氧族元素精选课件.ppt

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1、关于氧族元素第一页，本课件共有42页15-1 15-1 氧族元素的通性氧族元素的通性15-1-115-1-1氧族存在氧族存在氧氧(Oxygen)地球含量最多的元素。地球含量最多的元素。除氧外，其余元素（单质在标准状况下均为固体）主要以除氧外，其余元素（单质在标准状况下均为固体）主要以化合态形式存在。化合态形式存在。15-1-215-1-2氧族元素的基本性质氧族元素的基本性质非金属到金属的完整过渡。非金属到金属的完整过渡。价层电子构型为价层电子构型为ns2np4。氧的第一电子亲和能及单键键能反常小。氧的第一电子亲和能及单键键能反常小。氧可使用氧可使用p-p 键形成强的双键（如键形成强的双键（如C

2、O2、HCHO等分子），等分子），而硫、硒、碲除了有而硫、硒、碲除了有-2氧化数外，因均有可供成键的空氧化数外，因均有可供成键的空d轨道，能形成轨道，能形成+或或+等氧化态的化合物。等氧化态的化合物。第二页，本课件共有42页第三页，本课件共有42页氧由于原子半径较小，孤对电子间有较大的排斥作用，氧由于原子半径较小，孤对电子间有较大的排斥作用，且最外电子层无且最外电子层无d轨道，不能形成轨道，不能形成p-d 键，故与同族其它键，故与同族其它元素相比表现出一些特殊的性质。元素相比表现出一些特殊的性质。15-1-315-1-3氧族元素的电势图氧族元素的电势图p486。15-215-2氧及其化合物氧及

3、其化合物15-2-115-2-1氧气单质氧气单质一、基本性质、制备和应用一、基本性质、制备和应用氧的分子轨道电子排布式：氧的分子轨道电子排布式：KK(2s)2(2s)2(2Px)2(2p)4(2Py)1(2Pz)1，在轨道中有不成，在轨道中有不成对的单电子，故对的单电子，故O2分子是有双原子气体中唯一的一种具有分子是有双原子气体中唯一的一种具有偶数电子同时又显示顺磁性的物质。偶数电子同时又显示顺磁性的物质。第四页，本课件共有42页氧氧气气的的反反应应活活性性很很高高，在在室室温温或或较较高高温温度度下下，可可直直接接剧剧烈烈氧氧化化除除W、Pt、Au、Hg和和稀稀有有气气体体以以外外的的其其它

4、它元元素素形形成成氧化物，与活泼金属还可形成氧化物或超氧化物。氧化物，与活泼金属还可形成氧化物或超氧化物。氧的成键特征氧的成键特征1.氧化态：氧化态：O基本为基本为-22.EA1：O S 类似类似 ：F Cl3.键解离能键解离能(1)单键单键1)自身成键（自身成键（E-E）O-O Se-Se Te-Te 142 264 172 -kJmol-1第五页，本课件共有42页2)与电负性较大、价电子数目较多的元素的原子成键与电负性较大、价电子数目较多的元素的原子成键 O-F S-F O-Cl S-C(272)；O-H(374)S-H(467 kJmol-1)(2)双键双键 O=O(493.59 kJm

5、ol-1)S=S(427.7 kJmol-1)4.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化化合合物物如如Na2S、BaS等等为为离离子子型型。第六页，本课件共有42页5.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.max O 二二 4 4 S 三三 9 615-2-215-2-2氧化物氧化物 大大多多数数非非金金属属氧氧化化物物和和某某些些高高氧氧化化态态的的金金属属氧氧化化物物均均显显酸酸性性；大大多多数数金金属属氧氧化化物物显显碱碱性性；一一些些金金属属氧氧化化物物（如如A

