第18章--非金属小结

1、1.1.根据元素在周期表中的位置及原子根据元素在周期表中的位置及原子结构的特点结构的特点, ,理解和掌握非金属单质及理解和掌握非金属单质及其化合物的结构其化合物的结构, ,性质及其变化规律。性质及其变化规律。2.2.巩固非金属元素部分知识并为学习巩固非金属元素部分知识并为学习金属部分提供一些规律。金属部分提供一些规律。3.3.培养积极思维、归纳总结、分析培养积极思维、归纳总结、分析与解决问题的能力。与解决问题的能力。教教 学学 要要 求求1234567氢IAH1114116118铟铊锡铅锑铋碲钋砹氡氙 碘氦硼碳氮氧氟氖铝 硅磷硫氯氩镓锗砷硒溴 氪InSnSbTeI Xe Tl PbBiPoAt

2、RnIIIAIVAVAVIAVIIAHeBCNOFNeAlSiPClSArGaGeAsSeBrKr25678910131415161718313233343536495051525354818283848586准金属准金属非金属非金属金属金属1 1、非金属元素的特征、非金属元素的特征价电子构型非金属金 属ns1-2(H , He)ns2np1-6ns1-2ns2np1-4价电子: 37(得电子) 16(失电子)键 型共价键离子键2 2、分子的组成和晶体结构、分子的组成和晶体结构8N规则规则8-8=0 希有气体希有气体 (1) 小分子：分子晶体，熔小分子：分子晶体，熔8-7=1 X2 、H2 沸

3、点低，通常是气体。沸点低，通常是气体。8-6=2 O2 S8 Se8 (2) 多原子分子：分子晶体，多原子分子：分子晶体，8-5=3 N2 P4、As4、Sb4 易挥发，熔沸点也不高易挥发，熔沸点也不高8-4=4 C、Si (3) 大分子：原子晶体，熔沸大分子：原子晶体，熔沸 点高，且不易挥发；过渡点高，且不易挥发；过渡 晶体如石墨，键型复杂。晶体如石墨，键型复杂。3 3、化学性质、化学性质非金属和金属元素的区别还反映在生成化非金属和金属元素的区别还反映在生成化合物的性质上，金属一般形成合物的性质上，金属一般形成阳离子阳离子，非，非金属易形成金属易形成单原子或多原子阴离子单原子或多原子阴离子。

4、单质间的化单质间的化合反应合反应生成氧化物，氢化物，卤化物，硫化物，生成氧化物，氢化物，卤化物，硫化物，硼化物，氮化物等的反应。硼化物，氮化物等的反应。与与氧化性酸氧化性酸反应生成相反应生成相应的氧化物应的氧化物或含氧酸：或含氧酸： 与强碱反应与强碱反应 浓浓HNOHNO3 3 B B、C C、P P、S S、I I2 2 ( (或浓或浓H H2 2SOSO4 4) )NO2+(SO2)H3BO3 CO2H3PO4H2SO4HIO3O2, F2, Cl2等通常等通常在反应中作氧化在反应中作氧化剂，剂，C、H2是常是常用的高温还原剂。用的高温还原剂。NaOHNaCl+NaClOCl2 Na2S

5、+ Na2SO3NaH2PO2 + PH3Na2SiO3 NaBO2 + H2S PSi, BC、N2、O2、F2无此反应第二节第二节 分子型氢化物分子型氢化物B2H6 CH4 NH3 H2O HFSiH4 PH3 H2S HClGeH4 AsH3 H2Se HBrSnH4 SbH3 H2Te HI(PbH4) (BiH3) (1) 热稳定性增强(2) 还原性减弱(3) 酸性增强3 酸性增强2 还原性增强1 热稳定性增强这些氢化物熔这些氢化物熔沸点低，易挥沸点低，易挥发，但第二周发，但第二周期的期的NH3、H2O、HF的沸点异常的沸点异常地高，这是分地高，这是分子间存在着氢子间存在着氢键，使分

