第16章--氧族元素.ppt

1、氧族元素,161 氧及其化合物,162 硫及其化合物,163 硒、碲及其化合物,(1) 氧族元素： O S Se Te Po,氧族元素表现出非金属元素特征，其非金属活泼性弱于卤素。,161 氧族元素概述,(4) 存在: 单质或矿物 共生于重金 属硫化物中,(6) 氧族元素的电势图,(7) 氧族元素的氢化物,1621 氧的单质,单质氧有两种同素异形体：O2和O3。,氧有三种同位素：O16、O17和 O18。,16 2 氧及其化合物,(1) 氧气的制备,工业制备： 主要是通过物理法液化空气，然后分馏制氧(纯度 高达99.5 的液态氧)。, 氧的化学性质,在常温下，氧的化学性质不活泼，仅能使一些还原

2、性强的物质如NO、SnCl2、KI、H2SO3等氧化。,2 O3 (臭氧) 氧气的同素异形体，因有一种特殊的腥臭味而得名。,(2) 臭氧的分子结构, 分子轨道理论,(3) 臭氧的性质, 不稳定性 臭氧在常温下就可分解: 2 O3 3 O2 rHm 285.4 kJmol1 若无催化剂或紫外线照射时，它分解得很慢。,臭氧能氧化一些只具弱还原性的单质或化合物，并且有时可把某些元素氧化到高价状态。如 2 Ag 2 O3 Ag2O2 2 O2 PbS 4 O3 PbSO4 4 O2 O3 XeO3 2 H2O H4XeO6 O2,臭氧还能将CN 氧化成CO2 和 N2，因此常被用来治理电镀工业中的含氰

3、废水。,(3) 臭氧与大气污染,臭氧层最重要的意义在于吸收阳光中强烈的紫外线辐射，保护地球上的生命。 大气中的还原性气体污染物，如SO2、CO、H2S、NO、NO2等同大气高层中的O3发生反应，导致O3浓度的降低。如：,1622 氧的成键特征,1 一般键型 (1) 离子键 氧原子以 O2离子构成离子型氧化物，如碱金属氧化物和大部分碱土金属的氧化物。 (2) 共价键 氧原子以共价键构成分子型化合物： 与氟化合时，氧可呈2氧化态，如在OF2中； 同电负性值小的元素化合时，氧常呈2氧化态。,3 以氧分子为基础的化学键,4 以臭氧分子为结构基础的成键情况 由O3 离子构成的离子型臭氧化物, 如KO3和

4、NH4O3; 由共价的臭氧链OOO构成共价型臭氧化物，如O3F2。,16 2 3 氧化物,正常氧化物，O : 2；二元氧化物，RxOy。,1 氧化物的分类、键型和结构 按组成: 金属氧化物和非金属氧化物； 按键型: 离子型氧化物和共价型氧化物。 按晶型分： 离子晶体：如 BeO 熔点2 578 C MgO 熔点2 806 C (高) RuO4 熔点25.4 C(低) 分子晶体： SO2、CO ，C12O7(熔点911.5 C，低) 原子晶体： SiO2 (熔点l 713 C，高),2 氧化物的制备,3 氧化物的性质,离子晶体和原子晶体氧化物，其熔点一般都较高，如 BeO 2 578 ，MgO

5、2 806 ，SiO2 l 713 。 多数分子晶体和少数离子型氧化物的熔点是比较低的。如C12O7 911.5 ，RuO4 25.4 。,(1) 氧化物与水的作用 仅溶于水，如RuO4和OsO4等； 生成可溶性氢氧化物，如Na2O， BaO，B2O2, CO2，P2O5和SO3等； 生成难溶性氢氧化物，如BeO，MgO，Sc2O3和Sb2O3等； 难溶于水，如Fe2O3和MnO2等。,1624 水,1 水分子 氢的同位素：1H或H和2H或D，3H或T， 氧的同位素：16O，17O和18O。自然水中存在9种不同的水： H216O H217O H218O HD16O HD17O HD18O D2

