氫和稀有氣體

氫和稀有氣體第1頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月氫1主要內容2稀有氣體3主族元素總結123第2頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月稀有氣體

He，Ne，Ar，Kr，Xe，Kr氦、氖、氬、氪、氙、氡通常列于堿金屬IA族頂端

H氫第3頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月氫H

氫存在于地球、太陽及木星等天體上，是最豐富的元素

大氣中少量的氫氣，H2O，及其他無機化合物和有機化合物中化合態(tài)的氫第4頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

氫與IA，IVA，VIIA元素的性質都有相似之處，但又不完全相同。

氫是唯一值得單獨考慮的元素。氫H第5頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月稀有氣體

稀有氣體基態(tài)的價電子構型除氦的ns2

以外，其余均為ns2np6

。

在接近地球表面的空氣中，1000dm3

空氣中約含有9.3

103cm3

氬、18cm3

氖、5.2cm3

氦、1.14cm3氪和0.086cm3氙。

氡是鐳等放射性元素蛻變的產物。第6頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1894年，雷利（Rayleigh）與拉姆賽（Ramsay）合作，報道了稀有氣體氬。

周期表中零族的6種稀有氣體元素是在

1894

－1900年間陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)的。1895年，他們又從空氣中發(fā)現(xiàn)了氦。第7頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1900年，德國人道恩在某些放射性礦物中又發(fā)現(xiàn)了氡。

至此，周期表中零族元素全部被發(fā)現(xiàn)。由于它們的惰性，被命名為“惰性氣體元素”。1898年，拉姆賽等人從空氣中連續(xù)分離出來氖、氪和氙。第8頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－1氫18－1－1氫的成鍵方式

氫形成化學鍵的主要方式，依賴于其核外電子的得、失、共用三個過程。第9頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1失電子方式

氫的1s電子可以失去形成H+

離子，H+

僅是一個質子，其極化能力很強。

在水溶液中，有溶劑水參與的情況下，H+

離子將與溶劑分子結合成H3O+

。第10頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2得電子方式

氫原子能夠獲得一個電子，達到氦核結構1s2，形成含H–

的氫化物。H–只存在于活潑金屬的氫化物中，氫同堿金屬、堿土金屬只有在較高溫度下才能生成含有H–的氫化物。

這類氫化物具有離子化合物的共性。第11頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3共用電子對——共價鍵的形成

在大多數(shù)含氫化合物中，H原子都與其它元素的原子共用一對電子，或者說形成一個共價鍵。

除H2

分子外，大部分含氫化合物都具有一定極性，呈現(xiàn)不同的物理性質和化學性質。第12頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4特殊鍵型

（1）氫橋鍵

在第13章硼的氫化物中曾接觸過氫橋鍵，與經典共價鍵的區(qū)別在于它不是在兩個原子之間共用一對電子所形成的，而是三中心兩電子鍵，這主要是由于硼的缺電子特點造成的。第13頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）氫橋配位鍵

在特殊的情況，氫也可以作橋聯(lián)配體，形成氫橋配位鍵，如下圖所示的[Cr2HCO10]－配陰離子中就有橋氫配體。

（

）COCOOCCrCOOCHCrCOCOCOCOOC－第14頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）金屬型氫化物

如ZrH1.30

，LuH2.87均已制得。氫原子可以填充到許多過渡金屬原子之間的空隙中，形成一類非整比化合物，稱之為金屬型氫化物。第15頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

生物體內的蛋白質是多個氨基酸以肽鍵縮合而成的長鏈分子，長鏈的蛋白質分子之間就是靠氫鍵相連接的。

氫鍵不能算作一種化學鍵，其鍵能的大小介于化學鍵與范德華力之間。第16頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

長鏈的蛋白質分子之間就是靠氫鍵相聯(lián)結的，如羥基的氧和氨基的氫之間有氫鍵。CONHCHCHRCONHRCONHCOCHRNHCOCHRNH第17頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

長鏈的蛋白質分子自身可以形成螺旋形構型，這種結構就是靠分子內氫鍵來穩(wěn)定的。DNA

的雙螺旋是兩條螺旋形分子通過氫鍵結合起來的超分子結構。第18頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－1－2氫氣的性質與制備1氫氣的性質氫有三種同位素：氕H、氘D和氚T。

