第18章非金属小结PPT讲稿.ppt

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1、第第1818章章 非金属小结非金属小结第1页，共30页，编辑于2022年，星期日1.1.根据元素在周期表中的位置及原子结构根据元素在周期表中的位置及原子结构的特点的特点,理解和掌握非金属单质及其化合物理解和掌握非金属单质及其化合物的结构的结构,性质及其变化规律。性质及其变化规律。2.2.巩固非金属元素部分知识并为学习金属巩固非金属元素部分知识并为学习金属部分提供一些规律。部分提供一些规律。3.3.培养积极思维、归纳总结、分析与培养积极思维、归纳总结、分析与解决问题的能力。解决问题的能力。教教 学学 要要 求求第2页，共30页，编辑于2022年，星期日本章讲解内容本章讲解内容第一节第一节 单质单

2、质的结构和性质的结构和性质第二节第二节 分子型氢化物分子型氢化物第三节第三节 含氧酸含氧酸第四节第四节 含氧酸的某些性质含氧酸的某些性质第五节第五节 P P区元素在周期性区元素在周期性 变化上的某些变化上的某些特殊性特殊性第3页，共30页，编辑于2022年，星期日 A A A A A 0族族 2He 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 50In 51Sn 52Sb 52Te 53I 54Xe 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn非金属右上方（22）金 属

3、左下方(87)第一节第一节 单质的结构和性质单质的结构和性质化学元素分类化学元素分类第4页，共30页，编辑于2022年，星期日准金属准金属非金属非金属金属金属第5页，共30页，编辑于2022年，星期日1 1、非金属元素的特征、非金属元素的特征价电子构型非金属金 属ns1-2(H,He)ns2np1-6ns1-2ns2np1-4价电子:37(得电子)16(失电子)键 型共价键离子键第6页，共30页，编辑于2022年，星期日2 2、分子的组成和晶体结构、分子的组成和晶体结构8N规则规则8-8=0 希有气体希有气体 (1)小分子：分子晶体，熔小分子：分子晶体，熔8-7=1 X2 、H2 沸点低，通常

4、是气体。沸点低，通常是气体。8-6=2 O2 S8 Se8 (2)多原子分子：分子晶体，多原子分子：分子晶体，8-5=3 N2 P4、As4、Sb4 易挥发，熔沸点也不高易挥发，熔沸点也不高8-4=4 C、Si (3)大分子：原子晶体，熔沸大分子：原子晶体，熔沸 点高，且不易挥发；过渡点高，且不易挥发；过渡 晶体如石墨，键型复杂。晶体如石墨，键型复杂。第7页，共30页，编辑于2022年，星期日3 3、化学性质、化学性质非金属和金属元素的区别还反映在生成化合物的性非金属和金属元素的区别还反映在生成化合物的性质上，金属一般形成质上，金属一般形成阳离子阳离子，非金属易形成，非金属易形成单原子单原子或

5、多原子阴离子或多原子阴离子。单质间的化合单质间的化合反应反应生成氧化物，氢化物，卤化物，硫化物，硼生成氧化物，氢化物，卤化物，硫化物，硼化物，氮化物等的反应。化物，氮化物等的反应。与与氧化性酸氧化性酸反反应生成相应的应生成相应的氧化物或含氧氧化物或含氧酸：酸：与强碱反应与强碱反应 浓浓HNOHNO3 3 B B、C C、P P、S S、I I2 2 (或浓或浓H H2 2SOSO4 4)NO2+(SO2)H3BO3 CO2H3PO4H2SO4HIO3O2,F2,Cl2等通常等通常在反应中作氧化剂，在反应中作氧化剂，C、H2是常用的高是常用的高温还原剂。温还原剂。NaOHNaCl+NaClOCl

