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1、.第十一章 氧族元素第一节 氧族元素通性氧族元素包括：O(Oxygen)、S(Sulfur)、Se(Selenium)、 Te(Tellurium)、Po(Polonium)周期表中VIA的五个元素。其中 Po是稀有放射性元素。氧族元素除氧以外，其余元素称作硫族元素(Chaleogen） 成矿元素 S：“黄芽”，印度梵文(Sulvere)原意是鲜黄色； Se：1817年发现，希腊文原意是“月亮”；Te：1782年发现，原意是“地球”；Po：1898年发现，命名 “钋”是为纪念居里夫人的祖国“波兰 ”。硒和碲是稀散元素，典型的半导体材料。钋为放射性元素，半 衰期为138.7天。氧族通性 氧族元素
2、的一些性质氧族通性电子构型常见氧化态OHe2s22p4-2,-1,0,SNe3s23p4-2,-1,0,+2,+4,+6SeAr4s24p4-2,0,+4,+6TeKr5s25p4-2,+2,0,+4,+6PoXe6s26p4+2,+6氧族元素的氧化态第二节 氧、臭氧一、氧的发现1、首先取得较纯净的氧气并对其性质进行了研究 的人应当算瑞典人舍勒。 2、1774年8月1日普利斯特里利用一个直径为一英 尺的聚光镜来加热汞煅灰(HgO),发现它很快就放 气体。 3、不久后，法国化学家拉瓦锡了解到了普利斯特 里有关氧的试验，他在把大量的精确的实验材料 联系起来，并摆脱了传统思想的束缚，作了科学 的分析
3、判断之后，终于找到了燃素说错误的根源, 揭示了燃烧和空气的真实连系完成了彻底推翻 燃素说并建立起科学燃烧学说这一历史任务。第二节 氧、臭氧一、氧的成键特征（注意与卤素的比较）：1氧与电负性较小的元素化合，可以夺取电子形成O2-离子。2氧与电负性较大的元素化合，共用电子对形成二个共价单 键。如：H2O、Cl2O、OF2。3氧原子的半径小、电负性大，有形成重键的倾向。如：在 尿素中的碳氧双键、一氧化碳中碳氧三键。4无论是单键还是双键，氧原子上还有二对孤对电子，可以 作为配位原子形成配合物。如：Fe(H2O)62+、Zn(OH)42-等 。5氧原子可以把两个单电子以相反自旋归并，腾出一个空的 2p轨
4、道，接受外来的配位电子而成键。这种键界于单键和双键 之间。如：SO42-中的p-d键，PO43-中的反馈键。 二、氧氧分子有四种形态：O2、O2-、O22-、O2+(二氧基阳离子)。带负电荷的氧分子为负氧离子，有“空气维生素”之桂冠。 。O2+(二氧基阳离子)存在于O2PtF6中，由下列方程式合成 ：O2 + Pt + 3F2 = O2PtF6氧分子的第一电离能为1175.7kJmol-1；Xe的第一电离能为1171.5kJmol-1。Xe + PtF6 = XePtF6这就是在1962年合成的第一个稀有气体的化合物，这个发 现导致了人们对稀有气体的研究，并获得了迅猛的发展。分子式 分子轨道表
5、示式O2+ KK(2s)2 (*2s)2(2p)2(2p)2(*2p)1O2 KK(2s)2 (*2s)2(2p)2(2p)2(*2p)2O2- KK(2s)2 (*2s)2(2p)2(2p)2(*2p)3O22- KK(2s)2 (*2s)2(2p)2(2p)2(*2p)4分子式 键级 键长/pm 解离能/kJmol-1 未成对电子O2+ 2.5 112.3 626 1O2 2.0 120.7 494 2O2- 1.5 128 398 1O22- 1.0 149 126 0O2分子轨道能级图与分子轨道电子云图象三、臭氧氟利昂破坏臭氧是个链反应：CF2Cl2 = CF2Cl + ClCl +
6、O3 = ClO + O2ClO + O = Cl + O2 CFC破坏臭氧的程度为90%。臭氧的结构：两个键，一个34键这里又一次提到离域键的概念。凡是含有三个或三 个以上原子的键叫离域键，它与定域键不同，此种 键的形成必须具备三个条件：1成键的原子必须在一个平面上；2 每一个原子有互相平行的p轨道；3 p电子的数目小于p轨道的两倍。臭氧的化学性质主要是不稳定性和氧化性。臭氧的氧化能力比氧强得多，表现在：PbS被臭氧氧化为硫酸铅；PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O2金属银被O3氧化为过氧化银；2Ag + 2O3 = Ag2O2 + 2O2碘化钾溶液被O3氧化有碘产生。2KI + O
7、3 + H2O = 2KOH + I2 + O2第三节：水六、水的污染和净化1 水的污染，大致分为以下几种情况：（1） 无机污染物。包括酸、碱、重金属离子（Pb2+、Cd2+、 CrO42-等）、氰化物等。（2） 有机污染物。（3） 水体的富营养化。指水中总氮、磷量超标。含氮总量1.5mgL-1含磷总量0.1mgL-1（4） 赤潮和海洋污染。（5） 水体的热污染。 2 废水的治理（1）选择合理的工艺。例如：用焦磷酸镀铜代替氰化 镀铜。（2）回收及综合利用。 （3）治理。大致有物理方法、化学方法、物理化学法 、生物处理法等。如：Cr(VI)的治理化学（氧化还原法）法。Cr2O72- + 14H+
