無機化學：第十一章 鹵素和氧族元素1

1、11.1 p 區(qū)元素綜述區(qū)元素綜述p 區(qū)元素指區(qū)元素指A A和零族元素，具有如下特點：和零族元素，具有如下特點：1）同族元素自上到下原子半徑逐漸增大，元素的金屬性）同族元素自上到下原子半徑逐漸增大，元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱；逐漸增強，非金屬性逐漸減弱；2）除零族外，原子的價電子層構型為）除零族外，原子的價電子層構型為ns2np1 5，ns、np電子均可參與成鍵，由此它們具有多種氧化數，并且隨電子均可參與成鍵，由此它們具有多種氧化數，并且隨著著np電子的增多，失電子趨勢減弱，逐漸變?yōu)楣灿秒娮樱娮拥脑龆?，失電子趨勢減弱，逐漸變?yōu)楣灿秒娮?，甚至變?yōu)榈秒娮印Ｒ虼松踔磷優(yōu)榈秒娮?。因此p區(qū)

2、非金屬除有正氧化數外，還區(qū)非金屬除有正氧化數外，還有負氧化數。有負氧化數。 A A族同族元素從上到下低氧化數化合物的穩(wěn)定族同族元素從上到下低氧化數化合物的穩(wěn)定性增強，高氧化數化合物的穩(wěn)定性減弱，這種現象稱為性增強，高氧化數化合物的穩(wěn)定性減弱，這種現象稱為“惰性電子對效應惰性電子對效應”。如。如Pb的化合物以的化合物以Pb2+為主，為主， Pb4+化合物有強的氧化性化合物有強的氧化性3）P區(qū)金屬的熔點一般較低區(qū)金屬的熔點一般較低Ga/29.78,In/156.6,Sn/231.88 ,Pb/327.5 ,Bi/271.3 ,這些金屬可作為這些金屬可作為低熔點合金低熔點合金。4）某些金屬是制造半導

3、體重要材料，如超純鍺、砷化鎵、）某些金屬是制造半導體重要材料，如超純鍺、砷化鎵、銻化鎵。銻化鎵。11.2 鹵素元素鹵素元素11.2.1鹵素通性鹵素通性 結構：價電子構型：結構：價電子構型：ns2np5 與與8電子構型差電子構型差1個電子個電子 核電荷是同周期元素中最多核電荷是同周期元素中最多(除稀有氣體外除稀有氣體外) 原子半徑是同周期元素中最小原子半徑是同周期元素中最小 最容易得到電子，非金屬性是同周期中最強的最容易得到電子，非金屬性是同周期中最強的 鹵素之間比較：從氟鹵素之間比較：從氟碘，非金屬性下降碘，非金屬性下降 原因：從氟原因：從氟碘，電負性下降碘，電負性下降11.2.2 鹵素單質鹵

4、素單質1 物理性質物理性質 皆為雙原子分子皆為雙原子分子 固態(tài)時為分子晶體，其熔、沸點都比較低固態(tài)時為分子晶體，其熔、沸點都比較低 熔、沸點依熔、沸點依 F -Cl - Br I 增大增大 在有機溶劑中的溶解度比在水中（除氟與水激烈反應在有機溶劑中的溶解度比在水中（除氟與水激烈反應外）的大得多（為什么？）外）的大得多（為什么？） 碘難溶于水，易溶于碘化物中碘難溶于水，易溶于碘化物中 I2(s) + I-(l) I3(l) 其它物理性質見書其它物理性質見書鹵素鹵素反應條件反應條件反應速率和程度反應速率和程度F2Cl2陰冷陰冷1常溫常溫 2強光照射強光照射爆炸、放出大量熱爆炸、放出大量熱1緩慢緩慢

