无机化学p区元素三学习教案.pptx

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1、无机化学无机化学(wjhuxu)p区元素三区元素三第一页，共40页。15.1 卤素卤素(l s)*15.1.6 拟卤素拟卤素(l s)及拟卤化物及拟卤化物15.1.5 卤素卤素(l s)的含氧化合的含氧化合物物15.1.4 卤化物卤化物 多卤化物多卤化物 卤素互化物卤素互化物15.1.3 卤化氢或氢卤酸卤化氢或氢卤酸15.1.2 卤素单质卤素单质15.1.1 卤素概述卤素概述第1页/共40页第二页，共40页。卤族(l z)元素的性质变化：卤素(l s)(VII)F Cl Br I价电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5共价半径/pm6499114133第一电离能/kJ

2、mol-116811 2 5111401008电负性3.982.962.663.16电子亲和能/kJmol-1-328 -349 -325 -295氧化(ynghu)值 -1-1，1，3，5，715.1.1 15.1.1 卤素概述卤素概述卤素概述卤素概述第2页/共40页第三页，共40页。1.卤素单质(dnzh)的物理性质聚集状态g g l sb.p./-188 -34 59 185 m.p./-220 -102 -7 114颜色浅黄 黄绿 红棕 紫分子间力小大F2 Cl2 Br2 I215.1.2 15.1.2 卤素卤素卤素卤素(l s)(l s)单单单单质质质质第3页/共40页第四页，共40

3、页。F2 Cl2 Br2 I2X2 氧化(ynghu)性：强弱X-还原性：弱强 氧化(ynghu)还原性氧化(ynghu)性最强的是F2，还原性最强的是I。2.卤素单质的化学性质2.889 1.360 1.07740.5345：/V)/XX(2-结论：第4页/共40页第五页，共40页。激烈(jli)程度歧化反应(fnyng)：可见(kjin)：氯水,溴水,碘水的主要成分是单质。在碱存在下，促进X2在H2O中的溶解、歧化。与H2O反应：氧化反应：第5页/共40页第六页，共40页。歧化反应(fnyng)产物：常温加热低温I2Br2Cl2ClO-ClO-第6页/共40页第七页，共40页。(氧化(yn

4、ghu)手段的选择)(1)F2(g)电解(dinji)：(2)Cl2(g)实验室：工业(gngy)(电解)：3.卤素单质的制备+HF第7页/共40页第八页，共40页。(3)Br2(l)氧化剂：(反歧化)(4)I2(s)海藻(hi zo)为原料：纯化(chn hu)：智利(zh l)硝石为原料：+-+12H10Cl2IOI2)(5ClO6H322过量O2HIMn2I4HMnO2222+-第8页/共40页第九页，共40页。常温下，卤化氢都是无色具有刺激性气味(qwi)的气体。HFHClHBrHI分解温度/15001000300键能/kJmol-1570432366298酸性弱强分子极性沸点稳定性熔

5、点*-83.57-114.18-86.87-50.80m.p./*19.52-85.05-66.71-35.1b.p./6.373.572.761.40/(10-30cm)15.1.3 15.1.3 卤化卤化卤化卤化(l hu)(l hu)氢和氢卤酸氢和氢卤酸氢和氢卤酸氢和氢卤酸-271.1-92.3-36.4-26.5/kJmol-11.卤化(l hu)氢或氢卤酸的性质递变第9页/共40页第十页，共40页。HClHF直接(zhji)合成法复分解(fnji)反应复分解(fnji)反应工业：实验室：2.2.卤化氢或氢卤酸的制备卤化氢或氢卤酸的制备第10页/共40页第十一页，共40页。卤化物水解(

6、shuji)HBr和HI(X=Br,I)不能用复分解反应实际上能否选用(xunyng)其他酸用复分解反应制备HBr和HI?第11页/共40页第十二页，共40页。15.1.4 15.1.4 卤化物卤化物卤化物卤化物 多卤化物多卤化物多卤化物多卤化物 卤素卤素卤素卤素(l s)(l s)互化互化互化互化物物物物(1)卤化物的分类(fn li)金属(jnsh)卤化物：非金属卤化物：等卤素与电负性比较小的元素生成的化合物。1.卤化物：第12页/共40页第十三页，共40页。水解(shuji)性：性质：离子型共价型熔点：高低溶解性：大多易溶于水易溶于有机溶剂导电性：水溶液，熔融导电无导电性对应氢氧化物不是