6、l2O3、ZnO）和和少少数数非非金金属属氧氧化化物物（如如As3O6、Sb4O6、）显两性；中性氧化物有）显两性；中性氧化物有NO、CO等。等。氧化物酸碱性的一般规律是：氧化物酸碱性的一般规律是：同同周周期期各各元元素素最最高高氧氧化化态态的的氧氧化化物物从从左左到到右右由由碱碱性性两性两性酸性。酸性。第七页，本课件共有42页相同氧化态的同族各元素的氧化物从上到下碱性依次相同氧化态的同族各元素的氧化物从上到下碱性依次增强。增强。同一元素能形成几种氧化态的氧化物酸性随氧化数的同一元素能形成几种氧化态的氧化物酸性随氧化数的升高而增强。升高而增强。氧化物还可按其价键特征分为氧化物还可按其价键特征分

7、为离子型氧化物、共价型氧离子型氧化物、共价型氧化物和过度型氧化物化物和过度型氧化物。15-2-315-2-3臭氧臭氧 O3与与O2是由同一种元素组成的不同单质，互称是由同一种元素组成的不同单质，互称同素异形同素异形体体。O3在地面附近的大气层中含量极少，在离地面在地面附近的大气层中含量极少，在离地面2040 km处处有个臭氧层。它是氧气吸收太阳的紫外线后形成的。有个臭氧层。它是氧气吸收太阳的紫外线后形成的。第八页，本课件共有42页反应为：反应为：O2+h(10-24ZnS+2HCl=ZnCl2+H2S能溶于浓盐酸能溶于浓盐酸，如，如CdS、PbS等，等，Ksp=10-2510-30不溶于浓盐酸

8、而溶于硝酸不溶于浓盐酸而溶于硝酸，如，如CuS、Ag2S等，等，Ksp 600）Mn+的的离离子子势势 ，Mn+对对SO42-反反极极化化作作用用，MSO4热热稳稳定定性性。=Z/r(其中：其中：Z为离子电荷为离子电荷,r为离子半径，为离子半径，pm）例例1 MgSO4 CaSO4 SrSO4M+2的的 0.031 0.020 0.018MSO4热分解温度热分解温度/895 1149 1374第三十页，本课件共有42页三、焦硫酸及其盐三、焦硫酸及其盐将碱金属的酸式硫酸盐加热到熔点以上，可得焦硫酸盐：将碱金属的酸式硫酸盐加热到熔点以上，可得焦硫酸盐：2KHSO4=K2S2O7+H2O焦硫酸可看作

9、是两分子硫酸脱去一分子水所得的：焦硫酸可看作是两分子硫酸脱去一分子水所得的：溶于水，放热，生成溶于水，放热，生成HSO4-：S2O72-+H2O=HSO4-，无无S2O72-水溶液。水溶液。氧化性：强于硫酸正盐，氧化性：强于硫酸正盐，含含SO3，可作，可作“熔矿剂熔矿剂”:2 K2S2O7+FeO3 Fe2(SO4)3 +3 K2SO4焦硫酸遇水又生成焦硫酸遇水又生成H2SO4。酸性、氧化性、吸水性、脱水性：酸性、氧化性、吸水性、脱水性：H2S2O7 H2SO4第三十一页，本课件共有42页四、硫代硫酸及其盐四、硫代硫酸及其盐硫代硫酸钠（硫代硫酸钠（Na2S2O35H2O）又称海波或大苏打。）又

10、称海波或大苏打。将硫粉溶于沸腾的亚硫酸钠碱性溶液中或将将硫粉溶于沸腾的亚硫酸钠碱性溶液中或将Na2S和和Na2CO3以以2:1的物质的量之比配成溶液再通入的物质的量之比配成溶液再通入SO2便可制得便可制得Na2S2O3。Na2SO3+S=Na2S2O32Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2性质：物性：性质：物性：无色透明晶体，易溶于水，水溶液水解成弱无色透明晶体，易溶于水，水溶液水解成弱碱性。碱性。化性：化性：稳定性稳定性：在中性或碱性中稳定，酸性则分解：在中性或碱性中稳定，酸性则分解：S2O32-+2H+=H2S2O3=S+SO2+H2O氧化还原性：氧化还原性：S的平均

