浙江大學(xué)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第10章課件

第十章元素化學(xué)（ChemistryofElement）ChemistryofElement8/3/20231無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章第十章元素化學(xué)（ChemistryofElement

10.1元素概述

10.2s區(qū)元素

10.3p區(qū)元素

10.4d區(qū)元素

10.5ds區(qū)元素

10.6f區(qū)元素8/3/20232無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10.1元素概述7/31/20232無(wú)機(jī)及分析化學(xué)學(xué)習(xí)要求1．了解元素的分布及其分類(lèi)2.了解f區(qū)元素的一般性質(zhì)3．熟悉重要元素及其化合物的性質(zhì)4．掌握s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素性質(zhì)的一般規(guī)律5．了解元素化學(xué)的一些新進(jìn)展8/3/20233無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章學(xué)習(xí)要求1．了解元素的分布及其分類(lèi)7/31/20233無(wú)元素化學(xué)是研究元素所組成的單質(zhì)和化合物的制備、性質(zhì)及其變化規(guī)律的一門(mén)學(xué)科，它是各門(mén)化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)。元素及其化合物性質(zhì)對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人類(lèi)生活產(chǎn)生著巨大的影響意義。本章僅對(duì)各區(qū)元素的性質(zhì)作一概述，并對(duì)一些重要元素及其化合物作簡(jiǎn)單介紹。8/3/20234無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章元素化學(xué)是研究元素所組成的單質(zhì)和化合物的制備、性8/3/20235無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章7/31/20235無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10.1元素概述10.1.1元素分布迄今為止，人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素和人工合成的元素共112種，其中地球上天然存在的元素有92種。元素在地殼中的含量稱為豐度，常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)表示。地殼包括巖石圈、水圈、大氣圈，約占地球總重量的0.7%。地殼中含量居前十位元素見(jiàn)表10-1。8/3/20236無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10.1元素概述10.1.1元素分布7/31/2023元素OSiAlFeCaNaKMgHTi質(zhì)量百分?jǐn)?shù)

48.626.37.734.753.452.742.472.000.760.42

表10-1地殼中主要元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)10種元素占了地殼總質(zhì)量的99.2%。而且輕元素含量較高，重元素含量較低。8/3/20237無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章元素OSiAlFe海洋是元素資源的巨大寶庫(kù)，人類(lèi)一直在探索、開(kāi)發(fā)海洋資源。

表11-2海水中元素含量（未計(jì)水和溶解氣體量）元素ClNaMgSCaKBr質(zhì)量百分?jǐn)?shù)1.89801.05610.12720.08840.04000.03800.0065

8/3/20238無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章海洋是元素資源的巨大寶庫(kù)，人類(lèi)一直在探索、開(kāi)發(fā)海洋資源。除上表所列元素外，海水中尚含有微量的U、Zn、Cu、Mn、Ag、Au、Ra等，共約50余種元素。這些元素大多與其它元素結(jié)合成無(wú)機(jī)鹽的形式存在于海水中。由于海水總體積（約1.4×109Km3）十分巨大，雖然某些元素的百分含量極低，但在海水中的總含量卻十分驚人，如I2總量達(dá)7.0×1013Kg。因此，海洋是一個(gè)巨大的物資庫(kù)。8/3/20239無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章除上表所列元素外，海水中尚含有微量的U、Zn、C氣體體積分?jǐn)?shù)﹪質(zhì)量分?jǐn)?shù)﹪氣體體積分?jǐn)?shù)﹪質(zhì)量分?jǐn)?shù)﹪N278.0975.51CH40.000220.00012O220.9523.15Kr0.000110.00029Ar0.9341.28N2O0.00010.00015CO20.03140.046H20.000050.000003Ne0.001820.00125Xe0.00000870.000036He0.000520.000072O30.0000010.000036大氣也是元素的重要自然資源，世界上向大氣索取的O2、N2、稀有氣體等物資，每年數(shù)以萬(wàn)噸計(jì)。8/3/202310無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章氣體體積分?jǐn)?shù)﹪質(zhì)量分?jǐn)?shù)﹪氣體體積分?jǐn)?shù)﹪質(zhì)量分?jǐn)?shù)﹪N278.010.1.2.元素分類(lèi)根據(jù)研究目的的不同，元素的分類(lèi)常見(jiàn)的有三種：

1．金屬與非金屬根據(jù)元素的性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，分為金屬與非金屬。在元素周期表中，以B—Si—As—Te—At和Al—Ge—Sb—Po兩條對(duì)角線為界，處于對(duì)角線左下方元素的單質(zhì)均為金屬，包括s區(qū)、ds區(qū)、d區(qū)、f區(qū)及部分p區(qū)元素；處于對(duì)角線右上方元素的單質(zhì)為非金屬，僅為p區(qū)的部分元素；處于對(duì)角線上的元素稱為準(zhǔn)金屬，其性質(zhì)介于金屬和非金屬之間，大多數(shù)的準(zhǔn)金屬可作半導(dǎo)體。8/3/202311無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10.1.2.元素分類(lèi)根據(jù)研究目的的不同，元素的分類(lèi)常見(jiàn)的