普通的氫和氘有穩(wěn)定的核，氚是一種不穩(wěn)定的放射性同位素，發(fā)生

衰變，其半衰期為12.26年：1H——

2He+e–

33第19頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

氕H、氘D和氚T原子核外均有一個電子，所以它們的化學性質基本相同。

但這三種同位素的質量相差較大，導致它們的單質和化合物在物理性質上有很大差別。第20頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月氕、氘、氚及其形成的氫單質的物理性質同位素豐度/%原子質量單質熔點/K單質沸點/K單質臨界溫度/K(1H)，H99.9851.00782513.9620.3033.19(2H)，D0.0152.01410218.7323.6738.35(3H)，T～10–163.01604920.6225.0440.6(預測)第21頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

常溫下，氫氣無色，無味，無臭，在水中溶解度很小。

分子間色散力很小，難于液化，沸點是－253℃。第22頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

氫分子中H－H鍵的鍵能435.88kJ

mol-1，比一般單鍵的鍵能高出很多，同一般雙鍵的鍵能相近。

因此，常溫下氫分子具有一定程度的惰性，與許多物質反應很慢，但某些特殊的反應也能迅速進行。第23頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月H2

和F2的混合物在沒有光照時亦將爆炸化合。H2

和Cl2的混合物在光照下爆炸，發(fā)生化合反應。H2和

O2的混合物在常溫下點燃會發(fā)生爆炸反應。第24頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

高溫下，H2

與活潑金屬反應，生成金屬氫化物：H2+2Na——2NaH

這是制備金屬氫化物的基本方法。第25頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

在特定的溫度、壓力下，采用特定的催化劑，H2

和CO反應，可以合成一些有機化合物，例如CO+2H2——CH3OH（g）第26頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

原子氫是一種比分子氫更強的還原劑，可同鍺、錫、砷、銻、硫等直接作用生成相應的氫化物。As+3H——AsH3S+2H——H2S第27頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

原子氫還能把某些金屬氧化物或氯化物迅速還原成金屬，例如：CuCl2+2H——2HCl+Cu

原子氫甚至能還原某些含氧酸鹽，例如：BaSO4+8H——BaS+4H2O第28頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2氫氣的制備（1）實驗室制法

實驗室制H2常采用稀鹽酸與金屬鋅反應的方法。

但是由于金屬鋅中有時含有砷化物、磷化物等雜質，致使制得的

H2不純。第29頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

常采用質量分數(shù)為25%的NaOH或KOH溶液為電解液。電極反應如下：陽極2H2O+2e–——H2+2OH–陰極4OH–——O2+2H2O+4e–電解水的方法制備氫氣純度高。第30頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）工業(yè)制法氫氣是氯堿工業(yè)的副產物。

電解食鹽水的過程中，在陽極上生成Cl2，電解池中得到NaOH的同時，陰極上放出H2。第31頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)上生產大量氫氣是靠催化裂解天然氣：C3H8+3H2O——3CO+7H2CH4+H2O——CO+3H2

這種反應的關鍵是選擇有效的催化劑。第32頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月C+H2O——CO+H2

為了分離H2和

CO的混合氣體，可將混合氣體與水蒸氣一同通過紅熱的Fe2O3：CO+H2O——CO2+H2CO轉化成易于分離的CO2工業(yè)上還利用水煤氣通過紅熱的炭層來獲得氫氣，反應如下：第33頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－1－3氫氣的用途

氫氣重要的用途之一是作為合成氨工業(yè)的原料，氨又是生產硝酸，進一步生產硝銨的原料。第34頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

高溫下，氫氣能將許多金屬氧化物或金屬鹵化物還原成單質，人們經常利用氫氣的這一性質制備金屬單質。WO3+3H2——W+3H2OTiCl4+2H2——Ti+4HCl第35頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

氫氣也是一種重要的有機化工原料。氫氣在氧氣或空氣中燃燒時，火焰溫度可以達到3273K左右，工業(yè)上利用此反應切割和焊接金屬。

氫氣是重要的無污染燃料。

第36頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

液態(tài)氫可把除氦以外的其它氣體冷卻并轉變成固體。同溫同壓下，所有氣體中氫氣的密度最小，常用來填充氣球。第37頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－1－4氫化物

氫化物可以分成離子型氫化物、分子型氫化物和金屬型氫化物3大類。

堿金屬和堿土金屬與氫生成離子型氫化物，都是白色或灰白色晶體，其中含有H－離子。其中LiH和BaH2較穩(wěn)定。1離子型氫化物第38頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

