞硫酸及其鹽：二氧化硫是一種無(wú)色有刺激性氣味的氣體，長(zhǎng)期吸入會(huì)造成人的慢性中毒，空氣中限量為0.02 mg L-1 。工業(yè)上主要通過(guò)燃燒黃鐵礦或單質(zhì)硫來(lái)制備SO2。實(shí)驗(yàn)室中則主要用亞硫酸鹽與酸反應(yīng)來(lái)制取。 SO2 易溶于水，生成不穩(wěn)定的亞硫酸H2SO3，亞硫酸只能在水溶液中存在。 既有氧化性，又有還原性，但以還原性為主。在酸性介質(zhì)中，與較強(qiáng)的還原劑相遇時(shí)，SO2 或H2SO3 才能表現(xiàn)出氧化性。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 3 氧、硫及其主要化合物2)硫及其化合物硫的氧化物 三氧化硫（

28、SO3 ），硫酸及其鹽：常溫常壓下，三氧化硫是一種無(wú)色液體，熔點(diǎn)為16.8 ，沸點(diǎn)為44.8 。液態(tài)SO3 是以聚合態(tài)存在的，在氣態(tài)時(shí)才能存在單個(gè)的SO3 分子。SO3 可與水以任意比例混合，溶于水生成硫酸并放出大量熱 。 純濃H2SO4是無(wú)色透明的油狀液體，有強(qiáng)烈的吸水作用，同時(shí)放出大量的熱。它還能從含有H和O元素的有機(jī)物中按H2O的組成奪取水 。 濃H2SO4 屬于中等強(qiáng)度的氧化劑，但在加熱的條件下，氧化性增強(qiáng)，幾乎能氧化所有的金屬和非金屬。它的還原產(chǎn)物一般是SO2，若遇活潑金屬，會(huì)析出S，甚至生成H2S 。硫酸正鹽中除BaSO4、SrSO4等外多數(shù)易溶于水。多數(shù)硫酸鹽有形成復(fù)鹽的特性。很

29、多水合硫酸鹽及復(fù)鹽也稱做礬 。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 3 氧、硫及其主要化合物2)硫及其化合物硫的其它含氧酸鹽 焦硫酸（H2S2O7）：焦硫酸是無(wú)色的晶體，可看作是兩分子硫酸脫去一分子水所得產(chǎn)物 ，比濃硫酸具有更強(qiáng)的氧化性、吸水性和腐蝕性。 硫代硫酸鈉（Na2S2O3)：又稱海波或大蘇打。 在中性、堿性溶液中很穩(wěn)定，在酸性溶液中迅速分解 。是中等強(qiáng)度的還原劑 ，與I2反應(yīng)是碘量法的基礎(chǔ)：離子有強(qiáng)的配位離子能力，與一些金屬離子形成穩(wěn)定的配合物 。2-2-232462S O +IS O +2I11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 3 氧、硫及其主要化合物2

30、)硫及其化合物硫的其它含氧酸鹽 過(guò)硫酸及其鹽：過(guò)硫酸可以認(rèn)為是H2O2的衍生物，H2O2分子中一個(gè)H被磺基（SO3H）取代的產(chǎn)物稱為過(guò)一硫酸（H2SO5），若兩個(gè)H都被磺基取代則稱為過(guò)二硫酸（H2S2O8）。都是強(qiáng)氧化劑。常用鹽有過(guò)二硫酸銨（鉀），是強(qiáng)氧化劑 。下述反應(yīng)在鋼鐵分析中用于測(cè)定錳的含量： +Ag2+2-2-+282442Mn+5S O +8H O2MnO +10SO +16H 22Cl +2KBr2KCl+Br11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 4 鹵素及其化合物1) 鹵素的化學(xué)性質(zhì)和單質(zhì)化合 F2：能與所有的金屬以及除O2和N2以外的非金屬直接化合，與H2在低溫暗

