基础化学第12章教学课件.ppt

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1、基础化学第12章教学课件基础化学基础化学 第12章 元素及无机化合物简介12.1 一些基本概念12.2 s区元素12.3 p区元素12.4 d区元素12.5 ds区元素 分子的变形性和极化率分子的变形性和极化率 12.1.112.1 一些基本概念 在外电场作用下，分子的正负电荷重心分离而产生诱导偶极的过程称为分子的变形极化。衡量分子在电场作用下变形性大小的量度称为极化率。色散力色散力 12.1.212.1 一些基本概念 分子间由于“瞬间偶极”产生的相互作用力，称为色散力。色散力存在于一切分子之间，即存在于极性分子间以及极性与非极性分子间。色散力与分子的变形性有关，分子的变形性越强就越易被极化，

2、其色散力也越强。金属性和非金属性金属性和非金属性 12.1.312.1 一些基本概念 （1）由单质的氧化性判断，一般情况下，单质的氧化性越强，对应元素的非金属性也越强。（2）由单质和酸或者和水的反应程度来看，反应越剧烈，对应元素的非金属性越强。（3）由元素所对应氢化物的稳定性判断，对应的氢化物越稳定，其非金属性越强。（4）由单质和氢气化合的难易程度判断，和氢气化合越容易，对应元素的非金属性越强。（5）由元素的最高价氧化物对应水化物的酸性来判断，其水化物的酸性越强，则对应元素的非金属性越强。（6）由对应阴离子的还原性判断，阴离子的还原性越强，对应元素的非金属性越弱。电离能电离能 12.1.412

3、.1 一些基本概念 使基态的气态原子或离子失去电子所需要的最低能量称为电离能。电离能可以用来定量地比较气态原子失去电子的难易，电离能越大，原子越难失去电子，其金属性越弱；反之，金属性越强。所以它可以比较元素的金属性强弱。影响电离能大小的因素包括有效核电荷、原子半径和原子的电子构型。屏蔽作用屏蔽作用 12.1.512.1 一些基本概念 在多电子原子中，由于核外电子不止一个，它们彼此之间存在相互排斥作用，这种排斥作用或削弱核（带正电）对电子的吸引力。我们将这种由于核外电子之间相互排斥而抵消了一部分核电荷对核外电子吸引力的作用称为屏蔽作用或屏蔽效应，电子亲和能电子亲和能 12.1.612.1 一些基

4、本概念 气态原子（基态）获得一个电子成为-1价气态离子时所释放的能量叫作电子亲和能。非金属元素一般有较大的电离能，难于失去电子，但它有非常明显的得电子倾向。12.2 s区元素 s s区元素单质简介区元素单质简介 12.2.1 碱金属和碱土金属是活泼的金属元素，因此在自然界中不存在碱金属和碱土金属的单质，这些元素多以离子型化合物的形式存在。s s区元素单质的物理性质区元素单质的物理性质1 s区元素单质大都是有银白色金属光泽的金属，它们的物理性质表现为导电、导热性好，密度小，硬度小，熔点低。表12-1和表12-2分别列出了碱金属元素和碱土金属元素的基本物理性质。12.2 s区元素 12.2 s区元

5、素 12.2 s区元素 s s区元素单质的化学性质区元素单质的化学性质212.2 s区元素 s区元素是最活泼的金属元素，易与H2直接化合成MH、MH2离子型化合物，与O2形成正常氧化物、过氧化物。s s区元素的氧化物区元素的氧化物 12.2.212.2 s区元素 碱金属中的锂和所有碱土金属在空气中燃烧时，生成普通氧化物M2O和MO。12.2 s区元素 除铍和镁外，所有碱金属和碱土金属都能分别形成相应的过氧化物M2O2和MO2，其中只有钠和钡的过氧化物可由金属在空气中燃烧直接得到。Na2O2可以用来作为氧气发生剂和漂白剂。Na2O2在熔融时几乎不分解，但遇到棉花、木炭或铝粉等还原性物质时，就会发

6、生爆炸，使用Na2O2时应注意安全。拓展阅读12.2 s区元素 例12-1 过氧化钠中氧元素的化合价是多少？请写出过氧化钠与水反应的化学反应方程式。解：Na2O2中氧元素是-1价（过氧化物中的氧元素都是-1价），它与H2O的反应如下：2Na2O2+2H2O 4NaOH+O212.2 s区元素 思 考 题 12-1 某金属过氧化物A，可用作潜水艇中的氧气发生剂，但在使用过程中需注意如下事项：与还原性物质如木炭、铝粉等直接接触会引起爆炸。请问，这种物质为何物？12.2 s区元素 除了锂、铍、镁外，其他碱金属和碱土金属都能分别形成超氧化物MO2和M(O2)2。其中，钾、铷、铯在空气中燃烧能直接生成超

