非金属元素课件VIP

概述,非金属AAAAAAAHHe1s1BCNOFNe2s22p1SiPSClArns2np2AsSeBrKrns2np3TeIXens2np4AtRnns2np5ns2np6共22种元素讲解顺序：卤素氧族氮族碳族硼族,通性单质卤化氢HX与氢卤酸卤素的含氧酸及其盐其它卤化物,卤族元素,1.价电子构型,X2eX-,ns2np5,与稳定的8电子构型仅缺一个电子，在同周期元素中核电荷最多，原子半径最小,易获得电子，是同周期中非金属性最强的元素,2.化学性质：活泼，以盐的形式存在,3.电负性大F4.0Cl3.0Br2.8I2.5,卤素通性,同理，拆开2对电子，氧化数为5拆开3对电子，氧化数为7,F只有-1价，与其化合的元素往往呈最高氧化值如AsF5，SF6，IF7,4.常见的氧化值：-1，+1，+3，+5，+7如HClHClOHClO2HClO3HClO4,c.颜色：逐渐加深,固态为分子晶体,1.物理性质,a.熔、沸点较低,状态：F2(g)Cl2(g)Br2(l)I2(s),b.溶解性：在水中溶解度小，有机溶剂中大,相似相溶原理,d.气味、毒性：有刺激性气味，有毒,卤素单质,2.成键特征,a.结合一个e形成X-，如NaCl,b.提供一个成单P电子形成共价键，如HX,X2,c.以X-的形式作为配体形成配合物，如AlF63-,CuCl42-,HgI42-,d.价层轨道杂化后形成共价化合物，如ClF3,BrF5,e.SP3杂化后形成含氧酸如HXO，HXO2，HXO3，HXO4,3.化学性质,F2与Cu、Ni、Mg生成氟化物，阻止进一步反应F2可储存在Cu、Ni、Mg制成的容器中,干燥的Cl2不与Fe反应，可将氯储存在Fe罐中,氧化性F2Cl2Br2I2(还原性：IBrClF),a.与金属反应,F2：所有金属,Cl2：多数金属,Br2和I2：较活泼的金属,b.与非金属反应F2：除He、Ne、Ar、Kr、O2、N2之外的所有非金属Cl2、Br2：多数非金属I2：少数非金属，如PI3,例：与H2反应X2+H22HX,氧化反应：2X2+2H2O4H+4X+O2,)在1molL-1酸性溶液：F2、Cl2发生上述反应)在中性溶液：F2、Cl2、Br2可以)在1molL-1碱性溶液：F2、Cl2、Br2、I2均可,c.与水反应,歧化反应：X2+H2OH+X+HXO3HXO2H+2X+HXO3-,反应：Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O（常温）3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O（75热水）Br2+2NaOHNaBr+NaBrO+H2O（室温）3Br2+6NaOH5NaBr+NaBrO3+3H2O（50）3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O(任何温度),d.卤素间的置换反应,F2+2Cl-2F-+Cl2,I-溶液中通入氯气或加入氯水，颜色由黄棕红色紫黑色无色,Cl2+Br-2Cl-+Br2Br-溶液中通入Cl2氯气棕红色,实验室,高沸点难挥发性酸与卤化物作用,CaF2+2H2SO4(浓)Ca(HSO4)2+2HF,NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl,3NaBr+H3PO4(浓)Na3PO4+3HBr,3NaI+H3PO4(浓)Na3PO4+3HI,H2SO4(浓)+2HBrBr2+SO2+2H2O,H2SO4(浓)+8HI4I2+H2S+4H2O,制取HBr、HI不能用浓硫酸,需用磷酸,浓硫酸可氧化部分HBr、HI,1.制备工业上：H2在X2中燃烧,卤素的氢化物,2.物理性质,HFHClHBrHI,以色散力为主，相对分子质量分子间力,熔、沸点,刺激性气味的无色气体，在空气易与水蒸气结合形成白色酸雾,a.酸性,3.化学性质,HFHClHBrHI,b.还原性和热稳定性,还原性增强，热稳定性减弱,HFHClHBrHI,用于SiO2含量的测定,刻蚀玻璃。HF应保存在塑料或内涂石蜡的容器中,无论HF气体还是氢氟酸溶液都对玻璃有强的腐蚀作用：4HF(g)+SiO22H2O+SiF4(g)6HF(aq)+SiO22H2O+H2SiF6(aq),dHF的特殊性,1.