31、處也能發(fā)生爆炸。 Cl2 ：能與多數(shù)金屬和非金屬直接化合，但有些反應(yīng)需要加熱。 Br2和I2 ：要在較高溫度下才能與某些金屬或非金屬化合。鹵素間置換反應(yīng)鹵素間置換反應(yīng) 前面的鹵素可以從鹵化物中將后面的鹵素置換出來(lái)，如：前面的鹵素可以從鹵化物中將后面的鹵素置換出來(lái)，如： 22Cl +2KI2KCl+I11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 4 鹵素及其化合物1) 鹵素的化學(xué)性質(zhì)與水、堿的反應(yīng)與水、堿的反應(yīng) F2：與水劇烈反應(yīng)Cl2 ：易歧化易歧化 Br2和I2 ：與水反應(yīng)不明顯，堿中歧化能力強(qiáng) 2222F +2H O4HF+O22Cl +H OHCl+HClO22Cl +2NaOHN

32、aCl+NaClO+H O22Br +2KOHKBr+KBrO+H O2323I +6NaOH5NaI+NaIO +3H O11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 4 鹵素及其化合物2) 鹵化氫及氫鹵酸鹵化氫HX是共價(jià)化合物，其水溶液稱為氫鹵酸。 酸性 氫鹵酸的酸性由氫氟酸至氫碘酸酸性依次增強(qiáng)，HF是弱酸，HCl是常用的強(qiáng)酸，HBr、HI是更強(qiáng)的酸，HI是極強(qiáng)酸。還原性 鹵化氫的還原性依HFHClHBrHI順序增強(qiáng)，鹵素陰離子F-的還原能力最弱，而I-的還原能力最強(qiáng)。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 4 鹵素及其化合物2) 鹵化氫及氫鹵酸HF的特殊性氫氟酸的酸性和

33、還原性都很弱，但對(duì)人的皮膚、骨髓有強(qiáng)烈的腐蝕性。HF氣體和其水溶液都對(duì)玻璃有強(qiáng)烈的腐蝕作用。因此，無(wú)論是HF氣體或是氫氟酸溶液均必須用塑料質(zhì)或由涂石蠟的容器儲(chǔ)存。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 4 鹵素及其化合物2) 鹵素的含氧酸及其鹽鹵素形成的含氧酸共有4種形式：HOX、HXO2 、HXO3、HXO4,依次稱為次某酸、亞某酸、某酸、高某酸。酸性：HXO4 HXO3 HXO2HOX。穩(wěn)定性：除了HIO3和HIO4能得到比較穩(wěn)定的固體結(jié)晶外，其余都不穩(wěn)定，且大多只能存在于水溶液中，化學(xué)性質(zhì)：它們最突出的性質(zhì)是氧化性。在鹵素含氧酸中，只有氯的含氧酸有實(shí)際用途。 11.3 p區(qū)元

34、素11.3.2 重要元素及其化合物 4 鹵素及其化合物2) 鹵素的含氧酸及其鹽次鹵酸及其鹽次鹵酸包括HClO、HBrO、HIO ，次鹵酸可通過(guò)鹵素在水溶液中的岐化反應(yīng)生成 。次鹵酸均為很弱的酸，并且都很不穩(wěn)定，具有氧化性。至今尚未制得純的次鹵酸和次鹵酸鹽。穩(wěn)定性和酸性隨HClO、HBrO、HIO順序減小。 漂白粉：將Cl2通入石灰乳可制得漂白粉，其漂白作用主要是HClO的氧化性： 2222222Cl +3Ca(OH)Ca(ClO) +CaClCa(OH)2H O11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 4 鹵素及其化合物2) 鹵素的含氧酸及其鹽鹵酸及其鹽酸性：HClO3、HBrO3是

35、強(qiáng)酸，HIO3是中強(qiáng)酸。 穩(wěn)定性：HIO3比較穩(wěn)定，用濃硝酸氧化碘時(shí)，結(jié)晶析出碘酸白色晶體。而HClO3、HBrO3只能存在于溶液中，它們的濃度若超過(guò)46和50就迅速分解，并發(fā)生爆炸。 氯酸鹽：是鹵酸鹽中比較重要的鹽。其中最常見(jiàn)的是KClO3，KClO3固體是強(qiáng)氧化劑，它與易燃物質(zhì)如C、S、P及有機(jī)物混合時(shí)，一旦受到撞擊即會(huì)猛烈爆炸，因此KClO3大量用于制造火柴和煙火，也可用作除草劑。 KBrO3、KIO3：在分析化學(xué)中都被用作氧化劑。 11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 4 鹵素及其化合物2) 鹵素的含氧酸及其鹽高鹵酸及其鹽HClO4是酸性最強(qiáng)的無(wú)機(jī)含氧酸，市售試劑是60的