5、 2爆炸爆炸Br2I2常溫常溫高溫高溫不如氯，需催化劑不如氯，需催化劑緩慢，可逆緩慢，可逆2 化學性質化學性質 總：總： 都是氧化劑，氧化能力為：都是氧化劑，氧化能力為： F2 Cl2 Br2 I2 F2、Cl2、Br2 為強氧化劑為強氧化劑具體：具體：與氫的反應與氫的反應與水的反應，分兩類情形與水的反應，分兩類情形(1)鹵素對水的氧化作用鹵素對水的氧化作用 2X2+2H2O 4HX+O2(2)鹵素水解反應鹵素水解反應(歧化反應歧化反應) X2+H2O H+ + X- +HXOF2的氧化性強，只能與水發(fā)生第一類反應，且反應激烈：的氧化性強，只能與水發(fā)生第一類反應，且反應激烈： 2 F2 +2H

6、2O 4HF+ O2 Cl2 在日光下緩慢地置換水中氧在日光下緩慢地置換水中氧 Br2與水非常緩慢地反應而放出氧氣，但當溴化氫濃度高與水非常緩慢地反應而放出氧氣，但當溴化氫濃度高時，時，HBr會與氧作用而析出會與氧作用而析出Br2 I2 不能置換水中氧，相反氧可作用于不能置換水中氧，相反氧可作用于HI溶液使溶液使I2析出析出 2I- + 2H+ +1/2O2 I2 + H2OCl2、Br2 、I2與水主要發(fā)生第二類反應，且是可逆反應與水主要發(fā)生第二類反應，且是可逆反應3 3 鹵素的制備與用途鹵素的制備與用途F F2 2的制備：的制備：19061906年的諾貝爾化學獎。年的諾貝爾化學獎。 氟在室

7、溫下能與幾乎所有金屬發(fā)生反應生成氟化物，氟在室溫下能與幾乎所有金屬發(fā)生反應生成氟化物，因此盡管地球上存在許多氟化合物，自然界中卻不存在因此盡管地球上存在許多氟化合物，自然界中卻不存在游離的氟單質。游離的氟單質。早在早在17681768年，德國的礦物化學家馬格拉夫曾用硫酸處理瑩年，德國的礦物化學家馬格拉夫曾用硫酸處理瑩石石( (CaFCaF2 2) )時得到了一種腐蝕性很強的酸，并發(fā)現這種酸時得到了一種腐蝕性很強的酸，并發(fā)現這種酸與鹽酸的性質極為相似，于是推測這種酸是由一種未知與鹽酸的性質極為相似，于是推測這種酸是由一種未知元素和氫的化合物，并為這種未知元素取名為氟，這種元素和氫的化合物，并為這

8、種未知元素取名為氟，這種酸被命名為氫氟酸。酸被命名為氫氟酸。從十九世紀開始，各國的化學家就在各自的實驗室中探索從十九世紀開始，各國的化學家就在各自的實驗室中探索提取氟單質的方法。在幾十年的大量工作中，科學家用提取氟單質的方法。在幾十年的大量工作中，科學家用盡了各種方法。英國著名化學家戴維使用電解氫氟酸的盡了各種方法。英國著名化學家戴維使用電解氫氟酸的方法制取氟時發(fā)現，氫氟酸不僅能腐蝕玻璃，甚至能腐方法制取氟時發(fā)現，氫氟酸不僅能腐蝕玻璃，甚至能腐蝕銀，只能用白金器皿貯存它，但當電解液溫度升高蝕銀，只能用白金器皿貯存它，但當電解液溫度升高時，白金器皿也毀壞了。戴維不得不用瑩石制成器皿，再時，白金器

9、皿也毀壞了。戴維不得不用瑩石制成器皿，再次進行實驗，但陽極得到的卻是氧氣。顯然被電解的是次進行實驗，但陽極得到的卻是氧氣。顯然被電解的是水，而這種神秘的氟卻無法得到。以后蘇格蘭的科學家水，而這種神秘的氟卻無法得到。以后蘇格蘭的科學家諾克斯兄弟又試圖通過氯氣置換出氟化汞中的氟，結果諾克斯兄弟又試圖通過氯氣置換出氟化汞中的氟，結果也未得到氟，而兄弟兩人都因此中毒，其中一人為此丟也未得到氟，而兄弟兩人都因此中毒，其中一人為此丟掉了性命。掉了性命。18501850年，莫瓦桑的老師，法國自然博物館館長，工藝學院年，莫瓦桑的老師，法國自然博物館館長，工藝學院化學教授弗里曼又進行了探索。他試用電解法分解無水