键型X-半径，变形性，离子性成分，共价性如：AlF3AlCl3AlBr3AlI3(离子型)(共价型),金属的氧化数，对阴离子的极化作用，阴离子的变形作用，则共价性,其它卤化物,如：NaClMgCl2AlCl3SiCl4PCl5SF6离子性，共价性,2.溶解度大多数易溶于水，重金属卤化物难溶，如AgX,p区元素，同一主族，从上下，元素金属性卤化物离子性，共价性,如：NF5PF5AsF5SbF5BiF5离子性，共价性,同一周期，由左右，元素非金属性，卤化物离子性，共价性,氟化物的溶解度反常,如CaF2CaCl2CaBr2CaI2难溶易溶易溶易溶,CaX2为离子型，F-半径小，CaF2晶格能大，难溶,AgFAgClAgBrAgI易溶难溶难溶难溶,变形性,相互极化,键的共价性，溶解度,(X为sp3杂化),+1HXO,+3HXO2,+5HXO3,+7HXO4,1.结构,卤素的含氧酸及其盐,2.酸性、氧化性及稳定性,HClOHBrOHIOHClO2HBrO2HClO3HBrO3HClO4HBrO4HIO4,稳定性增强,3.重要的含氧酸及其盐,(1)次卤酸及其盐,次卤酸：HClOHBrOHIO弱酸(Ka)2.810-82.010-92.310-11,不稳定：仅存在于稀溶液中,HClO酸性60%与易燃物质相遇，发生爆炸,冷、稀溶液比较稳定,浓溶液不稳定。,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，用作炸药比KClO3更稳定,NH4ClO4：现代火箭推进剂,氧与硫氧与硫的成键特征氧及其化合物硫及其化合物,价层电子构型：ns2np4,其原子获两个电子可达到稳定8电子层结构，即有较强的非金属性,氧与硫的成键特征,1单质,分子轨道表达式：,O2,O2O3同素异形体,强氧化性,酸度不同，氧化性不同,氧及其化合物,SP2杂化,臭氧分子中无单电子，为反磁性物质,O3,(1)分子结构,中心O：,无论在酸性介质还是碱性介质，氧化性都很强,不稳定性:2O33O2rHm=-286kJmol-1,O3性质,氧化性:,H2O2双氧水,H2O2结构,(1)物理性质,a.无色粘稠液体,极性比水强,氢键,b.在固态和液态时分子易发生缔合,沸点(150C)比水高,c.与水可以任何比例互混,常用的双氧水为浓度30%的过氧化氢水溶液,2.氧的氢化物过氧化氢,(2)化学性质,不稳定性，易分解,2H2O22H2O+O2,储存在光滑塑料瓶或棕色玻璃瓶中,置于阴凉处,弱酸性,如H2O2+Ba(OH)2BaO2+2H2O,分解生成的活性氧具有杀菌消毒作用,而且不造成二次污染,氧化还原性,既可以做氧化剂又可以做还原剂,H2O2+2I-+2H+I2+2H2O,5H2O2+2I2=2IO3-+4H2O+2H+,作为氧化剂,作为还原剂,2HIO3-+5H2O2=I2+5O2+6H2O,H2O2还原性较弱，只有遇到更强的氧化剂才显还原性,Cl2+H2O22HCl+O2,H2O2的一些氧化还原反应,1.单质硫S：环状S8分子,硫的同素异形体(1)物理性质：斜方硫单斜硫弹性硫密度/gcm-32.061.99颜色黄色浅黄色190的熔融硫稳定性95.510-24肉色黑色白色黑黑,3.硫的硫化物,溶于浓HCl(6molL-1以上)SnS（棕）PbS（黑）CdS（黄）Ksp10-3010-25PbS4HCl(浓)H2PbCl4H2S,溶于HNO3(氧化还原反应)CuSCu2SAg2S3CuS8HNO33Cu(NO3)22NO3S4H2O,溶于王水(浓HNO3：浓HCl1：3)3HgS2HNO312HCl3H2HgCl43S2NO4H2O,溶于Na2SSb2S33Na2S2Na3SbS3,双水解Al2S36H2O2Al(OH)33H2S,溶于多硫化物(氧化还原反应)SnSSnS2棕色黄色如：SnS+Na2S2=Na2SnS3,CuAg浓HNO3,硫化物溶解性小结,KCaNaMgAl溶于水,MnFeCoNiZn溶于稀HCl,SnCdPb浓HCl(或稀HNO3),Hg王水,（2）多硫化物通式：Na2Sx(x26)氧化还原性,SO2,a）结构：V型，与O3相似S：不等性sp2杂化,b）性质：有毒、易溶于水具有氧化还原性SO22H2S3S+2H2OSO22CO2CO2S2SO2+O22SO3(Cat:V2O5),S：3s23p4,4.