6、2 Na2S+Na2SO3NaH2PO2+PH3Na2SiO3 NaBO2+H2S PSi,BC、N2、O2、F2无此反应第8页，共30页，编辑于2022年，星期日第二节第二节 分子型氢化物分子型氢化物B2H6 CH4 NH3 H2O HFSiH4 PH3 H2S HClGeH4 AsH3 H2Se HBrSnH4 SbH3 H2Te HI(PbH4)(BiH3)(1)热稳定性增强(2)还原性减弱(3)酸性增强3 酸性增强2 还原性增强1 热稳定性增强这些氢化物熔沸点这些氢化物熔沸点低，易挥发，但第低，易挥发，但第二周期的二周期的NH3、H2O、HF的沸点的沸点异常地高，这是异常地高，这是分子

7、间存在着氢分子间存在着氢键，使分子缔合键，使分子缔合作用特别强的缘作用特别强的缘故故下面讨论氢化物的热稳定性、还原性、酸碱性变化的下面讨论氢化物的热稳定性、还原性、酸碱性变化的原因。原因。第9页，共30页，编辑于2022年，星期日1、热稳定性、热稳定性可以从两方面可以从两方面理解理解2、还原性、还原性表现在氢化物表现在氢化物与氧、卤素、与氧、卤素、高价金属离子高价金属离子以及一些含氧以及一些含氧酸盐的作用酸盐的作用1、成键元素的电负性差、成键元素的电负性差x越大，所形成的氢化越大，所形成的氢化物就越稳定。如物就越稳定。如稳定性：稳定性：AsH3(x=0.02)HF(x=1.78)2、fG0或或

8、fH0越负，氢化物越稳定（从分解越负，氢化物越稳定（从分解温度体现）。如温度体现）。如 HF HCl HBr HIfG0/kJmol -273 -95.27 -53.6 1.72 fH0/kJmol -271 -92.30 -36.4 26.5O2NO+H2OP2O5+H2OSO2+H2OBr2+H2OI2+H2ONH3 Pt催化PH3H2SHBrHIH2SHCl+SFe2+H+SMn2+S+H2OFe3+Cl2MnO4-H+第10页，共30页，编辑于2022年，星期日3、水溶液的酸碱性、水溶液的酸碱性强酸：强酸：HCl HBr HI弱酸：弱酸：HF H2S H2Se H2Te弱碱：弱碱：NH

9、3 PH3 两性：两性：H2O水解：水解：B2H6、SiH4不水解：不水解：CH4、PH3、AsH3 酸 无氧酸的强度取决于下列平衡CH4 58 SiH4 35 GeH4 25 SnH4 20NH3 39 PH3 27 AsH3 19 SbH3 15H2O 16 H2S 7 H2Se 4 H2Te 3HF 3 HCl 7 HBr 9 HI 10酸强度增加酸强度增加酸酸强强度度增增加加表表18-3 分子型氢化物在水溶液中分子型氢化物在水溶液中pKa的值的值(298K)计算公式计算公式:fG0=-2.303RTlgKapKa越小，越小，酸性越强，酸性越强，水是水是16，为，为中性，大于中性，大于1

10、6为碱性为碱性第11页，共30页，编辑于2022年，星期日影响影响pKa值值的因素的因素HA(aq)H3O+A-(aq)H2OHA(g)H(g)A(g)+H+(g)I(电离势)H(脱水能)D(键能)A-(g)E(电子亲合能)Hc(阳离子水合能)Ha(阴离子水合能)iH0=H+D+I+E+Hc+Ha无氧酸的强无氧酸的强度取决于三度取决于三 个因素：个因素：(1)HA的键能的键能(D):HA键越弱，越易放出键越弱，越易放出H+。如如HFHCl(2)元素电子亲合能元素电子亲合能(E):E大，则大，则HA分子的极性大，易于电离，分子的极性大，易于电离，如如H2OHF(3)阴离子阴离子A-的水合能的水合