7、强碱的都易水解(shuji)，产物为氢氧化物或碱式盐易水解(shuji),产物为两种酸BX3,SiX4,PCl3金属卤化物非金属卤化物(2)卤化物的性质：记：Sn(OH)Cl，SbOCl，BiOCl第13页/共40页第十四页，共40页。卤化物的键型及性质的递变规律：同一(tngy)周期：从左到右，阳离子电荷数增大，离子半径减小，离子型向共价型过渡，熔沸点下降。例如(lr)：NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4b.p./1465 1412 181(升华)57.6 同一金属不同卤素：AlX3 随着X半径的增大(zn d)，极化率增大(zn d)，共价成分增多。例如：离子键 共 价 型 Al

8、F3 AlCl3 AlBr3 AlI3 b.p./1272 181 253 382第14页/共40页第十五页，共40页。A的卤化物均为离子键型，随着(su zhe)离子半径的减小，晶格能增大，熔沸点增大。例如：NaF NaCl NaBr NaIm.p./996 801 755 660 同一金属(jnsh)不同氧化值：高氧化值的卤化物共价性显著，熔沸点相对较低。例如：SnCl2 SnCl4；SbCl3 SbCl5m.p./247 -33 73.4 3.5第15页/共40页第十六页，共40页。-3I为直线型-*2.多卤化物第16页/共40页第十七页，共40页。+1HXO次卤酸+3HClO2亚卤酸+

9、5HXO3卤酸+7HXO4高卤酸15.1.5 15.1.5 卤素卤素卤素卤素(l s)(l s)的含氧化合物的含氧化合物的含氧化合物的含氧化合物1.各类卤素(l s)含氧酸根的结构(X为sp3杂化)第17页/共40页第十八页，共40页。(1)(1)次卤酸及其盐次卤酸及其盐次卤酸：HClO HBrO HIO酸性(sun xn)氧化(ynghu)性稳定性：大小2.810-8 2.610-9 2.410-11弱酸()1.495 1.3410.983)/VX/XO(-2.卤素(l s)的含氧酸及其盐第18页/共40页第十九页，共40页。重要(zhngyo)反应：漂白粉第19页/共40页第二十页，共40

10、页。(3)(3)卤卤酸及其盐酸及其盐卤酸：HClO3 HBrO3 HIO3酸性(sun xn)：强 强 近中强 酸性(sun xn)1.458 1.513 1.209已获得(hud)酸的浓度：40%50%晶体(jngt)稳定性：大小)/VX/XO(2-3第20页/共40页第二十一页，共40页。主要主要(zhyo)(zhyo)反反应：应：氧化(ynghu)制备鉴定(jindng)I-、Br-混合溶液第21页/共40页第二十二页，共40页。氧化(ynghu)性只有在高浓度Cl2气才能实现且难度很大。通常(tngchng)利用碱性条件：6V3.1)/ClCl(1.513V)/Br(BrO-22-3=

11、0.613V)Br/(BrO 0.89V)/Cl(ClO-3-=第22页/共40页第二十三页，共40页。重要重要(zhngyo)(zhngyo)卤酸卤酸盐：盐：KClO3KClO3强氧化性：(与各种易燃物混合(hnh)后，撞击爆炸着火)KClO3与C12H22O11的混合物的火焰(huyn)火柴头中的氧化剂(KClO3)第23页/共40页第二十四页，共40页。(4)(4)高高卤酸及其盐卤酸及其盐高卤酸：HClO4 HBrO4 H5IO61.226 1.763 1.60都是强氧化剂,均已获得(hud)纯物质,稳定性好。4-=)104.4(偏高碘酸HIO4)/V/XO(XO34-高碘酸H5IO6酸

12、性(sun xn)：酸性(sun xn)最强 强 弱第24页/共40页第二十五页，共40页。重要(zhngyo)反应：第25页/共40页第二十六页，共40页。重要重要(zhngyo)(zhngyo)高卤酸盐：高卤酸盐：高氯酸盐高氯酸盐 高氯酸盐多易溶于水，但K+、NH4+、Cs+、Rb+的高氯酸盐的溶解度都很小。KClO4稳定性好,用作炸药(zhyo)比KClO3更稳定。NH4ClO4：现代(xindi)火箭推进剂。Mg(ClO4)2,Ca(ClO4)2可用作干燥剂第26页/共40页第二十七页，共40页。可得40%溶液(rngy)可得固体(gt)1.495 1.55 1.451.409氧化(y

13、nghu)性(除HClO2)(5)氯的各种含氧酸性质的比较HClO HClO2 HClO3HClO4酸性：稳定性：/V)X/(-氧化型不稳 不稳 相对稳定 稳定第27页/共40页第二十八页，共40页。15.2.1 稀有气体稀有气体(x yu q t)的的发现发现15.2 稀有气体稀有气体(x yu q t)15.2.4 稀有气体稀有气体(x yu q t)化合物化合物15.2.3 稀有气体的存在和分离稀有气体的存在和分离15.2.2 稀有气体的性质和用途稀有气体的性质和用途第28页/共40页第二十九页，共40页。15.2.1 15.2.1 稀有气体稀有气体稀有气体稀有气体(x yu q(x y

