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1、氧族元素,第十一章 卤素和氧族元素,无机化学多媒体电子教案,第三节 氧族元素,11-3-1 氧族元素概述,称为氧族元素,11-3-1 氧族元素概述,11-3-1 氧族元素概述,p,放射性 元素,11-3-1 氧族元素概述,p,为生命元素。富氧空气或 纯氧用于医疗和高空飞行， 大量的纯氧用于炼钢。液 氧常用作制冷剂和火箭发 动机的助燃剂,为黑火药(KClO3、S、C) 主角。有斜方硫、单斜硫 等二十多种.(同素异形体),少量硒对人体新陈代谢起 调节作用，过量则有毒。 有光电性质，用于电影、 传真和制造光电管。,可制造合金。在 所有金属中电阻 最高，用于制造 电阻器材。,11-3-1 氧族元素概述
2、,p,价层电子构型为ns2np4，其原子获两个电子可达到稳定电子层结构，即有较强的非金属性。,常见的氧化数为-2 硫、硒、碲还可利用外层d轨道形 成氧化数为+2、+4、+6的化合物。,11-3-1 氧族元素概述,p,氧与大多数金属元素 形成二元离子型化合物，与非金属、金属性较弱的元素形成共价化合物， 硫、硒、碲与大多数金属元素 形成共价型化合物。,11-3-2 氧气和臭氧,11-3-2 氧气和臭氧,臭氧的形成,通过电子流、质子流或短波辐射(紫外线)的作用生成：hO2 2O O2 + O O3 也可以通过闪电, 无声放电生成。,11-3-2 氧气和臭氧,11-3-2 氧气和臭氧,臭氧保护层,存在
3、于离地面20-40km的高空，是保护地 面生物免受太阳强烈辐射的防御屏障。,近年来，由于大气中NO、NO2等氮氧化物和氯氟化碳(CFCl3、CF2Cl2)等含量过多，使臭氧层遭到破坏，则必须采取措施来保护臭氧层。,11-3-2 氧气和臭氧,臭氧的分子结构,三中心 四电子 大键,此大键为不定域键或离域键,臭氧分子中无单电子，为反磁性物质,11-3-2 氧气和臭氧,大 键,1.定义：凡由三个或三个以上原子形成的 键,2.形成条件：(1)这些原子都在同一平面上(2)每一原子有一互相平行的 p轨道(3)2p轨道数目 p电子数,11-3-2 氧气和臭氧,臭氧的性质和用途,1 臭氧是淡蓝色气体，有一种鱼腥
4、臭 味，故称为臭氧 2 臭氧在-112C凝聚深蓝色液体在-192.7C凝结为黑紫色固体 3 臭氧比氧气易溶于水， 4 臭氧不稳定：在常温下缓慢分解，200C以上分解较快,11-3-2 氧气和臭氧,4 臭氧分解时放热： 2O3 3O2 rHm = - 286 kJ/mol纯臭氧易爆炸。 5 O3的氧化性比O2强，能氧化许多不活泼单质如Hg、Ag、S等。可从碘化钾溶液中使碘析出，O3 + 2I- + 2H+ I2 + O2+ H2O,臭氧的性质和用途,11-3-4 过氧化氢,11-3-4 过氧化氢(H2O2),分子结构 (动画),11-3-4 过氧化氢,物理性质,1.无色粘稠液体,极性比水强,氢键
5、,2.在固态和液态时分子易发生缔合,沸点(150C)比水高,3.与水可以任何比例互混,常用的双氧水为过氧化氢水溶液 浓度为30%和3%,11-3-4 过氧化氢,化学性质,1.不稳定性，易分解,m,2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g),(4)常温下分解缓慢，加热促使分 解加快，153时发生爆炸反应。,11-3-4 过氧化氢,化学性质,1.不稳定性，易分解,2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g),m,rH = -196.06 kJmol-1,(1)储存在光滑塑料瓶或棕色玻璃瓶中,(2)置于阴凉处,(3)加入稳定剂,如锡酸钠、焦磷酸钠、8-羟基喹啉等,11-3-4 过氧化氢,化
