7s区和p区元素教材课程

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1、s区和p区元素,第7章,Chapter,S-Block and p-Block Elements,7.1 碱金属和碱土金属化合物,S区元素在周期表中的位置,Ca,Sr,Ba 碱性 “土性”：氧化物难溶于水,有金属光泽，密度小，硬度小，熔点低、导电、导热性好的特点; 锂和铍由于原子半径小,而且次外层为2电子构型,所以在同族元素中熔点和沸点最高; 铯失电子的倾向很大,受光照射金属表面的电子逸出(光电效应),因此常用铯(也可有钾铷)来制造光电管.,过氧化物(O22-)： Na2O2常见 2Na+O2 Na2O2,与CO2的作用,2 Na2O2 + 2CO2 2 Na2CO3 + O2(g) (用在潜

2、艇或防毒面具中),Na2O2 + H2O NaOH + H2O2 2 H2O2 H2O + O2(g),Na2O2作漂白剂,超氧化物：O2- 极易吸收二氧化碳，与水和稀酸反应放出氧气 4 KO2 + 2 CO2 2 K2CO3 + 3 O2(g) 2NaO2+2H2O H2O2+2NaOH+O2,（除Be(OH)2为两性外）,氢氧化物,氢氧化物的强碱性是碱金属和碱土金属性质的重要特点,当1/20.32时R(OH)n显酸性 当0.321/20.22时R(OH)n显两性 当1/20.22时R(OH)n显碱性,RO- +H+ R-O-H R+OH-,R-OH规则解释： 氧化物的水合物通式R(OH)n

3、，R为成酸或成碱元素，有两种解离可能：,其可能性与阳离子的极化作用有关，科学家卡特里奇以“离子势”来衡量阳离子极化作用的强弱。,经验规则,碱性 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强碱 强碱 强碱 强碱 强碱 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强 Be(OH)2+2H+Be2+2H2O Be(OH)2+2OH-Be(OH)42- 碱金属氢氧化物对纤维、皮肤有强烈腐蚀作用，故称荷性碱。,在R-OH中，若R的值大，其极化作用强，氧原子电子云偏向R，使O-H键极性增强，则呈现酸式解离；若R的值小，R-O键极性强，则成碱式

4、解离。,重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐,盐类,绝大多数的碱金属形成离子型化合物，只有锂的某些盐(例如LiCl)具有一定程度的共价性。,键型,通常具有较高的热稳定性: NaHCO3Na2CO3+CO2；配制碳酸氢钠注射液时，为了防止加热灭菌时的分解，需要用CO2气流饱和； 硝酸盐的热稳定性比较低, 加热分解的过程过程中产生O2。这一性质使KNO3成为火药的一种成分：,热稳定性,溶解性,碱金属盐大多易溶于水，并且在水溶液中完全电离，例外有LiF、Li2CO3和等； 钠盐的吸湿性比钾盐强，因此分析化学中所用的基准物 质多是钾盐； 碱土金属盐：大多数碱土金属盐溶解度小； CaC2O4是钙盐中

5、溶解度最小的,常用作定量分析; 钡餐:BaSO4+Na2SO4溶液中的糊状物(可溶性钡盐对人体有毒)。,7.2 卤素化合物(F, Cl, Br, I, At),非金属元素族; 多种氧化数，呈现单数; F元素特殊性，氧化数仅-1; 化合物呈共价形式。, 酸性,氢卤酸可以离解出氢离子和卤素离子，因此酸性和卤素离子的还原性是其主要特征。 除氢氟酸的稀溶液外，其他三种氢卤酸都是强酸。 氢卤酸酸性强度的次序为：HIHBrHClHF ？,HF 酸性最弱是因为F-是一种特别的质子接受体，与 H3O+ 通过氢键结合成强度很大的离子对，即使在无限稀的溶液中, 它的电解度也只有15%, 而 HX 中 I- 半径最

6、大，最易受水分子的极化而电离，因而HI是最强的酸. 浓HF水溶液是强酸！,氢卤酸的还原能力依HIHBrHClHF的次序减弱。,除了氮、氖和氩外，周期表中所有元素都能与其生成卤化物。 金属卤化物： 电负性小的活泼金属与卤素形成的卤化物多为离子型化合物；电负性大的金属与卤素形成的多为共价型化合物。 不同氧化态的某一金属：FeCl2显离子型;FeCl3显共价型,除氟外，其余卤素几乎均可形成含氧酸及其盐，例如氯的+1、+3、+5、+7的含氧酸及其盐，溴、碘类似。 通式：HXOn: n=1,2,3,4;(X:氯，溴，碘) 未见HIO2 次卤酸，亚卤酸，卤酸，高卤酸,概述 共性： (1) 热稳定性 含氧酸