10、化學教授弗里曼又進行了探索。他試用電解法分解無水氟化鈣、氟化銅和氟化銀，結果在陰極得到了金屬，陽氟化鈣、氟化銅和氟化銀，結果在陰極得到了金屬，陽極有氣體放出，但這種氣體性質極活潑，因在極高的溫極有氣體放出，但這種氣體性質極活潑，因在極高的溫度下，一經產生就與周圍的物質度下，一經產生就與周圍的物質( (電極、器皿電極、器皿) )發(fā)生了反發(fā)生了反應，生成了化合物。應，生成了化合物。這些科學探索的結果，只是發(fā)現了氟具有強大的化學親合這些科學探索的結果，只是發(fā)現了氟具有強大的化學親合力，幾乎能與任何元素結合成化合物力，幾乎能與任何元素結合成化合物( (當時還不知道有當時還不知道有惰性氣體惰性氣體) )

11、，想得到單質氟，幾乎是不可能的了。，想得到單質氟，幾乎是不可能的了。弗里曼將制取氟的艱難任務交給了莫瓦桑。弗里曼將制取氟的艱難任務交給了莫瓦桑。18841884年，莫瓦年，莫瓦桑成功地制得了三氟化磷，并試圖用這種易揮發(fā)的劇毒桑成功地制得了三氟化磷，并試圖用這種易揮發(fā)的劇毒氟化物通過化學反應來制取氟，結果失敗了。后又用電氟化物通過化學反應來制取氟，結果失敗了。后又用電解法分解氟化砷，仍未成功。解法分解氟化砷，仍未成功。莫瓦?？偨Y了前人的經驗，認為氟的腐蝕性實在太強，一莫瓦?？偨Y了前人的經驗，認為氟的腐蝕性實在太強，一旦和各種電極材料接觸，就會起化學反應，也就無法得旦和各種電極材料接觸，就會起化學

12、反應，也就無法得到游離態(tài)的氟。只有在低溫下，才有可能解決這一問題。到游離態(tài)的氟。只有在低溫下，才有可能解決這一問題。于是他選擇了熔點很低的三氟化砷，以白金為電極進行于是他選擇了熔點很低的三氟化砷，以白金為電極進行電解。經過多次失敗后，終于在陰極上得到了粉末狀的電解。經過多次失敗后，終于在陰極上得到了粉末狀的砷，在陽極上發(fā)現有少量氣泡產生，然而這些氣泡還未砷，在陽極上發(fā)現有少量氣泡產生，然而這些氣泡還未到達液面就被周圍的三氟化砷吸收生成了五氟化砷。到達液面就被周圍的三氟化砷吸收生成了五氟化砷。莫瓦桑并不氣餒，他總結了前人電解氟化氫的經驗，終于莫瓦桑并不氣餒，他總結了前人電解氟化氫的經驗，終于制備

13、得到了單質氟。他使用的裝置是由兩個封在制備得到了單質氟。他使用的裝置是由兩個封在U U形鉑形鉑管里的鉑管里的鉑銥電極，并用瑩石作螺旋塞塞緊，銥電極，并用瑩石作螺旋塞塞緊，U U形管用形管用氯甲烷冷卻到氯甲烷冷卻到-23 -23 ，終于在陽極上得到了氣體氟。，終于在陽極上得到了氣體氟。用硅試驗時，氣體氟立即與硅化合產生火焰。這一天是用硅試驗時，氣體氟立即與硅化合產生火焰。這一天是18861886年年6 6月月2626日，距日，距17681768年馬格拉夫發(fā)現氫氟酸整整年馬格拉夫發(fā)現氫氟酸整整118118年年接著，莫瓦桑請高等師范學院的德柏雷代表他向科學院報接著，莫瓦桑請高等師范學院的德柏雷代表他