6、学性质,2.弱酸性,a(1),H2O2 + Ba(OH)2 BaO2 + 2H2O,BaO2 可视为H2O2的盐,HO2- H+ + O2- K =10-25,化学性质,3.氧化还原性,(1)在酸性和碱性介质中均有氧化性氧化性 酸性介质碱性介质,11-3-4 过氧化氢,化学性质,3.氧化还原性,(1)在酸性和碱性介质中均有氧化性氧化性 酸性介质碱性介质,11-3-4 过氧化氢,此反应用于油画的漂白,化学性质,3.氧化还原性,(1)在酸性和碱性介质中均有氧化性氧化性 酸性介质碱性介质,11-3-4 过氧化氢,化学性质,3.氧化还原性,(2)还原性较弱，只有遇到比它更强的氧化剂才表现出还原性。,1
7、1-3-4 过氧化氢,用 途,优点： 1.还原产物为水，不会引入杂质； 2.过量部分在加热下即可分解为水和氧气逸出。,主要用作氧化剂,11-3-4 过氧化氢,化学震荡反应,如: H2O2HIO3 Mn2+ CH2(COOH)2 体系 A 400ml 30%H2O2溶液加水稀释至1L B 42.8gKIO3 + 40ml 2mol/L H2SO4）加水稀释至1L C 15.6g丙二酸 + 3.38gMnSO4H2O + 0.3g淀粉）加水稀释至1L A、B、C等体积混合，溶液颜色周期性变化 “无色蓝黑色无色蓝黑色”,11-3-4 过氧化氢,演示,制 备,实验室： 冷的稀硫酸或稀盐酸与过氧化钠作用
8、,Na2O2 + H2SO4 + 10H2ONa2SO410H2O + H2O2,低温,11-3-4 过氧化氢,制 备,工业：1.电解法,11-3-4 过氧化氢,制 备,工业：2.蒽醌法,以H2和O2为原料， 于有机溶剂(重方烃和氢化萜松醇)中, 在2-乙基蒽醌和Pd的作用下反应。,11-3-4 过氧化氢,11-3-5 硫化氢、硫化物和多硫化物,11-3-5 硫化氢、硫化物和多硫化物,硫化氢,1.制取： 实验室常用硫化亚铁和稀盐酸反应,硫化氢,2.性质：,(*)无色有腐蛋臭味的有毒气体,有麻醉中枢神经作用，吸入大量H2S会造成昏迷甚至死亡。空气中允许的最大含量为0.01mgL-1,含H2S的工
9、业尾气和实验室废气不允许直接放空，可通入NaOH溶液,H2S + 2NaOH Na2S + 2H2O,硫化氢,2.性质：,(*)无色有腐蛋臭味的有毒气体,有麻醉中枢神经作用，吸入大量H2S会造成昏迷甚至死亡。空气中允许的最大含量为0.01mgL-1,含H2S的工业尾气和实验室废气不允许直接放空，可通入NaOH溶液,H2S + 2NaOH Na2S + 2H2O,为存放和使用方便，常以硫代乙酰胺代替H2S CH3CSNH2 + 2H2O CH3COO-+ NH4+ + H2S,硫化氢,2.性质(*)无色有腐蛋臭味的有毒气体,熔、沸点比水低,(*)还原性,完全干燥的H2S稳定,不与空气中氧反应,(
10、*)为极性分子，极性比水弱,(*)能溶于水，其水溶液叫氢硫酸或硫化氢水,氢硫酸,1.二元弱酸,HS- H+ + S2-,H2S H+ + HS-,饱和溶液中，c(H2S)=0.1molL-1,K,K,c2(H+)c (S2-)=1.410-20,用调节溶液酸度，改变c (S2-) 进行金属离子的分离,氢硫酸,2.还原性, H2S +4Cl2 +4H2O H2SO4+8HCl,硫化物,大多数难溶于水，并具有特征颜色,酸式盐均易溶于水 碱金属、NH4+、Ba2+的硫化物易溶于水 碱土金属硫化物(除BeS难溶,BaS易溶)微溶于水,硫化物,大多数难溶于水，并具有特征颜色,某些金属的硫化物，如：Al2
