氧族元素幻灯片.ppt
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1、氧族元素第1页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2512.2.1氧化氧化态态:O基本基本为为-2例外:例外:-1+1+2H2O2O2F2OF22.2.2EA1:OS类类似似:FCl2.2.3单键单键解离能解离能OS(1)自身成)自身成键键(E-E)O-OSe-SeTe-Te142264172-kJmol-1(2)与)与电负电负性性较较大大、价、价电电子数目子数目较较多的元素的原子成多的元素的原子成键键O-FS-FO-ClS-C(272);O-H(467)S-H(374kJmol-1)2.2.4.双键离解能双键离解能O=O(493.59kJmol-1)S=S(427.7kJmol
2、-1)第三周期元素第三周期元素:3p-3p键非特征键非特征。可与第二周期元素形成可与第二周期元素形成p-d反反馈馈键键,如,如SO42-、PO42-第二周期元素:第二周期元素:2p-2p键特征键特征。第3页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2532.2.5键型键型多多数数氧氧化化物物为为离离子子型型,而而硫硫化化物物、硒硒化化物物、碲碲化化物物多多数数为为共共价价型型,仅仅IA、IIA化化合合物物Na2S、BaS等等为为离子型。离子型。2.2.6.配位数配位数中心原子中心原子周期周期价轨道数价轨道数C.N.maxO二二 44H3O+S三三 96SF6第4页,共75页,编辑于20
3、22年,星期六2022/9/2542.3.氧和臭氧氧和臭氧2.3.1 氧分子形态O2 O2 O22 O2+O22+O2:O2、O3同素异形体同素异形体第5页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/255第6页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2561.氧化性氧化性Fe Fe3O4,FeO,Fe2O3S SO2(g)H2SS或SO2(g)O2+NH3H2O+N2或NOHII2CH4CO2、CO或C2.3.2O2化学性质化学性质氧化性(主要),配位性(生物体中重要)氧化性(主要),配位性(生物体中重要)由氧族元素由氧族元素G /F-Z图图(教材(教材P.64)讨论。)讨论
4、。第7页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/257第8页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2582.配位性质配位性质人血红蛋白中的血红素人血红蛋白中的血红素Hb是卟啉衍生物与是卟啉衍生物与Fe(II)形成的配合形成的配合物,具有与物,具有与O2络合的功能:络合的功能:肺肺HbFe(II)+O2HbFe(II)O2(氧合血红蛋白氧合血红蛋白)人体各组织人体各组织第9页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2591.O3的的分子结构分子结构O3电偶极矩电偶极矩0,3个个O原子不在同一直线上;原子不在同一直线上;OOO=116.8,中心中心O原子原子sp2杂
5、化。杂化。臭氧中,臭氧中,O-O键长为键长为127.8pm,大于,大于O=O,小于小于O-O键长键长2.3.3.臭氧臭氧O3有鱼腥味的淡蓝色气体有鱼腥味的淡蓝色气体第10页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2510VB法:Os2px1py2pz1O(sp2)2(sp2)1(sp2)1pz2Os2px2py1pz1O3中OO键级=O3是是单质单质分子中分子中唯一唯一电偶极矩电偶极矩 0的物质。的物质。臭氧中,O-O键长为127.8pm,大于O=O,小于O-O键长,O3分子中:与与NO2-互为互为“等电子体等电子体”。第11页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/251
6、11.关于等电子体,下列说法正确的是:关于等电子体,下列说法正确的是:A.N2ON3NO2+互为等电子体互为等电子体B.BO33CO32PO33SiO44互为等电子体互为等电子体C.CO2NO2互为等电子体互为等电子体D.CO2N2ON3NO2互为等电子体互为等电子体A、2.O3中存在中存在键和键和键,键,O-O键长键长界于界于和和之间。之间。3.O-O单键键能单键键能S-S单键键能单键键能O-O双键键能双键键能S-S双键键能双键键能O容易形成容易形成键,键,S易形成易形成键。键。平流层(2040km):O30.2ppm,可吸收5%紫外线第12页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9
7、/25122.臭氧(O3)的制备及存在xO,O2F2中氧原子有一定的正电性,使两个氧原子更吸引共用电子对,使O2F2中OO键长变得比H2O2中OO键长更短。第20页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2520 (H2O2/H2O)=1.78V (O2/H2O2)=0.68V (HO2/OH)=0.87V (O2/HO2)=-0.08V 2.4.3化学性质化学性质氧化性还原性H2O2中间价态(1)HOOH键能小(2)第21页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2521H2O2+2I+2H+=I2+H2OI2+I=I33H2O2+CrO2+2OH=CrO42+4H2O2
