無機(jī)化學(xué)13講解課件

第十三章氧族元素

13.1氧族元素通性

13.2氧、臭氧13.3水

13.6無機(jī)酸強(qiáng)度的變化規(guī)律

13.4過氧化氫13.5硫和它的化合物CloseEnd了解氧族元素通性、氧化物的分類；掌握氧、臭氧、過氧化氫、硫及其重要化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途、無機(jī)酸強(qiáng)度的遞變規(guī)律。掌握氧、過氧化氫、硫化氫、硫化物、硫的含氧酸及其鹽的性質(zhì)、無機(jī)酸強(qiáng)度的遞變規(guī)律。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：CloseEnd13.1氧族元素通性溶沸點(diǎn)：依次↑半徑：依次↑P56013-1CloseEnd

H2R H2OH2SH2Se H2Te還原性：小 大穩(wěn)定性：大 小酸性：弱 強(qiáng)熔沸點(diǎn)：最高小大單質(zhì)Se單質(zhì)TeCloseEnd1.氧（O2）分子軌道電子排布式：13.2氧、臭氧鍵級(jí)=2，一個(gè)σ鍵，兩個(gè)三電子π鍵性質(zhì)：

無色無臭氣體，90K凝結(jié)為藍(lán)色液體，54K→藍(lán)色固體

非極性分子，微溶于水，293K

,s=30

cm3

/

L水中可生成O2·H2O和O2·2H2O（不穩(wěn)定）CloseEnd堿性介質(zhì)中：酸性介質(zhì)中：(強(qiáng))

4OH

4eO2HO--22++

O2H

4e4HO2-2+++氧化性：與某些過渡金屬配位形成加合物常溫下不活潑，只與強(qiáng)還原劑反應(yīng)，如NO

,Sn2+

,Fe2+等。高溫下活潑，能與許多金屬非金屬反應(yīng)→氧化物與CO,CH4,C,H2S等→燃燒。CloseEnd2.臭氧(O3)（O2的同素異形體）結(jié)構(gòu)：中心

O以

sp2雜化，分別與兩個(gè)

O形成σ鍵，另一個(gè)sp2雜化軌道被孤對(duì)電子占據(jù)。鍵角：117o

μ=1.8×10-30C

?

m惟一極性單質(zhì)未參與雜化的

p軌道上有一對(duì)電子與兩端

O原子的兩個(gè)p軌道平行，三個(gè)對(duì)稱性一致的p軌道線性組合成分子軌道，形成一個(gè)三中心四電子離域大π鍵。表示為CloseEnd鍵角116.8°180°鍵長(zhǎng)/pm127.8>120.8鍵級(jí)1.5<2鍵能小大磁性抗磁性順磁性O(shè)3O2對(duì)比性質(zhì)：1）淡藍(lán)色氣體（液態(tài)深藍(lán)色，固態(tài)紫黑色），有魚腥臭味；密度比O2大，溶解度比O2大。2）唯一有極性的單質(zhì)分子，比O2易溶于水。3）不穩(wěn)定性，易分解3O

2O23-1mrmolkJ4.285?-=HΔ穩(wěn)定性O(shè)3﹤O2CloseEnd4)氧化性O(shè)3>O2例如：——測(cè)定O3含量、鑒定O3或檢驗(yàn)O35）用途？v24.1B=jqOH2Oe2OH2O223+++--OHOe2H2O223+++v07.2A=jq-+CloseEnd3.制備

△△雷雨，空氣中實(shí)驗(yàn)室：4.O3的形成和O3的作用（1）形成：O2吸收太陽(yáng)光波長(zhǎng)＜185nm紫外線后形成O3層（2）臭氧層：離地面約25km處（15km~35km），厚度約20km。當(dāng)波長(zhǎng)200~300nm紫外線照射O3時(shí)，又使之分解為O2

