非金属元素小结

非金属元素小结第一页，共二十三页，2022年，8月28日1.根据元素在周期表中的位置及原子结构的特点,理解和掌握非金属单质及其化合物的结构,性质及其变化规律。2.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。3.培养积极思维、归纳总结、分析与解决问题的能力。教学要求第二页，共二十三页，2022年，8月28日本章讲解内容第一节单质的结构和性质第二节分子型氢化物第三节含氧酸第四节含氧酸的某些性质第五节P区元素在周期性变化上的某些特殊性第三页，共二十三页，2022年，8月28日

ⅢAⅣAⅤA

ⅥA

ⅦA0族

2He

5B6C

7N

8O

9F10Ne

13Al14Si

15P

16S

17Cl

18Ar

31Ga32Ge

33As

34Se

35Br36Kr

50In51Sn

52Sb

52Te

53I54Xe

81Tl82Pb83Bi84Po85At

86Rn非金属右上方（22）金属左下方(87)第一节单质的结构和性质化学元素分类第四页，共二十三页，2022年，8月28日1、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:3~7(得电子)1~6(失电子)键型共价键离子键第五页，共二十三页，2022年，8月28日2、分子的组成和晶体结构8—N规则8-8=0希有气体(1)小分子：分子晶体，熔8-7=1X2

、H2

沸点低，通常是气体。8-6=2O2S8Se8(2)多原子分子：分子晶体，8-5=3N2P4、As4、Sb4

易挥发，熔沸点也不高8-4=4C、Si(3)大分子：原子晶体，熔沸点高，且不易挥发；过渡晶体如石墨，键型复杂。第六页，共二十三页，2022年，8月28日3、化学性质非金属和金属元素的区别还反映在生成化合物的性质上，金属一般形成阳离子，非金属易形成单原子或多原子阴离子。单质间的化合反应生成氧化物，氢化物，卤化物，硫化物，硼化物，氮化物等的反应。与氧化性酸反应生成相应的氧化物或含氧酸：

与强碱反应

浓HNO3B、C、P、S、I2

(或浓H2SO4)NO2+(SO2)H3BO3

CO2H3PO4H2SO4HIO3NaOHNaCl+NaClOCl2

△Na2S+Na2SO3NaH2PO2+PH3Na2SiO3

NaBO2+H2S△PSi,BC、N2、O2、F2无此反应O2,F2,Cl2等通常在反应中作氧化剂，C、H2是常用的高温还原剂。第七页，共二十三页，2022年，8月28日第二节分子型氢化物B2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClGeH4AsH3H2SeHBrSnH4SbH3H2TeHI(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沸点低，易挥发，但第二周期的NH3、H2O、HF的沸点异常地高，这是分子间存在着氢键，使分子缔合作用特别强的缘故下面讨论氢化物的热稳定性、还原性、酸碱性变化的原因。第八页，共二十三页，2022年，8月28日1、热稳定性可以从两方面理解2、还原性表现在氢化物与氧、卤素、高价金属离子以及一些含氧酸盐的作用1、成键元素的电负性差△x越大，所形成的氢化物就越稳定。如稳定性：AsH3(△x=0.02)<HF(△x=1.78)2、△fG0或△fH0越负，氢化物越稳定（从分解温度体现）。如

HFHClHBrHI△fG0/kJ·mol-273-95.27-53.61.72△fH0/kJ·mol-271-92.30-36.426.5O2NO+H2OP2O5+H2OSO2+H2OBr2+H2OI2+H2ONH3

Pt催化PH3H2SHBrHIH2SHCl+S↓Fe2++H++S↓Mn2++S↓+H2OFe3+Cl2MnO4-H+第九页，共二十三页，2022年，8月28日3、水溶液的酸碱性强酸：HClHBrHI弱酸：HFH2SH2SeH2Te弱碱：NH3PH3两性：H2O水解：B2H6、SiH4不水解：CH4、PH3、AsH3

酸<298KPKa（H2O）===16

碱>无氧酸的强度取决于下列平衡CH4~58SiH4~35GeH4~25SnH4~20NH3~39PH3~27AsH3~19SbH3~15H2O~16H2S~7H2Se

~4H2Te~3HF~3HCl~7HBr

~9HI~10酸强度增加酸强度增加表15-3

分子型氢化物在水溶液中pKa的值(298K)计算公式:

△fG0==-2.303RTlgKapKa越小，酸性越强，水是16，为中性，大于16为碱性第十页，共二十三页，2022年，8月28日影响pKa值的因素HA(aq)H3O++A-(aq)H2OHA(g)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无氧酸的强度取决于三个因素：(1)HA的键能(D):H—A键越弱，越易放出H+。如HF<HCl(2)元素电子亲合能(E):E大，则HA分子的极性大，易于电离，如H2O<HF(3)阴离子A-的水合能(Ha):半径小的阴离子,其水合能大,则有利于HA大水中的电离。第十一页，共二十三页，2022年，8月28日第三节含氧酸（HnROm）1、含氧酸根（ROmn-）的结构非金属氢氧化物ROH在水中有两种离解方式R—O—HR++OH-

碱式电离R—O—HRO-+H+

酸式电离

Z(

大，进行酸式电离)离子势：=—

r(

小，进行碱式电离)