8、.还原性(碱介质突出)还原性(碱介质突出)例:6H2O2+2MnO4+6H+=2Mn2+5O2(g)+8H2OH2O2+Cl2=2H+2Cl+O2(g)工业除氯1.氧化性(酸介质突出)氧化性(酸介质突出)无污染的氧化剂无污染的氧化剂例:例:4H2O2+PbS(s)=PbSO4(s)+4H2O 黑黑 白白 (旧油画处理旧油画处理)第22页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25223.H2O2的定性检测的定性检测4H2O2+Cr2O72+2H+=2CrO5+5H2O(乙醚或戊醇中乙醚或戊醇中,蓝色蓝色)CrO5遇酸易分解:遇酸易分解:4CrO5+12H+=4Cr3+7O2+6H2O
9、水相水相:2CrO5+7H2O2+6H+=7O2+10H2O+2Cr3+(蓝绿蓝绿)Cr2O72+H2O2+H+=Cr3+H2O+O2Cr3+H2O2+OHCrO42+H2OCrO5结构:化合价为+6,氧化态为+10第23页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2523H2O2均均自发歧化、分解自发歧化、分解。但但酸介质中歧化反应速率小,碱介质中酸介质中歧化反应速率小,碱介质中歧歧化化反反应应速速率率大大(因因光光照照或或痕痕量量金金属属离离子子如如Mn2+、Pb2+、Au+等等起催化作用),起催化作用),H2O2在碱介质中更不稳定。在碱介质中更不稳定。4H2O2歧化歧化(分解分解
10、)由G/F-Z图知:酸、碱性介质中,均位于“峰顶”位置第24页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2524酸性介质碱性介质2H2O2=2H2O+O22HO2=2OH+O2A(H2O2/H2O)=1.78 B(HO2/OH)=0.87 A(O2/H2O2)=0.68 B(O2/HO2)=-0.08=+1.10=+0.95rG/kJmol-1-212.3-183.4反应速率小大第25页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2525n5.H2O2保存保存纯H2O2:(1)淡蓝色粘稠状液体(2)歧化速率小,相当稳定(热力学倾向大,动力学障碍)。(3)痕量金属加速分解,发生爆炸
11、(4)光照或碱也促进分解(5)H2O2水溶液保存于避光的塑料瓶中,加入锡酸钠、焦磷酸钠(络合剂)或8-羟基喹啉(还原剂)等作为稳定剂(6)3%H2O2水溶液完全分解,放出10倍体积的O2(g),故称为“十体积水”。2H2O2=2H2O+O2(g)第26页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25262.4.4、过氧化氢的用途、过氧化氢的用途H2O2用作漂白剂(纸浆、织物)、杀菌消毒剂、火箭的液体燃料等。问题:如何鉴定H2O2?写出相应的化学反应方程式?第27页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25272.5硫及其化合物硫及其化合物2.5.1硫的同素异形体硫的同素异形
12、体单质 S8结构:结构:S:sp3杂化杂化形成环状形成环状S8分子分子弹性硫94.5oC第28页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25282.5.2硫的化学性质硫的化学性质G/F-Z图1碱介质歧化、(似碱介质歧化、(似Br2):3S+6OH2S+SO32+3H2O酸介质逆歧化酸介质逆歧化SO2+2H2S=2S+2H2O2氧化性氧化性与亲硫元素或与活泼金属化合Hg(l)+S(s)=HgS(s)第29页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25292.5硫属元素氢化物硫属元素氢化物键角929189.5对比:H2O键角104.5配体相同,中心原子电负性越大,键角越大。表明
13、H2S、H2Se、H2Te中S、Se、Te基本上以“纯p”轨道成键。1分子结构分子结构2.5.1硫属元素氢化物硫属元素氢化物H2S(g)H2Se(g)H2Te(g)第30页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25302化学性质化学性质(1)水溶液水溶液二元弱酸二元弱酸Ka1Ka2H2O(Kw=110-14)H2S1.310-77.110-15H2Se1.310-4110-11H2Te2.310-31.610-11酸性渐强298K、1p 下,饱和水溶液浓度/moldm-3:H2S0.10(记忆!)H2Se0.084H2Te0.09第31页,共75页,编辑于2022年,星期六2022
14、/9/2531Ka1Ka2=9.2310-22298K,H2S=0.10moldm-3H+2S2-=9.2310-23H+2则S2;H+2则S2H2S(aq)中S2-受H+制约:H2S=H+HS-Ka1=1.310-7HS=H+S2-Ka2=7.110-15为什么一些金属硫化物会在酸中溶解?MS(s)=M2+S2Ksp=M2+S2第32页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2532 (2)还原性还原性尤其是碱性介质中。尤其是碱性介质中。例例1S2+O2+2H2O=2S(s)+2OH(x-1)S+S2=Sx2(多硫离子)显示(多硫离子)显示S的成链特性。的成链特性。例例2H2S燃烧
