第6章元素化学与无机材料.ppt

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1、第6章元素化学与无机材料1现在学习的是第1页，共54页现在学习的是第2页，共54页现在学习的是第3页，共54页现在学习的是第4页，共54页6.1 单质的物理性质单质的物理性质6.1.1熔点、沸点和硬度熔点、沸点和硬度变化规律都是先升高，再降低。变化规律都是先升高，再降低。上述变化规律主要决定于它们的晶体类型、晶格中上述变化规律主要决定于它们的晶体类型、晶格中粒子间的作用力和晶格能。粒子间的作用力和晶格能。现在学习的是第5页，共54页同一周期，从左到右，晶体类型由金属晶体过渡到同一周期，从左到右，晶体类型由金属晶体过渡到原子晶体和分子晶体。原子晶体和分子晶体。原因原因如第三周期如第三周期Na M

2、g Al Si P S Cl金金属属晶晶体体原原子子晶晶体体分分子子晶晶体体现在学习的是第6页，共54页如第如第4-6周期周期K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn碱金属的半径大，价电子少，因而金属键较弱，碱金属的半径大，价电子少，因而金属键较弱，所以熔点低。所以熔点低。到到d区元素，半径减小，价电子增多，金属键增区元素，半径减小，价电子增多，金属键增强，因此，熔、沸点升高，直至强，因此，熔、沸点升高，直至VI副族；副族；VI副族以后，未成对副族以后，未成对d电子数又减小，因此熔、电子数又减小，因此熔、沸点了降低。沸点了降低。到了到了ds区及区及p区金属，其晶体类型

3、从金属晶体向分区金属，其晶体类型从金属晶体向分子晶体过渡，因此熔点较低。子晶体过渡，因此熔点较低。现在学习的是第7页，共54页“之最之最”在所在单质中硬度最大的是金刚石在所在单质中硬度最大的是金刚石熔点、沸点最低的是氦熔点、沸点最低的是氦硬度最大的金属是铬硬度最大的金属是铬熔点最高的金属是钨熔点最高的金属是钨熔点最低的金属是汞熔点最低的金属是汞现在学习的是第8页，共54页6.1.2 导电性和能带理论导电性和能带理论现在学习的是第9页，共54页1.单质的导电性单质的导电性导体导体半导体半导体绝缘体绝缘体银、铜、金、铝银、铜、金、铝是最好的导电材料。是最好的导电材料。金属的纯度和使用的温度对导电性

4、能也有影响。金属的纯度和使用的温度对导电性能也有影响。p区右上部的元素及稀有气体的单质为绝缘体区右上部的元素及稀有气体的单质为绝缘体p区从区从B到到At对角线附近的元素单质大都具有半导对角线附近的元素单质大都具有半导体的性质，体的性质，硅和锗硅和锗是公认最好的半导体是公认最好的半导体现在学习的是第10页，共54页2.固体能带理论固体能带理论3s3s3s3s*Na2当有当有1mol Na时，由此组合的相应分子轨道就有时，由此组合的相应分子轨道就有1mol，这些分子轨道之间的能级相差小，几乎连成一片，这些分子轨道之间的能级相差小，几乎连成一片，形成了具有一定上限和下限的能带。形成了具有一定上限和下

5、限的能带。这这1mol 分子轨道可以容纳分子轨道可以容纳2mol 的电子，但实际上只的电子，但实际上只有有1mol 的电子在成键轨道，而另一半是空的，此时的电子在成键轨道，而另一半是空的，此时3s能带是未满的，称未满带。能带是未满的，称未满带。现在学习的是第11页，共54页金属晶体中存在这种未满的能带是金属能导电的金属晶体中存在这种未满的能带是金属能导电的根本原因。根本原因。空能级空能级电子占用的能级电子占用的能级3s能带能带未满带中的电子在外界电场的影响下，并不需要消未满带中的电子在外界电场的影响下，并不需要消耗多少能量就可以跃入未满能带的空分子轨道，使耗多少能量就可以跃入未满能带的空分子轨