14、向科學院報告提取氟的情況。法國科學院指派了三位著名的化學家告提取氟的情況。法國科學院指派了三位著名的化學家來審查他的實驗結果。莫瓦桑為了保證實驗的成功，又來審查他的實驗結果。莫瓦桑為了保證實驗的成功，又提純了一遍氟化氫，因為他知道如果有水的存在必定導提純了一遍氟化氫，因為他知道如果有水的存在必定導致實驗的失敗。結果由于氟化氫過純不導電，導致了實致實驗的失敗。結果由于氟化氫過純不導電，導致了實驗的失敗。在檢查實驗過程中，他發(fā)現原來是氟化鉀或驗的失敗。在檢查實驗過程中，他發(fā)現原來是氟化鉀或氫氟化鉀在實驗中扮演了重要角色。當他有意識地在氟氫氟化鉀在實驗中扮演了重要角色。當他有意識地在氟化氫中加入了這

15、兩種物質后，實驗取得了成功。化氫中加入了這兩種物質后，實驗取得了成功。盡管鍥而不舍地研究氟，但莫瓦桑自已也不明白氟究竟有盡管鍥而不舍地研究氟，但莫瓦桑自已也不明白氟究竟有何用。然而，歷史的發(fā)展卻使氟有了無可替代的重要地何用。然而，歷史的發(fā)展卻使氟有了無可替代的重要地位。氟可與鈾化合生成六氟化鈾。在制造原子彈時，必位。氟可與鈾化合生成六氟化鈾。在制造原子彈時，必須將鈾的同位素須將鈾的同位素235235U U與與238238U U分離開來。六氟化鈾的氣相擴分離開來。六氟化鈾的氣相擴散存在著同位素差異，科學家利用這種差異成功地分離散存在著同位素差異，科學家利用這種差異成功地分離了了235235U U

16、和和238238U U，才使第一顆原子彈爆炸成功才使第一顆原子彈爆炸成功應用應用UF6用于分離用于分離235U作耐高溫絕緣材料，聚四氟乙烯（特富龍，作耐高溫絕緣材料，聚四氟乙烯（特富龍，Teflon）不粘鍋的主要成分，一度被認為無毒無害。不粘鍋的主要成分，一度被認為無毒無害。2004年年7月月8日，美國環(huán)保署日，美國環(huán)保署(EPA)宣布，杜邦公司由于在過宣布，杜邦公司由于在過去的去的20多年來從未通報特富龍制造過程中的一種成多年來從未通報特富龍制造過程中的一種成分分全氟辛酸銨可能對人體有害，已經違反了毒全氟辛酸銨可能對人體有害，已經違反了毒物管制法，決定對其處以物管制法，決定對其處以3億美元的

17、巨額罰款。衛(wèi)生億美元的巨額罰款。衛(wèi)生部：干燒部：干燒250以上有害。以上有害。作致冷劑，如氟里昂作致冷劑，如氟里昂-12，CCl2F2 ，后面介紹，后面介紹滅火劑，如滅火劑，如CBr2F2用作農藥，如用作農藥，如CCl3FCl2的制備的制備工業(yè)上用電解工業(yè)上用電解NaCl水溶液來制取，陽極水溶液來制取，陽極- Cl2 ，陰極，陰極- H2 實驗室實驗室 MnO2+4HCl(濃濃) MnCl2+Cl2+2H2OBr2和和 I2可利用氯氣作氧化劑可利用氯氣作氧化劑: Cl2 +2Br- 2Cl- + Br2 Cl2 +2I- 2Cl- + I2后一反應中，后一反應中，Cl2不能過量，否則會將不能過

18、量，否則會將I2氧化為碘酸氧化為碘酸 I2 + 5Cl2 +6H2O 2IO3- + 10Cl- + 12H+1 制備制備2 性質性質 鹵化氫的性質依鹵化氫的性質依 HCl HBr - HI 次序有規(guī)律地變化，次序有規(guī)律地變化，唯唯HF例外，如它的熔、沸點突然升高較多等。例外，如它的熔、沸點突然升高較多等。 為什么為什么? 因為因為HF分子間存在氫鍵分子間存在氫鍵 鹵化氫的其它性質見書鹵化氫的其它性質見書化學性質化學性質1）酸性）酸性 氫氯酸氫氯酸(鹽酸鹽酸) 氫溴酸氫溴酸氫碘酸均為強酸，且依次增強氫碘酸均為強酸，且依次增強 氫氟酸為弱酸，但它的解離度隨濃度的增大而增加，當氫氟酸為弱酸，但它的