<77>>10>

10

（碱性）

(两性)(酸性)电离的方式,取决于阳离子的极化能力,而极化能力与阳离子的电荷和半径有关卡特雷奇把两者结合起来提出离子势概念.(1)卡特雷奇规则第十二页，共二十三页，2022年，8月28日(2)含氧酸及其酸根结构特征请看P626表15-6常见含氧酸和酸根的结构规律：第二周期：平面三角形结构第三、四周期：四面体结构第五、六周期：八面体结构1)除形成σ键外,还形成π键(反馈π键或离域π键)。2)同一周期元素的含氧酸及其酸根为等电子体(32,50,68,154)，结构相似；分子中非羟基氧随中心原子半径的减少而增加。3)同一族元素的含氧酸,随着中心原子半径的递增,分子中羟基氧增加,非羟基氧减少(R半径大,5d成键能力增强,以激发态的sp3d2杂化形成八面体结构,配位数为6,如H5IO6、H6TeO6)。第十三页，共二十三页，2022年，8月28日2、含氧酸的强度鲍林、徐光宪等提出的经验规则

（1）多元含氧酸逐级电离常数之比为：

K1：K2：K3==1：10-5：10-10

或

pK1：pK2：pK3=1：5：10

K1K2K3

H2SO41031.0×10-2H3PO47.0×10-36.3

×10-84.2×10-13

例子第十四页，共二十三页，2022年，8月28日

（2）含氧酸(ROm-n(OH)n的K1与非羟基氧原子数N(m-n)的关系为:

K1≈105N-7

或pK1≈

7-5NNK1pK1

强度实例0≤10-7≥7很弱酸H3BO3HClO110-22中强酸H3PO4H2SO3

2103-3强酸H2SO4HNO3

3108-8更强酸HClO4

（3）影响含氧酸的因素:1）在含氧酸ROH分子中,如果R的电负性大，氧化态高，原子半径及配位数都小，则它对O—H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O—H基易释放出质子，则ROH的酸性强2）如果含氧酸HnROm分子中的非羟基氧多，配键多，也将使O—H基中氧原子的电子密度减小，此含氧酸的酸性强。第十五页，共二十三页，2022年，8月28日第四节含氧酸的某些性质1、溶解性易溶盐：钠、钾、铵的盐；酸式盐；硝酸盐；氯酸盐；大部分硫酸盐。难溶盐：碳酸盐；磷酸盐；硅酸盐。盐溶解的热力学分析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-T△sS0=(U+△hH0)+(△LS0-△hS0)晶格能>0，水合热<0，所以晶格能越小，水合热越大，盐的溶解度越大。第十六页，共二十三页，2022年，8月28日2、水解性盐在水中发生电离，不论是酸根离子与H+结合还是阳离子与OH-结合，都会促进水和盐的电离平衡向右进行，这就是水解反应。水解规律1、阴离子的水解能力与其共轭酸的强度成反比，酸越弱，水解性越强。强酸阴离了不水解。2、阳离子的水解能力与M(OH)x的溶度积大小成反比，Ksp越小，水解性越大。强碱阳离子不水解。3、阳离子的水解与离子势有关，离子电荷越高，半径越小，离子势就越大，水解能力越强4、水解是吸热反应，加热有利于水解进行；水解是熵增大的反应，稀释熵增大，有利于水解进行。第十七页，共二十三页，2022年，8月28日3、热稳定性规律1）分解产物一般为酸酐和金属氧化物或其它产物。如：CaCO3========CaO+CO2

1073~1173KNH4NO3========N2O+2H2O

463~573KNH4NO3========N2O+2H2O

713K2)同一金属离子不同酸根的盐:磷酸盐>硫酸盐>硝酸盐硅酸盐>碳酸盐>氯酸盐3)同种酸及其盐:分解温度(K)正盐>酸式盐>酸Na2CO3NaHCO3H2CO3约2073623

室温以下4)同一酸根不同金属离子的盐:碱金属盐>碱土金属盐>过渡金属盐>铵盐分解温度(K)K2CO3CaCO3ZnCO3(NH4)2CO3熔融不分解

1170573331第十八页，共二十三页，2022年，8月28日理论解释结构因素解释A)阴离子结构不对称不紧密易分解，反之则稳定。如：NO3-

、CO32-为平面三角形，易分解，SO42-

、SiO42-、PO43-为正四面体，很稳定。B)阳离子的极化力（电荷、半径、离子构型）越强，就越易分解。热力学解释△GT0===△HT0-T△ST0

△GT0值越正，盐就越稳定。由于△HT0

、△ST0随温度变化不大，用△H2980、

△S2980代之，求得T转。由T转判断。由于盐的分解熵△ST0变化较小，△GT0主要决定分解焓△HT0

。含氧酸盐的分解反应方程式为MmROn+1====ROn+MmO△HT0=△Hf0(MmO)

+△Hf0(ROn)

-△Hf0(MmEOn+1)

△HT0越负,就越易分解(越不稳定)第十九页，共二十三页，2022年，8月28日4、氧化还原性P区元素在结构上的一个重要特征是价电子多,易获得电子而出现变价现象,因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。规律请看表15-14（P638）的电极电势图1）同一周期含氧酸氧化性从左到右递增。如：

HClO4>H2SO4>H3PO4>H4SiO4

2）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：HBrO3>HClO3

3）同一元素不同氧化态的含氧酸，低氧化数的氧化性较强。如：HClO>HClO2>HClO3>HClO4第二十页，共二十三页，2022年，8月28日影响因素1）中心原子结合电子的能力凡电负性大、原子半径小、价态高的中心原子，其获得电子能力强，