7、稳定性差，大多只能存在于水溶液中，至今未制得游离纯酸。 (2) 氧化性 对同一元素不同氧化态而言，低氧化态的氧化能力强（需要断的Cl-O键少）。 在酸性介质中的氧化性一般都远大于的碱性介质中的氧化性，说明含氧酸的氧化性强于盐。 许多中间氧化数的物质如XO-、X2， 存在歧化反应的可能性。 （3）酸性 HClO是很弱的酸，HClO3是强酸，接近于盐酸和硝酸，HClO4是已知含氧酸中最强的酸。,7.3 氧族元素化合物,俗称双氧水，用途最广的过氧化物。,结构:O sp3杂化,弱酸性,不稳定性（由于分子中的特殊过氧键引起）,分解与外界条件有关：, 杂质：重金属离子Fe2+、Cu2+以及有机物的混入；,

8、 光照：波长为 320380 nm 的光；, 介质：在碱性介质中的分解速率远比在酸性介质中快。,为了阻止分解，常采取的防范措施：市售约为 30% 水溶液，用棕色瓶装，放置在避光及阴凉处，有时加入少量Na2SnO3(亚锡酸钠)或 Na4P2O7 (焦磷酸钠)作稳定剂 。,氧化还原性,氧化性强，还原性弱，是一种“清洁的”氧化剂和还原剂。,过氧化氢的使用依赖于其氧化性，不同浓度的过氧化氢具有不同的用途：一般药用双氧水的浓度为3%，美容用品中双氧水的浓度为3（ 6）%，试剂级双氧水的浓度为30%，浓度在90%以上的双氧水可用于火箭燃料的氧化剂，若90%以上浓度的双氧水遇热或受到震动就会发生爆炸。 过氧

9、化氢：漂白剂、消毒剂、氧化剂,中心O：sp2杂化形成： 键 角：117 =1.810-30Cm 唯一极性单质,结构,性质, 不稳定性,常温下可缓慢分解为O2: 2 O3(g) 3 O2(g), 氧化性,酸性：O3 + 2 H+ + 2e- O2 + H2O = 2.07V 碱性：O3 + H2O + 2e- O2 + 2OH- = 1.20V,溶解性： 正盐：除碱金属、NH4+ 、Ba2+，易溶于水外，A微 溶（BeS难溶），其余大多数难溶，且具有特征颜色,分析化学上常利用上述性质来分离和鉴别金属离子和进行含重金属离子废水的去除。 CdS，As2S3显黄色；ZnS显白色；FeS，CuS，PbS

10、显黑色。, H2S 是无色，有腐蛋味，剧毒气体，稍溶于水；结构与 H2O 相似；水溶液呈酸性，为二元弱酸 还原性久置于空气中的氢硫酸 因被空气氧化而变浑浊： 2 H2S(aq) + O2 = 2 S(s) + 2 H2O,微溶：溶解度在0.01g1g/100g， 难溶：溶解度小于0.01g/100g,SO2为无色有强烈刺激性气味的气体，能和有机色素结合，是一种漂白剂。 二氧化硫中硫为+4价，可作氧化剂，又可作还原剂，主要是还原剂。 亚硫酸同样既有氧化性，又有还原性，主要是还原性。 亚硫酸钠：常用作还原易剂，抗氧剂 2Na2SO3+O22Na2SO4, SO2 的结构（类似臭氧）, 浓 H2SO

11、4 的性质,强氧化性,强吸水性 作干燥剂，可从纤维、糖中提取水, H2SO4的结构,S：sp3 杂化.,S与O形成键的同时，中心硫原子的d轨道与氧原子的p轨道互相重叠，形成附加的（p-d）键。,浓硫酸配成稀硫酸时,应将浓硫酸慢慢倒入水中，并不断搅拌。 冷浓硫酸不与铁、铝等金属作用，这是因为在冷的浓硫酸中，铁、铝表面生成一层致密的保护膜保护了金属，使之不与硫酸继续反应，这种现象称为钝化，所以可用铁、铝制的器皿盛放浓硫酸。 稀硫酸基本无氧化性、吸水性和脱水性。 大多数硫酸盐为无色结晶，易溶于水，但PbSO4，BaSO4，SrSO4和CaSO4微溶于水，其中BaSO4溶 解度最小。,7.3 氮族化合