19、解離度隨濃度的增大而增加，當大于大于5moldm-3時，變成強酸時，變成強酸 原因是生成了締合離子原因是生成了締合離子HF2- 等等 HF H+ + F- K(HF)= 6.310-4 HF + F- HF2- K(HF2- )=5.12) 還原性還原性 F2/F- Cl2/Cl- Br2/Br- I2/I- /V 2.87 1.36 1.08 0.535所以還原能力為：所以還原能力為： I- Br- Cl- F- 3）熱穩(wěn)定性（是指其受熱后，是否易分解為單質）熱穩(wěn)定性（是指其受熱后，是否易分解為單質） 依次為：依次為：HF HCl HBr HI 可用鍵能來判斷同一系列化合物的熱穩(wěn)定性可用鍵能

20、來判斷同一系列化合物的熱穩(wěn)定性 鍵能鍵能, 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性鹵化物見第鹵化物見第15章章15.2.31 同周期元素鹵化物的性質同周期元素鹵化物的性質 第三周期元素氟化物的性質和鍵型第三周期元素氟化物的性質和鍵型氟化氟化物物NaFMgF2AlF3SiF4PF5SF6熔點熔點/99312501040-90-83-51沸點沸點/169522601260-86-75-64鍵型鍵型離子離子離子離子過渡過渡共價共價共價共價共價共價從左到右，總趨勢是從離子型從左到右，總趨勢是從離子型共價型。為什么？共價型。為什么？2同一主族鹵化物的性質同一主族鹵化物的性質 氮族元素氟化物的性質和鍵型氮族元素氟化物的性質和鍵

21、型氟化物氟化物NF3PF3AsF3SbF3BiF3熔點熔點/-206.6-151.5-85292727沸點沸點/-129-101.5-63319102.7鍵型鍵型共價共價共價共價共價共價過渡過渡離子離子從上到下總趨勢是共價型從上到下總趨勢是共價型離子型離子型, 熔、沸點逐漸升高熔、沸點逐漸升高為什么？為什么？3 同一金屬不同鹵化物的性質同一金屬不同鹵化物的性質 AlX3的性質和鍵型的性質和鍵型鹵鹵化物化物AlF3AlCl3AlBr3AlI3熔點熔點/104019097.5191沸點沸點/1260178263.5360鍵型鍵型過渡過渡共價共價共價共價共價共價總的趨勢是從過渡型總的趨勢是從過渡型共

22、價型共價型. 為什么？為什么？4 同一金屬不同氧化值鹵化物的性質同一金屬不同氧化值鹵化物的性質 例如：例如：SnCl2 SnCl4的熔、沸點比較的熔、沸點比較同樣可用極化理論來解釋同樣可用極化理論來解釋因為因為Sn4+的電荷多，半徑小，極化力大，所以的電荷多，半徑小，極化力大，所以SnCl4更更接近于分子晶體，熔點低。接近于分子晶體，熔點低。 5 金屬鹵化物的制備金屬鹵化物的制備(自學自學)1 概述概述鹵素含氧酸不穩(wěn)定，大多只能存在于水溶液中而尚未得鹵素含氧酸不穩(wěn)定，大多只能存在于水溶液中而尚未得到游離的純酸到游離的純酸 氯元素的電極電勢圖氯元素的電極電勢圖1酸性介質中，較大正值酸性介質中，較

23、大正值含氧酸及氯單質較強的氧化性含氧酸及氯單質較強的氧化性2堿性介質中，雖為正值，但較小堿性介質中，雖為正值，但較小含氧酸鹽的氧化性含氧酸鹽的氧化性3 許多中間氧化數物質存在發(fā)生歧化反應的可能性許多中間氧化數物質存在發(fā)生歧化反應的可能性氯的含氧酸有：氯的含氧酸有：HClO HClO2 HClO3 HClO42 次氯酸及其鹽次氯酸及其鹽 次氯酸是一種弱酸，酸性比碳酸還弱，且不穩(wěn)定，只次氯酸是一種弱酸，酸性比碳酸還弱，且不穩(wěn)定，只存在于稀溶液中，有三種分解方式：存在于稀溶液中，有三種分解方式：)(OHOClHClO2)(HClOHCl2HClO3)(OHCl2HClO22232脫水歧化分解脫水劑加

