元素化学——氧族

1、氧族氧、硫、硒、碲、钋看一下大纲（2008版） 第六条！ 6. 元素周期律与元素周期系。118族。主族与副族。过渡元素。主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一般规律。原子半径和离子半径。s、p、d、ds区元素的基本化学性质和原子的电子构型。元素在周期表中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与价电子数）的关系。最高氧化态与族序数的关系。对角线规则。金属与非金属在周期表中的位置。半金属（类金属）。主、副族的重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要形态。铂系元素的概念。 第十四条： 14. 元素化学：主族：卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅

2、、硼、铝。碱金属、碱土金属、稀有气体。副族：钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。过渡元素氧化态。氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。常见难溶物。氢化物的基本分类和主要性质。常见无机酸碱的基本性质水溶液中的常见离子的颜色、化学性质、定性检出（不包括特殊试剂）和一般分离方法。制备单质的一般方法。目录 氢化物、氧化物、硫化物&含氧酸 单质制备及存在 常见离子及鉴别 单质氧 硫 硒（）碲（） 总体介绍 钋 鸣谢！氧族元素总体介绍 氧族，VI主族，16族。三者指的都是氧O、硫S、硒Se、碲Te、钋Po这五个元素组成的一族。 氧族元素处于p区，价层电子通式（n-1）d10ns2np

3、6。 Uuh（Ununhexium），116号元素，第七周期VI族。2000年第一次被成功合成，2012年5月31日被IUPAC正式命名为livermorium，并规定元素符号为Lv。2012年6月2日，国家教育研究院化学名词审译委员会（台湾）规定Lv的中文译名为鉝。至今，约成功观测到30个左右的鉝原子，其同位素中最长的半衰期60ms。氧族元素各种性质表子电离能折线图氧族单质氧气（Oxygen）化学性质 氧气是氧元素最常见的单质。氧气化学性质比较活泼，可以跟大多数的金属非金属反应。 化学家曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应。 碱（土）金属氧化物的水化物呈碱性，如NaOH，KOH。 非金

4、属氧化物的水化物呈酸性，如H2CO3，H2SO4，HNO3。 氧气具有助燃性，氧化性。阿波罗1号火灾，就是因为指挥舱中浓度为百分之百的纯氧，迅速引起大火，三名宇航员在短短17秒后被大火烧死。（异性恋的下场！）GUESS，这是什么？ 一种气体 一种单质 密度2.14gL-1（氧气密度1.429gL-1） 分子式（用pM=RT来算！）？结构（用VSEPR算）？ 臭氧O3，分子成角型。 中心原子sp2杂化，由于孤对电子的排斥，OOO键角约为116 实际上，臭氧分子中有一个三中心四电子的离域键，其中二个电子由中心氧原子提供，另外两个电子分别由两个配位氧原子提供。除离域键之外还有两个键。氧气的同素异形体

5、臭氧 O3(臭氧)在常温下，它是一种有特殊臭味的蓝色（低浓度时为无色）气体。密度2.14g/L，沸点-111C（-183C），熔点-192C（-223C）。 主要存在于臭氧层。常温常压下不稳定，可自行分解为氧气。臭氧具有强烈的刺激性，吸入过量对健康有危害。光化学烟雾的主要成分是臭氧。 臭氧具有极强的氧化性，氧化还原电位仅次于氟。 臭氧对细菌、病毒、微生物具有非常强的杀灭性。硫（Sulfur）性质 硫是一种非常常见的无味无嗅的非金属，纯的硫是黄色的晶体，又称做硫磺。硫不溶于水。 在古代人类就已经认识硫了。中国人发明的火药是硝酸钾、碳和硫的混合物，“一硫二硝三木炭”。黑火药.rmvb 在中国古代第

6、一部药物学专著神农本草经中就有记载硫黄这种矿物。著作里还指出：“石硫黄能化金银铜铁，奇物”，就是说硫能与铜铁等金属反应。 1770年代拉瓦锡证明硫是一种元素。硫的晶体（同素异形体） 斜方硫、单斜硫 弹性硫（S）的制备 它们的分子式均为S8 斜方硫更稳定。 fHmS（斜方）=0 fHmS（单斜）0 硫有不同的同素异形体。单斜硫会在室温下逐渐转变为斜方硫。熔化的硫倒入水中成为弹性硫，顾名思义，弹性硫具有弹性，可以拉伸。但弹性硫在空气中久置会发硬变成单斜硫。硒（Selenium） 硒，第三十四号元素 非金属，但带有金属光泽 硒对生物同时具有必需性和毒性。 毒性来自于剧毒的亚硒酸离子（SeO32-）以