11、能(Ha):半径小的阴离子半径小的阴离子,其水合能大其水合能大,则有利于则有利于HA大水中的电离。大水中的电离。定定性性解解释释？第12页，共30页，编辑于2022年，星期日第三节第三节 含氧酸含氧酸（H Hn nROROm m）1 1、含氧酸根（、含氧酸根（ROROm mn-n-）的结构）的结构非金属氢氧化物非金属氢氧化物ROH在水中有两种离解方式在水中有两种离解方式ROH R+OH-碱式电离碱式电离ROH RO-+H+酸式电离酸式电离 Z (大，进行酸式电离大，进行酸式电离)离子势：离子势：=r (小，进行碱式电离小，进行碱式电离)10 10 （碱性）（碱性）(两性两性)(酸性酸性)电离的

12、方式电离的方式,取决于阳取决于阳离子的极化能力离子的极化能力,而极而极化能力与阳离子的电荷化能力与阳离子的电荷和半径有关卡特雷奇把和半径有关卡特雷奇把两者结合起来提出离子两者结合起来提出离子势概念势概念.(1)卡特雷奇规则卡特雷奇规则第13页，共30页，编辑于2022年，星期日(2)含氧酸及其含氧酸及其酸根结构特征酸根结构特征规律：第二周期：平面三角形结构规律：第二周期：平面三角形结构 第三、四周期：四面体结构第三、四周期：四面体结构 第五、六周期：八面体结构第五、六周期：八面体结构1)除形成除形成键外键外,还形成还形成键键(反馈反馈键或离域键或离域键键)。2)同一周期元素的含氧酸及其酸根为等

13、电子体，结构相似；分同一周期元素的含氧酸及其酸根为等电子体，结构相似；分 子中非羟基氧随中心原子半径的减少而增加。子中非羟基氧随中心原子半径的减少而增加。3)同一族元素的含氧酸同一族元素的含氧酸,随着中心原子半径的递增随着中心原子半径的递增,分子中羟基氧分子中羟基氧 增加增加,非羟基氧减少非羟基氧减少(R半径大半径大,5d成键能力增强成键能力增强,以激发态的以激发态的 sp3d2杂化形成八面体结构杂化形成八面体结构,配位数为配位数为6,如如H5IO6、H6TeO6)。第14页，共30页，编辑于2022年，星期日第15页，共30页，编辑于2022年，星期日第16页，共30页，编辑于2022年，星

14、期日2 2、含氧酸的强度、含氧酸的强度鲍林规则鲍林规则 （1）多元含氧酸逐级电离常数之比为：）多元含氧酸逐级电离常数之比为：K1：K2：K3=1：10-5：10-10 或或 pK1：pK2：pK3=1：5：10 K1 K2 K3 H2SO4 103 1.010-2H3PO4 7.0 10-3 6.3 10-8 4.2 10-13 例例 子子第17页，共30页，编辑于2022年，星期日 （2）含氧酸）含氧酸(ROm-n(OH)n的的K1与非羟基氧原子数与非羟基氧原子数N(m-n)的关系为的关系为:K1105N-7 或或 pK1 7-5NN K1 pK1 强度强度 实例实例0 10-7 7 很弱酸

15、很弱酸 H3BO3 HClO1 10-2 2 中强酸中强酸 H3PO4 H2SO3 2 103 -3 强酸强酸 H2SO4 HNO3 3 108 -8 更强酸更强酸 HClO4 第18页，共30页，编辑于2022年，星期日 （3）影响含氧酸的因素）影响含氧酸的因素:1）在含氧酸）在含氧酸ROH分子中分子中,如果如果R的电负性大，氧化态高，原子半的电负性大，氧化态高，原子半径及配位数都小，则它对径及配位数都小，则它对OH键中氧原子外层电子的吸引力强，键中氧原子外层电子的吸引力强，从而使氧原子的电子密度减小，使从而使氧原子的电子密度减小，使OH基易释放出质子，则基易释放出质子，则ROH的酸性强的酸