36、溶液，濃度太大時(shí)不穩(wěn)定，易分解。 HClO4是一種極弱的氧化劑，冷的稀酸無(wú)明顯氧化性。遇有機(jī)物極易引起爆炸，并有很強(qiáng)的腐蝕性。高氯酸鹽的穩(wěn)定性高于氯酸鹽，是常用的分析試劑。大多數(shù)高氯酸鹽能溶于水，但是Cs+、Rb+、K+、NH4+的高鹵酸鹽溶解度較小，據(jù)此可用于鉀的定量分析。HBrO4的穩(wěn)定性低于HClO4，溶液中允許的最高濃度為55。高碘酸（H5IO6）是五元弱酸，酸性比高氯酸弱，但氧化能力比HClO4強(qiáng)，與一些試劑作用時(shí)反應(yīng)迅速，因此在分析化學(xué)中得到應(yīng)用。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 5 稀有氣體稀有氣體元素：氦、氖、氬、氪、氙、氡以及不久前發(fā)現(xiàn)的Uuo7種元素，亦稱

37、零族元素。歷史上稀有氣體曾被稱為“惰性氣體” 稀有氣體單質(zhì)：都是由單個(gè)原子構(gòu)成的分子組成的，所以其固態(tài)時(shí)都是分子晶體。制備：空氣是制取稀有氣體的主要原料，通過(guò)液態(tài)空氣分級(jí)蒸餾，可得稀有氣體混合物，再用活性炭低溫選擇吸附法分離。用途： 利用稀有氣體的穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，有的生產(chǎn)部門常用它們來(lái)作保護(hù)氣。 利用稀有氣體通電時(shí)會(huì)發(fā)光的性質(zhì)制備霓虹燈、日光燈。 利用液態(tài)氦的低沸點(diǎn)（-269 ）獲得接近絕對(duì)零度的超低溫。 11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 5 稀有氣體化合物 歷史上曾認(rèn)為不可能得到稀有氣體的化合物。 1962年：最早得到稀有氣體元素化合物的是英國(guó)年輕化學(xué)家巴特列特（NBart

38、lett），橙黃色固體XePtF6。 1962：柯拉森（H.H.Classen）得到了XeF4、XeF2和XeF6。 后來(lái)人們相繼又合成了一系列不同價(jià)態(tài)的氙氟化合物、氙氟氧化物、氙氧酸鹽等。到1963年初，關(guān)于氪和氡的一些化合物也陸續(xù)被合成出來(lái)。 2000年，第一種穩(wěn)定的氬化合物氟氬化氫（HArF）在40 K（-233.2 ）下成功制備。 現(xiàn)有化合物僅限于原子序數(shù)較大的氪、氙、氡，至于原子序數(shù)較小的氦、氖，目前仍未制得它們的化合物。 11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 6 p區(qū)主要金屬元素及其化合物1)鋁及其主要化合物鋁及其主要化合物 鋁單質(zhì)鋁在地殼中分布很廣，是地殼中含量最豐

39、富的金屬元素。自然界中鋁礦的主要存在形式有鋁礬土、薄水鋁礦、剛玉（Al2O3）等 。 工業(yè)上提取鋁一般分步進(jìn)行，用堿溶液或碳酸鈉處理鋁礬土礦，從中提取Al2O3 ，然后電解Al2O3得金屬Al。 鋁是銀白色輕金屬，有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，可用于制造電線和高壓電纜。一般鋁表面有一層致密Al2O3保護(hù)膜（最厚達(dá)10 nm），可阻止內(nèi)層的鋁被氧化可廣泛用于制造日用器皿和用作航空機(jī)件的輕合金。純鋁在冷濃HNO3、H2SO4中呈鈍態(tài)，可用于儲(chǔ)運(yùn)這些濃酸。鋁具有兩性性質(zhì)，能和稀酸、堿溶液反應(yīng)，分別生成Al3+和Al(OH)4。 鋁和很多非金屬可直接反應(yīng)，具有強(qiáng)還原性。11.3 p區(qū)元素11.3.2

