无机化学氧族全解PPT学习教案

1、会计学1 无机化学氧族全解无机化学氧族全解 氮族元素概述 氧族元素 金属性逐渐增强，非金属性减弱 第1页/共46页 价电子层结构价电子层结构 电负性：电负性：氧仅次于氟 熔点、沸点、随半径的增大而增大；第一电离势和电负性则变小。 与氟相似，氧的第一电子亲合势，离解能反常变小，表现出它的强氧化性 第2页/共46页 酸性溶液中，H2O2、 O2、O3均为强氧化剂 由此你应该能判断 出谁会发生歧化反 应! 体系溶液中，H2O2、 O2、O3氧化剂都很弱！ 酸性条件下过氧化 氢很不稳定，容易 分解 第3页/共46页 低价硫化物不论在酸性 还是在碱性溶液中都是强 还原剂 酸介质中，过硫酸 盐是强氧化剂

2、第4页/共46页 第二节第二节 氧和臭氧氧和臭氧 ( (Oxygen and OzoneOxygen and Ozone) ) 氧的成氧的成 键特征键特征 、以氧分子O2成键的化合物 、以臭氧分子O3成键的化合物（称臭氧化合物） 、氧原子O在化合物中的成键特征 O2: (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2p x) 2(2p y) 2(2p z) 2(*2p y) 1(*2p z) 1 氧气分子是唯一呈顺磁性的气态双原子分子，说明其分子中有成单电子。这可用分子轨道理论解释。氧气分子是唯一呈顺磁性的气态双原子分子，说明其分子中有成单电子。这可用分子轨道理论解释。 尽管有三个键，但由 于

3、有反键电子，仍很 活泼，主要表现氧化 性 第5页/共46页 电子排布原则能量最低原理、保里不相容原理、洪特规则能量最低原理、保里不相容原理、洪特规则 分子轨道电子排布式分子轨道电子排布式:O2KK( 2s)2( 2s*)2( 2p)2( 2p) 4( 2p*)2 氧气分子中共有三个键:一个 键键,两个三电子两个三电子 键键. O2中有成单电子,是顺 磁性物质. O2的两个三电子键中有 反键电子,能量较高， 所以O2较活泼. 第6页/共46页 形成两个单键 -O-，如H2O 形成一个双键 O=O，如O2 、氧原子在化合物中的成键特征、氧原子在化合物中的成键特征 夺取两个 电子形成 O2- 2s2

4、2px22py12pz1 第7页/共46页 (1) 离子键-与活泼金属元素结合形成O2-的 离子化合物。 如：Na2O，CaO (3)配位键 1.作为电子对受体形成 配位键：两个成单电子归并空出一 个2P轨道，接受外来配位电子对而 形成O。如SO42-的结构： (2)共价键-形成2 价共价化合物： 共价单键(-O-) 如：H2O, Cl2O。 2.作为电子对供体形成配位键： 氧原子上有孤电子对，可形成d-p 反馈键，如：ClO4-中的Cl O键。 第8页/共46页 、以臭氧分子成键的化合物（称臭氧化合物） 如:离子化合物KO3 、以氧分子成键的化合物 (1) O2 分子得到一个电子形成超氧离子

5、(O2-) 如：KO2 (2) O2 分子得到两个电子形成过氧离子(O22-) 如H-O-O-H 。 臭氧化物、过氧化物和 超氧化物都是强氧化剂 4OH - O2H2O2+ +4e - =1.2293V O 2 +4H + +4e - O2H2=0.401V 在酸性和中性环境下氧气 是很好的氧化剂 第9页/共46页 臭氧（ O3 ）有鱼腥味的淡蓝色气体。 3 4 结构 其中含有一个大键， 是几中心多少电子键？ 离域键由三个或三个以上原子形成的键称为离域键 生成离域 键的条件： 1.这些原子都在同一平面上; 2.每一原子有一互相平行的p轨道; 3.p电子的数目小于p轨道的数目的两倍。 第10页/

6、共46页 H2SO3; HNO3 HNO2 找 规 律 第24页/共46页 4-2 4-2 硫化物和多硫化物硫化物和多硫化物 离子型 硫化物 共价型 硫化物 碱金属硫化物 溶于水 溶解度小，具有 特征颜色 S2-具有强 还原性 CuS,Ag2S HgS PbS Na2S K2S Al2S3 +H2O=Al(OH)3+H2S (剧烈水解,在溶液中不能稳定存在,因此不能用湿法制备) S2-+Cu2+=CuS (黑色) S2-+Cd2+=CdS(黄色) Na2S+H2O=NaHS+NaOH(强碱) 2CaS+2H2O=Ca(OH)3+Ca(HS)2 离子型 第25页/共46页 硫化锌 ZnS白色 1