2．普通元素和稀有元素

根據(jù)元素在自然界中的分布及應(yīng)用情況，將元素分為普通元素和稀有元素。稀有元素一般指在自然界中含量少，或被人們發(fā)現(xiàn)的較晚，或?qū)λ鼈冄芯康妮^少，或提煉它們比較困難，以致在工業(yè)上應(yīng)用也較晚的元素。前四周期（Li，Be，稀有氣體除外），ds區(qū)元素為普通元素，其余為稀有元素。通常稀有元素也可繼續(xù)分為：輕稀有金屬、高熔點(diǎn)稀有金屬、分散稀有元素、稀有氣體、稀土金屬、放射性稀有元素等。8/3/202312無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章2．普通元素和稀有元素

根據(jù)元素在自然界中的分布3．生命元素與非生命元素根據(jù)元素的生物效應(yīng)不同，又分為有生物活性的生命元素和非生命元素。生命元素又可根據(jù)在人體中的含量及作用再進(jìn)行細(xì)分，可分為人體必需元素（essentialelements）（包括宏量元素和微量元素）和有毒元素（toxicelements）。8/3/202313無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章3．生命元素與非生命元素7/31/202313無(wú)機(jī)及分析化學(xué)10.2s區(qū)元素10.2.1s區(qū)元素的通性

s區(qū)元素位于元素周期表中的IA族和IIA族，分別稱為堿金屬和堿土金屬。IA族除H外，有Li，Na，K，Rb，Cs，F(xiàn)r共6個(gè)元素；IIA族有Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Ra共6個(gè)元素。其中Fr和Ra為放射性元素。8/3/202314無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10.2s區(qū)元素10.2.1s區(qū)元素的通性7/31/28/3/202315無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章7/31/202315無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章1．電子構(gòu)型

s區(qū)元素（除H外）的價(jià)電子構(gòu)型分別為ns1、ns2，在同周期中，它們具有較小的電離能、較大的原子半徑，易失去外層電子，表現(xiàn)出金屬性，其穩(wěn)定氧化值為+1（IA）和+2（IIA）。它們的化合物（除Li、Be外）均為離子型化合物。8/3/202316無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章1．電子構(gòu)型s區(qū)元素（除H外）的價(jià)電子構(gòu)型分別為2．物理性質(zhì)s區(qū)元素（除H外）的單質(zhì)均為金屬，具有金屬光澤。它們的金屬鍵較弱，因此，具有熔點(diǎn)低、硬度小、密度小等特點(diǎn)。另外，s區(qū)元素還具有良好的導(dǎo)電性能和傳熱性質(zhì)。8/3/202317無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章2．物理性質(zhì)s區(qū)元素（除H外）的單質(zhì)均為金屬，具3．化學(xué)性質(zhì)

s區(qū)元素（除H外）的電負(fù)性和電離能均較小，表現(xiàn)出典型的金屬性。在同周期中，它們是最活潑的金屬，在同族中，其金屬活潑性從上到下依次增大，即還原性依次增強(qiáng)。它們可以與氧、鹵素、氫、水和酸等多種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在反應(yīng)中，它們均是強(qiáng)還原劑。堿金屬與具有相同電子層的堿土金屬相比，堿金屬的核電荷少，原子半徑大，原子核吸引外層電子的能力弱，最外層電子更易失去，即堿金屬的還原性比堿土金屬的還原性強(qiáng)。8/3/202318無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章3．化學(xué)性質(zhì)s區(qū)元素（除H外）的電負(fù)性和電離能均10.2.2重要元素及其化合物1.氧化物堿金屬和堿土金屬與氧反應(yīng)可以生成四種類(lèi)型的氧化物：正常氧化物、過(guò)氧化物、超氧化物、臭氧化物。

二氧化碳吸收劑8/3/202319無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10.2.2重要元素及其化合物1.氧化物二氧化碳吸收劑7/（1）正常氧化物堿金屬中的鋰和所有堿土金屬在空氣中燃燒，生成正常氧化物：4Li+O2=2Li2O2M+O2=2MO其他堿金屬的正常氧化物是用金屬與它們的過(guò)氧化物或硝酸鹽作用而得到的。例如：Na2O2+2Na=2Na2O2KNO3+10K=6K2O+N2↑將堿土金屬的碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等熱分解也能得到氧化物MO：MCO3=MO+CO2↑8/3/202320無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章（1）正常氧化物堿金屬中的鋰和所有堿土金屬在空氣中燃燒

