无机化学氧族.pptx

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1、会计学1无机化学氧族无机化学氧族教学目标：教学目标：了解氧化物的分类；了解氧化物的分类；掌握氧、臭氧、过氧化氢、硫及掌握氧、臭氧、过氧化氢、硫及其重要化合物的结构、性质和用途。其重要化合物的结构、性质和用途。教学重点与难点：教学重点与难点：掌握氧、过氧化氢、硫化氢、硫掌握氧、过氧化氢、硫化氢、硫化物、硫的含氧酸及其盐的性质化物、硫的含氧酸及其盐的性质第1页/共49页13.1 氧族元素通性氧族元素通性溶沸点：溶沸点：依次依次半径：半径：依次依次第2页/共49页 H2R H2O H2S H2Se H2Te化学活性：化学活性：小小 大大稳稳 定定 性：性：大大 小小酸酸 性：性：弱弱 强强熔熔 沸沸

2、 点：点：最高最高 小小 大大单质Se单质Te第3页/共49页1.氧（氧（O2）分子轨道电子排布式：分子轨道电子排布式：13.2 氧及其化合物氧及其化合物OO键级键级=2，一个，一个键，两个三电子键，两个三电子键键性质：性质：无色无臭气体，无色无臭气体，90K凝结为蓝色液体，凝结为蓝色液体，54k蓝色固体蓝色固体非极性分子，微溶于水，非极性分子，微溶于水，293K,s=30cm3/L 水中可生成水中可生成O2H2O和和O22H2O（不稳定）（不稳定）第4页/共49页碱性介质中：碱性介质中：酸性介质中：酸性介质中：(强强)4OH 4eO2HO-22+O2H 4e4HO2-2+氧化性：氧化性：与某

3、些过渡金属配位形成加合物与某些过渡金属配位形成加合物常温下不活泼，只与强还原剂反应，如常温下不活泼，只与强还原剂反应，如NO,Sn2+,Fe2+等。等。高温下活泼，能与许多金属非金属反应高温下活泼，能与许多金属非金属反应氧化物氧化物与与CO,CH4,C,H2S等等燃烧燃烧第5页/共49页 2 2.臭氧臭氧臭氧臭氧(O(O3 3)：OO2 2的同素异形体的同素异形体的同素异形体的同素异形体结构：结构：中心中心O以以sp2杂化，分别与两个杂化，分别与两个O形成形成 键，另一个键，另一个sp2杂化轨道被孤对电子占据。杂化轨道被孤对电子占据。键角：键角：117o =1.810-30Cm惟一极性单质惟一

4、极性单质 未参与杂化的未参与杂化的p轨道上有一对电子与两端轨道上有一对电子与两端O原子的原子的两个两个p轨道平行，三个对称性一致的轨道平行，三个对称性一致的p轨道线性组轨道线性组合成分子轨道，形成一个三中心四电子离域大合成分子轨道，形成一个三中心四电子离域大 键。表示为键。表示为第6页/共49页键角键角 116.8 180 键长键长/pm 127.8 120.8键级键级 1.5 O2例如：测定测定O3含量、鉴定含量、鉴定O3或检验或检验O35）用途用途？第8页/共49页 O3的形成和的形成和O3的作用的作用（1）形成：）形成：O2吸收太阳光波长吸收太阳光波长185nm紫外线后形成紫外线后形成O

5、3层层（2）臭氧层：）臭氧层：离地面约离地面约25km处（处（15km35km），厚度约），厚度约20km，在地面附近约在地面附近约0.001ppm。当波长当波长200300nm 紫外线照射紫外线照射O3时，又使之分解为时，又使之分解为O2，O3与与O2互相转化的动态平衡，消耗了太阳辐射到地球能量的互相转化的动态平衡，消耗了太阳辐射到地球能量的5%。正是正是O3吸收了大量紫外线，才使地球上生物免遭伤害。吸收了大量紫外线，才使地球上生物免遭伤害。（3）制备：）制备：雷雨，空气中雷雨，空气中实验室：实验室：第9页/共49页(4)臭氧层空洞臭氧层空洞1985 年，发现南极上方年，发现南极上方O3层空

