第十三章--氧族元素PPT课件

.,1,第十三章氧族元素,氧O：存在形式O2（大气圈）、H2O（水圈）、SiO2及硅酸盐，其它含氧化合物（岩石圈）。丰度48.6%，居第1位。硫S：天然单质硫矿；硫化物矿。方铅矿PbS，闪锌矿ZnS；硫酸盐矿：石膏CaSO42H2O，芒硝Na2SO410H2O，重晶石BaSO4，天青石SrSO4，占0.048%居第16位硒Se：硒铅矿PbSe碲Te：碲铅矿PbTe钋Po：放射性元素，本章不做介绍。,.,2,1.氧气及氧的化合物,一.氧气和氧化物1、氧气的制备加热含氧化合物制氧气2BaO2（加热）2BaO+O22NaNO3（加热）2NaNO2+O2最常见的是催化分解KClO3工业上制取O2的方法是分馏液化空气,.,3,2、氧气的性质常温下，无色无味无臭气体，在H2O中溶解度小，O2为非极性分子，H2O为极性溶剂，在水中有水合氧分子存在。水中少量氧气是水生动植物赖以生存的基础。90K液化，成淡蓝色液体；54K凝固，成淡蓝色固体。,.,4,（1）和大多数单质直接化合成氧化物2Mg+O22MgOS+O2SO2（2）和大多数非金属氢化物反应2H2S+O22S+2H2O2H2S+3O22SO2+2H2O4NH3+3O22N2+6H2O4NH3+5O24NO+6H2O（3）和低价氧化物反应生成高价氧化物2CO+O22CO2（4）和硫化物反应2As2S3+9O22As2O3+6SO2,.,5,3、氧化物的酸碱性,（1）酸性氧化物绝大多数非金属氧化物属于酸性氧化物，还有某些高价金属氧化物，如CO2,SO3。Mn2O7HMnO4，CrO3H2CrO4.（2）碱性氧化物：多数金属氧化物属于碱性氧化物，如Na2O。（3）两性氧化物少数金属氧化物Al2O3,ZnO等，还有极个别的非金属氧化物As2O3等属于两性氧化物。（4）不显酸性和碱性的氧化物CO,NO,N2O属于不显酸性和碱性的氧化物。,.,6,4、氧化物酸碱性的规律,1同周期元素的最高价氧化物从左到右酸性增强Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7BBABAAAA2同主族同价态氧化物从上到下碱性增强N2O3P2O3As2O3Sb2O3Bi2O3AAABABB3同一元素多种价态的氧化物氧化数高的酸性强MnOMnO2MnO3Mn2O7BABAA,注：A代表酸性氧化物；B代表碱性氧化物；AB代表两性氧化物,.,7,二、臭氧,1、臭氧的分子结构臭氧的分子式为O3，价层电子总数：6026，3对，2个配体，价层电子对构型：三角形，中心氧原子的杂化方式：sp2不等性杂化。,.,8,2.臭氧的产生、性质和存在,在高温和放电的条件下，O2可以变成O3。如雷雨季节里闪电，产生的高压放电，可引发反应3O22O3O3淡蓝色，有鱼腥气味，由于分子有极性，在水中溶解度比O2大些。O3氧化性很强.,.,9,大气层中，离地表20km40km有臭氧层,很稀，在20km处的浓度为0.2ppm。总量相当于在地表覆盖3mm厚的一层。臭氧层可以吸收紫外线，O3=O2+O,对地面生物有重要的保护作用。近些年来，还原性气体SO2、H2S的大量排放对臭氧层有破坏作用。对此应严加控制。尤其是制冷剂氟利昂（一种氟氯代烃）放出的Cl是O3分解的催化剂，对破坏臭氧层有长期的作用。此项研究已获得1995年度Nobel化学奖。,.,10,三、过氧化氢,1.H2O2的分子构型,中心O价层电子总数为61（H）1（OH）8，4对，2配体，sp3不等性杂化。单电子轨道与H的1s，O的2p成键，孤对电子使键角变得小于10928。,.,11,2、过氧化氢的性质,（1）H2O2是二元弱酸H2O2的浓溶液和碱作用成盐过氧化物可以看成一种特殊的盐,产生氧气的盐。