无机化学教案8.docx
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1、第八章非金属本章要求1 .卤素单质的化学性质,非金属性的递变规律,卤素单质的制备方法。卤化氢和氢卤酸的性质,氢卤酸的酸性及其递变规律,氢卤酸的制备。氯的含氧酸的酸性及其氧化性、稳定性和它们的递变规律。2 .熟练掌握过氧化氢的不稳定性、氧化还原性。掌握硫化氢、硫化物、硫的含氧酸及其盐的主要性质。3 .了解氮族元素的通性,掌握氨、铵盐、硝酸及其盐、亚硝酸及其盐的主要性质。4 .掌握磷酸的酸性、缩合性及其磷酸盐的溶解性。5 .掌握碳的重要化合物的性质,掌握碳酸及碳酸盐的重要性质。了解硅酸及硅酸盐的结构及基本性质。了解硅、硼的重要化合物的性质。通过硼酸及其化和物的结构和性质,掌握硼的缺电子性质。已知的
2、非金属元素共22种,种类不算多,而且,其性质有规律可循。同一族元素性质相似。本章共计11学时第一节卤素1-1.卤素的性质1 .物理性质表81卤素的性质氟氯溴碘原子序数9173553价电子构型2s22P53s23P54s24P55s25P5氧化值-1-1.+1.+3.+5.+7-1.+1.+3.+5.+7-1.+1.+3.+5.+7共价半径rcor / pm6499114127电负性4.03.02.82.5电离能 I / kJ mol-11681125111401008熔点t m/-220-101-7.3113沸点tb/-188-34.559183物态气体气体液体固体颜色淡黄色黄绿色红棕色紫黑色
3、2 .化学性质X2+2e =2X-氧化性:F25 B2 I2(1)与金属反应F2可与所有元素剧烈反应生成氟化物(除He、Ne、Ar、O2、N2);Cl2可与所有金属反应,剧烈程度不如F2;Br2、I2只与部分金属反应,反应温度比与C12反应高。例: Fe + X2 f FeX3(2)与非金属反应与O2、N2不能直接化合F2:全部反应;Cl2:多数;Br2、I2:部分例:X2+ H2=2HX+H2F2Cl2Br2I2反应条2件:在暗处爆炸光照或点火Pt丝网,500K Pt丝网,700K(3)与水、碱的反应卤素与水可发生两类反应:X2+ H2O 1七2H+2X-+1/202 t(1)X2+ H20
4、、- H+ X-+ HXO(2)F2与水的反应主要按(1)式进行,能激烈的放出02。C12与水主要按(2)式发生反应,生成盐酸和次氯酸,后者在日光照射下可以分解出02:Cl2+ H20- HCl + HClO2HC10无一2HCl +02 tBr2和I2与纯水的反应极不明显,只是在碱性溶液中才能显著发生类似(2)的歧化反应:Br2+2K0H KBr + KBrO + H20I2+6NaOH5NaI + NaI03+3H203 .卤素单质的制备卤素大多以卤化物的形式存在,一般制备卤素单质的方法是将卤离子氧化。F2氧化性强,F-还原性极弱,目前还没有氧化剂可把它氧化成F2,只能用电解的方法,无水条
5、件下,在溶有HF的KF熔盐中进行,阳极析出氟气,阴极析出氢气。Cl2:工业上:电解食盐水。实验室用MnO2或KMnO4与HCl作用:2KMnJ+16HC1(浓)一-*2MnC:l2+5C13( g)+2KC1+ MHQM必(.s)+4HC1(浓】工岫叫+ Q ( g)+2HpBr2:海水中含溴,在一定条件下,通入Cl2置换出Br2,再纯化。Cl2+2Br- Br2+2Cl-I2:藻类植物中提取,I-还原性强,许多氧化剂可将其氧化。如:Cl2+2I- I2+2Cl-Br2+2I- I2+2Br-1-2.卤化氢和氢卤酸1.卤化氢(1)性质:无色,有刺激性气味的气体,极易溶于水。液态卤化氢不导电,说