7、.210-23 易溶 硫化锰 MnS肉红色 1.410-25易溶 硫化镉 CdS黄色 3.610-20 不溶 硫化亚铁 FeS黑色 3.710-19 易溶 硫化铅 PbS黑色 3.410-28 不溶 硫化亚锑 Sb2S3桔红色 2.910-59不溶 硫化亚锡 SnS褐色 1.210-25 不溶 硫化汞 HgS黑色 4.010-53 不溶 硫化银 Ag2S 黑色 1.610-49 不溶 硫化铜 CuS黑色 8.510-45 不溶 表15-1 难溶硫化物的颜色和溶度积 名 称 化学式 颜色 溶度积 稀酸中 的溶解 利用硫化物的溶解性差别可以进行物质的分离，利用 硫化物的颜色不同可以进行物质的鉴别。

8、(离子极化导 致溶解度小) 这类硫化物大多数都有特 征的颜色，溶解度小. HgS的Ksp最小，它只能溶于王 水，由于形成配合物HgS还可 以溶于Na2S 。 3HgS+ 8H+2NO3+12Cl = 3HgCl42 +3S+2NO+4H2O HgS + Na2S = Na2HgS2 第26页/共46页 三、多硫化物三、多硫化物 Na2S+(x-1)SNa2Sx 无色 红色 Sx + 2H+ = H2S + (x-1)S ( 多硫化物不稳定,遇酸很容易分解产生单质硫) 可溶性硫化物空气中久 置后颜色加深至橙红色 2S2-+O2+4H+S2H2O(酸性溶液中被空气氧化) Na2S2 + SnS S

9、nS2 + Na2S 棕色 橙红 Na2S2=Ma2S+S 不稳定性不稳定性 还原性还原性 弱氧化性弱氧化性 与S2-不同，Sx2-具有 一定的氧化性 多硫化物还可以发生 歧化反应 黄黄橙橙红红 第27页/共46页 Na2S+（x1）S = Na2Sx (Sx)2随着硫链的变长颜色： S 2 X 2 性质 ： 遇酸不稳定：遇酸不稳定： 弱氧化性：弱氧化性： 还原性：还原性： 黄黄橙橙红红 1)S (xS(g)HSH 2HS 2x2 2 x + + 2 3 2 2 SnSSSnS+ 24322 6SOOFe8OFeS3+ 第28页/共46页 一、二氧化硫一、二氧化硫 亚硫酸和亚硫酸盐亚硫酸和亚硫

10、酸盐 硫的含氧化合物硫的含氧化合物 SO2与与SO3 S或H2S 燃烧 二氧化硫 亚硫酸 亚硫酸盐 水吸收 酸化 碱吸收 微酸化 碱化 分解 SO2 +H2O=H2SO3 SO2+2OH- =SO32-+H2O 第29页/共46页 燃烧 S+O2=SO2 燃烧 2H2S+3O2=2SO2+2H2O Na2SO3+2H2SO4(浓)=2NaHSO4+ SO2+H2O 燃烧 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2 二氧化硫和亚硫 酸是中间氧化态 物质,具有氧化性, 又有还原性,以还 原性为主. 二氧化硫 的制备 SO2 + KIO3 + H2O=KI + H2SO4 Br2 + SO2 + H2O

11、= HBr + + H2SO4 Cl2+H2SO3 + H2O=HCl +H2SO4(去氯剂) SO2 + H2S =S + H2O (氧化性) 2Na2SO3+O22Na2SO4 Br2+SO32-+H2O2Br-+SO42-+2H+ Cl2+SO32-+H2O2Cl-+SO42-+2H+ 第30页/共46页 、SOSO2 2的性质的性质 二氧化硫的结构二氧化硫的结构 如图所示，它与O3的结构是相似的， 中心原子采用sp2杂化，分子中有两 个键和一个三中心四电子键34 因此S-O键有双键性质.抗磁性物质. SO2是具有剌激性气味的气体，无色有毒，容易液 化（常压，263K）,液态SO2 是一

12、种良好的溶剂。 （1）酸性氧化物 （2）还原性氧化物 （3）与有机物色素发生加合起漂白作用 用途：二氧化 硫主要用于制备硫酸和亚硫酸盐。 第31页/共46页 酸式 盐 亚硫酸盐亚硫酸盐 正 盐 亚硫酸盐 溶解性 活泼金属 盐易溶 酸式盐均 易溶 热稳定性 正盐酸式盐 硫酸盐 硫或硫 化物 具有较强 的还原性 也具有氧化性 热分解 反应实例 氧化还原性 第32页/共46页 SO3的结构 固态有、三种变体, 变体为环状三聚体结构，变体 是链状结构，为层状结构。 (a) -SO3 冰状三聚体 (b) -SO3 链状聚合体 分子中有一个四中心六电子大键46 因此S-O键有双键性质. 二、三氧化硫二、三