6、子缔键，使分子缔合作用特别强合作用特别强的缘故的缘故下面讨论氢化物的热稳定性、还原性、酸碱性变化下面讨论氢化物的热稳定性、还原性、酸碱性变化的原因。的原因。1、热稳定性、热稳定性可以从两方可以从两方面理解面理解2、还原性、还原性表现在氢化表现在氢化物与氧、卤物与氧、卤素、高价金素、高价金属离子以及属离子以及一些含氧酸一些含氧酸盐的作用盐的作用1、成键元素的电负性差、成键元素的电负性差x越大，所形越大，所形成的氢化物就越稳定。如成的氢化物就越稳定。如稳定性：稳定性：AsH3 (x=0.02) HF(x=1.78)2、 fG0或或fH0越负，氢化物越稳定越负，氢化物越稳定（从分解温度体现）。如（从

7、分解温度体现）。如 HF HCl HBr HIfG0 /kJmol -273 -95.27 -53.6 1.72 fH0 /kJmol -271 -92.30 -36.4 26.5O2NO+H2OP2O5+H2OSO2+H2OBr2+H2OI2+H2ONH3 Pt催化PH3H2SHBrHIH2SHCl+SFe2+ H+SMn2+S+H2OFe3+Cl2MnO4- H+3、水溶液的酸碱性、水溶液的酸碱性强酸：强酸：HCl HBr HI弱酸：弱酸：HF H2S H2Se H2Te弱碱：弱碱：NH3 PH3 两性：两性：H2O水解：水解：B2H6、SiH4不水解：不水解：CH4、PH3、AsH3 酸

8、 无氧酸的强度取决于下列平衡CH4 58 SiH4 35 GeH4 25 SnH4 20NH3 39 PH3 27 AsH3 19 SbH3 15H2O 16 H2S 7 H2Se 4 H2Te 3HF 3 HCl 7 HBr 9 HI 10酸强度增加酸强度增加酸强度增加酸强度增加表表18-3 分子型氢化物在水溶液中分子型氢化物在水溶液中pKa的值的值(298K)计算公式计算公式: fG0 =-2.303RTlgKapKa越小，越小，酸性越强，酸性越强，水是水是16，为中性，为中性，大于大于16为为碱性碱性影响影响pKa值值的因素的因素HA(aq) H3O+ + A- (aq)H2OHA(g)

9、H(g)A(g)+H+ (g)I (电离势)H (脱水能)D (键能)A- (g)E(电子亲合能)Hc (阳离子水合能)Ha (阴离子水合能)iH0 =H+D+I+E+Hc+Ha无氧酸的强无氧酸的强度取决于三度取决于三 个因素：个因素：(1) HA的键能的键能(D): HA键越弱，越易放出键越弱，越易放出H+。如如HFHCl(2) 元素电子亲合能元素电子亲合能(E): E大，则大，则HA分子的极性大，易于电分子的极性大，易于电离，如离，如H2OHF(3) 阴离子阴离子A-的水合能的水合能(Ha): 半径小的阴离子半径小的阴离子,其水合能大其水合能大, 则则有利于有利于HA大水中的电离。大水中的

10、电离。定性解释？定性解释？第三节第三节 含氧酸含氧酸（H Hn nROROm m）1 1、含氧酸根、含氧酸根（ROROm mn-n-）的结构）的结构非金属氢氧化物非金属氢氧化物ROH在水中有两种离解方式在水中有两种离解方式ROH R+ + OH- 碱式电离碱式电离ROH RO- + H+ 酸式电离酸式电离 Z ( 大，进行酸式电离大，进行酸式电离)离子势：离子势： = r ( 小，进行碱式电离小，进行碱式电离) 10 10 （碱性）（碱性） (两性两性) (酸性酸性)电离的方式电离的方式,取决于取决于阳离子的极化能力阳离子的极化能力,而极化能力与阳离而极化能力与阳离子的电荷和半径有子的电荷和半

11、径有关卡特雷奇把两者关卡特雷奇把两者结合起来提出离子结合起来提出离子势概念势概念.(1)卡特雷奇规则卡特雷奇规则(2)含氧酸及其含氧酸及其酸根结构特征酸根结构特征规律：第二周期：平面三角形结构规律：第二周期：平面三角形结构 第三、四周期：四面体结构第三、四周期：四面体结构 第五、六周期：八面体结构第五、六周期：八面体结构1) 除形成除形成键外键外,还形成还形成键键(反馈反馈键或离域键或离域键键)。2) 同一周期元素的含氧酸及其酸根为等电子体，结构相似；分同一周期元素的含氧酸及其酸根为等电子体，结构相似；分 子中非羟基氧随中心原子半径的减少而增加。子中非羟基氧随中心原子半径的减少而增加。3) 同