硫的氧化物,SO3,a）结构：平面三角形分子,S：杂化,b）性质：强氧化性可以使单质磷燃烧,将碘化物氧化为单质碘5SO3+2P5SO2+P2O5SO3+2KIK2SO3+I2吸水性：SO3+H2OH2SO4,a.酸性：中强酸；不稳定，易发生分解，仅存在于水溶液中,b.还原性为主：介质不同，现象不同酸性：中性：碱性：,5.硫的含氧酸亚硫酸,c.氧化性H2SO32H2S3S3H2O,d.亚硫酸盐：正盐除K+、Na+、NH4+外，都不溶于水，酸式盐都溶于水,2Na2SO3+O22Na2SO4,4Na2SO33Na2SO4+Na2S,还原性,受热易分解,S：3s23p4,O：2s22p4,硫酸：重要的化工原料，用途广泛,(1)分子结构：S，sp3杂化,6.硫的含氧酸硫酸,(2)性质,脱水性:从有机化合物中夺取与水分子相当的氢和氧,二元强酸，强吸水性：作干燥剂,强氧化性:,Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2+2H2O3Zn+4H2SO4(浓)3ZnSO4+S+4H2O4Zn+5H2SO4(浓)4ZnSO4+H2S+4H2O,与非金属：,与活泼金属：,与不活泼金属：,Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2SO2+2H2O,C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O,P+5H2SO4(浓)P2O5+5SO2+5H2O,S+2H2SO4(浓)3SO2+2H2O,氮族(VA)：N,P,As,Sb,Bi,非金属,准金属,金属,价电子构型：ns2np3,氮簇元素概述,Sb.Bi+5氧化数的氧化性强，且稳定不如+3氧数稳定，说明ns2中的一对电子不容易失去.这种现象称为惰性电子对效应.,惰性电子对效应,Sn、Pb+4价氧化性强，且稳定性不如+2价,(如NaBiO3为强氧化剂),键级=3反磁性,1.单质N2,(1)分子轨道表达式：,(2)价键结构式：,氮及其化合物,结构：不等性sp3杂化，三角锥形,制备:,2.氨及铵盐,(1)NH3氨,性质:,a.物理性质,b.NH3的化学性质,取代反应,COCl2+4NH3CO(NH2)2+2NH4Cl,NH2OH(无色固体)N2H4(无色液体),还原性,2NH3+3Cl2N2+6HClNH3+HClNH4Cl(冒白烟),与Cl2，Br2反应,检查氯气管道是否漏气,(黄色火焰),(制硝酸),纯O2中燃烧,配合反应,4NH3+Cu2+Cu(NH3)42+8NH3+CaCl2CaCl28NH3BF3+NH3F3BNH3,3.氮的氧化物,N：sp2杂化后,氮的含氧酸及其盐,结构：,(1)亚硝酸（HNO2）,制备：,a.不稳定性2HNO2N2O3(兰)H2ONO+NO2+H2O,b.弱酸性(略强于HAc),性质：,Ba(NO2)2+H2SO4(稀，冷)=BaSO4+HNO2NO+NO2+H2O=2HNO2,氧化性(产物均为NO),氧化还原性：酸性介质具较强氧化性,b.氧化还原性,NO2-+,I-I2+NOFe2+Fe3+NOSn2+Sn4+NO,遇强氧化剂,还原性(产物均为),+,碱性介质还原性较强,NO2-配位能力强,NO2；ONO,亚硝酸盐热稳定性高,特别是碱金属和碱土金属的亚硝酸盐,(1)碳的同素异形体,金刚石(sp3杂化),石墨(sp2杂化),富勒烯碳原子簇（如C60）,原子晶体,硬度最大,熔点最高的单质,由60个碳原子组成的32面体的空心球结构,1.碳,碳及其重要化合物,(2)碳的氧化物一氧化碳,CO与N2是等电子体,一个键一个键一个配位键,二氧化碳(CO2),C：sp杂化,-70凝结成干冰（制冷剂）,2.碳酸及其盐,(1)CO2溶于水，大部分CO2H2O,极小部分H2CO3,(2)CO32-的结构,C：sp2杂化,(3)碳酸及其盐的热稳定性(解释原因),a.H2CO3MgCO3,Ag2CO3PbCO3CdCO3FeCO3分解T/218315350282价电子构型8e(18+2)e18e(9-17)e,碱金属碳酸盐(LiCO3除外)碱土金属碳酸盐过渡金属碳酸盐铵盐,(4)碳酸盐的溶解性：,碳酸盐：碱金属(Li除外)，NH4+,Tl+盐易溶，其他难溶,酸式碳酸盐：碱金属(NaHCO3除外)，碱土金属，某些二价金属酸式盐易溶。,1.单质同素异形体：无定形硼，晶形硼棕色粉末，黑灰色化学活性高，硬度大，熔点，沸点都很高,硼及其重要化合物,-菱形硼（B1