第17章 氧族元素.ppt

1、第17章 氧族元素,1了解氧、臭氧和过氧化氢的结构、性 质和用途； 2掌握硫及其重要化合物（多硫化物、含氧化合物、硫的其它化合物）的结构、性质、制备和用途 3。了解硒、碲的用途。 4.能解释本族元素的一些周期性变化规律。,17.1 氧族元素概述,17.2 氧的化合物,17.2.1 氧分子形态,激发： ,单线态 1O2,基态： 三线态 (S=2s+1),154.8kJ.mol 92.0kJ.mol,O2: (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)1(*2pz)1,O2 O2 O22 O2+,乙醇,p488,2Ag + 2O3 = Ag2O2 +

2、 2O2 PbS + 4O3 = PbSO44+ 4O2 3KOH(s) + 2O3(g) = 2KO3(s) + KOHH2O(s) + (1/2)O2(g),KO2+O2,17.2.2 臭氧（ O3 ）,有鱼腥味的淡蓝色气体,反磁性,h,CF2Cl2 CF2Cl + Cl,Cl + O3 ClO + O2,ClO + O Cl + O2,净反应：O3 + O = 2O2,h,为什么O3层对我们很重要？用化学方程式说明 CF2Cl2、NO2对O3的破坏。,臭氧的用途,处理工业废水，分解不易讲解的聚氯联苯，苯酚、萘 等 不饱和芳烃和 不饱和链烃，还有重氮、偶氮等的双键大断裂，对亲水性染料的脱色

3、，污水净化剂、脱色剂、饮水消毒剂。 0.1 mg/l 对庄稼，橡胶和塑料有害,video,结构: O为sp3杂化,H2O2弱酸性、不稳定,17.3 过氧化氢（ H2O2）,2H+O2+2e = H2O2 EA=0.68V,2Fe3+2e = 2Fe2+ EA=0.77V,2Fe3+H2O2 = 2Fe2+2H+O2,2H+H2O2+2e = 2H2O EA=1.776V,2Fe2+2H+H2O2 = Fe3+2H2O,净结果：2H2O2 = 2H2O+O2,凡电位在0.681.78V之间的 金属电对均可催化H2O2分解,3H2O2 + 2MnO4 = 5H2O2 + 2MnO4+6H+ = H

4、2O2 + Mn(OH)2 = 3H2O2+2NaCrO2+2NaOH = H2O2+2Fe2+2H+ =,H2O2既有氧化性又有还原性,2MnO2+3O2+2OH-+2H2O,2Mn2+5O2 +8H2O,MnO2 + 2H2O,2Fe3+2H2O,2Na2CrO4 + 4H2O,EB,EA,乙醚 鉴定: Cr2O72 + 2H2O2 + 2H+ = 5H2O + 2CrO5,水相: 2CrO5+ 7H2O 2+ 6H+ = 7O2+ 10H2O + 2Cr3+(蓝绿) Cr2O72 + H2O2 + H+ = Cr3+ H2O + O2 Cr3+ + H2O2 + OH CrO42 + H

5、2O,不是氧化还原反应,光合作用Video-1-2.,叶绿素的结构,叶绿素分子包含一个中央镁原子，外围一个含氮结构，称为卟啉环；一个很长的碳-氢侧链(称为叶绿醇链)连接於卟啉环上。叶绿素种类的不同是某些侧基的微小变化造成。叶绿素在结构上与血红素极为相似，血红素是见於哺乳动物和其他脊椎动物红血球内的色素，用以携带氧气。,血红素的结构,叶绿素,17.4 硫的化合物,17.4.1 单质 S8,结构： S：sp3杂化 形成环状S8分子,3HgS+ 8H+2NO3+12Cl = 3HgCl42 +3S+2NO+4H2O HgS + Na2S = Na2HgS2,17.4.2 硫化物与多硫化物,金属硫化物

