第十一章卤素和氧族.ppt

1、,11-3-1 氧族元素概述,称为氧族元素,11-3-1 氧族元素概述,11-3-1 氧族元素概述,p,放射性 元素,11-3-1 氧族元素概述,p,为生命元素。富氧空气或 纯氧用于医疗和高空飞行， 大量的纯氧用于炼钢。液 氧常用作制冷剂和火箭发 动机的助燃剂,为火药(KClO3、S、C) 主角。有斜方硫、单斜硫 等二十多种 同素异形体,少量硒对人体新陈代谢起 调节作用，过量则有毒。 有光电性质，用于电影、 传真和制造光电管,可制造合金。在 所有金属中电阻 最高，用于制造 电阻器材,11-3-1 氧族元素概述,p,典型非金属 准金属 金属,11-3-1 氧族元素概述,p,典型非金属 准金属 金

2、属,价层电子构型为ns2np4，其原子获两个电子可达到稳定电子层结构，即有较强的非金属性,常见的氧化数为-2 硫、硒、碲还可利用外层d轨道形 成氧化数为+2、+4、+6的化合物,11-3-1 氧族元素概述,p,11-3-2 氧气和臭氧,11-3-2 氧气和臭氧,臭氧的形成,通过电子流、质子流、 短波辐射(紫外线),11-3-2 氧气和臭氧,11-3-2 氧气和臭氧,臭氧保护层,存在于离地面20-40km的高空，是保护地 面生物免受太阳强烈辐射的防御屏障,近年来，由于大气中NO、NO2等氮氧化物和氯氟化碳(CFCl3、CF2Cl2)等含量过多，使臭氧层遭到破坏，则必须采取措施来保护臭氧层,11-

3、3-2 氧气和臭氧,臭氧的分子结构,三中心 四电子 大键,此大键为不定域键 或离域键,臭氧分子中无单电子，为反磁性物质,11-3-2 氧气和臭氧,大 键,11-3-2 氧气和臭氧,臭氧的性质,11-3-4 过氧化氢,11-3-4 过氧化氢(H2O2),分子结构 (动画),11-3-4 过氧化氢,物理性质,常用的双氧水为过氧化氢水溶液 浓度有30%和3%,11-3-4 过氧化氢,化学性质,m,2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g),(4)常温下分解缓慢，加热促使分 解加快，153时发生爆炸反应,11-3-4 过氧化氢,化学性质,2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g),m,rH

4、 = -196.06 kJmol-1,(1)储存在光滑塑料瓶或棕色玻璃瓶中,(2)置于阴凉处,(3)加入稳定剂,如锡酸钠、焦磷酸钠、 8-羟基喹啉等,化学性质,H2O2 + Ba(OH)2 BaO2 + 2H2O,BaO2 可视为H2O2的盐,-,11-3-4 过氧化氢,化学性质,(1)在酸性和碱性介质中均有氧化性 氧化性 酸性介质碱性介质,11-3-4 过氧化氢,化学性质,(1)在酸性和碱性介质中均有氧化性 氧化性 酸性介质碱性介质,11-3-4 过氧化氢,此反应用于油画的漂白,化学性质,(1)在酸性和碱性介质中均有氧化性 氧化性 酸性介质碱性介质,11-3-4 过氧化氢,化学性质,(2)还

5、原性较弱，只有遇到比它更强 的氧化剂才表现出还原性,11-3-4 过氧化氢,用 途,优点： 还原产物为水，不会引入杂质 过量部分在加热下即可分解为 水和氧气逸出,主要用作氧化剂,11-3-4 过氧化氢,化学震荡反应,11-3-4 过氧化氢,某些反应体系中, 有些组分的浓度会 忽高忽低, 呈周期性变化, 这种现象 称为化学震荡 如 H2O2HIO3 Mn2+ CH2(COOH)2 体系,化学震荡反应,如 H2O2HIO3 Mn2+ CH2(COOH)2 体系 A 400ml 30%H2O2溶液加水稀释至1L B (42.8g KIO3 + 40ml 2molL-1 H2SO4) 加水稀释至1L

6、C (15.6g 丙二酸 + 3.38g MnSO4H2O + 0.3g 淀粉）加水稀释至1L A、B、C等体积混合，溶液颜色周期性变化 “无色蓝黑色无色蓝黑色”,11-3-4 过氧化氢,演示,化学震荡反应,11-3-4 过氧化氢,制 备,实验室： 冷的稀硫酸或稀盐酸与过氧化钠作用,Na2O2 + H2SO4 + 10H2O Na2SO410H2O + H2O2,低温,11-3-4 过氧化氢,制 备,11-3-4 过氧化氢,制 备,以H2和O2为原料， 于有机溶剂(重芳烃和氢化萜松醇)中, 在2-乙基蒽醌和Pd的作用下反应,11-3-4 过氧化氢,11-3-5 硫化氢、硫化物和多硫化物,11-