6、16O D217O D218O,2 水分子的缔合现象,3 过氧化氢(H2O2),(1) H2O2的制备：,(2) 过氧化氢的性质 淡蓝色的粘稠液体 极性溶剂 缔合作用 沸点(423 K)远比水高 与H2O以任何比例互溶。,H2O2的化学性质是结构中OH和OO的体现,综上可见：H2O2是一种氧化性强，还原性弱，不造成二次污染的氧化还原剂。, 还原性：在酸中还原性不强；在碱性，中等强度,16 硫及其化合物,161 单质硫,2 单质硫的物理性质,2 硫的化学性质,硫在空气中燃烧,1632 硫的成键特征 S：3s23p43d0 1 离子键：如Na2S、CaS、(NH4)2S等。 2 共价键： (1)

7、共价单键，H2S、SCl2 ； (2) 共价双键，CS2； (3) 3d成键，SOCl2、SF4、SO3、SF6等。 3 多硫链：Sn 长硫链。 过硫化物Na2S2、FeS2、H2S2、S2Cl2，多硫化氢H2Sn (硫烷)、多硫化物MSn和连多硫酸H2SnO6。,1633 硫化氢、硫化物和多硫化物,1 硫化氢,(3) 硫化氢的性质,其还原性体现在：,2 硫化物和多硫化物, 硫化物的难溶性 许多金属离子在溶液中与硫化氢或硫离子作用，生成溶解度很小的硫化物。,(2) 重金属硫化物, 硫化物的颜色 大多数为黑色，如FeS、CoS、NiS、Ag2S、CuS、HgS(也有红色的HgS)、PbS等。 少

8、数为其它颜色，如 ZnS白色，MnS浅粉色，CdS、SnS2黄色，Sb2S3、Sb2S5橙色，SnS褐色。,1634 硫的含氧化合物,(1) SO2的结构 S：sp2杂化，OSO119.5，SO键长143.2 pm SO2是极性分子,1 SO2,型晶体：石棉链状结构 (SO3)n 分子，是由SO4四面体连成一个无限长链分子。,5 硫酸,(3) 浓H2SO4的性质,(4) 硫酸盐(正盐和酸式盐), 硫酸盐的性质, 易形成复盐 复盐是由两种或两种以上的简单盐类所组成的结晶化合物，常见的组成有两类： M2SO4MSO46 H2O： M：NH4, Na, K, Rb, Cs； M：Fe2, Co2,

9、Ni2, Zn2, Cu2, Hg2； 如摩尔盐 (NH4)2SO4FeSO46 H2O 镁钾矾 K2SO4MgSO46 H2O。, MSO4 M2(SO4)324 H2O： M：V3, Cr3, Fe3, Co3, Al3, Ga3 等， 如明矾 K2SO4A12(SO4)324 H2O、 铬矾 K2SO4Cr2(SO4)324 H2O。,硫酸盐分解与温度的关系为： 同族，等价金属硫酸盐的热分解温度从上到下升高: MgSO4 (895 )CaSO4 (1 149 )SrSO4 (1 374 ) 若同种元素能形成几种硫酸盐，则高氧化态硫酸盐 的分解温度低: Mn2(SO4)3 (300 )Mn

10、SO4 (755 ) 若金属阳离子的电荷相同、半径相近，则 8e 构型比18e 构型的阳离子硫酸盐的分解温度要高： CdSO4 (816 ) CaSO4 (1 149 ),6 其它价态的含氧化合物,Na2S2O4 . 2 H2O是染料工业上常用的还原剂，称为保险粉。,1635 硫的含氧酸的衍生物,1 酰卤,2 卤磺酸,1636 硫的卤化物,164 硒、碲及其化合物,1641 硒、碲的单质,1642 硒、碲的氢化物,H2Se、H2Te的水溶液是氢硒酸和氢碲酸。25，1105 Pa下饱和溶液中，H2Se的浓度为 0.084 molL3，H2Te为 0.09 molL3 (H2S为 0.1 molL3)，其酸性均比H2S强。其次序为： H2Se Ka11.29104 Ka2 1.01011 H2Te Ka12.3103 Ka21.61011 比较： H2S Ka11.07107 Ka21.26