8、 + 6Fe2+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O又如：家用净水器的原理是用物理化学法处理水。2Cl2(aq) + C(s) + 2H2O = CO2 + 4H+ + 4Cl-但要解决：吸附速率问题和活性炭何时失效的问题。 第二节 过氧化氢一、过氧化氢的结构（见p594）。过氧化氢二、制备实验室里可用稀硫酸与BaO2或Na2O2反应来制备过氧化氢： BaO2+H2SO4=BaSO4+H2O2Na2O2+H2SO4+10H2O=Na2SO410H2O+H2O2低温除去沉淀后的溶液含有68%的H2O2工业上制备过氧化氢的方法有：1、电解硫酸氢盐溶液(也可用K2SO4或(NH4)2SO4
9、在50 H2SO4中的溶液)。电解时在阳极(铂极)上HSO4-离子被氧化生 成过二硫酸盐,而在阴极(石墨)产生氢气。阳极 2HSO4-=S2O82-+2H+2e-阴极 2H+2e-=H2将电解产物过二硫酸盐进行水解,便得到H2O2溶液: S2O82-+2H2O=H2O2+2HSO4-经减压蒸馏可得到浓度为3035的H2O2溶液。过氧化氢2、乙基蒽醌法以钯为催化剂在苯溶液中用H2还原乙基蒽 醌变为蒽醇。当蒽醇被氧氧化时生成原来的蒽醌和过氧化氢。 蒽醌可以循环使用。当反应进行到苯溶液中的过氧化氢浓度为5.5gL-1时，用水 抽取之，便得到18的过氧化氢水溶液。可以减压蒸馏得到高 浓度溶液。三、过氧
10、化氢的性质与用途性质：1 弱酸性：过氧化氢是很弱的二元弱酸。2 氧化还原性： H2O2在酸性介质中能将I-离子氧化成I2H2O2 + 2H+ + 2I- = I2 + 2H2O（ H2O2的氧化性）它可以继续与I2作用将其氧化为IO3-离子I2 + 5H2O2 = 2HIO3 + 4H2O（ H2O2的氧化性）而同时IO3-本身又是较强的氧化剂，它H2O2发生如下反应 ：2HIO3 + 5H2O2 = I2 +5O2 + 6H2O（ H2O2的还原性）因为H2O2既有氧化性又有还原性，因此在反应式如有 H2O2参加，一定要搞清它的作用。2CrO2- + 3H2O2 + 2OH- = 2CrO4
11、2- + 4H2OCr2O72- + 3H2O2 + 8H+ = 2Cr3+ + 3O2 + 7H2OMn(OH)2 + H2O2 = MnO2 + 2H2OMnO2 + H2O2 + 2H+ = Mn2+ + O2 + 2H2O3 不稳定性：EA/V O2 0.682 H2O2 1.77 H2O EB/V O2 0.08 H2O2 0.87 H2OH2O2 = 2H2O + O2 4、H2O2的检验在酸性溶液中过氧化氢能使重铬酸盐生成二过氧合铬的氧化物，即Cr(O2)2O或CrO5，生成的CrO5显蓝色，在乙醚中比较稳定，检验时在乙醚层中显蓝色，可以相互检验。4H2O2+H2Cr2O7=2C
12、r(O2)2O+5H2O2Cr(O2)2O+7H2O2+6H+=2Cr3+7O2+10H2O一、硫的同素异性体硫有多种同素异性体，最常见的是晶状的斜方 硫和单斜硫。菱形硫(斜方硫)又叫一硫，单斜硫又 叫一硫。斜方硫在369K以下稳定，单斜硫在369K 以上稳定。369K是这两种变体的转变温度。也只有 在这个温度时这两种变体是处于平衡状态：天然硫黄斜方硫单斜硫单质硫S8环状结构此外还有升华硫、弹性硫等。斜方硫和单斜硫都易溶于CS2、苯和环已烷中，都是由S8环状分子组成的。在这个环状分子中，每个硫原子以sp3杂化轨道与另外两个硫原子形成共价单键相联结。单质硫升华硫弹性硫硫化氢、硫化物及多硫化物一、
13、硫化氢实验室制备 FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S2、结构与H2O相似，但极性弱、无氢键。3、弱酸性硫化氢水溶液具有弱酸性: Ka1=9.110-8、Ka2=1.110-12。 4、一些重要反应硫化氢的水溶液比气体硫化氢更具有还原性，氧化剂能把 它氧化成S或硫酸，但不能氧化成SO2。 H2S+I2=S+2H+2I- H2S+4Br2+4H2O=H2SO4+8HBr 2MnO4- +5H2S+6HCl=2MnCl2+2Cl-+5S+8H2O硫化氢、硫化物及多硫化物二、硫化物硫化物中大多数是金属硫化物，它们大多是有颜色的且难溶于水的固体，只有碱金属的大多是易溶的，碱土金属硫化物大多是微溶的。硫化物的颜色、溶解性及在酸中的溶解情况在分析化学中用来鉴别和分离金属离子的混合物。 当强酸加到金属硫化物中有H2S产生，根据其在酸中的溶解情况分成四类：能溶于稀盐酸, 如：ZnS、MnS等 Ksp10-24ZnS+2HCl=ZnCl2+H2S能溶于浓盐酸 如：CdS、PbS等 Ksp=10-2510-30不溶于浓盐酸而溶于硝酸如:CuS、Ag2S等 Ksp10-303CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O不溶于硝酸而溶于王水如:HgS等 Ksp更小3HgS+12HCl+2HNO3=3H2HgCl4+3S+2NO+4H2O注：以上的K