離子型氫化物易于水解，放出氫氣：NaH（s）+H2O（l）——

H2（g）+NaOH（aq）

該反應的實質H－

+H+

——H2

↑第39頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月乙醚4LiH+AlCl3——LiAlH4+3LiCl2LiH+B2H6——2LiBH4乙醚

在非水溶劑中，離子型氫化物可以與缺電子型化合物反應，例如：第40頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

離子型氫化物有很強還原性，在高溫下可還原金屬氯化物、氧化物和含氧酸鹽。TiCl4+4NaH——Ti+4NaCl+2H2

↑UO2+CaH2——U+CaOH2（）H2O+KH——KOH+H2↑第41頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月加熱2CO2+BaH2——2CO+BaOH2（

）

強還原劑LiAlH4

與水劇烈作用：

若

CO2

與熱的金屬氫化物接觸也能被還原：

LiAlH4+H2O——AlOH3+LiOH+H2↑（）第42頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月p區(qū)元素的氫化物屬于分子型晶體，其熔沸點低，且多為氣體。2分子型氫化物

有的在水中發(fā)生酸式解離，如H2S；

有的顯堿性，如NH3；

有的與水基本沒有作用，如CH4。第43頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月分子型氫化物的的結構分3

種不同的情況：

一種是缺電子氫化物，如B2H6，其中兩個B原子通過三中心二電子氫橋鍵連在一起；

另一種是中心原子

的價電子全部參與成鍵，沒有剩余的孤電子對，如CH4

及其同族元素的氫化物；第44頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

還有一種是有孤電子對的氫化物，如NH3，H2O和HF等氫化物。它們的中心原子采用不等性雜化軌道與配體

H

原子成鍵。

分子型氫化物都具有還原性，而且同族氫化物的還原能力隨原子序數(shù)增加而增強。第45頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3金屬型氫化物d區(qū)和f區(qū)元素與氫形成金屬型氫化物，它不僅保持金屬晶體的形貌，

而且其中金屬原子的排列也與金屬單質中一樣。第46頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

從組成上看，這些金屬型氫化物有的是整比化合物，如CrH2，NiH和ZnH2。

有的則是非整比化合物，如

PdH0.8和一些f區(qū)元素的氫化物等。Pt在任何條件下都不能形成氫化物，但氫可在Pt表面上形成化學吸附氫化物，從而使Pt在加氫反應中有廣泛的催化作用。第47頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－2稀有氣體18－2－1稀有氣體的性質和用途1稀有氣體的性質

稀有氣體是單原子分子，其核外電子層都有相對飽和的結構，除氦有2個電子外，其余最外層皆有8個電子。

這種電子構型是相當穩(wěn)定的。第48頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

稀有氣體的電子親和能A

很難測得，計算表明，稀有氣體原子得電子的過程是吸熱的。

稀有氣體的電離能I是很高的。

因此，在一般條件下，稀有氣體不易得到電子或失去電子而與其它原子形成化學鍵。第49頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

通常，由于稀有氣體以原子狀態(tài)存在，原子之間僅存在著微弱的范德華力，主要是色散力。它們的蒸發(fā)熱和在水中的溶解度都很小，隨著原子序數(shù)的增加而逐漸升高。第50頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月氦是所有氣體中最難液化的。

所有氡的同位素都有放射性。

溫度在2.2K以下的液氦具有許多反常的性質，例如超導性、低粘滯性等。氦不能在常壓下固化，這也是一種特性。第51頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2稀有氣體的用途

為反應提供惰性環(huán)境。如：在冶煉金屬鈦的過程中，要用氬氣或氦氣作保護氣。

氦氣密度低，在一定場合下用它代替氫氣，比使用氫氣安全得多。第52頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

液氦被用于超低溫的保持，這是超導技術所的必要條件。

氙燈作為光源有“人造小太陽”之稱；而氖放出十分美麗的紅光，氖燈俗稱霓虹燈，被廣泛地用于廣告和標牌。第53頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－2－2稀有氣體化合物

已知穩(wěn)定的化合物僅包括元素Kr，Xe，Rn的共價化合物。

稀有氣體化合物的數(shù)目與其他族元素相比數(shù)目極其有限。第54頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