7、氧化物MO2。超氧化物也是强氧化剂。超氧化钾与二氧化碳作用可放出氧气。12.2 s区元素 s s区元素的氢氧化物区元素的氢氧化物 12.2.312.2 s区元素 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体，它们在空气中易吸水而潮解，故固体NaOH和KOH常用作干燥剂。s s区元素的盐区元素的盐 12.2.4晶体类型晶体类型1 碱金属的盐大多数是离子晶体，它们的熔点、沸点较高。12.2 s区元素 晶体颜色晶体颜色212.2 s区元素 由于碱金属离子和碱土金属离子是无色的，所以它们的盐的颜色一般取决于阴离子的颜色。溶解度溶解度3 碱金属盐类一般易溶于水，少数难溶于水，如LiF、Li2CO3、Li3PO

8、4等。碱金属的盐一般具有较强的热稳定性。碱金属卤化物在高温时挥发而不易分解，硫酸盐在高温下既不挥发也难分解。碱金属硫酸盐都易溶于水，其中以硫酸钠最重要。Na2SO410H2O称为芒硝，在空气中易风化脱水变为无水硫酸钠。12.2 s区元素 这一反应可以用来鉴定Na。此外，NaSb(OH)6也是难溶的钠盐，也可以利用其生成反应鉴定Na 。碱土金属盐类除卤化物、硝酸盐外多数溶解度较小。钙盐中以CaC2O4的溶解度为最小，因此常用生成白色CaC2O4的沉淀反应来鉴定Ca 。BaSO4甚至不溶于酸，因此可以用Ba 来鉴定SO4。而Ba 的鉴定则常利用生成黄色BaCrO4沉淀的反应。BaSO4的溶解度特别

9、小，是唯一无毒的钡盐，它能强烈吸收X射线，可在医学上用于胃肠X射线透视造影。拓展阅读+2+2+2+2-12.2 s区元素 1.Na2CO3和NaHCO3 2.KNO33.MgCO34.CaCO312.2 s区元素 12.3 p区元素 卤族元素卤族元素 12.3.1 卤族元素是指元素周期表中第A族元素，包括F、Cl、Br、I、At，简称卤素。它们在自然界中都以典型的盐类存在，是成盐元素。卤族元素的单质都是双原子分子，它们的物理性质的改变都是很有规律的，随着分子量的增大，卤素分子间的色散力逐渐增强，颜色变深，它们的熔点、沸点、密度、原子体积也依次递增。卤素单质为非极性分子，易溶于有机溶剂，溶液的颜

10、色与溶液的浓度、溶剂的极性有关。常见的卤素单质的基本物理性质见表12-412.3 p区元素 12.3 p区元素 1.卤素与氢气的反应2.卤素与水的反应12.3 p区元素 12.3 p区元素卤素与氢气的反应卤素与氢气的反应1 12.3 p区元素卤素与水的反应卤素与水的反应2 卤素对水的氧化作用 卤素的水解作用 卤素均具有刺激性气味，吸入较多卤素蒸气会中毒。发生严重氯气中毒时，可吸入乙醚和酒精的混合蒸气。溴腐蚀皮肤时，要先用甘油或苯洗伤口，再用水洗。拓展阅读12.3 p区元素 例12-2 将溴化钾和碘化钾的混合溶液中通入过量氯气，把溶液蒸干后并将剩余物灼烧，最后残余的物质是（）。A.氯化钾 B.氯

11、化钾和碘 C.氯化钾和溴 D.氯化钾和溴化钾 解：溴化钾和碘化钾都能与氯气反应，即 2KBr+Cl2 2KCl+Br2；2KI+Cl2 2KCl+I2 所以向溶液中通入过量氯气后，溶液中留下氯化钾、溴分子和碘分子，考虑到溴单质极易挥发，所以蒸干过程中，溴单质已挥发掉。考虑到碘单质加热条件下能升华，所以灼烧过程中，碘单质必定已升华了。最后留下的物质必定是氯化钾，即答案选A。12.3 p区元素 Add Your Text2.氢卤酸的还原性1.氢卤酸的酸性3.氢卤酸的热稳定性12.3 p区元素 氧族元素氧族元素 12.3.2 氧族元素是周期系第A族元素，包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)