堿金屬氧化物與水化合生成氫氧化物MOH。Li2O與水反應(yīng)很慢，Rb2O和Cs2O與水發(fā)生劇烈反應(yīng)。堿土金屬的氧化物都是難溶于水的白色粉末。堿土金屬氧化物中，唯有BeO是ZnS型晶體，其他氧化物都是NaCl型晶體。與M＋相比。M2＋電荷多，離子半徑小，所以堿土金屬氧化物具有較大的晶格能，熔點(diǎn)都很高，硬度也較大。除BeO外，由MgO到BaO，熔點(diǎn)依次降低。BeO和MgO可作耐高溫材料，CaO是重要的建筑材料。8/3/202321無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章堿金屬氧化物與水化合生成氫氧化物MOH。Li2O

（2）過(guò)氧化物

除鈹和鎂外，所有堿金屬和所有堿土金屬都能分別形成相對(duì)應(yīng)的過(guò)氧化物M2O2，MO2，其中只有鈉和鋇的過(guò)氧化物可由金屬在空氣中燃燒直接得到。Na2O2是最常見(jiàn)的堿金屬過(guò)氧化物。將金屬鈉在鋁制容器中加熱到300℃，并通入不含二氧化碳的干燥空氣，得到淡黃色的Na2O2粉末：2Na+O2=2Na2O2Na2O2與H2O或稀酸反應(yīng)，生成過(guò)氧化氫：Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2Na2O2+H2SO4（?。?Na2SO4+H2O2

Na2O2與CO2反應(yīng)，放出氧氣：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑8/3/202322無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章（2）過(guò)氧化物除鈹和鎂外，所有堿金屬和所有堿土金屬都能

Na2O2是一種強(qiáng)氧化劑，工業(yè)上用作漂白劑，也可用來(lái)作為制取O2的來(lái)源。在熔融時(shí)幾乎不分解，但遇到棉花、木炭或鋁粉等還原性物質(zhì)時(shí)，就會(huì)發(fā)生爆炸，故使用時(shí)應(yīng)注意安全。鈣、鍶、鋇的氧化物與過(guò)氧化氫作用，得到相應(yīng)的過(guò)氧化物：MO+H2O2+7H2O=MO2·8H2O工業(yè)上把BaO在空氣中加熱到600℃以上使它轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化鋇：2BaO+O2=2BaO28/3/202323無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章Na2O2是一種強(qiáng)氧化劑，工業(yè)上用作漂白劑，也可（3）超氧化物

除了鋰、鈹、鎂外，堿金屬和堿土金屬都分別能形成超氧化物MO2和M(O2)2。其中，鉀、銣、銫在空氣中能直接生成超氧化物MO2。K+O2=KO2一般來(lái)說(shuō)，金屬性很強(qiáng)的元素容易形成含氧較多的氧化物，因此鉀、銣、銫易生成超氧化物。超氧化物與水反應(yīng)，產(chǎn)生O2和H2O2。例如：2KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O2↑因此，超氧化物也是強(qiáng)氧化劑。KO2與CO2作用放出氧氣：4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2↑過(guò)氧化物和超氧化物可用作高空飛行、深井作業(yè)、水下工作、宇宙航行和戰(zhàn)地醫(yī)院的供氧劑和二氧化碳吸收劑。KO2較易制備，常用于急救器中。8/3/202324無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章（3）超氧化物除了鋰、鈹、鎂外，堿金屬和堿土金屬都分別能

（4）臭氧化物在冷凍條件下，O3可與KOH生成臭氧化鉀KO3：

3KOH(s)+2O3=2KO3(s)＋KOH·H2O(s)＋O2↑KO3與過(guò)氧化物、超氧化物相似，遇水反應(yīng)放出氧氣：

4KO3+2H2O=4KOH+5O2↑8/3/202325無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章（4）臭氧化物在冷凍條件下，O3可與KOH生成臭氧化鉀2.氫氧化物

s區(qū)元素的氧化物中，BeO幾乎不與水作用，Li2O與水作用生成LiOH，MgO與水作用生成Mg（OH）2，其他氧化物遇水都能發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成相應(yīng)的氫氧化物。它們的氫氧化物均為白色固體，在空氣中易吸收水分而潮解，又易與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鹽，故應(yīng)密閉保存。通常用橡皮塞而不用玻璃塞，因?yàn)閴A對(duì)玻璃有腐蝕作用：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O

8/3/202326無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章2.氫氧化物7/31/202326無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章堿金屬氫氧化物中以NaOH最重要。氫氧化鈉又稱燒堿，它是實(shí)驗(yàn)室常用的重要試劑，也是重要的工業(yè)原料。它能除去空氣中的酸性物質(zhì)如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、硫化氫等，NaOH易于融化，能熔解某些金屬氧化物和非金屬氧化物，因此常用于熔解礦物試樣。