目前，研究較多的是一些穩(wěn)定的稀有氣體化合物，如Xe與高電負性的F，O和Cl的化合物，近些年來少量含有Xe－N鍵和Xe－C鍵的化合物也有報道。第55頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1氙的氟化物

氙的氟化合物主要有XeF2，XeF4和

XeF6。

氙的氟化合物可以由兩種單質直接化合生成，反應可在一定的溫度和壓力下，于鎳制的容器中進行。Xe（g）+F2（g）——XeF2（g）第56頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月Xe大過量，避免XeF4的生成。

若使F2

過量，且控制反應時間應短些，將生成XeF4并避免XeF6的生成Xe（g）+2F2（g）——XeF4（g）第57頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月Xe（g）+3F2（g）——XeF6（g）

若使F2

大過量，且反應時間長，將生成XeF6F2和Xe的混合氣體在光照下，也可以直接化合成XeF2晶體。第58頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

氙的氟化物有XeF2，XeF4，XeF6三種，全部是氧化劑，能將許多物質氧化，例如：XeF2+H2——Xe+2HFXeF4+4Hg——Xe+2Hg2F2XeF4+Pt——Xe+PtF4XeF2+2I?

——Xe+2F?+I2第59頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月氙的氟化物都同水反應，例如：

這個反應在酸中進行得比較緩慢，在堿中迅速些。XeF2+H2O——Xe+O2+2HF21第60頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月XeF4遇水發(fā)生歧化反應：6XeF4+12H2O——2XeO3+4Xe↑+24HF

+3O2↑XeF6+H2O——XeOF4+2HFXeF6遇水猛烈反應，低溫水解比較平穩(wěn)，其不完全水解產物為XeOF4：第61頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月XeF6+3H2O——XeO3+6HFXeF6完全水解時可得到XeO3:氙的氟化物還是優(yōu)良溫和的氟化劑，例如：XeF2+IF5——Xe

+IF7XeF4+2SF4——Xe

+2SF62XeF6+3SiO2——2XeO3+3SiF4第62頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2氙的含氧化物

氙在含氧化合物中，氧化數(shù)為+6的有XeO3

及HXeO4－，二者之間存在以下平衡：XeO3+OH－

HXeO4－第63頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月XeO3是一種易潮解、易爆炸的白色固體，其水溶液不導電。XeO3具有很強的氧化性，例如它能把Fe2+

氧化成Fe3+，能把氨氧化成N2，把Mn2+氧化成MnO4?。第64頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月XeO3+O3

+2H2O——H4XeO6+O2

向XeO3的溶液中通入O3

將生成高氙酸：XeO3+4NaOH+O3

+6H2O——Na4XeO6?8H2O+O2

若同時用堿中和，則有高氙酸鹽生成：第65頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

用強干燥劑將高氙酸脫水，可以得到其酸酐XeO4：H4XeO6——XeO4+2H2O

濃硫酸

含有Xe－N鍵和Xe－C鍵的化合物，也已經被合成出來了，但不穩(wěn)定。第66頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3其它稀有氣體化合物

氡Rn比Xe電離能還小，可以預測，它能迅速地與氟形成化合物。

但氡Rn的強放射性，以及它的半衰期很短，對其化合物研究較少。第67頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

氪Kr電離能高，它所形成的化合物穩(wěn)定性是極其有限的。Kr和F2

的混合氣體置于90K和20~270kPa下進行放電合成，可得到白色固體KrF2。KrF2分子為線形結構，氧化性比單質氟、氟化鹵、氟化氧更強。第68頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－2－3稀有氣體化合物的結構1用現(xiàn)代價鍵理論討論氙化合物的分子結構

將價層電子對互斥理論，用于討論XeF2分子的幾何構型，可以得到如下結論：

價層電子總數(shù)10

對數(shù)5

電子對構型為三角雙錐第69頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3對孤對電子分布于三角錐共用底面上，以避開90°夾角。

電子對構型為三角雙錐配體數(shù)2孤電子對數(shù)3

所以XeF2

的分子構型為直線形。XeF2

中Xe的原子軌道進行sp3d不等性雜化。第70頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

用價層電子對互斥理論和雜化軌道理論，討論XeF4分子的幾何構型，可以得到如下結論：

價層電子總數(shù)12對數(shù)6

配體數(shù)4孤電子對數(shù)2第71頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2對孤對電子分布于正八面體的對角上，以避開90°夾角。