11、S3, Cr2S3等遇水发生完全水解： Al2S3+6H2O 2Al(OH)3+ 3H2S Cr2S3+6H2O 2Cr(OH)3+3H2S,碱金属的硫化物(如Na2S) 由于水解而使溶液显碱性。所以硫化钠俗称“硫化碱”。代替NaOH作为碱使用,硫化物,多硫化物,在可溶硫化物的浓溶液中加入硫粉时,随着x的增加，其颜色从黄-橙黄-红,Na2S + (x-1)S Na2Sx x=26,多硫化物,结构类似,性质对比如下,多硫化物 过氧化物,SS OO,多硫化物,多硫化物 过氧化物,相当于SnO32-中的O被S取代,多硫化物,多硫化物 过氧化物,为分析化学常用试剂 还用作杀虫剂、脱毛剂,11-3-6
12、硫的氧化物、含氧酸及其盐,11-3-6 硫的氧化物、含氧酸及其盐,11-3-6 硫的氧化物、含氧酸及其盐,(二氧化硫,三氧化硫),SO2,(1)无色,具有强烈刺激性气味的气体,易液化,液态是良好的非水溶剂,(2)既有氧化性又有还原性，但还原性较为显著,(3)能与有机物发生加成反应，生成无色的加成物，故SO2具有漂白作用,(4)大气中的SO2遇水蒸气形成的酸雾随雨水降落，称为酸雨,硫的氧化物,11-3-6 硫的氧化物、含氧酸及其盐,硫的氧化物,SO3,(1)纯净的SO3是易挥发的无色固体,(2)强氧化剂，可以使单质磷燃烧, 将碘化物氧化为单质碘 5SO3 + 2P 5SO2 + P2O5SO3
13、+ 2KI K2SO3 + I2,(3)结构：平面三角形，46,含氧酸系列,1.亚硫酸及其盐,1.亚硫酸及其盐,亚硫酸,SO2溶于水即得亚硫酸 (10%),有人认为SO2在水溶液中 基本上是以SO2H2O形式存在,亚硫酸,H2SO3仅存在于水溶液中 游离状态尚未制得,亚硫酸,SO32- + 2H+ SO2 + H2O,以还原性为主, 如 2H2SO3+O2 2H2SO4H2SO3 + I2 + H2O H2SO4+ 2HI,亚硫酸盐,在难溶钙盐溶液中通入SO2 可使其转变为易溶酸式盐 CaSO3 + SO2 + H2O Ca(HSO3)2,2Na2SO3 + O2 2Na2SO4,4Na2SO
14、3 3Na2SO4 + Na2S,2.硫酸及其盐,2.硫酸及其盐,S,2p,2p,O,O,sp3,3d,2p,2p,O,O,H,1s,键 (p-d)键,H,1s,硫酸的结构,2.硫酸及其盐,2.硫酸及其盐,S,2p,2p,O,O,sp3,3d,2p,2p,O,O,H,1s,键 (p-d)键,H,1s,硫酸的结构,硫酸的性质,浓硫酸与水混合时放出大量热，使 水局部沸腾而飞溅，所以只能将浓 硫酸倒入水中，不可将水倒入酸中,硫酸的性质,可用来干燥不与其起反应的气体 如 Cl2、H2、CO2等,从一些有机化合物中夺取与 水分子相当的氢和氧C12H22O11 12C+11H2O,浓硫酸能烧坏皮肤和衣服使用时必须小心 万一溅到皮肤上，应立即用大量水冲洗， 然后用2%小苏打或稀氨水冲洗,硫酸的性质,Al、Fe、Cr在冷、浓硫酸中被钝化,硫酸盐除BaSO4、PbSO4、CaSO4、 SrSO4等难溶，Ag2SO4稍溶于水外， 其余都易溶。,硫酸盐和矾,酸式盐大多易溶于水,