6、大多数有颜色且难溶于水，只有碱金属的硫化物易溶。根据Ksp的大小，金属硫化物在酸中的溶解度不同。HgS的Ksp最小，它只能溶于王水，由于形成配合物HgS还可以溶于Na2S 。,硫化物都会产生一定程度的水解，而使溶液呈碱性。,Na2S H2O = NaHS NaOH,PbS H2O = Pb2 HS OH,Na2S+（x1）S = Na2Sx (Sx)2随着硫链的变长颜色：,性质：,遇酸不稳定：,氧化性：,还原性：,黄橙红,碱金属(包括NH4)硫化物水溶液能溶解单质硫生成多硫化物。,钠硫蓄电池,放电 负极：熔融Na 2Na 2e 2Na+ 充电 放电 正极：熔融S xS+2Na+2e Na2Sx

7、 充电,充 总：2Na+xS Na2Sx 放,电解质：-Al2O3,问题：1.工作温度300500，Na，S8要处于熔融，要绝热 2.充电时间长，需1520h。 3. 密封技术和电池寿命（1000次）。,优点：蓄电量是铅电池的5倍，质量仅是其1/5， 运行平稳，无污染。,17.4.3 硫的氧化物,SO2，SO3 是酸雨的罪魁祸首。,记下来, 4Na2SO3 = 3Na2SO4+Na2S SO32+H2S+H+ = S+H2O SO32+Cl2+H2O = SO42+2Cl+2H+ 5SO32+2MnO4+6H+ = 2Mn2+5SO42+3H2O,2. 亚硫酸及盐,H2SO3 二元中强酸，既有

8、氧化性又有还原性，可以使品红退色,3. 硫酸及其盐,硫酸根离子SO42是四面体结构中心原子硫采用sp3杂化，形成四个键，其SO键长为144pm，比双键的键长（149pm）短，这说明在SO键中存在额外的dp成份。 分子间存在氢键，使其晶体呈现波纹形层状结构。,强吸水性、强氧化性,FeH2SO4 （稀） = FeSO4H2 Cu2H2SO4（浓）= CuSO4SO22H2O C2H2SO4（浓） = CO22SO22H2O,SO42易带阴离子结晶水，以氢键与SO42结合,CuSO45H2O脱水,2H2O,2H2O,H2O,CuSO4,硫酸的应用,化学工业中一种重要的化工原料 年产量可衡量一个国家重

9、化工的生产能力 大量用于肥料工业重制造过磷酸钙和硫酸铵 用于石油精炼、炸药生产 各种矾，染料， 颜料，药物等,4. 硫代硫酸盐,制备： Na2SO3+S = Na2S2O3 Na2S+Na2CO3+4SO2 = 3Na2S2O3+CO2,Na2S2O35H2O(大苏打，海波) 无色透明，易溶于水，碱性。,（1）遇酸不稳定,（3）配合剂,AgBr,Na2S2O3,Ag(S2O3)23,I,AgI,CN,Ag(CN)2,S2,Ag2S,（2）中等强度还原剂,2Na2S2O3+I2 = Na2S4O6+2NaI,Na2S2O3+4Cl2+5H2O = 2H2SO4+2NaCl+6HCl,用途,？,5

10、. 过硫酸及其盐,强氧化剂： Ag+ Cu+K2S2O8+8H2O CuSO4+K2SO4 Ag+ 2Mn2+5K2S2O8+8H2O 2MnO4+10SO42+16H+,HOOH,被SO3H取代,O O | | HOSOOSOH | | O O,常见： K2S2O8 、(NH4)2S2O8,6.连多硫酸（记下来 ）,H2SxO6, x =3-6 O3SSySO32-，易被氧化,H2S2O6 强酸，较稳定，浓溶液或加热才分解 不易氧化,Na2S2O4 连二亚硫酸钠,O2+H2O,NaHSO3,H2S2O7,7. 其他硫酸盐,H2S2O4,7. 硫的其他化合物（I),无色、无毒、无味的气体， 稳

11、定，加热至500 C也不分解。 极不活泼，不与水、酸，熔融的碱反应 （在高温、高压下才有反应性） 绝缘 用于高压发电机和开关装置中的绝缘气体。,SF6,SF4，S2Cl2, SCl2, OSCl2（亚硫酰氯）, O2SCl2 （硫酰氯）, S4N4,水解，强氧化剂和氟化剂,氧化剂和氯化剂，制无水卤化物,很有用的试剂,7. 硫的其他化合物(II),卤磺酸和超强酸,SbF5 + HSO3F HSbF5(OSO2F),HSbF5(OSO2F) + HSO3F = H2SO3F+ + SbF5(OSO2F)-,R3CH + H2SO3F+ = R3CH2+ + HSO3F = H2 +R3C+ +HS