6、道，使金属具有导电性。金属具有导电性。现在学习的是第12页，共54页镁的镁的3s能带是全满的，叫满带。能带是全满的，叫满带。但但3s和和3p能带发生部分重叠，使能带发生部分重叠，使3s中的电子也可中的电子也可以进入以进入3p能带，所以也可以导电。能带，所以也可以导电。空能级空能级3p电子占用的能级电子占用的能级3s现在学习的是第13页，共54页空带空带满带满带禁带禁带空带空带满带满带禁带禁带半导体半导体满带满带禁带窄禁带窄绝缘体绝缘体满带满带禁带宽禁带宽现在学习的是第14页，共54页现在学习的是第15页，共54页（1）金属与氧的作用）金属与氧的作用s区金属在空气中燃烧时除能生成正常的氧化物外，

7、区金属在空气中燃烧时除能生成正常的氧化物外，还能生成过氧化物。还能生成过氧化物。普通氧化物普通氧化物Li2O、BaO、MgO过氧化物过氧化物Na2O2、BaO2超氧化物超氧化物KO2、BaO4-O-O-O-应用：固体储氧物质，与应用：固体储氧物质，与H2O或或CO2放出放出O2现在学习的是第16页，共54页p区金属元素的活泼性一般远比区金属元素的活泼性一般远比s区金属弱区金属弱锡铅锑铋等在常温下与空气无显著作用。锡铅锑铋等在常温下与空气无显著作用。铝较活泼，易与氧化合，但可形成一层致密的氧铝较活泼，易与氧化合，但可形成一层致密的氧化物保护膜，阻止氧化进一步进行。化物保护膜，阻止氧化进一步进行。

8、d区和区和ds区金属的活泼性也较弱。区金属的活泼性也较弱。从左到右一般逐渐减弱，但不明显。从左到右一般逐渐减弱，但不明显。过渡金属的活泼性从上到下是减弱的。过渡金属的活泼性从上到下是减弱的。现在学习的是第17页，共54页（2）金属的溶解）金属的溶解(H+/H2)(Na+/Na)电极电势电极电势s区的区的数值都比较小，所以用水作氧化剂就数值都比较小，所以用水作氧化剂就能将金属溶解。能将金属溶解。2Na+2H2O=H2+2NaOH铍和镁可形成致密的氧化物膜而稳定铍和镁可形成致密的氧化物膜而稳定p区和和第区和和第4周期周期d区金属及锌的区金属及锌的虽也为负值，虽也为负值，但比但比s区的要大，所以只能

9、溶于酸区的要大，所以只能溶于酸第第5、6周期周期d区和区和ds区金属及铜的区金属及铜的0，所以不，所以不能溶于非氧化性酸能溶于非氧化性酸现在学习的是第18页，共54页不活泼金属可溶于王水。不活泼金属可溶于王水。3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO(g)+3H2OAu+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO(g)+2H2O铌铌,钽钽,钌钌,铑铑,锇锇,铱可溶于浓的铱可溶于浓的HF和和HNO3中中此外，铝镓锡铅铬锌还能溶于碱溶液。此外，铝镓锡铅铬锌还能溶于碱溶液。2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2(g)Sn+2NaOH=Na2SnO2+H2(g)现在学习的是第

10、19页，共54页2.金属的钝化金属的钝化由于金属在空气中氧化生成的氧化膜具有较显由于金属在空气中氧化生成的氧化膜具有较显著的保护作用。著的保护作用。容易产生钝化作用的有铝容易产生钝化作用的有铝,铁铁,铬铬,镍镍,钛及其合金钛及其合金应用：用铁制的容器贮运浓应用：用铁制的容器贮运浓HNO3和浓和浓H2SO4如果在钢中加入铬、铝和硅等，由于生成的氧化膜，如果在钢中加入铬、铝和硅等，由于生成的氧化膜，有效的减慢了钢的氧化。有效的减慢了钢的氧化。现在学习的是第20页，共54页6.2.2非金属单质的氧化还原性非金属单质的氧化还原性易得电子，呈现氧化性，且符合规律。易得电子，呈现氧化性，且符合规律。除除F