12、一族元素的含氧酸同一族元素的含氧酸,随着中心原子半径的递增随着中心原子半径的递增,分子中羟基氧分子中羟基氧 增加增加,非羟基氧减少非羟基氧减少(R半径大半径大,5d成键能力增强成键能力增强,以激发态的以激发态的 sp3d2杂化形成八面体结构杂化形成八面体结构, 配位数为配位数为6, 如如H5IO6、H6TeO6)。BOOOHHHBOOO3-COOOHHCOOO2-NOHOONOOO-4-SiOOOOSi OOOOHHHH3-POOOOPOOHHOOHSOOHHOO2-SOOOOClOOHOO-SOOOOTeOOOOOOHHHHHHH6TeO62 2、含氧酸的强度、含氧酸的强度鲍林规则鲍林规则

13、（1）多元含氧酸逐级电离常数之比为：）多元含氧酸逐级电离常数之比为： K1：K2：K3=1：10-5：10-10 或或 pK1：pK2：pK3=1：5：10 K1 K2 K3 H2SO4 103 1.010-2H3PO4 7.0 10-3 6.3 10-8 4.2 10-13 例例 子子 （2）含氧酸）含氧酸(ROm-n(OH)n的的K1与非羟基氧原子数与非羟基氧原子数N(m-n)的关系为的关系为: K1105N - 7 或或 pK1 7-5NN K1 pK1 强度强度 实例实例0 10-7 7 很弱酸很弱酸 H3BO3 HClO1 10-2 2 中强酸中强酸 H3PO4 H2SO3 2 10

14、3 -3 强酸强酸 H2SO4 HNO3 3 108 -8 更强酸更强酸 HClO4 （3）影响含氧酸的因素）影响含氧酸的因素: 1）在含氧酸）在含氧酸ROH分子中分子中,如果如果R的电负性大，氧化态高，的电负性大，氧化态高，原子半径及配位数都小，则它对原子半径及配位数都小，则它对OH键中氧原子外层电键中氧原子外层电子的吸引力强，从而使氧原子的电子密度减小，使子的吸引力强，从而使氧原子的电子密度减小，使OH基易释放出质子，则基易释放出质子，则ROH的酸性强的酸性强HOX(F Cl Br I)2）如果含氧酸）如果含氧酸HnROm分子中的非羟基氧多，配键多，也分子中的非羟基氧多，配键多，也将使将使

15、OH基中氧原子的电子密度减小，此含氧酸的酸性基中氧原子的电子密度减小，此含氧酸的酸性强。强。HClO HClO2 HClO3 HClO4第四节第四节 含氧酸的某些性质含氧酸的某些性质1、溶解性、溶解性易溶盐易溶盐：钠、钾、铵的盐；酸式盐；硝酸钠、钾、铵的盐；酸式盐；硝酸盐；氯酸盐；大部分硫酸盐。盐；氯酸盐；大部分硫酸盐。难溶盐难溶盐：碳酸盐；磷酸盐；硅酸盐。碳酸盐；磷酸盐；硅酸盐。盐溶解的盐溶解的热力学分热力学分析析MX(s) M+(aq) + X- (aq)sH0 (溶解焓)M+(g) + X- (g)U(晶格能)hH0 (水合焓)-hS0(水合熵)LS0 (升华熵)sG0 = sH0 -

16、TsS0 =(U+hH0) + T(LS0 - hS0)晶格能晶格能 0，水合热，水合热 硫酸盐硫酸盐硝酸盐硝酸盐硅酸盐硅酸盐碳酸盐碳酸盐氯酸盐氯酸盐3) 同种酸及其盐同种酸及其盐:分解温度分解温度(K)正盐正盐 酸式盐酸式盐 酸酸Na2CO3 NaHCO3 H2CO3约约2073 623 室温以下室温以下4) 同一酸根不同金属离子的盐同一酸根不同金属离子的盐:碱金属盐碱金属盐碱土金属盐碱土金属盐过渡金属盐过渡金属盐铵盐铵盐分解温度分解温度(K)K2CO3 CaCO3 ZnCO3 (NH4)2CO3熔融不分解熔融不分解 1170 573 331理论解释理论解释结构因素解释结构因素解释A) 阴离