40、 重要元素及其化合物 6 p區(qū)主要金屬元素及其化合物1)鋁及其主要化合物鋁及其主要化合物 氧化鋁和氫氧化鋁Al(OH)3是以堿性為主的白色兩性氫氧化物，可溶于酸成鋁鹽，溶于堿成鋁酸鹽。加熱Al(OH)3 在450500 加熱脫水生成-Al2O3，在大于900 加熱脫水生成-Al2O3。 -Al2O3既能溶于酸又能溶于堿，其表面很大，常用作催化劑載體，多用作吸附劑。 -Al2O3化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即為自然界中的剛玉。在-Al2O3中含有少量Cr2O3時(shí)可制成紅寶石，含少量鐵和鈦的氧化物可制成藍(lán)寶石。這些寶石均可用于制造鐘表的鉆石和各種飾品。 紅寶石藍(lán)寶石剛玉11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及

41、其化合物 6 p區(qū)主要金屬元素及其化合物1)鋁及其主要化合物鋁及其主要化合物 鋁鹽鹵化鋁：AlF3的性質(zhì)較為特殊，它是白色的離子化合物 。其他無(wú)水AlCl3、AlBr3、AlI3均為共價(jià)型化合物 。鹵化鋁中最主要的是AlCl3，是缺電子化合物，為典型的Lewis酸，因此可通過(guò)配位鍵形成具有橋式結(jié)構(gòu)的雙聚分子Al2Cl6，無(wú)水AlCl3在潮濕空氣中冒煙，遇水發(fā)生激烈水解并放熱 。硫酸鋁：無(wú)水硫酸鋁為白色粉末，易溶于水，Al3+水解而成酸性。其復(fù)鹽KAl(SO4)212H2O俗稱明礬。它們都被用作凈水劑，其水解產(chǎn)物均有吸附和凝聚作用。 明礬11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 6 p

42、區(qū)主要金屬元素及其化合物1) 錫、鉛及其化合物 錫、鉛單質(zhì)性質(zhì) 錫：是銀白色的金屬，較軟。它有三種同素異形體，即灰錫（錫）、白錫（錫）和脆錫，它們的轉(zhuǎn)換溫度是：錫制品長(zhǎng)期處于低溫而毀壞，就是錫轉(zhuǎn)變成錫的緣故。這一現(xiàn)象稱做錫疫。常溫下錫表面有一層保護(hù)膜，在空氣中和水中都是穩(wěn)定的 。化學(xué)性質(zhì)：是比較活潑的金屬，它與氧、鹵素、酸等都能起反應(yīng)，同時(shí)它是兩性物質(zhì)，也可溶于堿。 18 C161 C 灰錫（ 錫）白錫（ 錫）脆錫錫疫11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 6 p區(qū)主要金屬元素及其化合物1) 錫、鉛及其化合物 錫、鉛單質(zhì)性質(zhì) 鉛：是很軟的重金屬。鉛能防止X射線和射線的穿透，所以可用

43、鉛制造防護(hù)用品。鉛能形成多種合金，如鉛銻合金用作蓄電池極板的材料。鉛難溶于鹽酸和硫酸，因此，鉛可做耐酸材料。但HNO3和HAc能溶解。 鉛在堿中能溶解生成可溶性的Pb(OH)3-和H2 。 11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 6 p區(qū)主要金屬元素及其化合物1) 錫、鉛及其化合物 錫、鉛化合物 氧化物與氫氧化物：錫、鉛的重要氧化物有SnO（黑）、SnO2（白）、PbO（紅或黃）、PbO2（檸黑）、Pb3O4（紅）。 錫與鉛的氧化物都不溶于水，具有兩性。MO2是兩性偏酸性。SnO可溶于酸生成相應(yīng)鹽和水，PbO可溶于HAc和HNO3。SnO2不溶于酸、堿，但能與堿熔。PbO2稍溶于堿