6、洞；层空洞；1989 年，发现北极上空正在形成另一个年，发现北极上空正在形成另一个O3层空洞；此后，发现层空洞；此后，发现O3层空洞每年在移动且面积不断扩大；层空洞每年在移动且面积不断扩大；O3层变薄和出现空洞的层变薄和出现空洞的危害危害：更多的紫外辐射到达地面，对生物具有破坏性，更多的紫外辐射到达地面，对生物具有破坏性，导致温室效应加剧。导致温室效应加剧。原因：原因：1）氟里昂）氟里昂(CFC，氟氯烃，几种氟氯代甲烷及乙烷的总称，氟氯烃，几种氟氯代甲烷及乙烷的总称)被广泛用作致冷剂、发泡剂、清洗剂、气雾喷剂。被广泛用作致冷剂、发泡剂、清洗剂、气雾喷剂。2）氮氧化物和某些自由基等）氮氧化物和某

7、些自由基等保护保护：1987 年签定蒙特利尔议定书，禁止使用年签定蒙特利尔议定书，禁止使用CFC和其它和其它 卤代烃，减少大气污染。卤代烃，减少大气污染。第10页/共49页氧的成键特征？氧化物？水？1、水的分子结构？分别用杂化轨道理论和、水的分子结构？分别用杂化轨道理论和SEPR法处理；法处理；2、液态水和冰的结构是否相同？、液态水和冰的结构是否相同？3、什么是重水和重氧水？各有何用途？、什么是重水和重氧水？各有何用途？4、水有哪些异常的物理性质？原因何在？、水有哪些异常的物理性质？原因何在？5、为什么水的密度在、为什么水的密度在3.98时最大？有何实际意义？时最大？有何实际意义？6、了解水的

8、相图；纯水的三相点、凝固点和水的冰点？、了解水的相图；纯水的三相点、凝固点和水的冰点？7、水有哪些化学性质？、水有哪些化学性质？8、自然界中的水和水的污染与净化？、自然界中的水和水的污染与净化？9、实验室常用的高纯水有哪几种？、实验室常用的高纯水有哪几种？第11页/共49页不稳定性不稳定性 性质：性质：弱酸性弱酸性结构：结构：与水比较？极性、沸点？碱、光照、加热、微量碱、光照、加热、微量 存在时加速分解存在时加速分解；贮存贮存：光滑塑料瓶或棕色瓶。：光滑塑料瓶或棕色瓶。第12页/共49页可见：可见：H2O2氧化性强，还原性弱；氧化性强，还原性弱；是不造成二次污染的杀菌剂。是不造成二次污染的杀菌

9、剂。酸性：氧化还原性氧化还原性碱性：工业上除氯工业上除氯H2O2的检验的检验？第13页/共49页结构：结构：S：sp3杂化形成环状杂化形成环状S8分子。分子。硫的同素异形体硫的同素异形体 斜方硫斜方硫 单斜硫单斜硫 弹性硫弹性硫密度密度/g cm-3 2.06 1.99颜色颜色 黄色黄色 浅黄色浅黄色 190190的熔融硫的熔融硫稳定性稳定性 94.5 用冷水速冷用冷水速冷1.单质硫单质硫弹性硫94.5oC13.3 13.3 硫及其化合物硫及其化合物硫及其化合物硫及其化合物物理性质：物理性质：S8分子为分子晶体，分子为分子晶体，不溶于水，溶于不溶于水，溶于CS2。第14页/共49页硫的同素异形

10、体：硫的同素异形体：硫的同素异形体：硫的同素异形体：斜方硫单斜硫弹性硫的形成弹性硫的形成第15页/共49页硫的化学性质硫的化学性质硫的化学性质硫的化学性质与许多金属直接化合与许多金属直接化合与氢、氧、碳、卤素与氢、氧、碳、卤素(碘碘 除外除外)、磷等直接作用、磷等直接作用与氧化性酸作用与氧化性酸作用与碱作用与碱作用制备：制备：单质硫矿单质硫矿 熔化的硫熔化的硫 硫磺硫磺隔绝空气加热冷却、固化黄铁矿第16页/共49页2.2.硫化氢和硫化物硫化氢和硫化物硫化氢和硫化物硫化氢和硫化物硫化氢硫化氢制取：制取：硫代乙酰胺结构：结构：H2S结构与结构与H2O相似相似S以不等性以不等性SP3杂化，呈杂化，呈