NaOH吸收二氧化碳8/3/202327無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章堿金屬氫氧化物中以NaOH最重要。氫氧化鈉又稱燒堿土金屬氫氧化物中以Ca(OH)2較為重要。氫氧化物也稱熟石灰，在水中的溶解度較小且隨溫度升高而減小，所以通常使用的是它在水中的懸浮物或漿狀物，被大量應(yīng)用于建筑業(yè)和化學(xué)工業(yè)。堿金屬氫氧化物中，除LiOH的溶解度較小外。都易溶于水。而堿土金屬氫氧化物的溶解度則較小，隨離子半徑的增大，溶解度從鈹?shù)戒^逐漸增大，其中Be(OH)2和Mg(OH)2是難溶的。熟石灰8/3/202328無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章堿土金屬氫氧化物中以Ca(OH)2較為重要。氫氧

3.鹽類(lèi)堿金屬、堿土金屬常見(jiàn)的鹽類(lèi)有鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽等。其中堿土金屬中鈹鹽的毒性很大。堿金屬的鹽類(lèi)大都是離子型化合物，Li＋半徑很小，故鋰的某些鹽具有一定程度的共價(jià)性。大多數(shù)堿金屬的鹽易溶于水，且在水中全部電離，但鋰的氟化物L(fēng)iF，LiCO3等難溶。堿土金屬的鹽類(lèi)也大都是離子型化合物。多數(shù)堿土金屬的鹽溶解度較小。它們的碳酸鹽、磷酸鹽以及草酸鹽等都難溶（BeC2O4除外），鈹鹽中多數(shù)是易溶的，鎂鹽有部分溶，而鈣、鍶、鋇的鹽多為難溶鹽，鈣鹽中以CaC2O4的溶解度最小，因此常用生成白色CaC2O4的沉淀反應(yīng)來(lái)鑒定Ca2＋

8/3/202329無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章3.鹽類(lèi)7/31/202329無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章

1.氯化鈉氯化鈉俗稱食鹽，是日常生活中和工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的化合物。氯化鈉也是制造其它鈉、氯化合物的常用原料。在自然界中，氯化鈉資源非常豐富，海水、內(nèi)陸鹽湖、地下鹵水及鹽礦都蘊(yùn)藏著豐富的鹽資源。8/3/202330無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章1.氯化鈉7/31/202330無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十氯化鈉為透明晶體，味咸，易溶于水，其溶解度受溫度影響較小。它是人和動(dòng)物所必需的物質(zhì)，在人體中NaCl的含量約占0.9%。NaCl可作食品調(diào)味劑和防腐劑，其冰鹽混合物還可作致冷劑。它是制取金屬Na、NaOH、Na2CO3、Cl2和HCl等多種化工產(chǎn)品的基本原料。8/3/202331無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章氯化鈉為透明晶體，味咸，易溶于水，其溶解度受溫度2.氯化鎂與氯化鈣

氯化鎂常以MgCl2·6H2O形式存在，其為無(wú)色晶體，味苦，易吸水。MgCl2·6H2O受熱到530℃以上，分解為MgO和HCl氣體。MgCl2·6H2O=MgO+2HCl↑+5H2O

8/3/202332無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章2.氯化鎂與氯化鈣7/31/202332無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十因此，欲得到無(wú)水MgCl2，必須在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O，使其脫水。無(wú)水MgCl2是制取金屬鎂的原料。紡織工業(yè)中用MgCl2來(lái)保持棉紗的濕度而使其柔軟。從海水中制得不純MgCl2·6H2O的鹽鹵塊，工業(yè)上常用于制造MgCO3和其它鎂的化合物。8/3/202333無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章因此，欲得到無(wú)水MgCl2，必須在干燥的HCl氣

氧化鈣俗稱生石灰，是一種白色塊狀或粉末狀固體，熔點(diǎn)為2615℃，也可作耐火材料。氧化鈣吸濕性強(qiáng)，可作干燥劑。它微溶于水，并與水作用生成Ca(OH)2，放出大量的熱。氧化鈣也具有堿性氧化物的通性，高溫下能與SiO2、P2O5等化合：CaO+SiO2→

CaSiO33CaO+P2O5→

Ca3(PO4)28/3/202334無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章氧化鈣俗稱生石灰，是一種白色塊狀或粉末狀固體，熔

氯化鈣極易溶于水，也溶于乙醇。將CaCl2·6H2O加熱脫水，可得到白色多孔的無(wú)水CaCl2。無(wú)水CaCl2有很強(qiáng)的吸水性，實(shí)驗(yàn)室常用作干燥劑。但不能干燥NH3氣及酒精，因?yàn)樗鼈儠?huì)形成CaCl2·4NH3、CaCl2·4C2H5OH等。CaCl2水溶液的冰點(diǎn)很低（當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.5%時(shí)，其冰點(diǎn)為-50℃），它是常用的冷凍液，工業(yè)上稱其為冷凍鹽水。8/3/202335無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章氯化鈣極易溶于水，也溶于乙醇。將CaCl2·6H3.碳酸鈉與碳酸氫鈉碳酸鈉俗稱純堿或蘇打，通常是含10個(gè)結(jié)晶水的白色晶體（Na2CO3·10H2O），在空氣中易風(fēng)化而逐漸碎裂為疏松的粉末，易溶于水，其水溶液有較強(qiáng)的堿性，可在不同反應(yīng)中作堿使用，這也是人們稱其為純堿的原因。

