[理化生]10氧族元素ppt課件

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容1. 氧氧2. 硫和硫化物硫和硫化物3. 硫的氧化物硫的氧化物1. 氧的成鍵特征氧的成鍵特征1 一般鍵型一般鍵型 離子鍵離子鍵 與活潑金屬以離子鍵結合與活潑金屬以離子鍵結合 如：堿金屬氧化物、大部分堿土金屬氧化物如：堿金屬氧化物、大部分堿土金屬氧化物 共價鍵共價鍵 與電負性較大的原子共用電子對與電負性較大的原子共用電子對 同電負性比它小的元素化合同電負性比它小的元素化合, 呈現(xiàn)呈現(xiàn)-2價價 同電負性比它大的同電負性比它大的F化合化合, 呈現(xiàn)呈現(xiàn)+2價價, 如如OF2 ；2 d-p鍵鍵O原子未雜化的原子未雜化的P軌道的電子對向中心原子的軌道的電子對向中心原子的d軌軌道配位道配位如

2、：如：H2SO4, H3PO4, H3PO3, HClO3, P4O10, SOCl2中端中端O與中心原子間有與中心原子間有d-p鍵鍵1. 氧的成鍵特征氧的成鍵特征3 離域離域鍵鍵34 O3, SO2, NO2, NO2- 46 SO3, NO3, CO32- 4 以分子為根底的化學鍵以分子為根底的化學鍵O2分子結合一個電子分子結合一個電子, O2- 超氧超氧, 如如 KO2O2分子結合二個電子分子結合二個電子, O22-過氧過氧, 如如H2O2O2分子失去一個電子分子失去一個電子O2+二氧基二氧基, 如如 O2+PtF6-O2分子用孤對電子向金屬配位，如分子用孤對電子向金屬配位，如O2與血紅

3、素中的與血紅素中的Fe2+配位配位O3分子結合一個電子分子結合一個電子, O3-, 如如KO31. 氧的成鍵特征氧的成鍵特征2. 氧化物的酸堿性氧化物的酸堿性同一元素，氧化數(shù)升高那么酸性增強，如同一元素，氧化數(shù)升高那么酸性增強，如MnO堿性，堿性，MnO2兩性兩性, Mn2O7酸性酸性酸性氧化物酸性氧化物大部分非金屬氧化物大部分非金屬氧化物 CO2, SO2, NO2, 某些高價金屬氧化物某些高價金屬氧化物 Mn2O7, CrO3, V2O5堿性氧化物堿性氧化物多數(shù)金屬氧化物多數(shù)金屬氧化物 Na2O, MgO, MnO, FeO兩性氧化物兩性氧化物Al2O3, ZnO, BeO, Ga2O3,

4、 CuO, Cr2O3; I2O, TeO2非酸堿性氧化物非酸堿性氧化物CO, NO, N2O3. 氧氣氧氣工業(yè)制法工業(yè)制法 分餾液化空氣分餾液化空氣實驗室制法實驗室制法MnO2催化分解催化分解KClO3 分解過氧化物分解過氧化物 2 BaO2=2 BaO+O2顏色狀態(tài)顏色狀態(tài) 90K 淡藍色液體淡藍色液體 54K 藍色固體藍色固體磁性磁性 順磁性順磁性水中溶解度水中溶解度很小很小氧化復原性氧化復原性在酸性、堿性條件下，氧化才能較強在酸性、堿性條件下，氧化才能較強4. 臭臭 氧氧中心原子雜化類型中心原子雜化類型sp2分子構型分子構型V字形字形 鍵角鍵角116.8o 34 O-O鍵級鍵級1.5磁