14、u q t)t)的发现的发现的发现的发现Ar稀有气体(x yu q t)：He Ne Ar Kr Xe Rn“第三位小数的胜利”空气分馏(fnli)氮：1.2572 gL-1化学法制备氮：1.2505gL-1价层电子构型：ns2np6第29页/共40页第三十页，共40页。15.2.2 15.2.2 稀有气体的性质稀有气体的性质稀有气体的性质稀有气体的性质(xngzh)(xngzh)和用途和用途和用途和用途 He Ne Ar Kr Xe RnI1/kJmol-1 2372 2087 1527 1357 1176 1043 m.p./-272 -249 -189 -157 -112 -71S/ml

15、/kgH2O 8.6 10.5 33.6 59.4 108 230临界温度(ln ji wn d)/K 5.25 44.5 150.9 209.4 289.7 378.1 稀有气体(x yu q t)的物理性质：第30页/共40页第三十一页，共40页。15.2.4 15.2.4 稀有气体稀有气体稀有气体稀有气体(x yu q(x yu q t)t)化合物化合物化合物化合物1.合成：XePtF6(红色(hngs)晶体)思路：已合成 O2PtF6第31页/共40页第三十二页，共40页。2.2.空间空间(kngjin)(kngjin)构型构型VSEPR理论(lln)：思考(sko)：XeF4和XeF

16、2各为何种分子构型？第32页/共40页第三十三页，共40页。15.3 p区元素区元素(yun s)化合物化合物性质的性质的 递变规律递变规律15.3.2 p区元素区元素(yun s)的氢化物的氢化物15.3.5 p区元素区元素(yun s)含氧酸盐的含氧酸盐的 溶解性和热稳定性溶解性和热稳定性15.3.4 p区元素化合物的氧化还原性区元素化合物的氧化还原性15.3.3 p区元素的氧化物及其水合物区元素的氧化物及其水合物15.3.1 p区元素的单质区元素的单质第33页/共40页第三十四页，共40页。CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClGeH4AsH3H2SeHBrSnH4SbH3H2

17、TeHI稳定性增强还原性减弱(jinru)水溶液酸性增强稳定性减弱(jinru)还原性增强水溶液酸性增强15.3.2 p15.3.2 p区元素区元素区元素区元素(yun s)(yun s)的氢化物的氢化物的氢化物的氢化物第34页/共40页第三十五页，共40页。以第四周期(zhuq)元素的氢氧化物或含氧酸为例：KOH Ca(OH)2 Ga(OH)3强碱(qin jin)强碱(qin jin)两性 Ge(OH)4 H3AsO4 H2SeO4 HBrO4 两性偏酸 中强酸 强酸 强酸酸性增强(zngqing)，碱性减弱15.3.3 p15.3.3 p区元素的氧化物及其水合物区元素的氧化物及其水合物区

18、元素的氧化物及其水合物区元素的氧化物及其水合物第35页/共40页第三十六页，共40页。氢氧化物(qn yn hu w)或含氧酸，可记作：(OH)mROnm：羟基氧的个数 n：非羟基氧的个数例：HClO4 即 HOClO3 m=1，n=3酸性的强弱取决于羟基氢的释放难易，而羟基氢的释放又取决于羟基氧的电子密度。若羟基氧的电子密度小,易释放氢,酸性强。Pauling规则(guz)：(定性)第36页/共40页第三十七页，共40页。H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4 羟基(qingj)氧的电子密度取决于中心原子R的电负性、半径(bnjng)、氧化值非羟基(qingj)氧的数目 若 R 的

19、电负性大、半径小、氧化值高则羟基氧电子密度小，酸性强；非羟基氧的数目多，可使羟基氧上的电子密度小，酸性强。例如：R电负性 1.90 2.19 2.58 3.16 半径 氧化值非羟基氧 0 1 2 3酸性第37页/共40页第三十八页，共40页。酸性(sun xn)HClO4 HNO3电负性 3.16 3.04n(非羟基氧)3 2酸性(sun xn)H2S2O7 H2SO4n(非羟基氧)2.5 2缩和程度(chngd)愈大，酸性愈强。酸性 HClO HClO2 HClO3 HClO4 n(非羟基氧)0 1 2 3 第38页/共40页第三十九页，共40页。Pauling规则(guz)(半定量)：n=3 特强酸 (103)HClO4n=2 强酸 (=10-1103)H2SO4,HNO3n=1 中强酸 (=10-410-2)H2SO3,HNO2n=0 弱酸 (10-5)HClO,HBrO第39页/共40页第四十页，共40页。