12、、钋(Po)五种元素，其中氧、硫、硒是典型的非金属元素，钋是一种稀有的放射性金属元素，其物理性质似铊、铅、铋，化学性质近似碲。氧族元素的价电子构型为ns2np4。表12-6为氧族元素的物理性质。12.3 p区元素 12.3 p区元素 12.3 p区元素氧气的物理性质氧气的物理性质1 氧气在常温常压下为无色、无味的气体，其密度为1429 g/L，熔点为-2184，沸点为-182962，氧气在-182962 时液化成淡蓝色液体，在-2184 时凝固成雪花状淡蓝色固体。12.3 p区元素氧气的化学性质氧气的化学性质2 氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以与金属、非金属、化合物等多种物质发生氧化反

13、应，反应剧烈程度因条件不同而异，可表现为缓慢氧化、燃烧、爆炸等，反应中放出大量的热。3.常见硫的化合物1.硫的物理性质2.硫的化学性质12.3 p区元素 硒的氧化物硒的氧化物1（1）二氧化硒（2）三氧化硒12.3 p区元素 硒的含氧酸硒的含氧酸2（1）亚硒酸（2）硒酸12.3 p区元素 氮族元素氮族元素 12.3.312.3 p区元素 氮元素主要以单质存在于大气中，天然存在的氮的无机化合物较少。磷较容易氧化，在自然界中不存在单质，它主要以磷酸盐的形式分布在地壳中。氮族元素中半径较小的N和P是非金属元素，随着原子半径的增大，Sb和Bi过渡为金属元素，处于中间的As为准金属元素。因此，本族元素在性

14、质上表现出从典型的非金属逐渐递变过渡到金属。氮族元素单质的物理性质见表127。12.3 p区元素 12.3 p区元素 12.3 p区元素 （1）N2。N2在常温常压下是无色、无臭、无味的气体。其沸点为-195.8。N2微溶于水。（2）NH3。NH3是氮元素的重要化合物之一，几乎所有的含氮化合物都可以由它制取。（1）白磷（2）红磷（3）黑磷12.3 p区元素 金属锑呈银白色，性脆，有独特的热缩冷胀性。锑有三种同素异形体：黄锑、黑锑和灰锑。常温下锑在水和空气中都比较稳定，也不与稀酸作用，但能与硝酸、热浓硫酸、浓盐酸、王水等反应。12.3 p区元素 碳族元素碳族元素 12.3.412.3 p区元素

15、纯净的单质状态的碳有三种同素异形体：金刚石、石墨和C60。一氧化碳一氧化碳1纯的CO为无色、无刺激性气味的气体。12.3 p区元素 CO进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。因此CO具有毒性。CO是良好的气体燃料，在氧气中燃烧时可以生成CO2；也是重要的化工原料，在冶金工业上还可用作还原剂。拓展阅读12.3 p区元素 二氧化碳二氧化碳212.3 p区元素 二氧化碳是空气中常见的化合物，其分子式为CO2，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。固态CO2俗称干冰，干冰升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也常

16、在舞台中用于制造烟雾。CO2一般不燃烧，也不支持燃烧，常被用作灭火剂，但Mg燃烧时不能用CO2来灭火，这是因为会发生如下反应：2Mg+CO2 2MgO+C拓展阅读点燃12.3 p区元素 硼族元素硼族元素 12.3.512.3 p区元素 硼族元素的价电子层结构为ns2np1，其氧化数为+3和+1，以+3为特征，在+3氧化态时完全是共价化合物。12.3 p区元素 单质硼有多种同素异形体，无定形硼为棕色粉末，晶体硼呈灰黑色。单质硼的硬度近似于金刚石，硼的电阻很大，但它的电导率却随着温度的升高而增大。硼族元素的物理性质见表12-8。12.3 p区元素 硼单质硼单质1 硼单质包括结晶态和无定形态两种同素

17、异形体，结晶态的硼具有多种复杂的结构。在单质硼的晶体中存在一个由12个硼原子构成的正20面体基本结构单元，12个硼原子位于20面体的12个顶点。由于20面体的连接方式不同、化学键不同，所以可以形成各种晶体类型，但都属于原子晶体，熔点、沸点很高，硬度很大（在单质中仅次于金刚石）。12.3 p区元素 铝单质铝单质2 铝在空气中极易被氧化，在表面形成一层致密的氧化铝保护膜，使其不易被一般的无机酸碱所腐蚀。铝能与氧气剧烈反应，并放出大量的热。由于铝与氧结合力极强，因此可与某些金属氧化物发生置换反应制备其他金属，称之为铝热法。铝的电导率虽然低于铜，但密度小。12.3 p区元素 硼酸硼酸1 硼酸（H3BO