12、O3F,S4N4 2 S2N2,热银丝,0 C,数天,（SN)x,青铜色,0.3K,超导,17.5 硒、碲的化合物,比O、S的活性弱些 同S一样原子间有以有限范围连接起来的倾向 H2Se, H2Te无色有恶臭味，毒性比H2S还大 H2Se比H2Te稳定,1. SeO2，TeO2为中等强度氧化剂,SeO2 TeO2,+ SO2 + H2O ,Se Te,+ H2SO4,2. H2SeO3、H2TeO3， H2SeO4 （ 无色固体）,碲酸H6TeO6或Te(OH)6 八面体， 白色固体，弱酸，中强的氧化性。,中等强度氧化剂 与H2SO3对比,不挥发性强酸，吸水性强。 氧化性比H2SO4强，可溶解

13、金，生成Au2(SeO4)3 其他性质类似与H2SO4,二元弱酸,易挥发白色固体,白色片状,无色晶体,硒简介,硒和维生素都是抗氧化剂，二者相辅相成，可防止因氧化而引起的衰老、组织硬化、最少也可以减慢其变化的速度；并且它还具有活化免疫系统、预防癌症的功效，是必要的微量矿物质。 硒参与构成很多酶类，特别是谷胱甘肽过氧化酶，可以保护细胞和组织，维持其正常功能。硒还有解毒功效，因为硒和金属有很好的亲和性。硒有很强的抗氧化性，具有保护心血管和抗肿瘤的作用。对甲状腺激素的调节作用；维持正常免疫功能；抗艾滋病作用；维持正常生育功能。 缺乏症 1、缺乏硒会导致未老先衰。2、严重缺乏硒会引发心肌病及心肌衰竭。3

14、、发生克山病，大骨节病。4、精神萎靡不振，精子活力下降，易患感冒。,硒简介,过量表现 指甲变厚、毛发脱落，肢端麻木，偏瘫。食物来源海产品、肝、肾、麦麸、洋葱、西红柿、西兰花、芹菜、草菇、牛奶等。需要人群男性需要更多的硒。因为供给体内的硒大部分集中在生殖器官中，并可与精液一起排出体外。生活在高污染地区的居民，生活在贫硒地区的居民补充周期建议每天补充。 特殊功效1、帮助维持组织的柔软性；2、有助于治疗女性更年期的潮热、烦躁；3、有助于预防和治疗头皮屑；4、具有中和某些致癌物或预防某此癌症的功能。 备注全国有72%的国土面积缺少硒。,硒的用途,硒的主要用途为干印术的光复制，这是利用无定形硒的薄漠对于

15、光的敏感性，能使含有铁化合物的有色玻璃退色。也用作油漆、搪瓷、玻璃和墨水中的颜色、塑料。还用于制作光电池、整流器、光学仪器、光度计等。 硒在电子工业中可用作光电管、太阳能电池，在电视和无线电传真等方面也使用硒。另外，硒可在玻璃、颜料及冶金工业中应用。硒能使玻璃着色或脱色，高质量的信号用透镜玻璃中含2硒，含硒的平板玻璃用作太阳能的热传输板和激光器窗口红外过滤器。冶金方面，含硒的碳素钢、不锈钢和铜合金具有良好的加工性能，可高速切削，加工的零件表面光洁；硒与其他元素组成的合金用以制造低压整流器、光电池、热电材料。硒以化合物形式用作有机合成氧化剂、催化剂，可在石油工业上应用。硒可作动物饲料微量添加剂。硒加入橡胶中可增强其耐磨性。硒与硒化合物加入润滑脂。,碲的用途,碲在冶金工业中的用量约占碲的总消费量的80%以上。加入少量碲，可以改善低碳钢、不锈钢和铜的切削加工性能。在白口铸铁中，碲用作碳化物稳定剂，使表面坚固耐磨。在铅中添加碲，可提高材料的抗蚀性能，可用作海底电缆的护套；也能增加铅的硬度，用来制作电池极板和印刷铅字。碲可用作石油裂解催化剂的添加剂以及制取乙二醇的催化剂。氧化碲用作