8/3/202336無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章3.碳酸鈉與碳酸氫鈉7/31/202336無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十碳酸氫鈉俗稱小蘇打，白色粉末，可溶于水，但溶解度不大，其水溶液呈弱堿性。主要用于醫(yī)藥和食品工業(yè)中。8/3/202337無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章碳酸氫鈉俗稱小蘇打，白色粉末，可溶

碳酸鈉是一種基本化工原料，大量用于玻璃、搪瓷、肥皂、造紙、紡織、洗滌劑的生產(chǎn)和有色金屬的冶煉中，它還是制備其它鈉鹽或碳酸鹽的原料。工業(yè)上常用氨堿法生產(chǎn)碳酸鈉：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑8/3/202338無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章碳酸鈉是一種基本化工原料，大量用于玻璃、搪瓷、肥（4）硫酸鈣和碳酸鈣

硫酸鈣常含結(jié)晶水，CaSO4·2H2O俗稱石膏，為無(wú)色晶體，微溶于水，將其加熱到120℃左右，部分脫水轉(zhuǎn)變?yōu)槭焓唷?CaSO4·2H2O=（CaSO4）2·H2O+3H2O此為可逆反應(yīng)，若將熟石膏加水混合成糊狀后放置一段時(shí)間，又會(huì)變成CaSO4·2H2O，逐漸硬化并膨脹，故用以制模型、塑像、粉筆和石膏繃帶。還用于生產(chǎn)水泥和輕質(zhì)建筑材料。8/3/202339無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章（4）硫酸鈣和碳酸鈣7/31/202339無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十碳酸鈣為白色粉末，難溶于水，溶于酸和NH4Cl溶液。碳酸鈣也很容易溶解在含有二氧化碳的水中。形成易溶于水的碳酸氫鈣：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)28/3/202340無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章碳酸鈣為白色粉末，難溶于水，溶于酸和NH4Cl溶而在一定條件下，含有Ca(HCO3)2的水流經(jīng)巖石又會(huì)分解：Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O石灰?guī)r溶洞及鐘乳石的形成就是基于上述反應(yīng)。碳酸鈣常用于制CaO、CO2、發(fā)酵粉和涂料等。8/3/202341無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章而在一定條件下，含有Ca(HCO3)2的水流經(jīng)巖10.3p區(qū)元素

10.3.1p區(qū)元素的通性p區(qū)元素包括ⅢA至VⅢA六個(gè)主族，目前共有31個(gè)元素，是元素周期表中唯一包含金屬和非金屬的一個(gè)區(qū)。因此，該區(qū)元素具有十分豐富的性質(zhì)。8/3/202342無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10.3p區(qū)元素

10.3.1p區(qū)元素的通性7/311．電子構(gòu)型p區(qū)元素價(jià)電子構(gòu)型為ns2np1～6，在同周期元素中，由于p軌道上電子數(shù)的不同而呈現(xiàn)出明顯不同的性質(zhì)，如13號(hào)元素鋁是金屬，而16號(hào)元素硫卻是典型的非金屬。在同一族元素中，原子半徑從上到下逐漸增大，而有效核電荷只是略有增加。因此，金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。8/3/202343無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章1．電子構(gòu)型p區(qū)元素價(jià)電子構(gòu)型為ns2np1～62．物理性質(zhì)p區(qū)元素由于其電子構(gòu)型的特殊性，因而既包含有金屬固體、非金屬固體，也有非金屬液體及非金屬氣體（雙原子分子）。因此，它們的物理性質(zhì)差異很大。一般地，同周期元素中，熔、沸點(diǎn)從左到右逐漸減小，同族元素中，熔、沸點(diǎn)從上到下逐漸增大。8/3/202344無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章2．物理性質(zhì)p區(qū)元素由于其電子構(gòu)型的特殊性，因而3．化學(xué)性質(zhì)p區(qū)元素的電負(fù)性較s區(qū)元素的大，所以，p區(qū)元素在許多化合物中常以共價(jià)鍵結(jié)合。p區(qū)元素大多具有多種氧化值，其最高正氧化值等于其最外層電子數(shù)（即族數(shù)）。除此之外，還可顯示可變氧化值，且正氧化值彼此之間的差值為2，例如，硫原子的正氧化值分別為+2、+4、+6等。8/3/202345無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章3．化學(xué)性質(zhì)p區(qū)元素的電負(fù)性較s區(qū)元素的大，所以p區(qū)非金屬元素（除稀有氣體外），在單質(zhì)狀態(tài)以非極性共價(jià)鍵結(jié)合。當(dāng)非金屬元素的原子半徑較小，成單價(jià)電子數(shù)較小時(shí)，可形成獨(dú)立的少原子分子，如Cl2、O2、N2等；而當(dāng)非金屬元素的原子半徑較大，成鍵電子較多時(shí)，則形成多原子的巨形分子，如C、Si、B等。p區(qū)金屬元素由于其電負(fù)性相對(duì)s區(qū)元素要大，所以其金屬性比堿金屬和堿土金屬要弱。某些元素甚至表現(xiàn)出兩性。如Si、Al等。8/3/202346無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章p區(qū)非金屬元素（除稀有氣體外），在單質(zhì)狀態(tài)以非極10.3.2重要元素及其化合物