5、性磁性 無單電子，無順磁性無單電子，無順磁性水中溶解度水中溶解度極性分子極性分子，比比O2溶解度大溶解度大氧化才能氧化才能在酸性、堿性條件下，氧化才能較氧強在酸性、堿性條件下，氧化才能較氧強 PbS+O3=PbSO4+4O2 2HI+O3=I2+H2O+O2 I2+O3+H2O=2HIO3+5O2唯一極性單質(zhì)唯一極性單質(zhì)5. 過氧化氫過氧化氫 鍵鍵 結構：結構：sp31 氧化復原性氧化復原性在酸性、堿性溶液中，都是較強的氧化劑在酸性、堿性溶液中，都是較強的氧化劑極性極性H2O2 H2O沸點沸點H2O2 H2O熔點熔點H2O2H2O締合度締合度H2O2 H2O酸性酸性二元弱酸，與強堿作用生成過氧

6、化物二元弱酸，與強堿作用生成過氧化物在酸性、堿性溶液中，均不穩(wěn)定，歧化分解。在酸性、堿性溶液中，均不穩(wěn)定，歧化分解。Mn2+, MnO2, Fe2+, Fe3+,光照均能催化分解光照均能催化分解H2O2Mn2+ + H2O2=MnO2 + 2H+2 過氧鏈轉(zhuǎn)移反響過氧鏈轉(zhuǎn)移反響Cr2O72-+ 4H2O2+2H+ = 2CrO5 + 5H2O藍色藍色橙色橙色Cr3+H2O+ O2H+綠色綠色參加有機溶劑如乙醚，戊醇，參加有機溶劑如乙醚，戊醇，CrO5 進入有機相，分進入有機相，分解慢解慢 3 H2O2的制備的制備 實驗室實驗室: 過氧化物加到稀酸中過氧化物加到稀酸中 Na2O2 H2SO4 1

7、0 H2ONa2SO410H2O H2O2 工業(yè)上工業(yè)上 異丙醇的氧化法異丙醇的氧化法 CH3CH(OH)CH3 O2 CH3COCH3 H2O2 電化學氧化法：電解水解法。電化學氧化法：電解水解法。 NH4HSO4 H2 (陰極陰極) S2O82 (陽極陽極) (NH4)2S2O8 2 H2O2 NH4HSO4 H2O2電解電解 蒽醌法蒽醌法 H2 O2 H2O21. 單質(zhì)硫單質(zhì)硫單質(zhì)硫的分子式為單質(zhì)硫的分子式為S8，具有環(huán)狀構造，具有環(huán)狀構造，S采取采取sp3不等不等性雜化性雜化硫有三種同素異形體：硫有三種同素異形體： 斜方硫，單斜硫，彈性硫斜方硫，單斜硫，彈性硫S(斜方斜方) S(單斜單

8、斜)彈性硫彈性硫190 95.5 Hg+S=HgSS+2HNO3=H2SO4+2NO3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O2. 硫化氫硫化氫制備：金屬硫化物與非氧化性酸作用制備：金屬硫化物與非氧化性酸作用FeS+H2SO4稀稀 = FeSO4+H2SH2S二元弱酸，無論在酸性或堿性溶液中，都具有二元弱酸，無論在酸性或堿性溶液中，都具有復原性。復原性。H2S+O2= S+H2O孤電子對孤電子對孤電子對孤電子對sp3 3. 硫化物硫化物 輕金屬硫化物輕金屬硫化物堿金屬堿金屬, 堿土金屬，鋁堿土金屬，鋁 易溶于水，易水解，易形成多硫化物易溶于水，易水解，易形成多硫化物NaNa2S+H2

9、O= NaOH+NaHSNa2S+x-1S = Na2Sx隨著隨著 x 的增大，多硫化物溶液的顏色由無的增大，多硫化物溶液的顏色由無黃黃橙橙黃黃紅。紅。多硫化物不穩(wěn)定，遇酸分解。多硫化物不穩(wěn)定，遇酸分解。Na2S2+2HCl= S+H2S+2NaCl2 重金屬硫化物重金屬硫化物 硫化物的顏色硫化物的顏色大多數(shù)為黑色，大多數(shù)為黑色，如如FeS、CoS、NiS、Ag2S、CuS、HgS也有紅色的也有紅色的HgS、PbS等。等。少數(shù)為其它顏色少數(shù)為其它顏色，如，如 ZnS白色，白色，MnS淺粉色，淺粉色，CdS、SnS2黃色，黃色，Sb2S3、Sb2S5橙色，橙色，SnS褐色。褐色。 硫化物的難溶性