所以XeF4

的分子構型為平面正方形。XeF4價層電子對數(shù)為6，故電子對構型為正八面體。XeF4

中

Xe

的原子軌道進行sp3d2

不等性雜化。第72頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

用價層電子對互斥理論和雜化軌道理論，討論

XeF6分子的幾何構型，可以得到如下結論

價層電子總數(shù)14對數(shù)7

配體數(shù)6孤電子對數(shù)1XeF6價層電子對數(shù)為7。XeF6中Xe的原子軌道進行sp3d3

不等性雜化

。第73頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月XeF6

的分子構型為變形八面體。1對孤電子對指向一個邊的中心。第74頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

或認為孤電子對指向一個面的中心第75頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

稀有氣體原子同電負性很大的原子作用時，使np軌道中的電子激發(fā)到較高能量的

nd

軌道上，出現(xiàn)了單電子，可以同其它原子形成共價鍵。第76頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月XeF2，XeF4

和XeF6

中Xe的價電子分別有1個、2個和3個電子從np激發(fā)到nd軌道上，隨后以sp3d，sp3d2，sp3d3

雜化軌道與F形成化學鍵。第77頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2用分子軌道理論討論氙化合物的分子結構

采用分子軌道理論討論XeF2

的成鍵，其鍵級為1，屬于

鍵，它有效地將氙原子和兩個氟原子結合在一起。第78頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月Xe5pxXeF2

成鍵

非鍵

反鍵F2pxF2pxXeF2

分子軌道圖第79頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－3主族元素總結

稀有氣體可做為周期表VIIIA族元素，IA—VIIIA八列稱為主族元素。

主族元素涵蓋了s區(qū)和p區(qū)所有元素。第80頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

將元素周期表的3~12列及f區(qū)去掉，于是主族元素連成一片。CsRbFrBaSrTlInPbSnBiSbAtRnIXePoPArNeKCaGaGeAsSeBrKrNHe4567IIIAIVAVAVIAVIIAIAIIA123周期族VIIIAClFSONaLiHMgBeAlBSiCRaTe第81頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖中藍色方框為非金屬元素。CsRbFrBaSrTlInPbSnBiSbAtRnIXePoPArNeKCaGaGeAsSeBrKrNHe4567IIIAIVAVAVIAVIIAIAIIA123周期族VIIIAClFSONaLiHMgBeAlBSiCRaTe第82頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月白色方框為金屬元素。CsRbFrBaSrTlInPbSnBiSbAtRnIXePoPArNeKCaGaGeAsSeBrKrNHe4567IIIAIVAVAVIAVIIAIAIIA123周期族VIIIAClFSONaLiHMgBeAlBSiCRaTe第83頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

有時稱交界處的元素，如B，Si，Ge，As，Sb，Se，Te和Po等為準金屬元素。CsRbFrBaSrTlInPbSnBiSbAtRnIXePoPArNeKCaGaGeAsSeBrKrNHe4567IIIAIVAVAVIAVIIAIAIIA123周期族VIIIAClFSONaLiHMgBeAlBSiCRaTe第84頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－3－1主族非金屬元素的通性1單質

單質分子根據(jù)所含原子的數(shù)目可分為三類：

一種是稀有氣體單原子分子，F(xiàn)2，Cl2，O2，H2

等雙原子分子，屬于分子晶體。第85頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

另一種是多原子分子，P4，As4，S8，Se8

等，屬于分子晶體。

還有一種是大分子，如晶體硼、晶體硅、金剛石等，屬于原子晶體。

非金屬元素容易形成簡單陰離子，易于金屬元素結合形成化合物，其氧化物顯酸性。第86頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

非金屬元素可與氧化性酸反應，與堿反應會發(fā)生歧化或生成H2。4P

+3NaOH+3H2O——3NaH2PO2+PH3↑Si

+2NaOH+H2O——Na2SiO3+2H2↑第87頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2氫化物

非金屬氫化物屬于分子型氫化物，在通常情況下多為氣體或揮發(fā)性液體。

氫化物的熱穩(wěn)定性在同一周期中，從左向右逐漸增強；同一族中，自上而下依次減弱。

熱穩(wěn)定性變化規(guī)律與非金屬電負性的變化規(guī)律相同。第88頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