11、V形形SHH：键角键角 H2S H2O键长键长 HS HO第17页/共49页 H2S是无色，有腐蛋味，剧毒气体。稍溶于水，是无色，有腐蛋味，剧毒气体。稍溶于水，水溶液呈酸性，称氢硫酸，为二元弱酸。水溶液呈酸性，称氢硫酸，为二元弱酸。性质：性质：与空气与空气(O2)反应反应最重要的性质是它的最重要的性质是它的还原性：还原性：SH 0.144V S 0.4497V SOH 0.1576V SO 232-240.3478V0.3002V第18页/共49页与中等强度氧化剂作用与中等强度氧化剂作用与强氧化剂反应与强氧化剂反应产物产物：第19页/共49页 金属硫化物金属硫化物金属硫化物金属硫化物颜色：颜色

12、：(大多数为黑色大多数为黑色,少数需要特殊记忆少数需要特殊记忆)SnS 棕棕,SnS2 黄黄,As2S3 黄黄,As2S5 黄黄,Sb2S3橙橙,Sb2S5橙橙,MnS 肉肉,ZnS 白，白，CdS 黄。黄。易水解：易水解：最易水解的化合物是最易水解的化合物是Cr2S3和和Al2S3Na2S称称硫化碱硫化碱第20页/共49页易溶：易溶：NH4+和碱金属硫化物和碱金属硫化物微溶：微溶：MgS，CaS，SrS(但但BeS难溶难溶)其余难溶。其余难溶。稀酸溶解稀酸溶解：水溶性：水溶性：常用硫化物：常用硫化物：天然芒硝天然芒硝 煤粉煤粉 高温还原高温还原第21页/共49页配位酸溶解配位酸溶解配位酸溶解

13、配位酸溶解(浓浓浓浓HCl)HCl)：第22页/共49页氧化性酸溶解氧化性酸溶解氧化性酸溶解氧化性酸溶解(HNO(HNO3 3)：氧化配位溶解氧化配位溶解(王水王水)：第23页/共49页3.3.多硫化物多硫化物多硫化物多硫化物62 xS)(NH ,SNax24x2=S-2X2-现象：现象：黄黄橙红橙红红红 x x性质：性质：遇酸不稳定遇酸不稳定氧化性氧化性还原性还原性制备：制备：第24页/共49页4.4.二氧化硫、亚硫酸及其盐二氧化硫、亚硫酸及其盐二氧化硫、亚硫酸及其盐二氧化硫、亚硫酸及其盐S：sp2杂化，杂化，OSO=119.5OSO=119.5，S-OS-O键长键长143143pmpm，具

14、双键特征，具双键特征SO2是极性分子SO2制取：制取：黄铁矿黄铁矿实验室实验室与与O3结构类似结构类似SO2的结构：的结构：V形形第25页/共49页 1）气体、无色，有强烈刺激性气味，有毒，为大气污染物。易溶于水，溶于水后形成气体、无色，有强烈刺激性气味，有毒，为大气污染物。易溶于水，溶于水后形成亚硫酸亚硫酸。极性分子，易液化；气化热较大，可作致冷剂。极性分子，易液化；气化热较大，可作致冷剂。SO2的性质：的性质：2）氧化还原性：）氧化还原性：从工业废气中回收硫3）配位性：）配位性：SO2具有孤电子对具有孤电子对可作可作Lewis碱，与过渡金属配位；碱，与过渡金属配位；S有空有空d轨道可接受电