7、及硒酸离子（SeO42-） 必需性指的是纯硒元素和金属硒化物的摄入 硒和维生素一样有很好的抗氧化能力，能减缓身体老化。 正常成年人体内约有20mg的硒。补硒能持久碲（tellurium） 碲的名字来自于拉丁文“tellus”，意为“土地”。 碲有两种同素异形体，一种是晶体的碲，具有金属光泽，银白色，性脆；另一种是暗灰色粉末状的无定形碲。 碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧化碲（TeO2） 碲作为非金属，可以与金属化合，此时价态一般为-2，-1。 碲在冶炼工业有很多用途，能提高某些合金的品质。碲也可作为石油裂化的催化剂，电镀液的光亮剂、玻璃的着色材料。无定型碲与碲锭碲粉氧族单质制备发现分布氧元

8、素的发现（1） 早在1608年，Cornelius Drebbel证明了加热硝石（还记得是什么吗）能释放氧气。可惜他没有深入探究。 发现氧的荣誉由3位化学家分享：一个英国人普利斯特里，一个瑞典人舍勒，还有一个法国人拉瓦锡。 拉瓦锡就此提出氧元素是形成酸的必要条件32222KNOKNOO氧气制备（1） 工业制备分离液态空气 电解水制取氧气 氧气被储存在天蓝色的钢瓶里，虽然天蓝色的瓶子也许跟液氧颜色很相似，但氧气在其中依然是高压气体。氧气制备（2） 实验室制备 二氧化锰催化双氧水分解 加热氯酸钾与二氧化锰混合物 加热高锰酸钾氧元素分布 氧元素占整个地壳质量的48.6%，是地壳中含量最多的元素，它在

9、地壳中基本上是以氧化物的形式存在的。 海水中的氧元素差不多达到了89%（想一下H2O中氧的质量分数，你懂的）。就整个地球而言，氧的质量分数为15.2%。 无论是人、动物还是植物，他们的生物细胞都有类似的组成，其中氧元素占到了65%的质量。 另外就目前所知，氧还是月球表面丰度最高的元素，其质量占44.6%，与地球很接近。自然界中的硫 自然界中硫元素可呈现不同的价态： S2-（ZnS）S22-（FeS2）S0（S8）S4+（SO2）S6+（SO42-）。 常见的含硫矿物： 硫磺（S8）、闪锌矿（ZnS）、黄铁矿（FeS2）、辉钼矿（MoS2）、方铅矿（PbS）、黄铜矿（CuFeS2）、毒砂（FeA

10、sS）、辰砂（HgS）矿物（1）矿物（2）硒的发现 1817年，瑞典的贝采利乌斯从硫酸厂的铅室底部的红色粉状物物质中制得硒。 他还发现到硒的同素异形体。他还原硒的氧化物，得到橙色无定形硒；缓慢冷却熔融的硒，得到灰色晶体硒；在空气中让硒化物自然分解，得到黑色晶体硒。 黑硒 灰硒 红硒碲矿氧族氢化物、氧化物、含氧酸氢化物表子硫化氢 硫化氢和氧气燃烧会产生蓝色火焰，形成二氧化硫和水。在一般化学反应里，硫化氢是一种还原剂。 如硫化氢可与二氧化硫反应形成单质硫和水： 工业上用这个反应制取硫磺，以及处理工业废气。 硫化氢和银接触后，会产生黑褐色的硫化银。这是为什么银器可以验毒的原因：氧化物表子二氧化硫、三

11、氧化硫 二氧化硫是最常见的硫氧化物。无色气体，有强烈刺激性气味。大气主要污染物之一。 火山爆发时会喷出该气体，在许多工业过程中也会产生二氧化硫。 由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫。这就是对使用这些燃料作为能源的环境效果的担心的原因之一。 三氧化硫，更加严重的大气污染物！废物利用！掌握环境污染及治理、生态平衡、绿色化学的一般概念。化学竞赛大纲（决赛） 如二氧化硫可与硫化氢反应形成单质硫和水： 工业上用这个反应制取硫磺，以及处理工业废气。 在城市的污水处理中，二氧化硫用来处理排放前的氯化污水。二氧化硫与氯气反应，氯气被还原，生成Cl。 烟气脱硫，一种可以让SO2不从发电厂排