12、物,半充满，结构较稳定，主要氧化数为-3，0，+3，+5,Fritz Haber 18681934，德国物理化学家，因发明氮气和氨气直接合成氨的方法，获1918年诺贝尔化学奖。,氨和铵盐 氨： NH3, 加合反应(路易斯碱)：氨分子中的孤电子倾向 于和别的分子或离子配位形成各种氨合物 取代反应：取代反应可从两种不同角度考虑： 一种是 将 NH3 分子看作三元酸，另一种是看作其他化合物中的某些原子或原子团被氨基或亚氨基所取代 氧化反应: NH3 分子中的 N 原子虽处于最低氧化态，但还原性却并非其化学的主要特征 弱碱性:,NH3的性质,肼、羟氨：它们的氧化值分别为-2，-1,N2H4,NH2OH

13、,7.5.3 氮的含氧酸及其盐,1 亚硝酸和亚硝酸盐, HNO2 的酸性弱得多（与HAc 相近），很不稳定。氧化性也不如 HNO3 强，但 还可用作还原剂。, 大多数亚硝酸盐是稳定的，在碱金属和碱土金属硝酸盐的分解温度下相应的亚硝酸盐仍不分解。 绝大多数亚硝酸盐易溶于水，白色结晶状的 NaNO2大量用于染料工业和有机合成工业中。 亚硝酸盐一般有毒，而且是致癌物质,硝酸是重要的工业三酸之一，是制造炸药、硝酸盐和许多其他化学品的重要原料。工业上利用 NH3 的氧化产物 NO2 制 HNO3。 硝酸是个相当强的氧化剂，可以氧化许多金属和非金属。 例如：,2 硝酸和硝酸盐,王水是浓 HCl 和浓 HN

14、O3 按体积比 3:1 混合得到的，王水溶解 Au 和 Pt 方程如下：,Au(s)+4H+(aq)+NO3(aq)+4Cl (aq)=AuCl4(aq)+NO(g)+2H2O(l) 3Pt(s)+16H+(aq)+4NO3(aq)+18 Cl(aq)=3PtCl62(aq)+4NO(g)+8 H2O(l),最重要的砷氧化物，也是最重要的砷化合物，俗称砒霜. 白色粉末状剧毒物，微溶于水，在热水中溶解度稍大，溶解后生成亚砷酸溶液 . 主要用于制造杀虫剂、除草剂和含砷的药物.,As2O3 (arsenic flowers),H3PO4 (Orthophosphoric acid， Phosphor

15、ic acid ),是一种常见的无机酸，是中强酸。 几乎无氧化性，有很强的配合能力，例与Fe3+生成可溶性无色配合物H3Fe(PO4)2， HFe(HPO4)2在分析化学中常用来掩蔽Fe3+ 。,CO (carbon monoxide ),煤气的主要成分，在加热和加压的条件下，能和一些金属单质生成分子化合物，如Ni(CO)4（四羰基镍）、Fe(CO)5（五羰基铁）等，这些物质都不稳定，加热时立即分解成相应的金属和一氧化碳，这是提纯金属和制得纯一氧化碳的方法之一 。,血红蛋白的示意结构,CO 的毒性是因为它与血红蛋白中 Fe() 原子的结合力比 O2 高出 300倍， 阻止了血 红蛋白对身体细胞

16、氧气的运输 。,结构：一个健和二个键。其中一个键是由氧原子提供电子对的配位键。,CO2 不具有 CO 表现的可燃性和还原性，加合性也不明显 . CO2 无毒，能用于制造各种碳酸饮料（饱和水溶液中溶解的 CO2 仅 有 1% 转化为 H2CO3)。 干冰（分子晶体），不经溶化而直接升华为气体，常作致冷剂。,CO2 (carbon dioxide),结构：原认为是 O=C=O，但根据其键长介于双键和叁键之间，故推测其为两个34的离域键 。,少见的固体酸. 不像分子式 B(OH)3 所暗示的那样，H3BO3 在水中是一元酸. 其质子转移平衡与B原子的缺电子性质密切相关：,硼酸 (boracic acid),硼砂珠实验： 用铂丝圈蘸取少许硼砂（Na2B4O7.10H2O），灼烧熔融，生成无色玻璃状小珠，再蘸取少量被测金属氧化物的粉末或溶液，继续灼烧，小珠即呈现不同的颜色，Co2+