11、2、O2外，大多数还具有还原性外，大多数还具有还原性(1)强氧化性，用作氧化剂。强氧化性，用作氧化剂。强弱可用强弱可用 或或G来判断来判断Cl2+2I-=2Cl-+I25Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+(Cl2/Cl)=1.358V (IO3/I2)=1.195V现在学习的是第21页，共54页(2)较不活泼的非金属单质用作还原剂较不活泼的非金属单质用作还原剂碳常用于炼铁碳常用于炼铁3Si+18HF+4HNO3=3H2SiF6+4NO(g)+8H2OSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2(g)一般不与稀酸作用，但可以与氧化性酸反应一般不与稀酸作用，但可以与氧化性

12、酸反应S+2HNO3(浓浓)=H2SO4+2NO(g)C+2H2SO4(浓浓)=CO2(g)+2SO2(g)+2H2O现在学习的是第22页，共54页(3)大多数具有氧化生和还原性。大多数具有氧化生和还原性。2H2+O2=2H2O2Li+H2=2LiH还原性还原性氧化性氧化性Cl2+H2O=HCl+HClO歧化反应歧化反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(4)不活泼的非金属单质可作保护气不活泼的非金属单质可作保护气现在学习的是第23页，共54页6.3无机化合物的物理性质无机化合物的物理性质 6.3.1卤化物的熔点、沸点卤化物的熔点、沸点 现在学习的是第24页，共54页现在学习的是

13、第25页，共54页1.IIA族元素氯化物族元素氯化物,自上而下熔点升高自上而下熔点升高2.多数过渡金属及多数过渡金属及p区熔点低，且同一金属元素的区熔点低，且同一金属元素的低价态氯化物的熔点经高价态的要高。如：低价态氯化物的熔点经高价态的要高。如：FeCl2FeCl3,SnCl2SnCl4非金属的氯化物：非金属的氯化物：PCl5,CCl4,SiCl4 分子晶体分子晶体 活泼金属氯化物：活泼金属氯化物：NaCl,KCl,BaCl2 金属的氯化物：金属的氯化物：AlCl3,FeCl3,ZnCl2 晶体结构晶体结构 离子晶体离子晶体 过渡型过渡型 现在学习的是第26页，共54页6.3.2氧化物的熔点

14、、沸点和硬度氧化物的熔点、沸点和硬度 现在学习的是第27页，共54页活泼金属氧化物：活泼金属氧化物：Na2O,MgO,BaO 非金属的氧化物：非金属的氧化物：SO2,N2O5,CO2 金属的氧化物：金属的氧化物：Al2O3,Fe2O3,TiO2 晶体结构晶体结构 离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体 过渡型过渡型(低低)原子晶体原子晶体 非金属的氧化物：非金属的氧化物：SiO2 过渡型过渡型(高高)金属的氧化物：金属的氧化物：V2O5,CrO3,Mn2O7 相同价态的金属的氧化物的熔点都比其氯化物高相同价态的金属的氧化物的熔点都比其氯化物高 MgOMgCl2,Al2O3AlCl3,Fe2O3Fe

15、Cl3,CuOCuCl2 现在学习的是第28页，共54页6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质 6.4.1氧化还原性氧化还原性（1）高锰酸钾）高锰酸钾 KMnO4 3d54s2 暗紫色晶体，溶液呈紫色。暗紫色晶体，溶液呈紫色。在酸性介质中是很强和氧化剂，氧化能力随介在酸性介质中是很强和氧化剂，氧化能力随介质的减弱而减弱，还原产物也不同。质的减弱而减弱，还原产物也不同。(MnO4-/Mn2+)=1.506V (MnO4-/MnO2)=0.595V (MnO4-/MnO42-)=0.558V 现在学习的是第29页，共54页在酸性条件下在酸性条件下2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn

16、2+5SO42-+3H2O在中性或弱碱性条件下在中性或弱碱性条件下2MnO4-+3SO32-+H2O=2MnO2(s)+3SO42-+2OH-在碱性条件下在碱性条件下2MnO4-+SO32-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O无色溶液无色溶液棕褐色沉淀棕褐色沉淀绿色溶液绿色溶液现在学习的是第30页，共54页（2）重铬酸钾）重铬酸钾 在酸性条件下在酸性条件下 K2Cr2O7 Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O 橙红色橙红色 绿色绿色 2Cr2O72-+3C2H6O+16H+=4Cr3+3C2H4O2+11H2O 检测司机酒后驾车检测司机酒后驾车 2CrO4