氫化物的還原性在同一周期中，從左向右逐漸減弱；同一族中，自上而下依次增強。

還原性與熱穩(wěn)定性的變化規(guī)律相反，HF為最穩(wěn)定的氫化物，其不具有還原性。第89頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

氧族元素及鹵素的氫化物大部分是酸，而氮族非金屬元素的氫化物多數(shù)是堿。

氫化物的酸堿性在同一周期中，從左向右逐漸增強；同一族中，自上而下也依次增強。第90頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3含氧酸兩性若半徑r的單位為pm，經驗表明堿式解離酸式解離320>.j第91頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

部分主族非金屬元素的r

和值B(III)C(IV)N(V)r/pm2716130.330.500.62第92頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

Al(III)Si(IV)P(V)S(VI)Cl(VII)r/pm53.540.03829270.240.320.360.450.51第93頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月Ge(IV)As(V)Se(VI)Br(VII)r/pm53.04642250.270.330.380.53第94頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月Sb(V)Te(VI)I(VII)r/pm6056530.290.330.36第95頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

從表中的數(shù)據(jù)看出，非金屬元素的氧化物的水化物值一般較大，所以它們的氧化物的水化物為含氧酸。

而金屬或準金屬Al（III），Ge（IV），Sb（V）的氧化物的水化物屬于兩性。第96頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

從表中數(shù)據(jù)可以看出，同一周期自左向右值增大，最高氧化態(tài)的含氧酸酸性遞增；

同一族中從上至下值減小，相同氧化態(tài)的含氧酸酸性遞減。第97頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

對于同一元素不同氧化態(tài)的含氧酸，則是高氧化態(tài)的酸性較強。

如HClO3

及HClO4

的值分別為0.38和0.51，HClO4

的酸性更強。第98頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4含氧酸鹽（1）熱穩(wěn)定性

磷酸鹽、硅酸鹽比較穩(wěn)定，受熱時不分解，但容易脫水縮合為多酸鹽；碳酸鹽和硫酸鹽穩(wěn)定性居中；硝酸鹽和鹵酸鹽穩(wěn)定性較差。

碳酸鹽分解溫度與離子極化有關，離子極化作用越強，分解溫度越低。第99頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月分解溫度（℃）540900MgCO3CaCO3Mg2+

的半徑比較小，故極化能力強于Ca2+。第100頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月Cd2+與Ca2+，Mg2+的電荷相同，但由于電子構型不同，Cd2+的外層電子較多，極化能力強。分解溫度（℃）CdCO3MgCO3CaCO3500540900第101頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

硫酸鹽的分解溫度一般高于同種離子的碳酸鹽。原因是硫酸根中心S（VI）

抵御同種正離子的反極化作用的能力強于碳酸根中心的

C（IV）。分解溫度（℃）MgCO3CaCO3MgSO4CaSO45409008951499第102頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

硅酸鹽的穩(wěn)定性高于碳酸鹽和硫酸鹽，這與分解反應的熵效應有關。

碳酸鹽和硫酸鹽的分解產物中有氣體，而硅酸鹽的分解產物為固體SiO2。第103頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

含氧酸鹽受熱分解，在絕大多數(shù)情況下產物為酸酐和金屬氧化物。

用分解反應的自由能改變量

rG

來衡量含氧酸鹽的熱穩(wěn)定性，其值越正，說明該鹽越穩(wěn)定。第104頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）溶解性

鹽的溶解包括以下兩個過程：

首先是離子克服相互間引力，從晶格中離解下來成為自由離子；然后與極性水分子結合形成水合離子。第105頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

因此，鹽的溶解性與晶格能大小、水合熱都有關系。

如果水合過程放出的能量足以補償破壞晶格所需能量，溶解過程自發(fā)進行。第106頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

影響離子化合物溶解性的另一個因素，是離子晶體中正、負離子大小匹配的情況。

通常，正、負離子半徑相近的溶解度小。Ba2+

與SO42－半徑接近，而Mg2+與SO42－半徑相差較大。因此，BaSO4

比MgSO4難溶。第107頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

當含氧酸鹽的正、負離子半徑相近時，晶格能較大，對于溶解性有較大影響。

電荷高的離子所形成的鹽較難溶解，例如堿土金屬的草酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽等；而堿金屬的鹽一般易溶。第108頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）含氧酸及其鹽的氧化還原性