1．硼的含氧酸鹽—硼砂硼砂為無(wú)色透明晶體，在空氣中容易失去部分水而風(fēng)化，加熱至380～400℃，完全失水成為無(wú)水鹽Na2B4O7，若加熱到878℃，則熔化為玻璃狀物。溶化的硼砂能溶解許多金屬氧化物，生成具有特征顏色的偏硼酸的復(fù)鹽。例如：Na2B4O7+CoO=2Na2BO2.Co（BO2）2（寶藍(lán)色）硼砂的這一性質(zhì)用在定性分析上鑒定某些金屬離子，稱為硼砂珠試驗(yàn)。8/3/202347無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10.3.2重要元素及其化合物1．硼的含氧酸鹽硼砂易溶于水，水解而呈堿性，20℃時(shí)，硼砂溶液的pH值為9.24。硼砂是一種用途很廣的重要化工原料，大量用在陶瓷、玻璃工業(yè)中，還作為硼肥，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上起著重要作用。硼砂是硼在自然界主要的礦石，它是制造單質(zhì)硼和其它硼化物的主要原料。8/3/202348無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章硼砂易溶于水，水解而呈堿性，20℃時(shí)，硼砂溶液的2．鋁

鋁是典型的兩性金屬，具有銀白色光澤，質(zhì)軟。具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱和延展性能。鋁的電離能較小，電負(fù)性為1.5。鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-1.66V，但卻不能從水中置換出氫氣，因?yàn)樗c水接觸時(shí)表面易生成一層難溶解的氫氧化鋁。鋁與氧氣的結(jié)合能力很強(qiáng)，鋁暴露在空氣中，其表面會(huì)形成一層致密的氧化膜。8/3/202349無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章2．鋁7/31/202349無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章

鋁在冷的濃H2SO4、濃HNO3中呈鈍化狀態(tài)，因此常用鋁制品貯運(yùn)濃H2SO4、濃HNO3。但鋁可與稀HCl、稀H2SO4及堿發(fā)生反應(yīng)放出氫氣：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑2Al+NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑8/3/202350無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章鋁在冷的濃H2SO4、濃HNO3中呈鈍化狀態(tài)，因鋁是一種很重要的金屬材料，廣泛用來(lái)作導(dǎo)線、結(jié)構(gòu)材料和日用器皿。特別是鋁合金質(zhì)輕而又堅(jiān)硬，大量用于飛機(jī)制造和其它構(gòu)件上。8/3/202351無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章鋁是一種很重要的金屬材料，廣泛用來(lái)作3．氧化鋁氧化鋁可由氫氧化鋁加熱脫水而制得。在不同的溫度條件下，制得的Al2O3可以有不同的形態(tài)和不同的用途。一般常用希臘字母分別表示α、β、γ…等Al2O3。氧化鋁是離子晶體，具有很高的熔點(diǎn)和硬度。8/3/202352無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章3．氧化鋁7/31/202352無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章自然界存在的結(jié)晶氧化鋁是α-Al2O3，稱為剛玉。而Al（OH）3熱分解得到的α-Al2O3稱人造剛玉。α-Al2O3不溶于水，也不溶于酸，在催化劑中常用作載體。8/3/202353無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章自然界存在的結(jié)晶氧化鋁是α-Al2O3，稱為剛玉含有少量雜質(zhì)的α-Al2O3常呈鮮明的顏色。如紅寶石就是含極微量Cr2O3的α-Al2O3，常用作制造耐磨的微型軸承（如手表中的“鉆”）。藍(lán)寶石則是含鐵和鈦氧化物的α-Al2O3。8/3/202354無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章含有少量雜質(zhì)的α-Al2O3常呈鮮明的顏色。如

α-Al2O3是一種多孔性物質(zhì)，有很大的表面積，并有優(yōu)異的吸附性、表面活性和熱穩(wěn)定性，因而常常被用作催化劑的活性成分，又稱活性氧化鋁。γ-Al2O3不溶于水，但能溶于稀酸。8/3/202355無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章α-Al2O3是一種多孔性物質(zhì)，有很大的表面積4.碳的化合物