，O3與O2互相轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡，消耗了太陽(yáng)輻射到地球能量的5%。正是O3吸收了大量紫外線，才使地球上生物免遭傷害。CloseEnd（3）臭氧層空洞1985年，發(fā)現(xiàn)南極上方出現(xiàn)了面積與美國(guó)大陸相近的O3層空洞；1989年，發(fā)現(xiàn)北極上空正在形成另一個(gè)O3層空洞；此后，發(fā)現(xiàn)O3層空洞每年在移動(dòng)且面積不斷擴(kuò)大。CloseEnd(4)O3層變薄和出現(xiàn)空洞的危害更多的紫外輻射到達(dá)地面，對(duì)生物具有破壞性，導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇。原因：1）氟里昂(CFC，氟氯烴，幾種氟氯代甲烷及乙烷的總稱)被廣泛用作致冷劑、發(fā)泡劑、清洗劑、氣霧噴劑。2）氮氧化物和某些自由基等保護(hù)：1987年簽定蒙特利爾議定書，禁止使用CFC和其它鹵代烴，減少大氣污染。南極上空臭氧層的空洞CloseEnd1、水的分子結(jié)構(gòu)？分別用雜化軌道理論和SEPR法處理。2、液態(tài)水和冰的結(jié)構(gòu)是否相同？3、什么是重水和重氧水？各有何用途？4、水有哪些異常的物理性質(zhì)？原因何在？5、為什么水的密度在3.98℃時(shí)最大？有何實(shí)際意義？6、了解水的相圖；純水的三相點(diǎn)、凝固點(diǎn)和水的冰點(diǎn)？7、水有哪些化學(xué)性質(zhì)？8、自然界中的水和水的污染與凈化？9、實(shí)驗(yàn)室常用的高純水有哪幾種？氧的成鍵特征？P574氧化物？P577水？P580-593思考題CloseEnd3.過氧化氫（H2O2）不穩(wěn)定性性質(zhì)：弱酸性結(jié)構(gòu)：與水比較？極性、沸點(diǎn)？堿、光照、加熱、微量存在時(shí)加速分解；貯存：光滑塑料瓶或棕色瓶。CloseEnd可見：H2O2氧化性強(qiáng)，還原性弱； 是不造成二次污染的殺菌劑。酸性：氧化還原性堿性：工業(yè)上除氯OH

1.776V

OH

0.682V

O2222CloseEnd結(jié)構(gòu)：

S：sp3雜化,形成環(huán)狀S8分子。

1.單質(zhì)硫13.3硫及其化合物物理性質(zhì)：

S8分子為分子晶體，不溶于水，溶于CS2。CloseEnd密度/gcm-32.061.99顏色黃色淺黃色190℃的熔融硫穩(wěn)定性<94.5℃>94.5℃用冷水速冷彈性硫94.5oC

硫的同素異形體斜方硫單斜硫彈性硫CloseEnd硫的同素異形體：斜方硫單斜硫彈性硫的形成CloseEnd硫的化學(xué)性質(zhì)與許多金屬直接化合

與氫、氧、碳、鹵素(碘除外)、磷等直接作用與氧化性酸作用與堿作用制備：?jiǎn)钨|(zhì)硫礦熔化的硫硫磺隔絕空氣加熱冷卻、固化黃鐵礦CloseEnd2.硫化氫和硫化物硫化氫制?。毫虼阴０方Y(jié)構(gòu)：H2S結(jié)構(gòu)與H2O相似S以不等性SP3雜化，呈V形SHH：：鍵角H2S＜H2O鍵長(zhǎng)H—S＞H—OCloseEndH2S是無色，有腐蛋味，劇毒氣體。稍溶于水，水溶液呈酸性，稱為二元弱酸。性質(zhì)：最重要的性質(zhì)是它的還原性：SH