17、2-+2H+Cr2O72-+H2O 聚合聚合 水解水解 黄色黄色 橙红色橙红色 Cr3+3OH-=Cr(OH)3=Cr(OH)4-=CrO2-OH-现在学习的是第31页，共54页（3）亚硝酸盐）亚硝酸盐 NO2-既有氧化性又有还原性既有氧化性又有还原性 在酸性介质中表现为氧化性在酸性介质中表现为氧化性 2NO2-+2I-+4H+=2NO(g)+I2+2H2O 遇较强氧化剂，表现为还原性遇较强氧化剂，表现为还原性 Cr2O72-+3NO2-+8H+=2Cr3+3NO3-+4H2O 亚硝酸盐均可溶于水并有毒，是致癌物质亚硝酸盐均可溶于水并有毒，是致癌物质 现在学习的是第32页，共54页（4）过氧化

18、氢）过氧化氢 H2O2 既有氧化性又有还原性，且会发生歧化反应既有氧化性又有还原性，且会发生歧化反应 在酸性或碱性介质中都表现为氧化性在酸性或碱性介质中都表现为氧化性 H2O2+I-+2H+=I2+2H2O 遇较强氧化剂，表现为还原性遇较强氧化剂，表现为还原性 2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2+5O2+8H2O H2O2广泛用于漂白、杀菌、氧化剂。广泛用于漂白、杀菌、氧化剂。作为氧化剂时不会引入杂质；使用时要小心！作为氧化剂时不会引入杂质；使用时要小心！现在学习的是第33页，共54页4.6.2酸碱性酸碱性1.氧化物及其水合物的酸碱性氧化物及其水合物的酸碱性氧化物氧化物酸性氧化物酸性氧

19、化物SO2碱性氧化物碱性氧化物Na2O两性氧化物两性氧化物Al2O3不成盐氧化物，如不成盐氧化物，如CO,NO氢氧化物氢氧化物酸性氢氧化物酸性氢氧化物H2SO3碱性氢氧化物碱性氢氧化物NaOH两性氢氧化物两性氢氧化物Al(OH)3水合物不论酸碱性，都可以表示为水合物不论酸碱性，都可以表示为R(OH)x现在学习的是第34页，共54页习惯上，写酸的化学式时，把氢写在前面习惯上，写酸的化学式时，把氢写在前面写碱的化学式时，写成氢氧化物的形式写碱的化学式时，写成氢氧化物的形式如：硼酸写成如：硼酸写成H3BO3,而不写成而不写成B(OH)3氢氧化镧是碱，则写成氢氧化镧是碱，则写成La(OH)3当当R的氧

20、化值较高时，氧化物的水合物易脱水。的氧化值较高时，氧化物的水合物易脱水。如：如：H5NO5脱脱2个水分子成个水分子成HNO3H5PO5脱脱1个水分子成个水分子成H3PO4对于两性的氢氧化物，如氢氧化铝，既可以写成对于两性的氢氧化物，如氢氧化铝，既可以写成Al(OH)3，又可以写成，又可以写成H3AlO3或或HAlO2现在学习的是第35页，共54页酸碱性强弱的一般规律酸碱性强弱的一般规律（1）最高价态氧化物及其水合物，从左到右（同）最高价态氧化物及其水合物，从左到右（同周期）酸性增强，碱性减弱；自上而下（同族）周期）酸性增强，碱性减弱；自上而下（同族）酸性减弱，碱性增强。副族变化缓酸性减弱，碱性