15、子轨道可接受电子可作可作Lewis酸，如酸，如第26页/共49页HH2 2SOSO3 3的性质：的性质：的性质：的性质：二元中强酸二元中强酸（只存在水溶液中）（只存在水溶液中）氧化性氧化性还原性还原性漂白漂白-使品红褪色使品红褪色-2-332101.7 HSOH SOH=+8-23-3106.0 SOH HSO=+第27页/共49页亚硫酸盐的性质：亚硫酸盐的性质：正盐：正盐：酸式盐：酸式盐：溶解性：溶解性：碱金属和铵的正盐易溶，酸式盐易溶；碱金属和铵的正盐易溶，酸式盐易溶；的结构：的结构：S以以SP3杂化，杂化，呈三角锥形呈三角锥形。SOOO：还原性：工业除工业除O2纺织印染业去纺织印染业去C

16、l2第28页/共49页较重要的盐：较重要的盐：工业常用还原剂工业常用还原剂溶解木质素，用于造纸业溶解木质素，用于造纸业不稳定性：不稳定性：一缩二亚硫酸钠一缩二亚硫酸钠遇酸分解遇酸分解区别氧化性较弱：氧化性较弱：连二亚硫酸钠连二亚硫酸钠？保险粉？保险粉？第29页/共49页SO3的结构：OSO=120 S-O键长143pm单键S：3s23p45.5.三氧化硫、硫酸及其盐三氧化硫、硫酸及其盐三氧化硫、硫酸及其盐三氧化硫、硫酸及其盐S：杂化后：sp2pd 2第30页/共49页型晶体型晶体无色，易挥发固体；有几种聚合物例如：型晶体,为三聚分子。型晶体,为螺旋式长链。SO3的性质：氧化性：氧化性：第31页

17、/共49页HH2 2SOSO4 4的结构：的结构：的结构：的结构：S：sp3杂化后形成分子，分子中除存在键外还存在(p-d)反馈配键。H2SO4分子间通过氢键相连，使其晶体呈现波纹形层状结构。易溶于水：发烟硫酸第32页/共49页浓浓浓浓HH2 2SOSO4 4的性质：的性质：的性质：的性质：无色油状液体，高沸点，粘稠性无色油状液体，高沸点，粘稠性无色油状液体，高沸点，粘稠性无色油状液体，高沸点，粘稠性 强吸水性：作干燥剂。二元强酸2-100.1=强脱水性：从纤维、糖中夺取水。水合热高，如何稀释？第33页/共49页强氧化性与非金属反应：与不活泼金属反应：与活泼金属反应：O4HS3ZnSO)(SO

18、4H3Zn2442+浓O4HSH4ZnSO)(SO5H4Zn22442+浓 制取？用途？热稳定性高，高于沸点才分解第34页/共49页硫酸盐的性质硫酸盐的性质正盐：酸式盐：溶解性：多数易溶，酸式盐易溶；微溶盐有 难溶盐有热稳定性：金属离子的极化作用越强则易分解。等稳定，1000 不分解固体硫酸盐常带结晶水：（胆矾）消毒、杀菌、制农药。（P716）SOOOO2第35页/共49页（绿矾）农药、药物、墨水等。（石膏）绷带（皓矾）（芒硝）化工原料（明矾）净水剂、媒染剂等。（铬矾）（摩尔盐）作还原剂矾通式为第36页/共49页 硫代硫酸(H2S2O3)：极不稳定，尚未制得纯品。硫代硫酸盐：Na2S2O35H

19、2O，海波，大苏打。硫代硫酸及其盐硫代硫酸及其盐6.6.硫的其他含氧酸及其盐硫的其他含氧酸及其盐硫的其他含氧酸及其盐硫的其他含氧酸及其盐制备：制备：性质性质：易溶于水,水溶液呈弱碱性；遇酸分解：(pH4.6)OHSOSOSH2HOS22322-232+第37页/共49页I I还原性：还原性：配位性：配位性：用于碘量法测定I2纺织造纸业除氯、防毒面具吸收Cl2作定影液白黄棕黑第38页/共49页冷却发烟硫酸时，可以析出焦硫酸晶体H2S2O7为无色晶体，吸水性、腐蚀性比为无色晶体，吸水性、腐蚀性比H2SO4更强。更强。焦硫酸盐可作为熔矿剂熔矿剂焦硫酸及其盐焦硫酸及其盐与水作用第39页/共49页过氧化