(1)碳的氧化物CO2為無(wú)色、無(wú)臭的氣體。大氣中含有約0.03%（體積）的CO2，它主要來(lái)自于生物的呼吸，有機(jī)化合物的燃燒，動(dòng)植物的腐敗分解等。同時(shí)又通過(guò)植物的光合作用、碳酸鹽巖石的形成等而消耗。目前，世界各國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展使空氣中CO2濃度逐漸增加，這已被認(rèn)為是造成“溫室效應(yīng)”的主要原因之一。

8/3/202356無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章4.碳的化合物7/31/202356無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章固態(tài)CO2是分子晶體，它的熔點(diǎn)很低（-78.5℃），固態(tài)CO2會(huì)直接升華，故稱干冰。干冰常用作致冷劑，其冷凍溫度可達(dá)-70℃到-80℃；干冰還常被用于易腐食品的保存和運(yùn)輸中。

8/3/202357無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章固態(tài)CO2是分子晶體，它的熔點(diǎn)很低7/31/20

CO2不能自燃，又不助燃。密度比空氣大，可使物質(zhì)與空氣隔絕，所以常用作滅火劑，也可作為防腐劑和滅蟲(chóng)劑。CO2還是一種重要的化工原料。如CO2與鹽可制成堿；CO2與氨可制成尿素、碳酸氫銨；CO2也可用于制甲醇等。CO2可溶于水，溶于水的CO2部分與水作用生成碳酸。因而敞口貯放的蒸餾水會(huì)因溶入空氣中的CO2而顯微酸性。

8/3/202358無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章7/31/202358無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章（2）碳酸及其碳酸鹽

CO2溶于水，生成碳酸.飽和CO2水溶液中碳酸的濃度約為0.04mol.L-1。碳酸為二元弱酸，其Ka1θ=4.47×10-7,Ka2θ=4.68×10-11。碳酸能形成兩種類(lèi)型的鹽，即碳酸鹽（carbonate）和碳酸氫鹽。銨和堿金屬的碳酸鹽（除Li2CO3外）易溶于水，其它金屬的碳酸鹽則難溶于水。碳酸氫鹽在水中一般都能溶解。一般來(lái)說(shuō)，難溶碳酸鹽對(duì)應(yīng)的碳酸氫鹽的溶解度較大。例如Ca(HCO3)2溶解度比CaCO3的溶解度大，因而CaCO3溶于H2CO3中，但對(duì)于易溶的碳酸鹽來(lái)說(shuō)，它對(duì)應(yīng)的碳酸氫鹽的溶解度反而小，例如NaHCO3溶解度就比NaCO3的小。8/3/202359無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章（2）碳酸及其碳酸鹽7/31/202359無(wú)機(jī)及分析化學(xué)金屬離子可與可溶性碳酸鹽作用，一般有三種不同的沉淀形式。若金屬（如Al3+,Fe3+,Cr3+等）氫氧化物的溶解度小于相應(yīng)的碳酸鹽，則加入Na2CO3溶液后，生成氫氧化物：2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑若金屬（如Zn2+,Cu2+,Pb2+等）氫氧化物與碳酸鹽溶解度相差不多，則得堿式碳酸鹽沉淀：2Cu2++2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑8/3/202360無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章金屬離子可與可溶性碳酸鹽作用，一般有三種不同的沉若金屬（如Ca2+,Sr2+,Ba2+,Ag+等）得碳酸鹽的溶解度小于其氫氧化物，則加入Na2CO3即得碳酸鹽沉淀：Ca2++CO32-=CaCO3↓碳酸鹽的另一重要性質(zhì)是熱不穩(wěn)定性，一般來(lái)說(shuō)，碳酸鹽的熱穩(wěn)定性高于碳酸氫鹽。在碳酸鹽中，以鈉、鉀、鈣的碳酸鹽最為重要。碳酸鈉俗名純堿。碳酸氫鹽中以NaHCO3（小蘇打）最為重要。在食品工業(yè)中，它與碳酸氫銨、碳酸銨等作為蓬松劑。8/3/202361無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章若金屬（如Ca2+,Sr2+,Ba2+,Ag+等5．硅的氧化物SiO2是主要的氧化物，有晶形和無(wú)定形兩種狀態(tài)，硅藻土和燧石都是無(wú)定形的二氧化硅。SiO2晶體石原子晶體，其中Si原子通過(guò)sp3雜化形式與4個(gè)氧原子相連接，形成SiO2正四面體，其中Si原子在四面體的中心，4個(gè)氧原子分占四面體的四個(gè)頂角。由于原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合，故SiO2晶體熔點(diǎn)高、硬度大，且不溶于水。8/3/202362無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章5．硅的氧化物7/31/202362無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章自然界常見(jiàn)的石英石二氧化硅晶體。無(wú)色透明的純石英叫做水晶。紫水晶、茶晶和碧玉等是含有雜質(zhì)的有色石英晶體。石英在1900K左右熔化成黏稠液體，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變?yōu)椴灰?guī)則狀態(tài)，如果急劇冷卻，因?yàn)轲ざ却蟛灰自俳Y(jié)晶而形成石英玻璃。石英玻璃有許多特殊性能，如驟冷不易破裂，能透過(guò)紫外光，因此常用于制作高級(jí)的化學(xué)儀器和玻璃器皿8/3/202363無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章自然界常見(jiàn)的石英石二氧化硅晶體。無(wú)色透明的純石英二氧化硅（silicondioxide）性質(zhì)穩(wěn)定，與一般的酸不起反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O高溫時(shí)，二氧化硅和氫氧化鈉或純堿共熔即得硅酸鈉：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑8/3/202364無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章二氧化硅（silicondioxide）性質(zhì)穩(wěn)6．氨和銨鹽