21、增强。副族变化缓 （2）同一元素形成不同价态氧化物及其水合物时，）同一元素形成不同价态氧化物及其水合物时，一般高价态的酸性比低价态的要强一般高价态的酸性比低价态的要强H2CrO4 H2MoO4 H2WO4 HClO4 HClO3 HClO2 HClO 现在学习的是第36页，共54页R为低价态（为低价态（+3）金属元素（）金属元素（s区和区和d区）时，其区）时，其氢氧化物呈碱性。氢氧化物呈碱性。R为高价态（为高价态（+3+7）非金属或金属性较弱的元）非金属或金属性较弱的元素（素（p区和区和d区）时，其氢氧化物呈酸性。区）时，其氢氧化物呈酸性。R为中间价态（为中间价态（+2+4）一般金属元素（）一

22、般金属元素（p区、区、d区和区和ds区）时，其氢氧化物呈两性。区）时，其氢氧化物呈两性。R的电荷数对氧化物的水合物的酸碱性有影响的电荷数对氧化物的水合物的酸碱性有影响 现在学习的是第37页，共54页2.氯化物与水的作用（水解）氯化物与水的作用（水解）（1）活泼金属的氯化物不水解。）活泼金属的氯化物不水解。pH值不变值不变如：如：NaCl,KCl,BaCl2（2）大多数不太活泼金属的氯化物会不同程度）大多数不太活泼金属的氯化物会不同程度的水解。的水解。pH值变小值变小如：如：MgCl2,FeCl3,SnCl2MgCl2+H2O Mg(OH)Cl+HClZnCl2+H2O Zn(OH)Cl+HCl

23、现在学习的是第38页，共54页FeCl3+H2O Fe(OH)Cl2+HClSnCl2+H2O Sn(OH)Cl(s)+HClSbCl3+H2O SbOCl(s)+2HClBiCl3+H2O BiOCl(s)+2HCl通常水解反应都是分级，可逆的，且产物都不通常水解反应都是分级，可逆的，且产物都不生成沉淀。生成沉淀。也有例外的：也有例外的：配制时要先将固体溶于浓酸，再加适量水配制时要先将固体溶于浓酸，再加适量水配配SnCl2时，通常还要加入此时，通常还要加入此Sn固体固体现在学习的是第39页，共54页（3）多数非金属氯化物和某些高价态金属的）多数非金属氯化物和某些高价态金属的氯化物与水发生完全

24、反应（完全水解）氯化物与水发生完全反应（完全水解）BCl3(l)+3H2O=H3BO3(aq)+3HCl(aq)SiCl4(l)+3H2O=H2SiO3(s)+4HCl(aq)PCl5(s)+4H2O=H3PO4(aq)+5HCl(aq)应用：军事上用作烟雾弹；提纯锗。应用：军事上用作烟雾弹；提纯锗。现在学习的是第40页，共54页3.硅酸盐与水的作用硅酸盐与水的作用SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+2Na2CO3=Na2SiO3+CO2Na2SiO3溶于水所得的粘稠溶液叫做水玻璃溶于水所得的粘稠溶液叫做水玻璃SiO32-+H2O=H2SiO3+2OH-工业上重要的无机粘结剂

25、工业上重要的无机粘结剂现在学习的是第41页，共54页6.5 配位化合物配位化合物6.5.1 配位化合物配位化合物的组成和结构的组成和结构现在学习的是第42页，共54页 阳离子阳离子 d 区、区、ds 区区 中性原子中性原子 Fe(CO)5 极少数高价非金属极少数高价非金属 SiF62-3.中心离子或原子中心离子或原子 配离子的形成体配离子的形成体 含孤对电子含孤对电子 CN-，SCN-，NH3，H2O，Cl-配位剂配位剂4.配位体与配位原子配位体与配位原子 EDTA、KCN、KSCN、NaCl，现在学习的是第43页，共54页配位原子配位原子 与中心离子直接以配位键相结合的与中心离子直接以配位键

26、相结合的配位原子配位原子的总的总数数与中心离子（或原子）以配位键结合的原子与中心离子（或原子）以配位键结合的原子提供电提供电子对子对。N，O，Cl，F，S5.配位数配位数单齿配体单齿配体 一个配体中只有一个配位原子。一个配体中只有一个配位原子。NH3、H2O、Cl-、F-、CN-、S2O32-、SCN-现在学习的是第44页，共54页一个配体中有两个或两个以上的配位原子。一个配体中有两个或两个以上的配位原子。多齿配体多齿配体C2O42氨基乙酸氨基乙酸 NH2CH2COOH乙二胺乙二胺(en)邻二氮菲邻二氮菲丁二酮肟丁二酮肟双齿配体双齿配体现在学习的是第45页，共54页 与中心离子成键的配位体的数