20、氢：H-O-O-H过二硫酸过一硫酸过硫酸及其盐过硫酸及其盐磺酸基过二硫酸盐：过二硫酸盐：强氧化剂：强氧化剂：稳定性差：稳定性差：用于钢铁分析中测定锰含量H-O-H第40页/共49页连硫酸及其盐连硫酸及其盐通式：连二硫酸连五硫酸连四硫酸连三硫酸盐易溶于水，不稳定，盐浓度高时分解结构：P262，含个数不等的曲折硫链第41页/共49页7 7、硫的含氧酸的卤素衍生物、硫的含氧酸的卤素衍生物、硫的含氧酸的卤素衍生物、硫的含氧酸的卤素衍生物OSOSClClOOSClClOOS硫酰卤和亚硫酰卤硫酰卤和亚硫酰卤硫的含氧酸中OH被卤素取代后的产物亚硫酰基硫酰基亚硫酰氯或氯化亚硫酰硫酰氯或氯化硫酰卤磺酸卤磺酸部分

21、OH被卤素取代氟磺酸氯磺酸第42页/共49页13.4 无机酸强度的变化规律无机酸强度的变化规律13.4.1 影响无机酸强度的直接因素影响无机酸强度的直接因素无机酸无机酸氢化物 HX、H2S含氧酸 HXO、H2SO4影响影响 酸性强弱的直接因素：酸性强弱的直接因素：与质子直接相连的原子对质子的束缚力该原子的电子密度与该原子所带负电荷数和体积有关。如，酸性强弱顺序：第43页/共49页13.4.2 氢化物酸性强弱规律氢化物酸性强弱规律同一周期，随原子序数的增加，氢化物的酸性增加；同一周期，随原子序数的增加，氢化物的酸性增加；同一族，随原子序数的增加，氢化物的酸性增加；同一族，随原子序数的增加，氢化物

22、的酸性增加；如何解释递变规律？1、热力学上解释脱水解离表13-15表13-14第44页/共49页2、从物质结构观点解释、从物质结构观点解释同一周期，同一周期，如同一族，同一族，如 与质子相连原子的氧化数相同，但半径依次，原子的电子密度酸性。与质子相连原子的氧化数，所带负电荷，原子的电子密度酸性。第45页/共49页13.4.3 含氧酸的酸性强弱规律含氧酸的酸性强弱规律（1）含氧酸的强度）含氧酸的强度R含氧酸的中心原子影响因素：影响因素：1）中心原子的电负性 2）中心原子的半径 3）中心原子的氧化数 4）含氧酸中非羟基氧的数目 中心原子的电负性中心原子的电负性，半径，半径，氧化数，氧化数，则，则R

23、对对OH 上氧的电子的吸引上氧的电子的吸引，有效地降低，有效地降低 OH 上上O的电子密度，使的电子密度，使O-H 键减弱，有利于键减弱，有利于H+转移，酸性转移，酸性。H酸式电离：ROH+HO RO-+H3O+：第46页/共49页同一周期最高氧化态含氧酸，随同一周期最高氧化态含氧酸，随Z，酸性，酸性解释：从SiCl，电负性，氧化数，半径，吸引羟基氧电子的能力，O-H上O原子电子密度依次，O-H键，酸性；此外非羟基氧的数目，也使酸性同一族同类型含氧酸，随同一族同类型含氧酸，随Z，酸性，酸性解释：X的电负性从ClI依次，半径，X对OH上O的电子的吸引力依次，使其电子密度，故酸性。第47页/共49页同一元素不同氧化数的含氧酸，随氧化数同一元素不同氧化数的含氧酸，随氧化数，酸性，酸性解释：中心元素R的电负性相同，随Cl的氧化数，Cln+的正电荷，半径，以及非羟基氧数目，Cl 对O-H上O的电子的吸引力，使O-H上O的电子密度，O-H键强，故酸性。（2）含氧酸的强度的定量表示）含氧酸的强度的定量表示P633?解释酸性递变规律：第48页/共49页