0.144V

S

0.4497V

SOH

0.1576V

SO

232-240.3478V0.3002V與空氣(O2)反應(yīng)CloseEnd與中等強(qiáng)度氧化劑作用與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)產(chǎn)物：-24SOSCloseEnd金屬硫化物顏色：(大多數(shù)為黑色,少數(shù)需要特殊記憶)S

n

S棕,SnS2

黃,As2S3

黃,As2S5

黃,Sb2S3橙,Sb2S5橙,M

n

S肉,Zn

S白，C

d

S黃。易水解：最易水解的化合物是Cr2S3和Al2S3Na2S稱硫化堿CloseEnd易溶：NH4+和堿金屬硫化物微溶：MgS，CaS，SrS(但BeS難溶)其余難溶。稀酸溶解：水溶性：常用硫化物：天然芒硝煤粉高溫還原CloseEnd配位酸溶解(濃HCl)：CloseEnd氧化性酸溶解(HNO3)：氧化配位溶解(王水)：CloseEnd3.多硫化物6~2

xS)(NH

,

SNax24x2=

S-2X2-現(xiàn)象：黃→橙紅→紅x↑性質(zhì)：遇酸不穩(wěn)定氧化性還原性制備：CloseEnd4.二氧化硫、亞硫酸及其鹽S：sp2雜化，∠OSO=119.5°，S-O鍵長(zhǎng)143pm，具雙鍵特征SO2是極性分子SO2制?。狐S鐵礦實(shí)驗(yàn)室其它方法？與O3結(jié)構(gòu)類似SO2的結(jié)構(gòu)：V形CloseEnd

1）氣體、無色，有強(qiáng)烈刺激性氣味，有毒，為大氣污染物。易溶于水，溶于水后形成亞硫酸。為極性分子，易液化；氣化熱較大，可作致冷劑。SO2的性質(zhì)：2）氧化還原性：從工業(yè)廢氣中回收硫3）配位性：SO2具有孤電子對(duì)——可作Lewis堿，與過渡金屬配位；S有空d軌道可接受電子——可作Lewis酸，如CloseEndH2SO3的性質(zhì)：二元中強(qiáng)酸（只存在水溶液中）氧化性還原性漂白——使品紅褪色-2-332101.7

HSOH

SOH×=++8--23-3106.0

SOH

HSO×=++CloseEnd亞硫酸鹽的性質(zhì)：正鹽：溶解性：堿金屬和銨的正鹽易溶，酸式鹽易溶；的結(jié)構(gòu)：S以SP3雜化，呈三角錐形。SOOO：還原性：工業(yè)除O2紡織印染業(yè)去Cl2酸式鹽：-23SOCloseEnd較重要的鹽：工業(yè)常用還原劑——溶解木質(zhì)素，用于造紙業(yè)不穩(wěn)定性：一縮二亞硫酸鈉遇酸分解：區(qū)別氧化性較弱：連二亞硫酸鈉？保險(xiǎn)粉？CloseEndSO3的結(jié)構(gòu)：∠OSO=120°S-O鍵長(zhǎng)143pm﹤單鍵S：3s23p45.

三氧化硫、硫酸及其鹽S：雜化后：sp2pd2CloseEndγ型晶體β型晶體無色，易揮發(fā)固體；有幾種聚合物例如：γ型晶體,為三聚分子。

β型晶體,為螺旋式長(zhǎng)鏈。SO3的性質(zhì)：氧化性：CloseEndH2SO4的結(jié)構(gòu)：S：sp3雜化后形成分子，分子中除存在σ鍵外還存在(p

-d)