18、3）是无色、有光泽的鳞片状晶体，在空气中很稳定，受热后发生失水作用。酸微溶于水，它的电离不是从自身分子的羟基中电离出H，而是与来自H2O分子的HO 形成配位键，从而释放出H 。+-12.3 p区元素 硼砂硼砂212.3 p区元素 硼砂俗称四硼酸钠，常含结晶水，有Na2B4O5(OH)48H2O和Na2B4O5(OH)43H2O两种。硼砂为无色结晶粉末，在空气中易风化。硼砂在常温下不溶于水，但易溶于沸水。铝的重要化合物有氧化物、氢氧化物及卤化物。氧化铝有-Al2O3、-Al2O3和-Al2O3三种变体。氧化铝（Al2O3）是一种难熔的且不溶于水的白色粉末，经灼烧后的氧化铝也不溶于酸。氢氧化铝Al

19、（OH）3是两性物质，既溶于酸又溶于碱。氢氧化铝的碱性比酸性略强，故铝盐都易水解。12.3 p区元素 12.4 d区元素 钛（钛（TiTi）、锆（）、锆（ZrZr）和铪（）和铪（HfHf）12.4.1钛的性质和用途钛的性质和用途1 钛属于高熔点的轻金属，具有许多优异性能：钛比铁轻，比强度（强度与质量之比）是铁的2倍多，是铝的5倍；钛具有铁和铝所不能比的抗腐蚀性能，所以广泛应用于制造航天飞机、火箭、导弹、潜艇、轮船和化工设备。钛还能承受超低温，用于制备盛放液氮和液氧等的器皿。此外，钛具有生物相容性，用于接骨和人工关节，故誉为“生物金属”。金属钛的制备金属钛的制备212.4 d区元素 业上钛的生产

20、一般采用TiCl4的金属热还原法。过量的Mg和MgCl2用稀盐酸处理除去，得到“海绵钛”。钛的重要化合物钛的重要化合物TiOTiO2 23 天然TiO2是金红石，属于简单四方晶系，是典型的AB2型化合物结构，常称之为金红石结构。TiO2俗称钛白，是一种优良的白色颜料，具有折射率高、着色力和遮盖力强、化学稳定性好等优点，是制备高级涂料和白色橡胶的重要原料；也是陶瓷工业特别是功能陶瓷（如BaTiO3）的重要原料；另外，也可用作造纸和人造纤维工业的消光剂。纳米TiO2有极好的光催化性能，在有机污水处理领域有广阔的应用前景。12.4 d区元素 锆和铪的性质和用途锆和铪的性质和用途4 镧系的收缩使锆和铪

21、的性质极为相似。锆是具有钢灰色的可锻金属，铪是银白色的柔软性可锻金属。它们都是活泼金属，在高温下，能与空气反应生成氧化物保护膜；在更高的温度下，氧化速率会增大。锆和铪主要用于原子能工业。锆用作核反应堆中核燃料的包套材料。铪具有特别强的热中子吸收能力，主要用于制造军舰和潜艇原子反应堆的控制棒。锆合金强度高，宜做反应堆结构材料。铪合金难熔，具有抗氧化性，用于制造火箭喷嘴、发动机和宇宙飞行器等。锆不与人体的血液、骨骼及组织发生作用，可用作外科和牙科医疗器械，并能强化和代替骨骼。它们还可用于化工设备和电子管的吸气剂等。12.4 d区元素 钒（钒（V V）、铌（）、铌（NbNb）和钽（）和钽（TaTa）

22、12.4.2 金属钒及其化合物金属钒及其化合物1 钒是银灰色有延展性的金属，但不纯时硬而脆。钒是活泼金属，易呈钝态，常温下不与水、苛性碱及稀的非氧化性酸作用，可溶于氢氟酸、强氧化性酸和王水，也能与熔融的苛性碱反应。钒有金属“维生素”之称。含微量钒的钢具有高强度、高弹性、抗磨损和抗冲击性能，广泛应用于结构钢、弹簧钢、工具钢、装甲钢和钢轨等特种钢材中。12.4 d区元素 铌和钽铌和钽212.4 d区元素 铌和钽都是钢灰色金属，略带蓝色。它们具有极其相似的性质，都有很强的抗腐蚀能力，能抵抗浓热的盐酸、硫酸、硝酸和王水。铌和钽最重要的性质是具有吸收氧、氮和氢等气体的能力。铬（铬（CrCr）、钼（）、钼