13、氧化硫 硫酸和硫酸盐硫酸和硫酸盐 第33页/共46页 SO2氧 化 三氧化 硫SO3 硫酸盐 硫酸 H2SO4 催化氧化 浓硫酸 吸收 与碱反应 有关反应: V2O5 723K SO2+O2=2SO3 由于用水吸收会产生酸雾而得不到浓酸,因此 实际是用浓硫酸吸收SO3得发烟硫酸，稀释得 98%的浓硫酸。 SO3 + H2O =H2SO4 1.制备 第34页/共46页 、硫酸和硫酸根的结构 SO42-的结构 H2SO4的结构 SO42-是很稳定的对称正四面体 结构，只有在浓酸中才具有氧 化性,所有硫酸盐基本上是离 子性的,因此大部分的硫酸盐 易溶于水. 硫酸根离子SO42是四面体结构中心原子硫采

14、用sp3 杂化，形成四个键，其SO键长为144pm，比双 键的键长（149pm）短，这说明在SO键中存在额 外的dp成份。 分子间存在氢键分子间存在氢键 第35页/共46页 化学性质化学性质 强酸性强酸性 硫酸的第一级电离是完全的，第二 电离常数是K=1.210-2。 是三大 强酸之一。 、硫酸的性质 强氧化性强氧化性 浓硫酸具有强氧化性，腐蚀性很强， 但稀的硫酸几乎没有氧化性。 Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2+2H2O 想一想：（1）稀硫酸可以溶解铁，但是却 可以用铁桶来盛放浓硫酸，为什么？ 稀硫酸具有酸的通性，但是冷的浓硫酸对铁、铝金属产生纯 化作用，因此可以用铁罐存放浓硫酸，但不

15、能放稀硫酸。 第36页/共46页 浓硫酸 C12H22O11=12C+11H2O 吸水性和脱水性吸水性和脱水性 浓硫酸 吸水性作 CO2、H2 、 Cl2 等的干燥剂。 脱水性常用于 有机反应中作催化 剂以利于帮助脱水。 CuSO45H2O脱水 SO42易带阴离子结晶水， 以氢键与SO42结合 第37页/共46页 1273K CuSO4=CuO+SO3 加热 Ag2SO4=Ag2O+SO3 而 K2SO4 Na2SO4等热稳定性高是因为其相应的阳离子半径大,电荷低,极化弱. 热稳定性热稳定性 碱金属和碱土金属如Na2SO4 、CaSO4的硫 酸盐热稳定性很强，受热不容易分解。18或 (18+2

16、)电子构型的金属离子硫酸盐稳定性较 差。 阳离子极化作用大,则夺取氧原子的能力强,因此, 加热分解得到的产物是金属氧化物. 硫酸盐硫酸盐 第38页/共46页 煮沸 Na2SO3+SNa2S2O3 2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2 2H2S+2NaHSO33Na2S2O3+3H2O 性性 质质 硫代硫酸硫代硫酸 盐盐 制制 备备 S S O O O 在S2O32-的结构中,可以看作是硫 酸根中的一个O原子被S原子取代, 中心S原子是+4氧化数,另一个S 原子是0氧化数,平均氧化数是2, 所以它具有还原性还原性。 2- Na2S2O35H2O(大苏打，海波) 无色透明，易

17、溶于水，碱性。 第39页/共46页 配位能力强配位能力强遇酸不稳定遇酸不稳定 2S2O32-+Ag+Ag(S2O323- Hg2+2S2O32-=Hg(S2O32-)22- S2O32-是一种很强的配位离子,配合物很稳定. 想一想:(1)把硝酸银溶液滴到硫代硫酸钠溶液中现象是什么? 与把硫代硫酸钠溶液滴入到硝酸银溶液中对比, 结果相同吗? 硝酸银滴入硫代硫酸钠溶液,则硫代硫酸钠过量,得到无色的硫 代硫酸银配离子溶液。 性性质质 若是反过来，把硫代硫酸银溶液滴入硝酸银溶液，则开始银过 量，生成白色硫代硫酸银沉淀，它很不稳定，水解，发生白发生白 黄黄棕棕黑的颜色变化黑的颜色变化，最后水解主物是硫化

18、银： AgAg2 2S S2 2O O3 3+H+H2 2O OAgAg2 2S+HS+H2 2SOSO4 4 。 。此现象用于硫代硫酸根的检验硫代硫酸根的检验。 第40页/共46页 硫代硫酸盐遇酸分解硫代硫酸盐遇酸分解 S2O32-+2H+SO2 +H2O+ S （变 浑浊，可用于检验S2O32- ） 此性质与多硫化物类似 配位能力强配位能力强遇酸不稳定遇酸不稳定 在硝酸银中加入食盐，然后加入NaBr保持一段时间 后再缓慢滴入硫代硫酸钠溶液,现象各是什么？ 思考思考 Ag+Cl- AgCl (白色) AgCl+ Br- AgBr （黄色） AgBr +S2O32- Ag(S2O3）2 (白色) 2S2O32-+Ag+Ag(S2O3）23- (溶解) 第41页/共46页 焦硫酸及其盐焦硫酸及其盐 可看作是二分子硫酸脱一分子水而得到，冷却