17、子结构不对称不紧密易分解，反阴离子结构不对称不紧密易分解，反之则稳定。如：之则稳定。如：NO3- 、CO32-为平面三角为平面三角形，易分解，形，易分解，SO42- 、SiO42-、PO43-为正四为正四面体，很稳定。面体，很稳定。B) 阳离子的极化力（电荷、半径、离子构阳离子的极化力（电荷、半径、离子构型）越强，就越易分解。型）越强，就越易分解。热力学解释热力学解释GT0 = HT0 - T ST0 GT0值越正，盐就越稳定。由于值越正，盐就越稳定。由于HT0 、 ST0随温度变化不大，用随温度变化不大，用H2980、 S2980代之，求得代之，求得T转。由转。由T转判断。转判断。由于盐的分

18、解熵由于盐的分解熵ST0变化较小，变化较小， GT0主要决定主要决定分解焓分解焓HT0 。含氧酸盐的分解含氧酸盐的分解反应方程式为反应方程式为MmROn+1=ROn +MmOHT0 = Hf0 (MmO) + Hf0(ROn) - Hf0(MmEOn+1) HT0越负越负,就越易分解就越易分解(越不稳定越不稳定)4、氧化还原性、氧化还原性p区元素在结构上的一个重要特征是价区元素在结构上的一个重要特征是价电子多电子多,易获得电子而出现变价现象易获得电子而出现变价现象,因因此它们的含氧酸及其盐的一个重要特性此它们的含氧酸及其盐的一个重要特性就是它们具有氧化还原性就是它们具有氧化还原性。规规 律律请

19、看表请看表18-15（P624）的电极电势图）的电极电势图1）同一周期含氧酸氧化性从左到右递增。如：）同一周期含氧酸氧化性从左到右递增。如： HClO4 H2SO4 H3PO4H4SiO4 2）同一族元素，从上到下，高氧化态含氧酸氧化性多数呈）同一族元素，从上到下，高氧化态含氧酸氧化性多数呈锯齿形升高。如：锯齿形升高。如：HBrO3HClO3 3）同一元素不同氧化态的含氧酸，低氧化数的氧化性较强。）同一元素不同氧化态的含氧酸，低氧化数的氧化性较强。如：如：HClO HClO2 HClO3 HClO4影响因素影响因素1）中心原子）中心原子结合电子的能结合电子的能力力凡电负性大、原子半径小、价态高

20、的中心凡电负性大、原子半径小、价态高的中心原子，其获得电子能力强，酸的氧化性就原子，其获得电子能力强，酸的氧化性就强，因此，同一周期元素，从左到右，电强，因此，同一周期元素，从左到右，电负性增大，负性增大， 原子半径减小，它们的高氧化原子半径减小，它们的高氧化态的含氧酸的氧化性依次增强。态的含氧酸的氧化性依次增强。2）分子的稳定）分子的稳定性：分子越不性：分子越不稳定，氧化性稳定，氧化性越强。越强。RO键越弱，其键数越少，断键就越容易，键越弱，其键数越少，断键就越容易，中心原子中心原子R越易获得电子，其酸的氧化性就越易获得电子，其酸的氧化性就越强。如在越强。如在HClO、HClO2、HClO3、HClO4系列酸分子中，由于系列酸分子中，由于ClO原子间形原子间形成了成了dp 键，其键的强度依次增强，键长键，其键的强度依次增强，键长缩短，键数增多，所以缩短，键数增多，所以HClO4分子很稳定，分子很稳定，氧化性就弱。第氧化性就弱。第6周期元素最高氧化态的含周期元素最高氧化态的含氧酸分子不稳定（氧酸分子不稳定（6s2电子惰性效应），其电子惰性效应），其氧化性比第氧化性比第5周期元素的强得多。周期元素的强得多。3）介质的酸）介质的酸性越强，含性越强，含氧酸的氧化氧酸的氧化性越强。性越