10、硫化物的難溶性許多金屬離子在溶液中與硫化氫或硫離子作用，生成許多金屬離子在溶液中與硫化氫或硫離子作用，生成溶解度很小的硫化物。溶解度很小的硫化物。各種金屬硫化物的溶度積相差各種金屬硫化物的溶度積相差較大，所以常利用難溶硫化物來別離金屬離子。較大，所以常利用難溶硫化物來別離金屬離子。 硫化物在不同酸中的溶解性硫化物在不同酸中的溶解性 Al2S3和和Cr2S3在水中完全水解，分別生成白色的在水中完全水解，分別生成白色的AlOH3和灰綠色的和灰綠色的CrOH3沉淀。沉淀。 難難溶溶于于水水 難難溶溶于于稀稀鹽鹽酸酸 難難溶溶于于濃濃鹽鹽酸酸 易易溶溶于于水水 溶溶于于 0.3 molL1 鹽鹽酸酸

11、溶溶于于濃濃鹽鹽酸酸 溶溶于于濃濃 HNO3 溶溶于于王王水水 (NH4)2S(白白色色) Na2S(白白色色) K2S(白白色色) MgS(白白色色) CaS(白白色色) SrS(白白色色) BaS(白白色色) Al2S3* (白白色色) Cr2S3* (黑黑色色) MnS (淺淺粉粉) ZnS (白白色色) Fe2S3 (黑黑色色) FeS (黑黑色色) CoS (黑黑色色) NiS (黑黑色色) SnS (灰灰褐褐色色) SnS2 (黃黃色色) PbS (黑黑色色) Sb2S3 (橙橙色色) Sb2S5 (橙橙色色) CdS (黃黃色色) CuS (黑黑色色) Cu2S (黑黑色色) A

12、g2S (黑黑色色) As2S3 (淺淺黃黃) As2S5 (淺淺黃黃) Bi2S3 (暗暗棕棕) HgS (黑黑色色) Hg2S (黑黑色色) 3 硫化物的酸堿性硫化物的酸堿性 硫化物的組成、性質(zhì)均和相應氧化物相似。硫化物的組成、性質(zhì)均和相應氧化物相似。 同周期、同族以及同種元素硫化物，它們的酸堿性同周期、同族以及同種元素硫化物，它們的酸堿性變化規(guī)律都和氧化物一樣變化規(guī)律都和氧化物一樣： 同周期元素最高氧化態(tài)硫化物從左到右酸性增強；同周期元素最高氧化態(tài)硫化物從左到右酸性增強； 同族元素一樣氧化態(tài)的硫化物從上到下酸性減弱，同族元素一樣氧化態(tài)的硫化物從上到下酸性減弱，堿性增強；堿性增強； 在同種

13、元素的硫化物中，高氧化態(tài)硫化物的酸性強在同種元素的硫化物中，高氧化態(tài)硫化物的酸性強于低氧化態(tài)硫化物的酸性。于低氧化態(tài)硫化物的酸性。 酸性硫化物可溶于堿性硫化物。酸性硫化物可溶于堿性硫化物。 如如As2S3、As2S5、Sb2S3、Sb2S5、SnS2、HgS等酸性或等酸性或兩性硫化物可與兩性硫化物可與Na2S反響：反響： As2S3 3 Na2S 2 Na3AsS3 硫代亞砷酸鈉硫代亞砷酸鈉 HgS Na2S Na2HgS2 SnS顯堿性，不溶于顯堿性，不溶于Na2S中，但可溶于多硫化物中。中，但可溶于多硫化物中?；蛘哒f復原性硫化物可與氧化性的多硫化物反響或者說復原性硫化物可與氧化性的多硫化物