6、明它是共价型化合物。热稳定性1/湿+K洱 Cg)HF=HX比1窜生成唔HBrHIAHsKj/niol-271-92.3-36.426.5inoo七分解百分率不分解1.4X10/0.旅33%还原性HCl (g) HBr (g) NaHSO+ HI (g)1. SHI (g)-H1浓)一*4I2+ HS (g)十4用0(副反应)生成的小用Pb蛇试纸检蛉口2.制备.直接合成H2+ ci2*1火,2HC1工业)但在日光或25(TC易爆炸2 2).浓H2s04+卤化物(用高沸点酸取代低沸点酸)CaF2或NaCl等,但HI, HBr不能用此法CaF2(s)+ H2so4(浓)-CaSO4+2HF t(3)
7、卤化物水解(实验室)(主要制HBr和HI)r2P (红)+3S2-42PX3PKS +3国0-耳P0+3HK ( g)3 .氢卤酸HF HCl HBr HI弱酸强酸第二节氧族元素2-1.通性1 .价电子层结构ns2np4,氧化态-2、+2、+4、+6,氧仅显-2价(除H202及0F2外)。2 .氧族元素原子最外层6个电子,因而它们是非金属(钋除外),但不及卤素活泼。3 .随着原子序数增大,非金属性减弱,氧硫是非金属、硒、碲是半金属,钋是典型金属。氧的电负性最高,仅次于氟,所以性质非常活泼,与卤族元素较为相似。2-2氧氧是地壳中含量最多的元素,约占总质量的48.6%;游离氧在空气中的体积分数约为
8、21%;它的化合物广泛分布于地壳岩石和江、河、湖、海中。氧有160,170,18O三种同位素,能形成02和03两种单质。2-3臭氧臭氧是浅蓝色气体,因它有特殊的鱼腥臭味,故名臭氧。03是02的同素异形体。空气中放电或电焊时,都会有部分氧气转变成臭氧。在距离地面2040 km的天空中存在一个臭氧层。臭氧层能吸收来自太阳的强紫外辐射而保护场面的生物少受辐射的损害。02h 2002+003许多还原性气体,尤其是N0和氟里昂(CC12F2)对臭氧层的破坏力最大。臭氧是比氧气更强的氧化剂,它能氧化硫化氢及单质硫成硫酸并放出氧气;能被单质汞、银等还原为过氧化物和氧气;2Ag +203一- Ag202+20
9、2S +303+ H20- H2S04+302能被碘化钾还原为氧气和氢氧化钾使湿润的KI的淀粉试纸变蓝,故可用此检出臭氧:2KI +03+ H20- I2+02+2K0H臭既具有强氧化能力,也有好的漂白能力,可用作纸浆、棉麻、油脂、面粉等的漂白剂,饮水的消毒剂及废水、废气的净化剂。2-4过氧化氢现在国内市场有市售的30%和3%两种,后者多为医用双氧水。国外还有60%的高浓度商品。1 .制备:电解60%H2S04溶液,减压蒸馏得H2s208,水解可得H202。H2S208+2H20=2H2s04+H202 t2 .性质:过氧化氢俗称双氧水。纯品是无色粘稠液体,能合水以任意比例混合。H202的结构
10、是H00H,中间部分的一0一0一称为过氧碱。(1)热不稳定性:易分解生成氧气和水,150以上猛烈分解。变价金属离子能起催化作用。如 Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cr3+。其氧化电位:E(H2O2/H2O)=1.76 V,而其还原电位:E(O2/H2O2)=0.682 V; E(MnO2/Mn2+)=1.23 V,光照及少量金属离子存在都能促进分解。氧化还原性:由于H2O2氧化数处于中间,既是强氧化剂,又是中等强度的还原剂:能被锰离子或二氧化锰催化分解.H2O2+ Mn2+- MnO2+2H+;H2O2+ MnO2+2H+- Mn2+02 f +2H2O;2H2O2MnO22H2O + O2
11、f能被 I-、Sn2+、Fe2+、甚至 CrO2-、PbS 等还原:21-+ H2O2+2H+- I2+2H2OSn2+ H2O2+2H+- Sn4+2 H2O2Fe2+ H2O2+4OH -2Fe (OH) J2CrO2-+2H2O2+2OH-2CrO42-+4H2OPbS + 4H2O2PbSO4 + 4H2O能被高锰酸钾、二氧化锰、氯气等氧化:测定过氧化氢的含量:5H2O2 + 2MnO4+ 6H+ 清除器皿上MnO2污迹:H2O2 + MnO2 + 2H+除去残留氯:H2O2 + Cl22 Mn2+ + 5O2 f + 8H2O;Mn2+ + O2f + 2H2O;O2f + 2HCl