24、熱光 次氯酸中很重要的鹽是漂白粉（有效成分為次氯酸鈣），次氯酸中很重要的鹽是漂白粉（有效成分為次氯酸鈣），漂白作用主要是基于次氯酸的氧化性。漂白作用主要是基于次氯酸的氧化性。3 氯酸及其鹽氯酸及其鹽氯酸是一種強酸，酸度于鹽酸、硝酸相近。它僅存在于氯酸是一種強酸，酸度于鹽酸、硝酸相近。它僅存在于溶液中，含量提高到溶液中，含量提高到40%即分解，含量再高，就會即分解，含量再高，就會迅速分解并發(fā)生爆炸迅速分解并發(fā)生爆炸KClKClO3KClO4O3KCl2KClO24K66832MnO32 固體的固體的KClO3是強氧化劑，與易燃物質如碳、硫、磷等混是強氧化劑，與易燃物質如碳、硫、磷等混合后，經撞擊

25、即猛烈爆炸，故可作炸藥、火柴、焰火等。合后，經撞擊即猛烈爆炸，故可作炸藥、火柴、焰火等。OHHClOCl2O3HClO24223氯酸鹽中最重要的是氯酸鉀，它在催化劑作用下，可分氯酸鹽中最重要的是氯酸鉀，它在催化劑作用下，可分解放出氧氣解放出氧氣4 高氯酸及其鹽高氯酸及其鹽高氯酸是最強的無機酸之一。濃的高氯酸不穩(wěn)定高氯酸是最強的無機酸之一。濃的高氯酸不穩(wěn)定OH2O7Cl2HClO42224加熱5 氯的含氧酸及其鹽的性質遞變規(guī)律氯的含氧酸及其鹽的性質遞變規(guī)律 HClO HClO2 HClO3 HClO4 弱酸弱酸 中強酸中強酸 強酸強酸 極強酸極強酸可用可用R-O-H規(guī)則解釋規(guī)則解釋 R-O-HR

26、n+的電荷的電荷 ，半徑，半徑 ，對，對O2-的吸引力及對的吸引力及對H+的排斥力的排斥力 ，有利于酸式解離，有利于酸式解離擬鹵素化合物擬鹵素化合物某些原子團形成的分子與鹵素單質有相似的性質，這些某些原子團形成的分子與鹵素單質有相似的性質，這些原子團稱為擬鹵素。重要的有氰原子團稱為擬鹵素。重要的有氰(CN)2、硫氰硫氰(SCN)2和和氧氰氧氰(OCN)2等。等。氰是無色可燃氣體，劇毒，有苦杏仁味。氰是無色可燃氣體，劇毒，有苦杏仁味。氰化氫為有揮發(fā)性氰化氫為有揮發(fā)性(沸點沸點26 )的無色液體，劇毒，能與的無色液體，劇毒，能與水互溶，水溶液稱為氫氰酸。氫氰酸是極弱的酸。水互溶，水溶液稱為氫氰酸。

27、氫氰酸是極弱的酸。氫氰酸的鹽稱為氰化物。常見的有氰化鈉和氰化鉀。氰氫氰酸的鹽稱為氰化物。常見的有氰化鈉和氰化鉀。氰化物能與一些金屬離子如化物能與一些金屬離子如Au3+、Ag+等形成穩(wěn)定的配等形成穩(wěn)定的配合物，故可用于從礦石中提煉金、銀以及電鍍。氰化合物，故可用于從礦石中提煉金、銀以及電鍍。氰化物在醫(yī)藥、農藥、有機合成等也有應用。物在醫(yī)藥、農藥、有機合成等也有應用。氰、氰化氫、氫氰酸和氰化物均為劇毒品，毫克數量級氰、氰化氫、氫氰酸和氰化物均為劇毒品，毫克數量級劑量即可致死。所以工業(yè)廢水中的氰化物排放應嚴格劑量即可致死。所以工業(yè)廢水中的氰化物排放應嚴格控制，在控制，在0.05mg L-1以下。以下