44、。 Pb3O4俗稱丹鉛，是混合價(jià)態(tài)氧化物，其結(jié)構(gòu)為Pb2PbO4，屬于鉛酸鹽。 錫與鉛的氫氧化物也有兩種價(jià)態(tài)，都是兩性。Sn(OH)4顯酸性，是弱酸，Pb(OH)2顯堿性，是弱堿。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 6 p區(qū)主要金屬元素及其化合物1) 錫、鉛及其化合物 錫、鉛化合物 Sn()的還原性和Pb()的氧化性 Sn()在酸性和堿性介質(zhì)均具有還原性 在堿性介質(zhì)中，Sn(OH)42-的還原性更強(qiáng)，可將Bi（）鹽還原為單質(zhì)Bi。該反應(yīng)用于鑒定Bi3+。 PbO2具強(qiáng)氧化性，能分別將Cl-、Mn2+氧化成Cl2、MnO4-。11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 6

45、 p區(qū)主要金屬元素及其化合物1) 錫、鉛及其化合物 錫、鉛化合物 鹵化物 錫、鉛的鹵化物有SnX2、SnX4、PbX2、PbF4及PbCl4，其中以氯化物為最重要。 SnCl2易水解成堿式鹽沉淀，所以要在HCl溶液中配制 。 SnCl4極易水解生成HCl，在空氣中冒煙。Pb()鹽溶液和HCl溶液反應(yīng)生成PbCl2沉淀。PbCl2的溶解度隨溫度升高明顯增大，冷卻后析出針狀晶體。 PbCl4是黃色液體，只能在低溫下存在，在潮濕空氣中因水解而冒煙。 11.3 p區(qū)元素11.3.2 重要元素及其化合物 6 p區(qū)主要金屬元素及其化合物1) 錫、鉛及其化合物 錫、鉛化合物 Pb()的難溶鹽 大多數(shù)Pb()

46、的鹽難溶于水，且具有特征顏色。例如： PbS（黑） PbSO4（白） PbCrO4（黃） PbCl2（白） PbI2（黃）等。11.4 d區(qū)元素11.4.1 d區(qū)元素的通性1 電子構(gòu)型d區(qū)元素包括BB所有元素，又稱過(guò)渡系列元素。位于四、五、六周期分別稱為第一、第二、第三過(guò)渡系列。價(jià)電子構(gòu)型：(n-1)d18 ns12 。 而其最外層只有12個(gè)電子，較易失去，因此，d區(qū)元素均為金屬元素。 最大特點(diǎn)是具有未充滿的d軌道（Pd除外）。 11.4 d區(qū)元素11.4.1 d區(qū)元素的通性2 物理性質(zhì)單質(zhì)的金屬鍵很強(qiáng)，其金屬單質(zhì)一般質(zhì)地堅(jiān)硬，色澤光亮，是電和熱的良導(dǎo)體，其密度、硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)一般較高。在所

47、有元素中： 鉻的硬度最大：9 鎢的熔點(diǎn)最高：3407 鋨的密度最大：22.61 g cm-3 錸的沸點(diǎn)最高：5687 同周期元素、同周期元素物理性質(zhì)變化規(guī)律不明顯。 11.4 d區(qū)元素11.4.1 d區(qū)元素的通性3 化學(xué)性質(zhì)可變的氧化值： 由于(n-1)d、ns軌道能量相近，不僅ns電子可作為價(jià)電子，(n-1)d電子也可部分或全部作為價(jià)電子，因此，該區(qū)元素常具有多種氧化值，一般從+2變到和元素所在族數(shù)相同的最高氧化值。 較強(qiáng)的配位性： 由于d區(qū)元素的原子或離子具有未充滿的(n-1)d軌道及ns、np空軌道，并且有較大的有效核電荷；同時(shí)其原子或離子的半徑又較主族元素為小，因此它們不僅具有接受電子

