化学竞赛元素概论优秀PPT.ppt
化学竞赛元素概论第1页，本讲稿共41页稀有气体稀有气体镧系和锕系镧系和锕系主族主族主族主族过渡金属过渡金属第2页，本讲稿共41页一、主族元素单质的性质变化规律一、主族元素单质的性质变化规律1.主族单质的结构及物理性质主族单质的结构及物理性质非金属非金属大分子大分子非非金金属属小小分分子子金属金属第3页，本讲稿共41页2、氧化还原性、氧化还原性氧化性增强氧化性增强还原性增强还原性增强第4页，本讲稿共41页(1)主族元素单质与酸的反应主族元素单质与酸的反应主族金属单质主族金属单质+非氧化性酸非氧化性酸 氢气氢气+盐盐主族金属单质主族金属单质+硝酸硝酸 低价氮化合物低价氮化合物+盐盐铝铝+冷、浓硝酸冷、浓硝酸钝化钝化锡锡+硝酸硝酸 锡酸锡酸 低价氮化合物低价氮化合物部分主族非金属元素单质部分主族非金属元素单质(B、C、P)+氧化性酸氧化性酸相应非金属含氧酸相应非金属含氧酸+还原产物还原产物Si(B)+HFH2SiF6(HBF4)+H2第5页，本讲稿共41页单质在碱溶液中单质在碱溶液中F F无正价无正价C、N、O无此反应无此反应(2)主族元素单质的歧化反应主族元素单质的歧化反应第6页，本讲稿共41页Ge+2OH+H2O=GeO32+2H2 Sn+2OH+2H2O=Sn(OH)42+H2Pb+2OH=PbO22+H2S过量时：过量时：第7页，本讲稿共41页例例1.最近，我国某高校一研究小组将最近，我国某高校一研究小组将0.383gAgCl,0.160gSe和和0.21gNaOH装入充满蒸馏水的反应釜装入充满蒸馏水的反应釜中加热到中加热到115oC,10小时后冷至室温小时后冷至室温,用水洗净可用水洗净可溶物后，得到难溶于水的金属色晶体溶物后，得到难溶于水的金属色晶体A。在显微。在显微镜下观察，发现镜下观察，发现A的单晶竟是六角微型管，现代的单晶竟是六角微型管，现代物理方法证实物理方法证实A由银和硒两种元素组成，由银和硒两种元素组成，Se的质的质量大约为原料的量大约为原料的2/3；A的理论产量约的理论产量约0.39g，写，写出合成出合成A的化学方程式，溶于水的物质有：的化学方程式，溶于水的物质有：_。第8页，本讲稿共41页1.解：设解：设A的分子式为：的分子式为：AgxSey4AgCl+3Se+6NaOH=2Ag2Se+Na2SeO3+4NaCl+3H2O2AgCl+Na2Se=Ag2Se+2NaCl溶于水的物质有：溶于水的物质有：NaOH,Na2SeO3,NaCl3Se+6NaOH=2Na2Se+Na2SeO3+3H2O 第9页，本讲稿共41页其它歧化反应其它歧化反应X2+H2O=HXO+HXCl2 Br2 I22Cl2+2HgO=HgOHgCl2+Cl2OCl2O+H2O=2HClO3KClO3+2H2SO4=KClO4+2KHSO4+2ClO2+H2O第10页，本讲稿共41页3 3、主族元素氧化物对应水合物的酸碱性、主族元素氧化物对应水合物的酸碱性(1)含氧酸酸性强弱变化规律含氧酸酸性强弱变化规律(L.Pauling规则规则)含氧酸非羟基氧原子数目含氧酸非羟基氧原子数目N越多，则酸性越强越多，则酸性越强含氧酸含氧酸按结构写按结构写NKaHClOCl(OH)03.210-8HClO2ClO(OH)11.110-2HClO3ClO2(OH)2103HClO4ClO3(OH)3108第11页，本讲稿共41页正磷酸正磷酸H3PO4N=1焦磷酸焦磷酸H4P2O7N=2酸性：正酸酸性：正酸焦酸焦酸类似有：酸性类似有：酸性H2SO4 碱介质碱介质同一周期各元素最高氧化态含氧酸的氧化性从同一周期各元素最高氧化态含氧酸的氧化性从左到右渐增；左到右渐增；如：如：H4SiO4、H3PO4几乎无氧化性，而浓几乎无氧化性，而浓H2SO4和和HClO4则有强氧化性。