14、反響 SnS S22 SnS2 S2 先氧化先氧化 SnS2 S2 SnS32 再中和再中和1. 硫硫IV的含氧的含氧化物化物 SO2, H2SO3及其鹽及其鹽43 SO2與與O3是等電子體，分子為是等電子體，分子為V形，存在形，存在氣體、無色，有強烈刺激性氣味，易溶于水生成氣體、無色，有強烈刺激性氣味，易溶于水生成H2SO3, H2SO3只存在于水溶液中只存在于水溶液中a 復原性復原性 SO2 Br2 I2 2 H2O H2SO4 2 HBr HI SO2 g Cl2 g SO2Cl2 l 2 SO2 g O2 g 2 SO3 b 氧化性氧化性 SO2 2 H2S 3 S 2 H2O SO2

15、 2 CO 2 CO2 S c 漂白作用漂白作用 能和一些有機色素結合成無色有機化合物，但是受熱后能和一些有機色素結合成無色有機化合物，但是受熱后恢復原來顏色?；謴驮瓉眍伾2SO3是二元中強酸是二元中強酸 亞硫酸及其鹽的氧化復原性亞硫酸及其鹽的氧化復原性： H2SO3 I2 H2O H2SO4 2 HI 2 Na2SO3 O2 2 Na2SO4 H2SO3 2 H2S 3 S 3 H2O 亞硫酸及其鹽的不穩(wěn)定性亞硫酸及其鹽的不穩(wěn)定性 4 Na2SO3 3 Na2SO4 Na2S 3 H2SO3 2 H2SO4 S H2O SO32 2 H H2O SO2 HSO3 H H2O SO2 Na

16、HSO3受熱，分子間脫水得焦亞硫酸鈉。焦受熱，分子間脫水得焦亞硫酸鈉。焦一縮二一縮二亞硫酸鈉的意思是兩個分子縮一個水，縮水時不變價亞硫酸鈉的意思是兩個分子縮一個水，縮水時不變價，Na2S2O5中的中的S仍為仍為IV價。價。 2 NaHSO3 Na2S2O5 H2O2. 硫硫VI的含氧的含氧化物化物 SO364氣態(tài)氣態(tài) SO3sp2雜化雜化固體固體SO3：石棉鏈狀構造：石棉鏈狀構造 SO3n 分子，分子，是由是由SO4四面四面體連成一個無限長鏈分子。體連成一個無限長鏈分子。液體液體SO3：sp3雜化，環(huán)狀三聚體。雜化，環(huán)狀三聚體。 S：sp3雜化，在雜化，在S與非羥基氧原子之間除存在與非羥基氧原

17、子之間除存在 鍵鍵外還存在外還存在pd 反響配鍵。反響配鍵。SOOHOHO119157 pm142 pm104OOOSOHH142 pm157 pm2 H2SO4 分子間氫鍵較強，沸點高。與水分子間形成強的氫鍵，分子間氫鍵較強，沸點高。與水分子間形成強的氫鍵，所以有很強的吸水性和脫水性。所以有很強的吸水性和脫水性。 硫酸為強酸，第一級完全解離。硫酸為強酸，第一級完全解離。 稀硫酸根本無氧化性。稀硫酸根本無氧化性。 濃硫酸以分子形態(tài)存在，濃硫酸以分子形態(tài)存在，H+的強極化作用造成的強極化作用造成S-O鍵不鍵不穩(wěn)定，氧化性強，可以氧化穩(wěn)定，氧化性強，可以氧化KI和和KBr等。等。3 硫酸鹽硫酸鹽多