48、對(duì)的空軌道，同時(shí)還具有較強(qiáng)的吸引配位體的能力。 離子的顏色： d區(qū)元素的許多水合離子、配離子常呈現(xiàn)顏色，這主要是由于電子發(fā)生dd躍近所致。但具有d0、d10構(gòu)型的離子，不可能發(fā)生dd躍遷，因而是無(wú)色的。 11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 1 鈦及其重要化合物存在形式：鈦的地殼豐度為0.42，其相對(duì)豐度在所有的元素中占第10位。 主要礦物有金紅石TiO2，鈦鐵礦FeTiO3和釩鐵磁礦等?，F(xiàn)已表明我國(guó)的 鈦礦儲(chǔ)量居世界首位。 性質(zhì)和用途：鈦是銀白色金屬。鈦的熔點(diǎn)高，密度小，耐低溫，延伸性 好，并且具有強(qiáng)抗腐蝕性，尤其是對(duì)海水。因此成為制造航空、航海、 化工設(shè)備等的理想材料。此外，

49、鈦與生物體組成相容性好，結(jié)合牢固， 用于拔骨和制造人工關(guān)節(jié)，所以鈦又被稱為“生物金屬”。 1)單質(zhì)鈦金屬棒鈦關(guān)節(jié)11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 1 鈦及其重要化合物二氧化鈦：自然界中TiO2有三種晶型：金紅石、銳鈦礦和板鈦礦型。 TiO2不溶于水和稀酸，屬于兩性氧化物（以堿性為主）。在強(qiáng)堿和強(qiáng)酸溶液中能緩慢溶解，與濃堿反應(yīng)生成偏鈦酸鹽Na2TiO3。與濃硫酸反應(yīng)生成TiOSO4。TiO2還可溶于HF生成TiF62- 。純凈二氧化鈦是極好的白色涂料，俗稱鈦白，用作合成纖維的增白消光劑和紙張中的填充劑等。 是光催化中重要的催化劑，也是重要的催化劑載體。 1)鈦的重要化合物11.

50、4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 1 鈦及其重要化合物四氯化鈦：是鈦?zhàn)钪匾柠u化物，為無(wú)色帶有刺激性臭味的液體，其熔點(diǎn)為250 K，沸點(diǎn)為409 K。 TiCl4用金屬氫化物在高溫下還原金屬氯化物制得金屬鈦 。TiCl4極易水解，在潮濕空氣中由于水解而冒煙，利用此反應(yīng)可以制造煙霧劑。1)鈦的重要化合物11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 1 鈦及其重要化合物鈦酸鋇： BaTiO3為難溶的白色或淺灰色固體，用為難溶的白色或淺灰色固體，用TiO2和和BaCO3及助及助劑劑BaCl2或或Na2CO3一起熔融可制一起熔融可制BaTiO3，它具有鐵電性，是制，它具有鐵電性，是制

51、造超聲波發(fā)生器的材料。造超聲波發(fā)生器的材料。1)鈦的重要化合物清洗機(jī)拋光機(jī)11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 2 鉻及其重要化合物鉻屬于B族元素，鉻原子的價(jià)電子構(gòu)型為3d54s1，主要氧化態(tài)為+6、+3、+2，在一些配合物中還表現(xiàn)出更低的氧化態(tài)，如-2、-1、0和+1。鉻的最高氧化態(tài)為+6，在水溶液體系中，最穩(wěn)定的氧化態(tài)為+3。 鉻是銀白色、有光澤的金屬，熔點(diǎn)高（2130 K）、元素中硬度最大。鉻表面上容易形成一層鈍化膜，因此有很高的耐腐蝕性。在常溫下，王水和硝酸都不能溶解鉻。由于鉻的光澤度和抗腐蝕性能好，所以常用于電鍍。鉻可以形成合金，在各種類型的不銹鋼中都有較高比例的鉻。當(dāng)