则有强氧化性。同一主簇各元素最高氧化态含氧酸的氧化同一主簇各元素最高氧化态含氧酸的氧化性从上到下大多渐增，但第四周期元素一性从上到下大多渐增，但第四周期元素一般高于第三、五周期；中间氧化态也有类般高于第三、五周期；中间氧化态也有类似变化趋势；低氧化态则从上到下递减。似变化趋势；低氧化态则从上到下递减。第21页，本讲稿共41页第三第三四四五周期五周期(1)HClO4H5IO6最高氧化态最高氧化态ClO4-H3IO62-(2)HClO3HIO3中间氧化态中间氧化态ClO3-IO3-(3)HClOHBrOHIO低氧化态低氧化态ClO-BrO-IO-类似有：类似有：H3PO4H3AsO4H2SO4HClO3HClO4；ClO-ClO3-ClO4-HClOHClO2 HClO3HClO4浓酸的氧化性比稀酸强。浓酸的氧化性比稀酸强。第23页，本讲稿共41页XeF2XeF4XeF6氧化能力渐弱氧化能力渐弱2 2、氙化合物的氧化性：、氙化合物的氧化性：第24页，本讲稿共41页(1)氢化物氢化物 氢几乎能和除稀有气体外的所有元素化合氢几乎能和除稀有气体外的所有元素化合形成，三种类型的氢化物：离子型、金属型和形成，三种类型的氢化物：离子型、金属型和共价型氢化物共价型氢化物 。碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属(铍、镁除外铍、镁除外)在加热时能与氢直接在加热时能与氢直接化合，生成离子型氢化物。化学式分别为：化合，生成离子型氢化物。化学式分别为：MH,MH2形成配位氢化物形成配位氢化物:NaBH4、LiAlH47.特殊化合物特殊化合物第25页，本讲稿共41页 NH3H2O HFPH3H2S HClAsH3H2SeHBrSbH3H2TeHIBiH3碱性减弱，酸性增强，还原性减弱碱性减弱，酸性增强，还原性减弱碱碱性性减减弱弱还还原原性性增增强强第26页，本讲稿共41页(2)碳化物碳化物甲烷型碳化物：与水反应生成甲烷型碳化物：与水反应生成CH4，如如Be2C、Al4C3等等二碳化物二碳化物(乙炔化物乙炔化物)：包：包括碱金属、碱土金属和镧括碱金属、碱土金属和镧系元系元素在内的许多元素都素在内的许多元素都能形成二碳化物。水解产能形成二碳化物。水解产物为乙炔和金属氢氧化物。物为乙炔和金属氢氧化物。CaC2(类似类似NaCl)Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4 CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 第27页，本讲稿共41页联氨联氨(肼肼N2H4)、羟氨、羟氨(NH2OH)和叠氮和叠氮(HN3)氨氨的化合价分别为的化合价分别为-2，-1和和-1/3NH2NH2NH2OHHN3碱性：碱性：NH3N2H4NH2OHHN3(一元弱酸一元弱酸)HN3制备：制备：N2H4+HNO2=2H2O+HN3(3)氮的化合物氮的化合物第28页，本讲稿共41页叠氮化物叠氮化物a.N3-与与N2O、SCN-和和CO2为等电子体，都为等电子体，都有直线形结构。有直线形结构。b.重金属重金属(Ag+、Pb2+、Cu2+、Hg22+)的叠的叠氮化物受撞击易爆炸分解，可以作引爆剂。氮化物受撞击易爆炸分解，可以作引爆剂。