①同一周期中，各元素最高氧化態(tài)含氧酸的氧化性從左向右增強。

例如第四周期，H4SiO4

和H3PO4

幾乎無氧化性，H2SO4

只在高溫和濃度大時表現(xiàn)出強氧化性，而HClO4

是強氧化劑。第109頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月②對于同一種元素的不同氧化態(tài)含氧酸，經常是低氧化態(tài)的氧化性比相同濃度的高氧化態(tài)氧化性強。例如:HClO>HClO2>HClO3>HClO4③濃酸比稀酸的氧化性強；酸比相應的鹽的氧化性強。第110頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月④溶液的pH對于含氧酸及其鹽的氧化還原性有重要影響。

通常[H+]增大時電極電勢增大，含氧酸及其鹽的氧化性增強。第111頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月18－3－2主族金屬元素的通性

主族金屬包括：

輕有色金屬——

鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁；重有色金屬——

鉛、錫、銻、鉍；稀有金屬——

鋰、銣、銫、鈹、鎵、銦、鉈和鍺。第112頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

輕金屬多以氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽等化合態(tài)的形式在自然界存在。如常見的食鹽、光鹵石、菱鎂礦、重晶石和石膏等。

重金屬則主要形成氧化物和硫化物，如錫石礦、方鉛礦等。此外還有各種硅酸鹽礦物。第113頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1金屬的物理性質

主族金屬單質均為金屬晶體，晶體通過自由電子將金屬離子、金屬原子束縛在一起。

金屬晶體的堆積方式分為六方緊密堆積、立方面心緊密堆積和體心立方堆積三種。

自由電子的存在和緊密堆積結構使金屬具有良好的導電性、導熱性、延展性以及金屬光澤等。第114頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）金屬光澤

金屬晶體內部的自由電子吸收所有頻率的光，然后很快放出各種頻率的光，這就使絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀白色光澤。

金屬光澤只有在金屬成塊時才表現(xiàn)出來，在細微的粉末狀態(tài)時，一般金屬都呈暗灰色或黑色。第115頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）金屬的導電性和導熱性

金屬晶體內部的自由電子在外加電場的作用下由負極向正極定向移動，形成電流。

善于導電的金屬也善于導熱，大多數(shù)金屬有良好的導電性和導熱性。

主族金屬中Al的導電和導熱性能為最佳。第116頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）金屬的延展性

當金屬收到外力作用時，金屬內各層原子之間容易作相對位移，而金屬原子和自由電子仍保持著金屬鍵的結合力，因此金屬具有很好的延展性。

也有少數(shù)主族金屬，如Sb，Bi等，性質較脆，沒有延展性。第117頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2金屬的化學性質

金屬最主要的共性，是易失去最外層的電子形成金屬正離子，因而表現(xiàn)出較強的還原性。IA和IIA族金屬的電子構型為ns1~2，在化學反應中它們顯示+1和+2價。第118頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月IIIA~VA族金屬的電子構型為ns2np1~3。Al，Ga，Si等在化學反應中經常失去所有

nsnp

電子，顯示出與其族數(shù)一致的氧化數(shù)。第119頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月In，Ge，Sn和Sb等在化學反應中有兩種表現(xiàn)：

一是失去外層的np電子顯示較低的價態(tài)；

二是失去外層所有的

ns

np

電子，顯示與其族數(shù)一致的氧化數(shù)。第120頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月Tl，Pb和Bi等在化學反應中經常失去外層的np電子顯示較低氧化態(tài)，由于惰性電子對效應，6s軌道中的兩個電子越來越難于失去。第121頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）金屬與非金屬的反應

金屬與非金屬反應的難易程度，與金屬活動性順序相同。

位于前面的一些金屬例如Na，K，Mg和Al等可以與氧氣劇烈反應，而Rb，Cs甚至會發(fā)生自燃。第122頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

金屬Al與氧氣反應，在一定條件下形成致密氧化膜，覆蓋在金屬表面，防止金屬繼續(xù)氧化。

這種氧化膜的保護作用叫鈍化。

活潑性稍差的主族金屬在高溫下可與氧氣、鹵素、硫、磷等反應。第123頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

堿金屬及Ca，Sr，Ba與氫氣在高溫下反應，生成離子型氫化物。BeH2，MgH2

和AlH3

的熱穩(wěn)定性和熔點沒有堿金屬及Ca，Sr，Ba