7、3-5 硫化氢、硫化物和多硫化物,硫化氢,1.制取 实验室常用硫化亚铁和稀盐酸反应,硫化氢,2.性质,无色有腐蛋臭味的有毒气体,有麻醉中枢神经作用，吸入大量H2S会造成昏迷甚至死亡。 空气中允许的最大含量为0.01mgL-1。,含H2S的工业尾气和实验室废气不允许直接放空，可通入NaOH溶液,H2S + 2NaOH Na2S + 2H2O,硫化氢,2.性质,熔、沸点比水低,完全干燥的H2S稳定,不与空气中氧反应,氢硫酸,1.二元弱酸,HS- H+ + S2-,H2S H+ + HS-,饱和溶液中，c(H2S)=0.1molL-1,c(H+)2c (S2-)=1.410-20,用调节溶液酸度，改

8、变c (S2-) 进行金属离子的分离,c(H+)2c(S2-)=c(H2S) ,氢硫酸,2.还原性, H2S +4Cl2 +4H2O H2SO4+8HCl,硫化物,硫化物,硫化物,碱金属硫化物水溶液显碱性,硫化物,如 硫化钠可代替NaOH作为碱使用 俗称“硫化碱”,S2- + H2O HS- + OH-,某些金属的硫化物遇水发生完全水解,如 Al2S3+6H2O 2Al(OH)3+ 3H2S Cr2S3+6H2O 2Cr(OH)3+3H2S,多硫化物,在可溶硫化物的浓溶液中加入硫粉时,随着x的增加，其颜色从黄-橙黄-红,Na2S + (x-1)S Na2Sx x=26,多硫化物,结构类似,性质

9、对比如下,多硫化物 过氧化物,SS OO,多硫化物,多硫化物 过氧化物,多硫化物,多硫化物 过氧化物,为分析化学常用试剂 还用作杀虫剂、脱毛剂,11-3-6 硫的氧化物、含氧酸及其盐,11-3-6 硫的氧化物、 含氧酸及其盐,二氧化硫(SO2),硫的氧化物,三氧化硫(SO3),硫的氧化物,如 10SO3 + 2P4 10SO2 + P4O10 SO3 + 2KI K2SO3 + I2,含氧酸系列,含氧酸系列,1.亚硫酸及其盐,1.亚硫酸及其盐,亚硫酸,SO2溶于水即得亚硫酸 (10%),有人认为SO2在水溶液中 基本上是以SO2H2O形式存在,亚硫酸,H2SO3仅存在于水溶液中 游离状态尚未制

10、得,可使蘸有KMnO4溶液、或I2淀粉、或品红试液的试纸褪色,亚硫酸,以还原性为主, 如 2H2SO3+O2 2H2SO4 H2SO3 + I2 + H2O H2SO4+ 2HI,亚硫酸盐,在难溶钙盐溶液中通入SO2 可使其转变为易溶酸式盐 CaSO3 + SO2 + H2O Ca(HSO3)2,2Na2SO3 + O2 2Na2SO4,4Na2SO3 3Na2SO4 + Na2S,2.硫酸及其盐,2.硫酸及其盐,S,2p,2p,O,O,sp3,3d,2p,2p,O,O,H,1s,键 (p-d)键,H,1s,硫酸的结构,硫酸的性质,浓硫酸与水混合时放出大量热，使 水局部沸腾而飞溅，所以只能将浓

11、 硫酸倒入水中，不可将水倒入酸中,硫酸的性质,可用来干燥不与其起反应的气体 如 Cl2、H2、CO2等,从一些有机化合物中夺取与 水分子相当的氢和氧 C12H22O11 12C+11H2O,浓硫酸能烧坏皮肤和衣服，使用时必须小心，万一溅到皮肤上，应立即用大量水冲洗，然后用2%小苏打或稀氨水冲洗,硫酸的性质,Al、Fe、Cr在冷、浓硫酸中被钝化,硫酸盐除BaSO4、PbSO4、CaSO4、 SrSO4等难溶，Ag2SO4稍溶于水外， 其余都易溶,硫酸盐和矾,酸式盐大多易溶于水,硫酸盐和矾,胆矾或蓝矾 绿矾 皓矾 CuSO45H2O FeSO47H2O ZnSO47H2O 以上是假矾,如 CuSO

12、45H2O FeSO47H2O,带结晶水的过渡金属硫酸盐俗称矾,真正的矾： M(I)2SO4M()2(SO4)324H2O M(I)2SO4M()SO46H2O,如 明矾 K2SO4Al2(SO4)324H2O 摩尔盐 (NH4)2SO4FeSO46H2O,硫酸盐和矾,(1) 活泼金属硫酸盐在高温下稳定,如 Na2SO4、 K2SO4、 BaSO4,(2) 一些重金属硫酸盐加热分解,3.焦硫酸及其盐,3.焦硫酸及其盐,焦硫酸(H2S2O7),无色晶状固体,焦硫酸,无色晶状固体,SO3 + H2SO4 H2S2O7,H2S2O7 + H2O 2H2SO4,焦硫酸盐,酸式硫酸盐加热至熔点以上 脱水转变为焦硫酸盐,焦硫酸盐,4.硫代硫酸及其盐,4.硫代硫酸及其盐,硫代硫酸钠,硫代硫酸钠,硫代硫酸钠,2-,2-,硫代硫酸钠,5.过硫酸及其盐,5.过硫酸及其盐,可视为过氧化氢的衍生物,如 过二硫酸,5.过硫酸(H