11、氧化值为的平均氧化值为+2。第三十二页，本课件共有42页Na2S2O3是一个较强的还原剂。是一个较强的还原剂。2S2O32-+I2=2S4O62-+2I-2S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+8Cl-+10H+配位性配位性：S2O32-是一个较强的配位剂。是一个较强的配位剂。AgX+2S2O32-=Ag(S2O3)22-+X-(X为为Cl、Br)照像中照像中Na2S2O3作定影液，使未曝光的作定影液，使未曝光的AgBr溶解溶解。重金属硫代硫酸盐难溶且不稳定。重金属硫代硫酸盐难溶且不稳定。如如Ag+中加入中加入S2O32-生成白色沉淀，沉淀颜色由于生成白色沉淀，沉淀颜色由于Ag2S2

12、O3迅迅速分解经黄速分解经黄棕棕黑色黑色Ag2S。五、连二亚硫酸钠五、连二亚硫酸钠Na2S2O4白色粉状固体。白色粉状固体。Na2S2O42H2O 称保险粉。称保险粉。制取：制取：2NaHSO3+Zn=Na2S2O4+Zn(OH)2第三十三页，本课件共有42页 化性：化性：(1)不稳定，溶于冷水，且水溶液很不稳定，分解：不稳定，溶于冷水，且水溶液很不稳定，分解：2S2O42-+H2O=S2O32-+2HSO3-(2)氧化还原性氧化还原性：很强还原剂。很强还原剂。S2O32-+2H2O+2e-2S2O42-+4OH-E=-1.12VNa2S2O4+O2+H2O=NaHSO3+NaHSO4六、过硫

13、酸及其盐六、过硫酸及其盐硫酸可看成是过氧化氢中氢原子被磺基硫酸可看成是过氧化氢中氢原子被磺基SO3H取代物。取代物。当当HOOH中一个中一个H被被-SO3H取代后得取代后得HOOSO3H(过一过一硫酸硫酸)；另一个；另一个H被被SO3H取代后得取代后得HO3SOOSO3H(过过二硫酸二硫酸)。物性：物性：H2S2O8为无色晶体，为无色晶体，65熔化至分解，有强吸水熔化至分解，有强吸水性，能使有机物炭化。性，能使有机物炭化。第三十四页，本课件共有42页 化性：化性：易水解，不稳定：易水解，不稳定：H2S2O8+H2O=H2SO4+H2SO5H2SO5+H2O=H2SO4+H2O2盐：盐：较较重要

14、的重要的K2S2O8和和(NH4)2S2O8均为强氧化剂。均为强氧化剂。E(S2O82-/SO42-)=1.96V2Mn2+5S2O82-+8H2O=2MnO42-+10SO42-+16H+热稳定性不高，受热分解热稳定性不高，受热分解:2 K2S2O8=2K2SO4+2SO3+O2七、连多硫酸七、连多硫酸连多硫酸的通式为连多硫酸的通式为H2SxO6，x=36。根据分子中硫原子的。根据分子中硫原子的总数，可命名为连三硫酸总数，可命名为连三硫酸(根根)S3O62-、连四硫酸、连四硫酸(根根)S4O62-等。等。第三十五页，本课件共有42页 游离的连多硫酸不稳定，迅速分解为游离的连多硫酸不稳定，迅速

15、分解为S、SO2或或SO42-等：等：H2S5O6=H2SO4+SO2+3S连多硫酸的酸式盐不存在。连多硫酸的酸式盐不存在。15-3-4 15-3-4 硫的其他化合物硫的其他化合物一、硫的卤化物一、硫的卤化物硫与氟激烈反应生成硫与氟激烈反应生成SF6。它是无色、无臭的气体，极不活。它是无色、无臭的气体，极不活泼，不与水、酸反应，与熔融的碱也不反应。但与水反应的泼，不与水、酸反应，与熔融的碱也不反应。但与水反应的自由能变化的负值却很大：自由能变化的负值却很大：SF6(g)+3H2O(g)=SO3(g)+6HF(g)rG =-460 kJmol-1SF6的不活泼性可能是的不活泼性可能是SF键的键能