c.N3-为拟卤素离子为拟卤素离子(似似X-)。AgN3、Pb(N3)2、Hg2(N3)2均难溶于水。均难溶于水。N3-第29页，本讲稿共41页氮化物氮化物IA族和族和IIA族元素的氮化物属于离子型，与族元素的氮化物属于离子型，与水生成氨和相应的碱。水生成氨和相应的碱。Li3N+3H2O=3LiOH+NH3Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3IIIA簇和簇和IV族的氮化物如：族的氮化物如：BN、AlN、Si3N4、Ge3N4是固态聚合物。是固态聚合物。立方氮化硼立方氮化硼金刚石金刚石石石 墨墨六方氮化硼六方氮化硼第30页，本讲稿共41页第一过渡系第一过渡系第二过渡系第二过渡系第三过渡系第三过渡系过渡元素：处在主族金属元素和主族非金属元素之间的元过渡元素：处在主族金属元素和主族非金属元素之间的元素素二、过渡元素概论二、过渡元素概论第31页，本讲稿共41页1.原子的电子层构型和原子半径原子的电子层构型和原子半径电子层结构特点：有未充满的电子层结构特点：有未充满的d轨道轨道(Pd除外除外4d10)，最外、次外两个电子层都未充满，特，最外、次外两个电子层都未充满，特征电子构型为：征电子构型为：(n-1)d19ns12。第32页，本讲稿共41页同同族族从从上上到到下下原原子子半半径径略略增增加加五五六六周周期期基基本本接接近近 ScTiVCrMnFeCoNiCu(-)YZrNbMoTcRuRhPdAg(-)LaHfTaWReOsIrPtAu(-)过渡元素的原子半径过渡元素的原子半径第33页，本讲稿共41页第34页，本讲稿共41页总趋势：同周期总趋势：同周期左左右由小右由小大大,幅度不大。幅度不大。同副族同副族没有规律。没有规律。2.2.过渡元素过渡元素的第一电离能的第一电离能第35页，本讲稿共41页 3.过渡元素过渡元素的氧化态的氧化态有多种氧化态。红色为常见的氧化态。有多种氧化态。红色为常见的氧化态。第36页，本讲稿共41页左左右右氧化态先升高后降低氧化态先升高后降低上上下下同族同族高氧高氧化态化态趋向趋向稳定稳定Fe+2、+3Ru+4Os+4、+6、+8第37页，本讲稿共41页 由由于于含含有有d电电子子且且轨轨道道未未充充满满;d电电子子可可吸吸收收可见光发生电子跃迁使其显示出互补色可见光发生电子跃迁使其显示出互补色4.4.水合离子的颜色水合离子的颜色第38页，本讲稿共41页Ti2+（褐色）（褐色）Ti3+（紫色）（紫色）TiO2+（无色）（无色）V2+（紫色）（紫色）V3+（绿色）（绿色）Cr2+（蓝色）（蓝色）Cr3+（绿色（绿色）CrO42-（黄色（黄色）Cr2O72-（橙色（橙色）Mn2+（肉色）（肉色）Mn3+（红色）（红色）MnO42-（绿（绿）MnO4-（紫红（紫红）Fe2+（浅绿）（浅绿）Fe3+（浅紫）（浅紫）第39页，本讲稿共41页5.磁性及催化性磁性及催化性过渡元素及其化合物因原子或离子具有未成过渡元素及其化合物因原子或离子具有未成对电子而呈顺磁性。对电子而呈顺磁性。过渡元素及其化合物具有独特的催化性，常见过渡元素及其化合物具有独特的催化性，常见的如铁，钴，镍，铂等等。的如铁，钴，镍，铂等等。第40页，本讲稿共41页第第一一过过渡渡系系列列都都是是比比较较活活泼泼的的金金属属，二二三三过过渡渡系列较不活泼。系列较不活泼。其其中中Sc、La的的还还原原性性较较强强,在在空空气气中中迅迅速速被被氧氧化化,在在水水中中反反应应放放出出H2，也也能能溶溶于于酸酸。6.6.还原性还原性第41页，本讲稿共41页