16、性强HOX(F Cl Br I)2）如果含氧酸）如果含氧酸HnROm分子中的非羟基氧多，配键多，也将分子中的非羟基氧多，配键多，也将使使OH基中氧原子的电子密度减小，此含氧酸的酸性强。基中氧原子的电子密度减小，此含氧酸的酸性强。HClO HClO2 HClO3 HClO4第19页，共30页，编辑于2022年，星期日第四节第四节 含氧酸的某些性质含氧酸的某些性质1、溶解性、溶解性易溶盐易溶盐：钠、钾、铵的盐；酸式盐；硝酸盐；钠、钾、铵的盐；酸式盐；硝酸盐；氯酸盐；大部分硫酸盐。氯酸盐；大部分硫酸盐。难溶盐难溶盐：碳酸盐；磷酸盐；硅酸盐。碳酸盐；磷酸盐；硅酸盐。盐溶解的热盐溶解的热力学分析力学分析

17、MX(s)M+(aq)+X-(aq)sH0(溶解焓)M+(g)+X-(g)U(晶格能)hH0(水合焓)-hS0(水合熵)LS0(升华熵)sG0=sH0-TsS0=(U+hH0)+T(LS0-hS0)晶格能晶格能 0，水合热，水合热 硫酸盐硫酸盐硝酸盐硝酸盐硅酸盐硅酸盐碳酸盐碳酸盐氯酸盐氯酸盐3)同种酸及其盐同种酸及其盐:分解温度分解温度(K)正盐正盐 酸式盐酸式盐 酸酸Na2CO3 NaHCO3 H2CO3约约2073 623 室温以下室温以下4)同一酸根不同金属离子的盐同一酸根不同金属离子的盐:碱金属盐碱金属盐碱土金属盐碱土金属盐过渡金属盐过渡金属盐铵盐铵盐分解温度分解温度(K)K2CO3

18、CaCO3 ZnCO3 (NH4)2CO3熔融不分解熔融不分解 1170 573 331第22页，共30页，编辑于2022年，星期日理论解释理论解释结构因素解释结构因素解释A)阴离子结构不对称不紧密易分解，反之则阴离子结构不对称不紧密易分解，反之则稳定。如：稳定。如：NO3-、CO32-为平面三角形，易为平面三角形，易分解，分解，SO42-、SiO42-、PO43-为正四面体，很稳为正四面体，很稳定。定。B)阳离子的极化力（电荷、半径、离子构型）越阳离子的极化力（电荷、半径、离子构型）越强，就越易分解。强，就越易分解。热力学解释热力学解释GT0=HT0-T ST0 GT0值越正，盐就越稳定。由

19、于值越正，盐就越稳定。由于HT0、ST0随温度变化不大，用随温度变化不大，用H2980、S2980代之，代之，求得求得T转。由转。由T转判断。转判断。由于盐的分解熵由于盐的分解熵ST0变化较小，变化较小，GT0主要决定分主要决定分解焓解焓HT0。含氧。含氧酸盐的分解反应方酸盐的分解反应方程式为程式为MmROn+1=ROn+MmOHT0=Hf0(MmO)+Hf0(ROn)-Hf0(MmEOn+1)HT0越负越负,就越易分解就越易分解(越不稳定越不稳定)第23页，共30页，编辑于2022年，星期日4、氧化还原性、氧化还原性p区元素在结构上的一个重要特征是价区元素在结构上的一个重要特征是价电子多电子

20、多,易获得电子而出现变价现象易获得电子而出现变价现象,因因此它们的含氧酸及其盐的一个重要特性此它们的含氧酸及其盐的一个重要特性就是它们具有氧化还原性就是它们具有氧化还原性。规规 律律请看表请看表18-15（P624）的电极电势图）的电极电势图1）同一周期含氧酸氧化性从左到右递增。如：）同一周期含氧酸氧化性从左到右递增。如：HClO4 H2SO4 H3PO4H4SiO4 2）同一族元素，从上到下，高氧化态含氧酸氧化性多数呈锯）同一族元素，从上到下，高氧化态含氧酸氧化性多数呈锯齿形升高。如：齿形升高。如：HBrO3HClO3 3）同一元素不同氧化态的含氧酸，低氧化数的氧化性较强。如：）同一元素不同