28、。利用氰離子的強配合性和還原性，可對含氰廢水進行處理。利用氰離子的強配合性和還原性，可對含氰廢水進行處理。在廢水中加入硫酸亞鐵和消石灰，將氰化物轉化為無毒在廢水中加入硫酸亞鐵和消石灰，將氰化物轉化為無毒的鐵氰化物：的鐵氰化物： Fe2+ + 6CN- Fe(CN)64- Fe(CN)64- + 2Ca2+ Ca2 Fe(CN)6 2Fe2+ + Fe(CN)6 4- Fe2 Fe(CN)6 也可用氯氣氧化廢水中的氰化物也可用氯氣氧化廢水中的氰化物 2CN- + 8OH- + 5Cl2 2CO2 + N2 + 10Cl- + 4H2O11.3.1 氧族元素概述氧族元素概述氧族元素的基本性質見書氧

29、族元素的基本性質見書從從O S Se Te Po，原子半徑增大，離子半徑增大，電原子半徑增大，離子半徑增大，電離能和電負性下降，所以金屬性增強，非金屬性下降離能和電負性下降，所以金屬性增強，非金屬性下降11.3.2 氧氣和臭氧氧氣和臭氧1 氧氣氧氣氧氣的結構前面介紹過了氧氣的結構前面介紹過了有一個有一個鍵，二個三電子鍵，二個三電子鍵。氧氣中有兩個單電子，使鍵。氧氣中有兩個單電子，使它表現出順磁性。它表現出順磁性。在水中溶解度很小，但這是水中各種生物賴以生存的條件在水中溶解度很小，但這是水中各種生物賴以生存的條件2 臭氧臭氧1995年度諾貝爾化學獎年度諾貝爾化學獎-臭氧化學的研究臭氧化學的研究表

30、彰三人表彰三人(德國馬克斯德國馬克斯-普朗克化學研究所的荷蘭籍大氣化普朗克化學研究所的荷蘭籍大氣化學家保羅學家保羅克魯森，美國麻省理工學院墨西哥籍大氣化克魯森，美國麻省理工學院墨西哥籍大氣化學家馬里奧學家馬里奧莫利納，美國加州大學化學系大氣化學家莫利納，美國加州大學化學系大氣化學家羅蘭羅蘭)在平流層臭氧化學，特別是提出平流層臭氧受人在平流層臭氧化學，特別是提出平流層臭氧受人類活動影響，并闡明了其機理方面所作出的卓越貢獻類活動影響，并闡明了其機理方面所作出的卓越貢獻臭氧是地球大氣層中含有的一種少量氣體，若把大氣中的臭氧是地球大氣層中含有的一種少量氣體，若把大氣中的所有臭氧壓縮到相當于地球表面的大

31、氣壓力，則臭氧所有臭氧壓縮到相當于地球表面的大氣壓力，則臭氧將只有將只有3mm厚。厚。從距地面的垂直分布看，約從距地面的垂直分布看，約90%的的O3存在于高度為存在于高度為10 15km的平流層，形成所謂的的平流層，形成所謂的“臭氧層臭氧層”，僅，僅10%分分布于在距地面布于在距地面10km以內的對流層中。以內的對流層中。O3的作用是巨大的，它能吸收太陽光中的紫外線。如果的作用是巨大的，它能吸收太陽光中的紫外線。如果一旦失去了一旦失去了O3的保護，地球的動植物將無法生成。的保護，地球的動植物將無法生成?！俺粞鯇悠茐牡奈：Τ粞鯇悠茐牡奈：Α彼麄內藢ζ搅鲗又兴麄內藢ζ搅鲗又蠴3是如何通過化學過