27、目与中心离子成键的配位体的数目配位体数配位体数单齿配体单齿配体，配位数与配位体的数目相同。，配位数与配位体的数目相同。EDTA六齿配体六齿配体 Y4-Co(en)3Cl3、CaY2-CoCl(OH)2(NH3)3H4Y现在学习的是第46页，共54页：易形成易形成较稳定较稳定的五元或六元环。的五元或六元环。螯合物及其特点螯合物及其特点1.1.螯合物螯合物2.2.螯合剂螯合剂Cu(en)22中心离子和多齿配体结合、具有环状结构的配合物。中心离子和多齿配体结合、具有环状结构的配合物。现在学习的是第47页，共54页Cu(NH3)42+2en=Cu(en)22+4NH3如果配合物的形成体是中性原子，配位

28、体是如果配合物的形成体是中性原子，配位体是CO分子，这类配合物称为羰合物。分子，这类配合物称为羰合物。如如Fe(CO)5，Ni(CO)4现在学习的是第48页，共54页3.价键理论价键理论（1）中心离子（或原子）有空的价电子轨道可接）中心离子（或原子）有空的价电子轨道可接受由配位体的配原子提供的孤对电子而形成配位键受由配位体的配原子提供的孤对电子而形成配位键（2）在形成配位化合物时，中心离子提供的空）在形成配位化合物时，中心离子提供的空轨道进行杂化，形成多个具有一定方向的杂化轨道进行杂化，形成多个具有一定方向的杂化轨道，使配合物具有一定的空间构型。轨道，使配合物具有一定的空间构型。现在学习的是第

29、49页，共54页中心离子杂化轨道类型中心离子杂化轨道类型CuCl2-、Ag(NH3)2+、Ag(SCN)2-、Au(CN)2-（1）配位数）配位数 247Ag+4d10sp杂化杂化Ag(NH3)2+NH3NH34d 5s 5p键角键角180现在学习的是第50页，共54页sp3 Be2+(1s2)、Zn2+(3d10)、Cd2+、Hg2+配合物配合物（2）配位数配位数4sp3 NiCl42-、Ni(NH3)42+，2个未成对电子，正四面体。个未成对电子，正四面体。现在学习的是第51页，共54页按配位原子英文字母顺序排列。按配位原子英文字母顺序排列。7.1.3 配合物的命名配合物的命名阴离子配体阴

30、离子配体 中性分子配体中性分子配体 合合 中心离子（氧中心离子（氧化数化数、）内界顺序内界顺序同类型配体顺序同类型配体顺序H2O配体数目用一、二、三、四等数字表示。配体数目用一、二、三、四等数字表示。NH3不同配体间以不同配体间以 隔开。隔开。现在学习的是第52页，共54页 CrCl2(H2O)4Cl 一一氯化二氯氯化二氯 四水合铬（四水合铬（）三氯化五氨三氯化五氨 一一水合钴（水合钴（）Co(NH3)5(H2O)Cl3 PtCl2(NH3)2 二氯二氯 二氨合铂（二氨合铂（）Co(NO2)3(NH3)3三硝基三硝基 三氨合钴（三氨合钴（）PtCl(NO2)(NH3)4CO3碳酸一锯碳酸一锯 一硝基一硝基 四氨合铂（四氨合铂（）现在学习的是第53页，共54页 H2PtCl6 四四异异硫氰硫氰 二氨合铬（二氨合铬（）酸铵）酸铵六氯合铂（六氯合铂（）酸）酸K4Fe(CN)6六氰合铁（六氰合铁（）酸钾）酸钾NH4Cr(NCS)4(NH3)2Ag(SCN)2-二硫氰合银（二硫氰合银（）配离子）配离子现在学习的是第54页，共54页