π反饋配鍵。H2SO4分子間通過氫鍵相連，使其晶體呈現(xiàn)波紋形層狀結(jié)構(gòu)。易溶于水：發(fā)煙硫酸CloseEnd濃H2SO4的性質(zhì)：無色油狀液體，高沸點(diǎn)，粘稠性強(qiáng)吸水性：作干燥劑二元強(qiáng)酸2-100.1×=強(qiáng)脫水性：從纖維、糖中奪取水水合熱高，如何稀釋？CloseEnd強(qiáng)氧化性與非金屬反應(yīng)：與不活潑金屬反應(yīng)：與活潑金屬反應(yīng)：O4HS3ZnSO)(SO4H3Zn2442+++濃O4HSH4ZnSO)(SO5H4Zn22442+++濃制??？用途？熱穩(wěn)定性高，高于沸點(diǎn)才分解CloseEnd硫酸鹽的性質(zhì)正鹽：溶解性：多數(shù)易溶，酸式鹽易溶；微溶鹽有難溶鹽有熱穩(wěn)定性：金屬離子的極化作用越強(qiáng)則易分解。等穩(wěn)定，1000℃不分解SOOOO2－酸式鹽：CloseEnd固體硫酸鹽常帶結(jié)晶水：（膽礬）—消毒、殺菌、制農(nóng)藥（P716）（綠礬）—農(nóng)藥、藥物、墨水等（石膏）—繃帶（皓礬）CloseEnd（芒硝）—化工原料（明礬）—凈水劑、媒染劑等（鉻礬）（摩爾鹽）—作還原劑礬——通式為CloseEnd硫代硫酸(H2S2O3)：極不穩(wěn)定，尚未制得純品。硫代硫酸鹽：Na2S2O35H2O，海波，大蘇打?！?/p>

硫代硫酸及其鹽6.硫的其他含氧酸及其鹽制備：性質(zhì)：OHSOSOSH2HOS22322-232++++

遇酸分解：(pH<4.6)易溶于水,水溶液呈弱堿性；CloseEndII還原性：配位性：用于碘量法測(cè)定I2紡織造紙業(yè)除氯、防毒面具吸收Cl2作定影液白→黃→棕→黑CloseEnd冷卻發(fā)煙硫酸時(shí)，可以析出焦硫酸晶體※

焦硫酸及其鹽與水作用CloseEnd焦硫酸鹽可作為熔礦劑H2S2O7為無色晶體，吸水性、腐蝕性比H2SO4更強(qiáng)。過氧化氫：H-O-O-H※過硫酸及其鹽H-O-HCloseEnd過二硫酸過一硫酸磺酸基過二硫酸鹽：強(qiáng)氧化劑：穩(wěn)定性差：——用于鋼鐵分析中測(cè)定錳含量CloseEnd※連硫酸及其鹽通式：連二硫酸連五硫酸連四硫酸連三硫酸鹽易溶于水，不穩(wěn)定鹽濃度高時(shí)分解結(jié)構(gòu)：P262，含個(gè)數(shù)不等的曲折硫鏈CloseEnd冷卻發(fā)煙硫酸時(shí)，可以析出焦硫酸晶體※

焦硫酸及其鹽與水作用CloseEnd13.4無機(jī)酸強(qiáng)度的變化規(guī)律13.4.1影響無機(jī)酸強(qiáng)度的直接因素?zé)o機(jī)酸氫化物HX、H2S含氧酸HXO、H2SO4與質(zhì)子直接相連的原子對(duì)質(zhì)子的束縛力——該原子的電子密度——與該原子所帶負(fù)電荷數(shù)和體積有關(guān)。如，酸性強(qiáng)弱順序：影響酸性強(qiáng)弱的直接因素：CloseEnd13.4.2氫化物酸性強(qiáng)弱規(guī)律同一周期，隨原子序數(shù)的增加，氫化物的酸性增加；同一族，隨原子序數(shù)的增加，氫化物的酸性增加；如何解釋遞變規(guī)律？1、熱力學(xué)上解釋脫水解離表13-15表13-14CloseEnd2、從物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)解釋同一周期，如同一族，如與質(zhì)子相連原子的氧化數(shù)相同，但半徑依次↑，原子的電子密度↓酸性↑。與質(zhì)子相連原