15、燃烧:2H2S(g)+O22S+2H2O2H2S(g)+3O22SO2+2H2O2H2S(g)+3I22HI+S2H2S(g)+4Br2+4H2O2H2SO4+8HBr第33页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25332.6.1溶解性溶解性2.6硫硫化化物物金属硫化物大多数有颜色有颜色且难溶于水,只有碱金属的硫化物易溶。根据Ksp的大小,金属硫化物在酸中的溶解度不同。HgS的Ksp最小,它只能溶于王水,由于形成配合物HgS还可以溶于Na2S。M(I)HS可溶于水M2(I)S(1)碱金属硫化物、(NH4)2S可溶,且水解呈碱性(2)Na2S、(NH4)2S易氧化,常含有多硫化物(
16、3)大多数金属硫化物不溶于水(4)Al2S3、Cr2S3强烈水解。第34页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2534加络合剂加氧化剂或还原剂,加H+,HS-,H2S加氧化剂,S减少(S2)减少(M2+)溶度积原理溶度积原理:MS(s)=M2+S2Ksp=M2+S2MS(s)溶解的条件是溶解的条件是:M2+S20.21moldm-3,Zn2+不沉淀。例1:通入H2S至含0.10moldm-3Zn2+和0.10moldm-3Pb2+的混合溶液中,可否使Zn2+、Pb2+分离?应如何控制溶液pH?已知:Ksp(ZnS)=2.010-22,Ksp(PbS)=1.010-28)硫化物在浓
17、硫化物在浓HCl、HNO3、王水、稀、王水、稀NaOH、Na2S、(NH4)2Sx中的溶解,见表中的溶解,见表25,p51第36页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2536(2)求Pb2+沉淀完全时溶液的H+:定量分析定量分析:残存Mn+110-6moldm-3定性分析定性分析:残存Mn+0.21moldm-3H+小于3.0moldm-3时,Pb2+沉淀完全。只需保持H+稍大于0.21moldm-3,就可使Pb2+沉淀完全,而Zn2+不沉淀。(常用H+=0.30mol.dm-3)第37页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2537酸性碱性两性酸性碱性氧化性H2SH
18、2ONaSHNaOHNa2SNa2OAs2S3As2O3As2S5As2O5Na2S2Na2O2碱性、酸性、两性硫化物与氧化物的比较第38页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25382.7.1形成形成2.7 多多硫硫化化物物S2X2Na2S+(x1)S=Na2Sx(Sx)2随着硫链的变长颜色:黄黄橙橙红红遇酸不稳定:遇酸不稳定:1)S(xS(g)HSH2HS2x22x氧化性:氧化性:2322SnSSSnS 还原性:还原性:243226SOOFe8OFeS32.7.2多硫化物的性质多硫化物的性质第39页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2539Na2S水溶液中含N
19、a2Sx,加H+可得H2S和S(变浑浊):2Na2S+O22H2O2S+4NaOHNa2S+SNa2S2Na2S2过硫化钠Na2S2+2H+=H2S2+2Na+2.7.3Na2S制备:制备:H2S+S第40页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2540发生了如下的反应:(1)S2+1/2O2+H2O=S+2OH(2)S2-+SS22-(3)SnS+S22SnS32如果想证明他的判断是正确的只要(4)把溶解了的SnS溶液进行酸化,出现黄色浑浊,证明有SnS32存在,反应方程式为(5)SnS32-+2H+=SnS2+H2S问题:实验时,发现SnS被(NH4)2S溶液溶解,认为可能的原
20、因是(NH4)2S溶液搁置时间太长了,发生了如下的反应:(1),(2),(3)。如果想证明他的判断是正确的只要(4),反应方程式为(5)。第41页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25412.8硫的氧化物硫的氧化物2.8.1分类(分类(自学)p53(复合氧化物)2.8.2酸碱性递变规律酸碱性递变规律(1)同周期最高氧化态氧化物自左至右,酸性增强(2)同主族同氧化态氧化物自上至下,酸性减弱(3)同元素,氧化态升高,酸性增强第42页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/25422.8.3二氧化物二氧化物SO2、SeO2、TeO2SeO2(c)金红石结构,315升华,Te
21、O2(c)金红石型离子晶体。(1)SO2的结构S:sp2杂化,类似O3的结构是酸雨的罪魁祸首。治理:治理:SO2+2CO731铝凡土铝凡土S+2CO2Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O第43页,共75页,编辑于2022年,星期六2022/9/2543(2)SO2化学性质化学性质SO42、SO3(还原性为主)SO2(4)S(氧化性遇强还原剂才表现出来)例:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HISO2+2H2S=3S+2H2O(逆歧化)SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBrSO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2+5SO42-+4H+SO2+SO2=SO+SO3H2O+H2O=H
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