18、數(shù)硫酸鹽易溶于水。多數(shù)硫酸鹽易溶于水。SrSO4、BaSO4、PbSO4 難溶，難溶，CaSO4、Ag2SO4微溶。微溶。硫酸鹽結晶時帶有結晶水。有些結晶水是硫酸鹽結晶時帶有結晶水。有些結晶水是“陰離子結晶陰離子結晶水，有些是水，有些是“配位水，如配位水，如FeH2O6SO4H2O硫酸鹽易形成復鹽。硫酸鹽易形成復鹽。M2ISO4MIISO46H2OMI=NH4+,K+,Na+,Rb+,Cs+; MII=Fe2+,Co2+,Ni2+,Zn2+,Cu2+,Hg2+如如: NH42SO4FeSO46H2OM2ISO4M2IIISO4324H2O MIII=V3+,Cr3+,Fe3+,Co3+,Al3

19、+如：如：K2SO4Al2SO4324H2O硫酸鹽的熱穩(wěn)定性硫酸鹽的熱穩(wěn)定性 硫酸鹽熱分解一般生成金屬氧化物和硫酸鹽熱分解一般生成金屬氧化物和SO3；MgSO4 = MgO + SO3 金屬離子半徑增大，極化才能弱，硫酸鹽趨于穩(wěn)定，金屬離子半徑增大，極化才能弱，硫酸鹽趨于穩(wěn)定，分解溫度升高，分解溫度升高，MgSO4 CaSO4SrSO4OOSOMO|A 金屬氧化數(shù)越高，極化才能越強，鹽不穩(wěn)定，金屬氧化數(shù)越高，極化才能越強，鹽不穩(wěn)定，Mn2SO43 MnSO4 18e或或18+2e構型的陽離子比構型的陽離子比8e構型的陽離子極化才能構型的陽離子極化才能強，鹽的分解溫度低，如強，鹽的分解溫度低，如

20、CdSO4CaSO4 假設溫度較高，假設溫度較高，SO3和金屬氧化物均可能分解；和金屬氧化物均可能分解；4Ag2SO4=8Ag+2SO3+2SO2+3O2 假設陽離子有復原性，可能被假設陽離子有復原性，可能被SO3氧化。氧化。2FeSO4=Fe2O3+SO3+SO23. 硫的其它含氧化物硫的其它含氧化物1 硫代硫酸及其鹽硫代硫酸及其鹽 硫代硫酸硫代硫酸H2S2O3：極不穩(wěn)定，尚未制得純品。極不穩(wěn)定，尚未制得純品。 硫代硫酸鹽：如硫代硫酸鹽：如Na2S2O3 5H2O，海波，大蘇打。海波，大蘇打。 凡含氧酸分子中的氧原子被硫原子取代而得的酸稱為凡含氧酸分子中的氧原子被硫原子取代而得的酸稱為硫代某

21、酸，其對應的鹽稱為硫代某酸鹽。硫代某酸，其對應的鹽稱為硫代某酸鹽。H O S O HSOSOO OO201.3 pm146.8 pmSOS OOH O S O HSO H2S2O3, SO42, S2O32 i. 易溶于水易溶于水,水溶液呈弱酸性水溶液呈弱酸性 ii. 遇酸分解遇酸分解 iii. 復原性復原性Na2S2O3 4 C12 5 H2O Na2SO4 H2SO4 8 HCl S2O32 2 H H2S2O3 S SO2 H2OS2O32 I2 S4O62 2 I 重金屬的硫代硫酸鹽難溶且不穩(wěn)定，如：重金屬的硫代硫酸鹽難溶且不穩(wěn)定，如： 2 Ag S2O32 Ag2S2O3 Ag2S2O3 H2O Ag2S H2SO4現(xiàn)象：由白色經(jīng)黃色、棕色、最后生成黑色的現(xiàn)象：由白色經(jīng)黃色、棕色、最后生成黑色的Ag2S；用此；用此反響也可鑒定反響也可鑒定S2O32的存在。的存