,.,12,（2）H2O2氧化还原性质,在酸中是强氧化剂（生成-2价的H2O）2HI+H2O2I2+2H2O氧化剂PbS+4H2O2PbSO4+4H2O氧化剂油画的染料中含Pb(II)，长久与空气中的H2S作用，生成黑色的PbS，使油画发暗。用H2O2涂刷，生成PbSO4，油画变白。碱中是较好还原剂（生成0价的O2）3H2O2+2MnO4-2Mn2+3O2+2H2O+2OH-书596很多反应H2O2做还原剂、氧化剂均不引入杂质，被称为“干净的”还原剂、氧化剂。用途：漂泊、杀毒。,.,13,3、过氧化氢的制取,（1）电解水解法A.用Pt做电极，电解NH4HSO4饱和溶液B.在H2SO4作用下，使（NH4)2S2O8水解,.,14,（2）乙基蒽醌法通空气，利用空气中的氧制H2O2,在Pd催化下，通入H2，醌又变成醇。可以反复通入O2和H2，制得H2O2,.,15,（3）实验室制法BaO2+H2SO4BaSO4+H2O2这是用强酸制取弱酸的常用方法。,.,16,2.硫和硫的化合物,一、单质硫两种常见的同素异形体斜方硫和单斜硫，斜方硫是的硫单质。368.6K是两种晶体的相变点，转变速度很慢固体斜方硫的分子是S8，环状结构。书599加热固体，熔化后气化前，开环形成长链，迅速冷却得具有长链结构的弹性硫，有拉伸性。,.,17,1.硫和单质作用,SO2SO2；S3F2SF6（无色液体）C2SCS2；Hg+SHgSFe+SFeS（低价硫化物）,2.硫和酸碱作用,S+2HNO3H2SO4+2NO3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2OS的歧化反应,.,18,二、硫化氢,1、制法FeS+2HCl(稀)=H2S+FeCl2FeS+H2SO4(稀)=H2S+FeSO4,.,19,2、硫化氢性质,（1）物理性质：无色、有臭鸡蛋气味，在水中溶解度不大，饱和溶液的浓度为0.1mol/L，故制备时可用稀酸。（2）弱酸性酸性比醋酸和碳酸都弱,.,20,（3）还原性H2S有较强的还原性：小结：氢硫酸是一种还原性的二元弱酸,.,21,1、碱金属硫化物（IA、IIA、NH4+的硫化物）（1）易溶解、易潮解Na2S+H2O=NaOH+NaHS2CaS+2H2O=Ca(HS)2+Ca(OH)2Ca(HS)2+2H2O=H2S+Ca(OH)2,.,22,（2）易形成多硫化物Na2S的水溶液放置在空气中，S2-被氧化成S22-Na2Sx多硫化钠Na2S无色，随着S的数目增加，Na2Sx变黄、变红。多硫化物不稳定，遇酸易分解，如过硫化钠：Na2S2有S沉淀，出现浑浊,1、碱金属硫化物（IA、IIA、NH4+的硫化物）（1）易溶解、易潮解Na2S+H2O=NaOH+NaHS,三、硫化物,.,23,2、重金属的硫化物,（1）颜色ZnS白色CdS,SnS2黄色SnS（灰色）MnS浅粉红色HgS（红色）Ag2S,PbS,CuS,Cu2S，Hg2S，FeS,Fe2S3,CoS黑色（2）难溶性难溶于H2O，根据Ksp不同，在酸中的溶解性也不相同。书605,.,24,四硫的含氧化合物,（一）.SO21、结构,.,25,2.SO2的物理性质,SO2无色，有刺激性气味，SO2容易液化，沸点较高，分子有极性。1体积H2O可溶40体积SO2，得H2SO3。H2SO3只存在于溶液中，至今未制得H2SO3纯物质。H2O+SO2=H2SO3,.,26,3、SO2和H2SO3的化学性质,（1）H2SO3：二元中强酸,.,27,（2）SO2和H2SO3的氧化-还原性,H2SO3在酸、碱中均可歧化在气相中SO2被氧化的过程极慢，需要V2O5催化还原为S,.,28,（3）漂白作用,SO2溶于H2O后生成H2SO3，可以与有色的有机色素加成，生成无色有机物，因此有漂白作用。