12、;(3)弱酸性:与强碱如氢氧化钙、氢氧化钡等生成过氧化物,过氧根能转移。H2O2+ Ba (OH)2-BaO2+2H2OBaO2可看作是H2O2的盐。3.用途:1)漂白:用于棉、麻、毛、丝绸、纸、木制家具等的漂白;2)消毒:3%的过氧化氢为外用医药消毒剂,食品工业的消毒剂;工业强氧化剂:用于合成无机和有机过氧化物。如用于洗涤剂的过硼酸钠和过碳酸钠,用于医药消毒的过氧乙酸;用于合成维生素B1、B2及激素类药物;还用于燃料电池的燃料、防毒面具中的氧源及液体燃料推进剂等。第三节硫及其化合物3-1单质硫1 .物理性质及溶解性:单质硫主要有斜方硫(菱形硫)、单斜硫和弹性硫三种同素异形体。955斜方硫(柠
13、檬黄)三=单斜硫(深黄色)斜方硫和单斜硫都是环状S8的分子晶体,易溶于CS2和CC14等有机溶剂。当加热熔融时成为浅黄色的液体,160以上环发生断裂,成为长链状分子。若将加热到大约200时的熔融硫迅速倒入冷水中得到棕黄色的玻璃状弹性硫。弹性硫不溶于任何溶剂,在室温下的空气中需要一年的时间才能慢慢转变为晶态硫。2 .化学性质:与铝和碳在加热时生成三硫化二铝和二硫化碳;在加热时能被浓硫酸氧化成二氧化硫,被硝酸氧化生成硫酸和一氧化氮;在碱中发生歧化反应生成硫化钠和亚硫酸钠。2Al +3s q Al2s3C +2s 工-CS2硫还能与热的浓硫酸和硝酸反应S + H2SO4(浓)一3SO2+2H2OS
14、+2HNO3-H2SO4+2NO t2-2硫的氧化物和含氧酸1. SO2和 H2SO3二氧化硫是具有强刺激气味的无色气体。具有漂白作用。易溶于水生成亚硫酸,亚硫酸具有弱酸性,强的还原性。也是烟雾中的主要污染物。SO2极易液化(0,193KPa)(1)制备方法麻,工业:S + O2- SO23FeS2+8O2- Fe3O4+6SO2硫铁矿(黄铁矿)实验室:Na2sO3(s)+2HC1(浓)一-SO2 t +2NaCl + H2OK1 =1.3x10-2K2 =6.1x10-8H2sO3为二元中强酸。H2sO3工、H+ HSO3-HSO3-、H+sO32-(2)化学性质酸性溶液: H2so3 +
15、4 H+ + 4e-S + 3 H2O;E0= 0.45VSO42+4 H+2e H2SO3+ H2O;E0= 0.17V碱性溶液:SO42-+ H2O +2e-& SO32-+2OH-;Ea=-0.93V2. SO3和 H2s04(1) SO3制备250口十口45cllc(2) H2so4的性质物理性质吸水性和和脱水性:化学性质:浓硫酸能被铜、磷、碳还原为二氧化硫,被锌还原为S或H2S。酸性:为二元强酸,K2=1.2 X10-2。H2so4- H+ HSO4-完全电离HSO4H+ SO42, K2=1.2 X10-2。浓H2SO4具有吸水性,用作干燥剂。(放热)浓H2so4具有脱水性,(还能
16、夺取H、O生成H2O)热的浓H2SO4是强氧化剂不1替发Cu +坨5。4(浓)4、CuS“+ SO21洱0活送金属:32n +4Hzs“(浓)-32rLs口。+ S +4H04Zn +5H2SO4(浓)J 4ZnSO4+ HS 十4H20非金属:2P+5星占(浓),A2HsP0j+5SO3 t +迥0C +2H2SO4(浓)* C5 f +2S02 f +双。3.浦口沼均30412c +1珥0棉纤维、淀粉、糖脱水而炭化。钝化作用浓度90%的浓H2so4,在Fe、Al表面形成薄膜。制备生产:用98.3%的浓硫酸吸收SO3生成发烟硫酸,再用稀硫酸稀释为98%的产品浓硫酸。若用水直接吸收则会生成难溶
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