23、（MoMo）和钨（）和钨（W W）12.4.3 铬的性质和用途铬的性质和用途1 铬是极硬、银白色的脆性金属，常温下对一般腐蚀剂的抗腐蚀性高，广泛用作电镀保护层。铬能溶于稀盐酸和稀硫酸 铬在硝酸、磷酸或高氯酸中易形成致密的氧化物保护膜而被钝化，故呈惰性 铬主要用于制造合金钢和电镀。合金钢或镀层有极高的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和光亮性，广泛应用于汽车、自行车和精密仪器制造业。铬的化合物中最重要的是重铬酸钾，是分析化学的重要试剂。12.4 d区元素 钼和钨的性质及用途钼和钨的性质及用途212.4 d区元素 钼和钨有极其相似的性质。它们都是银白色高熔点金属，在常温下很不活泼，钼和钨大量用于制造合金钢，

24、可提高钢的耐高温强度、耐磨性和抗腐蚀性等。锝（锝（TcTc）和铼（）和铼（ReRe）12.4.412.4 d区元素 锝和铼是B族金属。锝和铼都是高熔点金属。锝是已有公斤级产量的人造元素。铼是高活性的催化剂，选择性好，抗毒能力强，广泛应用于石化工业。铁系金属铁系金属 12.4.512.4 d区元素 铁系金属包括锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)和镍(Ni)。锰位于元素周期表的第B族，铁、钴、镍是B族。锰和铁被称为黑色金属，钴和镍是有色金属。铂系金属铂系金属 12.4.6 铂系金属元素包括钌（Ru）、铑（Rh）、钯（Pd）、锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt），因为它们的性质非常相似，在自然界共生，

25、所以统称铂系金属。铂系金属除锇呈蓝灰色外，其余均呈银白色。铂系金属都有很好的吸收气体的能力，特别是吸收氢气和氧气的能力。铂系金属呈化学惰性，在常温下不与氧、氟、氮等非金属反应，具有极高的抗腐蚀性能。铂系金属除做催化剂外，还有其他广泛的用途。12.4 d区元素 12.5 ds区元素 铜族元素单质及化合物铜族元素单质及化合物 12.5.1 铜、银、金都很柔软，有极好的延展性和可塑性，金尤其如此。铜族元素都是不活泼金属，Cu、Ag、Au的活泼性递减。铜在空气中加热时可与氧反应生成黑色氧化铜，而金、银加热却不与氧作用。铜在潮湿的空气中可以生锈。1.一价化合物2.二价化合物12.5 ds区元素 锌族元素

26、单质及化合物锌族元素单质及化合物 12.5.2 锌族单质都是银白色金属，其熔点和沸点不仅低于碱土金属，而且还低于铜族元素，并按锌、镉、汞的顺序下降。锌、镉、汞的活泼性以ZnCdHg依次递减。锌是较为活泼的金属，在加热条件下，可与绝大多数的非金属发生化学反应。汞蒸气若被人体吸入会产生慢性中毒而导致牙齿松动、毛发脱落、神经错乱等。12.5 ds区元素 12.5 ds区元素 锌的化合物锌的化合物1（1）氧化锌（ZnO）（2 2）氢氧化锌）氢氧化锌Zn(OH)Zn(OH)2 2它是白色粉末，为不溶于水的两性化合物，它既能溶于酸，又能溶于碱可在Zn2+的可溶盐溶液中加适量碱，产生白色氢氧化锌的胶状沉淀，室温下（或低于312 K）在水中稳定，当温度高于312 K时则开始分解成ZnO 12.5 ds区元素 汞的化合物汞的化合物2 Hg2+与S、O、I、Cl等元素形成的化合物往往有显著的共价性，呈现很深的颜色和较低的溶解度。氧化汞(HgO)有两种变体，Hg2+溶液（中硝酸汞）与强碱作用，得到黄色的氧化汞；缓慢加热硝酸汞或由Na2CO3沉淀Hg(NO3)2得到红色的氧化汞。汞的常见化合物还有氯化亚汞(Hg2Cl2)、硝酸汞Hg(NO3)2、硝酸亚汞Hg2(NO3)2等。谢谢观看！