16、较大，键的键能较大，SF6分子的对分子的对称性强和中心硫原子的配位数达到饱和等因素综合的结称性强和中心硫原子的配位数达到饱和等因素综合的结果，显然还有动力学的因素。果，显然还有动力学的因素。第三十六页，本课件共有42页 将干燥氯气通入熔融硫可制得将干燥氯气通入熔融硫可制得S2Cl2，它是一种橙黄色有恶，它是一种橙黄色有恶臭的液体，遇水易水解：臭的液体，遇水易水解：2S2Cl2+2H2O=4HCl+SO2+3S在橡胶硫化时，在橡胶硫化时，S2Cl2是硫的溶剂。是硫的溶剂。二、硫的卤氧化物二、硫的卤氧化物含氧酸中的羟基被卤素取代后的衍生物叫做含氧酸中的羟基被卤素取代后的衍生物叫做酰卤化物或酰卤化物

17、或卤化酰卤化酰。如硫酸中的羟基被卤素取代得到卤化硫酰如如硫酸中的羟基被卤素取代得到卤化硫酰如SO2F2、SO2Cl2等。等。若若H2SO4中仅有一个羟基被卤素取代即得到卤磺酸，如氟中仅有一个羟基被卤素取代即得到卤磺酸，如氟磺酸磺酸HSO3F、氯磺酸、氯磺酸HSO3Cl等。等。第三十七页，本课件共有42页氟磺酸是一种很重要的强酸性溶剂。当氟磺酸是一种很重要的强酸性溶剂。当SbF5与与HSO3F反反应后，其产物是一种更强的酸称为超强酸或超酸：应后，其产物是一种更强的酸称为超强酸或超酸：SbF5+HSO3F=SbF5(OSO2F)H2SO3F+SbF5(OSO2F)-超酸大多由强质子酸和强路易酸混合

18、而成。超酸大多由强质子酸和强路易酸混合而成。吉莱斯宾对超酸的定义：比吉莱斯宾对超酸的定义：比100H2SO4更强的酸称为超强更强的酸称为超强酸。酸。衡量超强酸的强弱是看它与特定碱反应时，给予质子衡量超强酸的强弱是看它与特定碱反应时，给予质子能力的大小。能力的大小。15-4 15-4 硒和碲硒和碲硒有几种同素异形体，室温下最稳定的同素异形体是灰硒有几种同素异形体，室温下最稳定的同素异形体是灰硒。市售商品通常为无定型黑硒。硒。市售商品通常为无定型黑硒。第三十八页，本课件共有42页硒是典型的半导体材料。硒最特殊的性质是在光照射下硒是典型的半导体材料。硒最特殊的性质是在光照射下导电性可提高近千倍，是光

19、导材料，可制光电管。导电性可提高近千倍，是光导材料，可制光电管。碲仅有一种螺旋型链状结构的晶形，它也是一种半导体。碲碲仅有一种螺旋型链状结构的晶形，它也是一种半导体。碲的毒性较大。的毒性较大。硒化氢和碲化氢都是无色、有恶臭的气体。硒化氢和碲化氢都是无色、有恶臭的气体。按按SO2、SeO2、TeO2的顺序，还原性、酸性减弱及氧化性增的顺序，还原性、酸性减弱及氧化性增强。强。性质H2SH2SeH2Te稳定性有毒毒性大毒性大还原性酸性小-大小-大第三十九页，本课件共有42页硒酸和硫酸性质相似，但氧化性要比硫酸强，可以溶解硒酸和硫酸性质相似，但氧化性要比硫酸强，可以溶解Au、Pt。碲酸的是弱酸，氧化性也不强。碲酸的是弱酸，氧化性也不强。2Au+6H2SeO4=Au2(SeO4)3+3H2SeO3+3H2O第四十页，本课件共有42页作业：作业：p513514 习题习题 5，10，11，18第四十一页，本课件共有42页感谢大家观看第四十二页，本课件共有42页