21、氧化态的含氧酸，低氧化数的氧化性较强。如：HClO HClO2 HClO3 HClO4第24页，共30页，编辑于2022年，星期日影响因素影响因素1）中心原子结）中心原子结合电子的能力合电子的能力凡电负性大、原子半径小、价态高的中心原子，其凡电负性大、原子半径小、价态高的中心原子，其获得电子能力强，酸的氧化性就强，因此，同一周获得电子能力强，酸的氧化性就强，因此，同一周期元素，从左到右，电负性增大，期元素，从左到右，电负性增大，原子半径减小，原子半径减小，它们的高氧化态的含氧酸的氧化性依次增强。它们的高氧化态的含氧酸的氧化性依次增强。2）分子的稳定）分子的稳定性：分子越不稳性：分子越不稳定，氧

22、化性越强。定，氧化性越强。RO键越弱，其键数越少，断键就越容易，中心键越弱，其键数越少，断键就越容易，中心原子原子R越易获得电子，其酸的氧化性就越强。如在越易获得电子，其酸的氧化性就越强。如在HClO、HClO2、HClO3、HClO4系列酸分子中，系列酸分子中，由于由于ClO原子间形成了原子间形成了dp 键，其键的强键，其键的强度依次增强，键长缩短，键数增多，所以度依次增强，键长缩短，键数增多，所以HClO4分子很稳定，氧化性就弱。第分子很稳定，氧化性就弱。第6周期元素最高周期元素最高氧化态的含氧酸分子不稳定（氧化态的含氧酸分子不稳定（6s2电子惰性效应），电子惰性效应），其氧化性比第其氧化

23、性比第5周期元素的强得多。周期元素的强得多。3）介质的酸性）介质的酸性越强，含氧酸的越强，含氧酸的氧化性越强。氧化性越强。浓酸比稀酸强；低氧化态酸强于高氧化态酸。如：浓酸比稀酸强；低氧化态酸强于高氧化态酸。如：HNO2HNO3,H2SO3H2SO4。第25页，共30页，编辑于2022年，星期日第五节第五节 P P区元素在周期性区元素在周期性变化上的某些特殊性变化上的某些特殊性1、第二周期非金属元素的特殊性、第二周期非金属元素的特殊性1）N、O、F的含氢化合物易形成氢键，极性较强；强弱比较：的含氢化合物易形成氢键，极性较强；强弱比较：FH.FOHO NHN2）最大配位数为最大配位数为4；（半径小

24、，没有；（半径小，没有2d轨道）轨道）3）具有自相成键能力，碳最强，多数生成重键；具有自相成键能力，碳最强，多数生成重键；4）同素异形体在性质上差别大，如）同素异形体在性质上差别大，如O2和和O3。5)形成形成键的能力键的能力B、C、N、O原子原子第26页，共30页，编辑于2022年，星期日反常反常N-NO-OF-FIVAVAVIAVIIA第27页，共30页，编辑于2022年，星期日2、第、第4周期元素的不规则性周期元素的不规则性1）第第4周期周期p区元素的原子半径增加很小（第区元素的原子半径增加很小（第4周期插入周期插入10种元素，种元素，3d电子屏蔽作用小，有效核电子屏蔽作用小，有效核电荷增加）电荷增加）2）第）第4周期元素的电负性、金属性（非金属性）、周期元素的电负性、金属性（非金属性）、电极电势以及含氧酸的氧化还原性等都出现异常电极电势以及含氧酸的氧化还原性等都出现异常现象（原子半径小及原子次外层为现象（原子半径小及原子次外层为18电子构型）。电子构型）。如如 A族，族，Ga的金属性不如的金属性不如Al，Ga(OH)3的酸的酸性不如性不如Al(OH)3强。强。第28页，共30页，编辑于2022年，星期日第29页，共30页，编辑于2022年，星期日第30页，共30页，编辑于2022年，星期日