52、鋼中含有鉻達(dá)14%左右，便是不銹鋼，廣泛用于日用器皿的制造方面。未鈍化的鉻是較活潑的金屬，易溶于稀HCl、稀H2SO4中，生成藍(lán)色的Cr2+溶液，然后被空氣中的O2氧化為Cr3+。1)單質(zhì)11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 2 鉻及其重要化合物Cr2O3和Cr(OH)3 Cr2O3是暗綠色粉末，微溶于水，熔點(diǎn)高（2708 K），常用作綠色顏料，俗稱鉻綠。 Cr2O3可用金屬鉻在氧氣中燃燒或用S還原重鉻酸鹽或重鉻酸銨分解得到：Cr2O3與Al2O3相似，呈現(xiàn)兩性，溶于酸中得到鹽；溶于堿中生成深綠色亞鉻酸鈉。 高溫灼燒過(guò)的Cr2O3在酸、堿中都呈惰性，但可用熔融法使它變成為可溶性鉻

53、鹽。向Cr（）鹽酸液中加堿，得到灰綠色膠狀水合氧化鉻(Cr2O3nH2O)沉淀，通常稱為Cr(OH)3，也具有兩性性質(zhì)。2)鉻（）的化合物 2234Cr +3O2Cr O2272324Na Cr O +SCr O +Na SO 11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 2 鉻及其重要化合物鉻鹽常見(jiàn)的Cr（）鹽有CrCl36H2O、Cr2(SO4)318H2O、KCr(SO4)212H2O（俗稱鉻鉀礬），它們都易溶于水。硫酸鉻由于含結(jié)晶水不同而有不同 的顏色。 鉻鉀礬廣泛用于皮革鞣制和染色過(guò)程中，鞣制的基本原理是利用Cr3+的水解，縮水及配位的特性。 Cr（）鹽容易發(fā)生水解生成各種羥基

54、化、水化配合物，如： Cr(OH)(H2O)52+與Cr(H2O)63+，也易被氧化。在酸性條件下鉻（）具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，只有用強(qiáng)氧化劑如過(guò)硫酸鉀（K2S2O8），才能使Cr3+氧化：2)鉻（）的化合物 3+2-2-2-+2822742Cr+3S O +7H OCr O +6SO +14H 11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 2 鉻及其重要化合物三氧化鉻（CrO3） 制備：在重鉻酸鉀或重鉻酸鈉的濃溶液中加入濃硫酸，都可析出暗紅色針狀晶體CrO3。 溶解性：它溶于水生成鉻酸（故俗名“鉻酐”）。 強(qiáng)氧化性：有機(jī)物如酒精遇CrO3發(fā)生猛烈反應(yīng)以致著火 熱不穩(wěn)定性：加熱超過(guò)470 K則

55、逐步分解，最后生成Cr2O3 。用途：廣泛應(yīng)用有機(jī)反應(yīng)的氧化劑和電鍍的鍍鉻液成分，也用于制造高純金屬鉻。 3)鉻（）的化合物 11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 2 鉻及其重要化合物鉻酸和重鉻酸及其鹽 酸性：鉻酸（H2CrO4）表現(xiàn)為中強(qiáng)酸，重鉻酸（ H2Cr2O7）的酸性比鉻酸更強(qiáng)，第一級(jí)解離是完全的。溶解性：鉻酸鹽的溶解度一般比重鉻酸鹽小，重鉻酸鹽中只有Ag2Cr2O7不溶于水，其余都溶于水。常見(jiàn)的難溶鉻酸鹽均顯示特征的顏色，可用于鑒定CrO42-離子，如BaCrO4（黃色）、PbCrO4（黃色）、Ag2CrO4（磚紅色）。由于鉻酸鹽溶解度小，在重鉻酸鹽中加入Ag+、Pb2

56、+后，生成相應(yīng)的鉻酸鹽沉淀。氧化性：Cr（）在酸性溶液中是強(qiáng)氧化劑，其還原性產(chǎn)物均為Cr3+。用途： 重鉻酸鉀和重鉻酸鈉是最重要的Cr（）化合物，它們都是橙紅色晶體。前者不含結(jié)晶水，可以用重結(jié)晶法得到極純的鹽，用作基準(zhǔn)的氧化試劑。還可用于制備鉻酐，其他鉻鹽和鉻黃顏料，也可以用于制造安全火柴、煙火、炸藥、漂白劑和制革工業(yè)的皮革鞣制和皮革染色等。3)鉻（）的化合物 鉻酸鋇重鉻酸鉀11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 3 錳及其重要化合物在重金屬中，錳在地殼中的豐度僅次于鐵。金屬錳外形似鐵，塊狀錳為 銀白色，粉狀錳為灰色。 制備：在高溫用碳或鋁還原氧化錳得到還原錳。電解MnCl2得到純