32、程形成和分解是如何通過化學過程形成和分解方面率先作出了解釋方面率先作出了解釋平流層的平流層的O3是由于是由于O2吸收太陽及宇宙射線中的紫外線后吸收太陽及宇宙射線中的紫外線后分裂成原子氧，再和氧分子反應而形成的分裂成原子氧，再和氧分子反應而形成的322OOOOOO紫外線生成的生成的O3又可以吸收太陽輻射而分解。這樣在平流層中又可以吸收太陽輻射而分解。這樣在平流層中維持維持O3的生成和分解平衡，可使的生成和分解平衡，可使O3的含量長期保持在一的含量長期保持在一個合適的范圍之內。個合適的范圍之內。1974年，莫利納和羅蘭發(fā)表了有關氟氯烴年，莫利納和羅蘭發(fā)表了有關氟氯烴(CFC)氣體對氣體對O3層破壞

33、的論文。層破壞的論文。CFC氣體即氣體即“氟利昂氟利昂”（freon）類化合類化合物，它是物，它是CCl3F、CCl2F2和和CClF3等的總稱等的總稱,它廣泛存在于它廣泛存在于致冷劑致冷劑(冰箱中用冰箱中用)，噴霧劑，塑料發(fā)泡劑，滅火劑和電子，噴霧劑，塑料發(fā)泡劑，滅火劑和電子工業(yè)清洗劑等。由于工業(yè)清洗劑等。由于CFC在對流層中很穩(wěn)定，不溶于水，在對流層中很穩(wěn)定，不溶于水，且無毒，因此人們普遍認為將它排放到大氣中是極理想的。且無毒，因此人們普遍認為將它排放到大氣中是極理想的。但后來，他們發(fā)現但后來，他們發(fā)現CFC能逐漸被擴散到平流層中，并在那里受到強能逐漸被擴散到平流層中，并在那里受到強烈的紫

34、外光照射，主要指波長為烈的紫外光照射，主要指波長為200nm的紫外光，分解為的紫外光，分解為Cl原子原子自由基。自由基。 Cl原子自由基引起原子自由基引起O3的耗損的反應是以鏈式反應進行的耗損的反應是以鏈式反應進行的：的： Cl + O3 ClO+ O2 ClO + O(可由可由O3分解為分解為O2+O得到得到) Cl + O2根據平流層中各有關物質的濃度，以及鏈中止的條件，他們估算出根據平流層中各有關物質的濃度，以及鏈中止的條件，他們估算出在平流層中，一個在平流層中，一個Cl可以與可以與105個個O3分子發(fā)生鏈反應。因此，即分子發(fā)生鏈反應。因此，即使進入平流層的使進入平流層的CFC量很少，也

35、能導致量很少，也能導致O3的嚴重破壞。若按目前的嚴重破壞。若按目前人類使用人類使用CFC量持續(xù)不變來計算，幾十年后量持續(xù)不變來計算，幾十年后O3絕大多數將被消耗絕大多數將被消耗掉。掉。他們的這一預測，在全世界引起了很大震動，從而使七十年代末到他們的這一預測，在全世界引起了很大震動，從而使七十年代末到八十年代初八十年代初CFC的排放得到了一定程度的限制。的排放得到了一定程度的限制。1985年，英國的法曼及同事們發(fā)現南極上空的年，英國的法曼及同事們發(fā)現南極上空的O3層的嚴重耗損，即存在了層的嚴重耗損，即存在了“臭氧洞臭氧洞”。這一發(fā)現真。這一發(fā)現真正震憾了各國政府和廣大公眾，認為必須采取行正震憾了各國政府和廣大公眾，認為必須采取行動來限制動來限制CFC的使用。的使用。同年即同年即19851985年，由聯合國環(huán)境署發(fā)起，由相當多國家簽署年，由聯合國環(huán)境署發(fā)起，由相當多國家簽署的，保護的，保護O O3 3層的維也納公約。層的維也納公約。19871987年，在加拿大蒙特利爾又簽訂了保護年，在加拿大蒙特利爾又簽訂了保護O O3 3層的蒙特利爾層的蒙特利爾議定書。議定書規(guī)定了受控物質和禁用期。議定書。議定書規(guī)定了受控物質和禁用期。19901990、19921992年又分別通過了對該議定書的倫敦和哥本哈根修正案，