这种漂白不同于漂白粉的氧化漂白作用。,.,29,4.SO2和H2SO3的制法,1氧化法从低价到（IV）价工业常用2与酸反应实验室常用,.,30,5、焦亚硫酸钠,NaHSO3受热，分子间脱水得焦亚硫酸钠。焦亚硫酸钠，缩水时不变价，Na2S2O5中的S仍为IV价,.,31,（二）SO3和H2SO4,1.SO3的结构性质常温下，气态SO3分子呈平面三角形。0时SO3是一种白色固体，固体SO3中，一种是三聚体，一种是链状结构(SO3)n,.,32,2.H2SO4的分子结构,.,33,3.硫酸的性质,（1）高沸点酸分子间有氢键，611K的沸点（2）吸附性和脱水性,.,34,3.硫酸的性质,（3）强酸性第二级完全电离,.,35,3.硫酸的性质,（4）浓硫酸的氧化性稀硫酸中的S(VI)不显氧化性，H2SO4（稀）与Zn反应生成H2（显酸性）。浓硫酸以分子状态存在，H+的强极化作用造成H2SO4中的S-O键不稳定，易断键生成S(VI)，故有氧化性,.,36,（四）硫酸的衍生物,1.硫酰卤：含氧酸中的OH基团全去掉，得酰基，酰基与卤素结合成硫酰卤。SO2Cl2遇水猛烈水解：,失去-OH,加入Cl2,硫酰氯,.,37,（四）硫酸的衍生物,2.硫酸分子去掉一个OH得磺酸基，被Cl取代得氯磺酸干燥的HCl和发烟硫酸的SO3作用，生成氯磺酸,失去1个-OH,加入1个Cl,.,38,（五）硫酸盐,1、溶解性：BaSO4难溶，Na2SO4易溶2、结晶水：CuSO45H2O胆矾，CaSO42H2O石膏3、易形成复盐：明矾KAl(SO4)212H2O4、硫酸盐的热分解：产生SO3和金属氧化物MgSO4MgO+SO3,.,39,（六）焦硫酸及其盐,用浓硫酸吸收SO3，得纯H2SO4，再溶解SO3，则得到发烟硫酸。其化学式可表示为H2SO4XSO3，当X1时，成为H2S2O7，称焦硫酸。制法和制焦亚硫酸相近，但脱水时要强热,.,40,焦硫酸盐具有熔矿作用，是指焦硫酸盐和一些碱性氧化物矿物共熔可以生成可溶性盐类的反应，这种作用对那些难溶的碱性氧化物是有效的。如,.,41,三、硫的其它价态含氧化合物,1、硫代硫酸及其盐硫代硫酸不稳定，有实际意义的是其钠盐，Na2S2O35H2O，称为硫代硫酸钠，俗名大苏打。,.,42,（1）硫代硫酸钠的制备,将沸腾的Na2SO3溶液与S粉反应实际生产中，将Na2S和Na2CO3以摩尔比2：1配成溶液，然后通SO2：,.,43,（2）性质,a)H2S2O3极不稳定NaS2O3见酸分解，实际上就是H2S2O3的分解,.,44,b)还原性,NaS2O3的最有实际意义的反应是与I2反应（弱氧化剂），这个反应在分析中用来定碘。,.,45,c)难溶盐和络合物,Ag2S2O3(白)PbS2O3(白)难溶，但不稳定，易转化为相应的硫化物，黑色沉淀。以上反应是，中心S（+6）价，配体S（-2）价。,.,46,2、过二硫酸,过二硫酸及其盐有很强的氧化性,.,47,过二硫酸盐的热分解,.,48,3.硒和碲,一、单质硒有两类同素异形体：无定形棕红色粉末，软化点323K；晶体最稳定的一种为黑色，熔点490K，密度较无定形大。分子为Se8,蒸气中有Se2。碲也有两类同素异形体：无定形棕黑色；晶体银白色，有金属光泽。蒸气中有Te2分子,.,49,二、氢化物,H2Se和H2Te均无色且有恶臭气味，其毒性大于H2S。H2S，H2Se和H2Te的熔沸点依次升高，呈规律性变化。H2S，H2Se和H2Te的水溶液的酸性依次增强。不过H2S，H2Se和H2Te一样仍属于弱酸。H2S，H2Se和H2Te的还原性依次增强，呈规律性变化。,.,50,三、氧化物,硒和碲在空气中燃烧可分别得到SeO2和TeO2，这两