12、放出去的技术。特别地，氧化钙与二氧化硫反应，生成亚硫酸钙： 然后CaSO3再被空气氧化成CaSO4（石膏）。大部分在欧洲出售的石膏都是来自烟气脱硫。含氧酸表子重要的化工原料硫酸 硫酸是一种高腐蚀性的无机强酸，一般为透明至微黄色。 化工上95%的浓硫酸一般被染成褐色，加以警示！ 硫酸是所有工业过程中必不可少的一个原材料，因此硫酸的消耗量被看做是一个国家工业化程度的一个指标。硫酸的物理性质 纯硫酸一般为无色油状液体，沸点337，能与水以任意比例互溶，同时放出大量的热，使水沸腾。 加热到290时开始释放出三氧化硫，最终变成为98%的水溶液，在317时沸腾而成为共沸混合物。 硫酸分子间存在大量的很强的

13、OHO氢键。分子间作用力很强，所以硫酸沸点及粘度较高。纯硫酸具有很好的导电能力，这是因为，纯硫酸分子间可以互相电离，从而使其具有导电性：244342H SOHSOH SO实验室制备 1、FeSO47H2O加强热。 通过加冰水混合物的U型管冷凝，其中的SO3会液化，并与水反应生成硫酸，而SO2继续以气态通过U型管。 接下来剩下的SO2用NaOH除去。 理论可得29.5%的H2SO4。423232FeSOFe OSOSO 高温22322SONaOHNa SOH O实验室制备奇怪的方法 将盐酸加入亚硫酸盐（SO32-） 生成的气体通入硝酸 会有红棕色气体放出，当再无气体产生时就代表着反应完成。 浓度

14、应该不会很高。2324222SOHNOH SONO23222SOHSOH O 工业制备 1、制二氧化硫（沸腾炉） 2、氧化二氧化硫（接触室） 3、吸收三氧化硫（吸收塔） 4、加水2222341182FeSOSOFe O高温2522322V OSOOSO324227()SOH SOH S O焦硫酸227224()2H S OH OH SO焦硫酸5、提纯可将工业硫酸蒸馏，得到浓度为95%-98%的商品硫酸。（第三步用到的硫酸，为工业上浓度约为98%的废硫酸）硒酸 硒酸的氧化性极强！氧化性甚至大于浓硫酸。 它具有类似王水的溶解能力，浓硒酸可以溶解金： 浓硒酸与盐酸混合，与王水一样，有氯产生： 这两个

15、反应生成的SeO2和NOCl均为极强的氧化剂，故硝盐混酸（王水）和硒盐混酸可以溶解金和铂。 与浓硫酸相似，较高浓度硒酸也可使有机物脱水碳化2424 323223()()33AuH SeOAu SeOH SeOH O浓2422222HClH SeOSeOClH O 32232HClHNONOClClH O 常见的离子鉴别 1、SO42- 硫酸根 2、S2- 硫二负离子 3、S2O32- 硫代硫酸根 4、SO32- 亚硫酸根常见的离子只有四个！1、SO42- 硫酸根 加入稀盐酸 若有白色沉淀，继续加稀盐酸 直到不再产生沉淀，过滤 加入氯化钡溶液 若有白色沉淀，一定有硫酸根2、S2- 硫二负离子 加

16、入稀硫酸， 若产生沉淀，继续加稀硫酸 直到不再产生沉淀，过滤 加入硫酸亚铁 若产生沉淀，加水稀释 若沉淀不消失，一定有硫二负离子2、S2- 硫二负离子 很简单但不适合的方法 只有短短一步 加入醋酸铅，若有沉淀，一定有硫二负离子！ 谁来解释一下为什么不适合？ 醋酸铅剧毒，半数致死量LD50=174mg/kg，致癌 174x50=8700mg=8.7g3、S2O32- 硫代硫酸根 提示：H2S2O3极不稳定，一旦生成立刻分解为SO2、S、H2O 加入稀硫酸 若有黄色沉淀以及刺激性气体生成 生成的气体使湿润的蓝色石蕊试纸变红 一定有硫代硫酸根3、S2O32- 硫代硫酸根 很简单，只有一步 加入硝酸银，有白色沉淀生成 且沉淀慢慢变成棕色，直到黑色 可能有硫代硫酸根 还原性，还原出银，但银很快被氧化成氧化银 但是硝酸银见光死，同样生成黑色沉淀！4、SO32- 亚硫酸根 加入氯化钡 若有白色沉淀，加入稀盐酸 若有可使品红溶液退色的刺激性气体放出且沉淀溶解 一定有亚硫酸根氧族钋钋（Polunium）的简介 钋在1898年由居里夫人及她丈夫皮埃尔居里发现。钋是居里夫人为纪念她的故乡波兰而命名。 钋，低沸点（254）低熔点（962 ） 钋210是最常见的钋的核素。钋210的半衰期为138天，约2.5年后其放射性基本消失。 全世界每年的产量只有100克左右。主要因为钋的制造需要在核反应堆里制造，所