57、度很 高的電解錳。 錳是第B族元素，錳原子價(jià)電子構(gòu)型為3d54s2，它是迄今氧化態(tài)最多的元素之一。它的最高氧化態(tài)與族數(shù)相同，為+7，同時(shí)也有多變的氧化態(tài)： +6、+5、+4、+3、+2、+1、0、-1、-2、-3等。錳比較穩(wěn)定的氧化態(tài)是+7、+4、+2，其中d電子處于充滿狀態(tài)的Mn（）最穩(wěn)定。+3、+6氧化態(tài)易發(fā)生歧化反應(yīng)。 錳主要用于鋼鐵工業(yè)中生產(chǎn)錳合金鋼，在煉鐵鋼中有脫硫作用。錳可以 代替鎳制造不銹鋼。錳也是人體不可缺少的微量元素。錳對(duì)植物體的光 合作用以及一些酶的活動(dòng)，維生素的轉(zhuǎn)化起著十分重要的作用。1)單質(zhì) 塊狀錳粉狀錳11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 3 錳及其重要

58、化合物Mn()的化合物 是Mn()錳最穩(wěn)定的氧化態(tài)，常以氧化物，氫氧化物和Mn()的鹽等形式存在。MnO是一種灰白色到暗綠色的粉末，由相應(yīng)的Mn()的碳酸鹽或草酸鹽在氫氣和氮?dú)庵斜簾玫?，也可用MnO2還原而得。 Mn2+溶液中加入NaOH或氨水都能生成近白色的Mn(OH)2沉淀，它在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，易被空氣氧化為MnO(OH)，并進(jìn)一步氧化為MnO(OH)2。水溶性：水溶性：Mn()的鹽除MnCO3、Mn3(PO4)2、MnS、MnC2O4難溶于水外，其他強(qiáng)酸的錳鹽都易溶于水中，并都帶結(jié)晶水。 還原性：還原性：堿性條件下Mn(OH)2的還原性顯著；而酸性條件下Mn2+只有與強(qiáng)氧化劑作用才

59、能被氧化 。2)錳的重要化合物 11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 3 錳及其重要化合物Mn()的化合物 最穩(wěn)定也是最重要的Mn（）的化合物是MnO2，是軟錳礦的主要成分，呈現(xiàn)黑色粉末，不溶于水。它既可作為氧化劑，也可作為還原劑。氧化性： 在酸性介質(zhì)中具有很強(qiáng)的氧化能力，如實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的反應(yīng) ： MnO2與濃H2SO4作用，可得MnSO4并放出氧氣：還原性：在堿性條件下用氧化劑氧化可得錳酸鹽：2)錳的重要化合物 2222MnO4HCl()MnClCl2H O 濃224422MnOH SO ()MnSO1/2OH O 濃232423MnO6KOHKClO3K MnOKCl3H

60、O 11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 3 錳及其重要化合物Mn()的化合物 錳()的化合物中最重要的是KMnO4，它是一種深紫色的晶體，比較穩(wěn)定，但加熱到473K以上就會(huì)分解放出O2 ：KMnO4在酸性溶液中不穩(wěn)定，緩慢分解，析出棕色MnO2： 在中性或弱堿性溶液中也會(huì)分解放出氧氣。光線和MnO2對(duì)MnO4-的分解起到催化作用，因此制好的KMnO4溶液應(yīng)保存在深色瓶中，放置一段時(shí)間后過(guò)濾除去MnO2。2)錳的重要化合物 424222KMnOK MnOMnOO -42224MnO4H4MnO2H O3O 11.4 d區(qū)元素11.4.2 重要元素及其化合物 3 錳及其重要化合物M