（1）氨

氨是無(wú)色有強(qiáng)烈刺激性臭味的氣體，比空氣輕，沸點(diǎn)-33℃，熔點(diǎn)-77℃。氨易溶于水，常溫常壓下1體積水可溶解700體積氨。氨的水溶液叫氨水（NH3·H2O），氨水不穩(wěn)定，易分解為氨與水。氨水會(huì)部分電離，相當(dāng)于弱堿：NH3·H2O=NH4++OH－Kb=1.8×10－58/3/202365無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章6．氨和銨鹽7/31/202365無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章氨的化學(xué)性質(zhì)很活潑，可以與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)類(lèi)型包括加合、氧化與取代三種。加合反應(yīng)：NH3+HCl=NH4ClNH3+H3PO4=NH4H2PO4氧化反應(yīng)：4NH3+5O2=4NO+6H2O2NH3+3Cl2=N2↑+6HCl取代反應(yīng)：2NH3+2Na=2NaNH2+H28/3/202366無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章氨的化學(xué)性質(zhì)很活潑，可以與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氨有著廣泛的用途，它是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，也是制造硝酸、銨鹽、純堿等化工產(chǎn)品的基本原料。氨也是有機(jī)合成（如合成纖維、塑料、染料、尿素等）常用的原料，也用于醫(yī)藥（如安乃近，氨基比林等）的制備。液氨還是常用的致冷劑。8/3/202367無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章氨有著廣泛的用途，它是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)(2)銨鹽

氨與酸作用可得到相應(yīng)的銨鹽（ammonium）。銨鹽一般是無(wú)色的晶狀化合物，易溶于水，而且是強(qiáng)電解質(zhì)，NH4+的半徑為143pm，K+半徑為133pm，Rb+半徑為148pm，它們的半徑很接近，因此，有些性質(zhì)如晶型、顏色、溶解度等方面很相似。銨鹽加熱極易分解，其分解產(chǎn)物因酸根性質(zhì)不同而異，如由揮發(fā)性的酸組成的銨鹽，一般分解為NH3和相應(yīng)的酸：NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2ONH4Cl=NH3↑+HCl↑8/3/202368無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章(2)銨鹽7/31/202368無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章如果酸是不揮發(fā)性的，一般分解為NH3和酸或酸式鹽：（NH4）2SO4=NH3↑+NH4HSO4(NH4)3PO4=3NH3↑+H3PO4如果酸有氧化性，則分解出來(lái)的NH3會(huì)立即被氧化成氮或氮的氧化物：NH4NO3(s)=N2O(g)+2H2O2NH4NO3(s)=2N2(g)+4H2O+O2(g)由于分解時(shí)產(chǎn)生大量的熱和氣體，故硝酸銨可用于制造炸藥。8/3/202369無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章如果酸是不揮發(fā)性的，一般分解為NH3和酸或酸式鹽7.硝酸及其鹽純硝酸為無(wú)色液體，熔點(diǎn)-42℃，沸點(diǎn)83℃。溶有過(guò)多NO2的濃HNO3叫發(fā)煙硝酸。硝酸可以任何比例與水混合，稀硝酸較穩(wěn)定，濃硝酸見(jiàn)光或加熱會(huì)按下式分解：

4HNO3(濃)=4NO2+O2+2H2O分解產(chǎn)生的NO2溶于濃硝酸中，使它的顏色呈現(xiàn)黃色到紅色。8/3/202370無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章7.硝酸及其鹽7/31/202370無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章硝酸是一種強(qiáng)氧化劑，其還原產(chǎn)物相當(dāng)復(fù)雜，不僅與還原劑的本性有關(guān)，還與硝酸的濃度有關(guān)。硝酸與非金屬硫、磷、碳、硼等反應(yīng)時(shí)，不論濃、稀硝酸，它被還原的產(chǎn)物主要為NO。硝酸與大多數(shù)金屬反應(yīng)時(shí)，其還原產(chǎn)物常較復(fù)雜，濃硝酸一般皆被硝酸還原到NO2，稀硝酸可被還原到NO，N2O直到NH4+。8/3/202371無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章硝酸是一種強(qiáng)氧化劑，其還原產(chǎn)物相當(dāng)復(fù)雜，不僅與還一般地硝酸愈稀，金屬愈活潑，硝酸被還原的程度愈大。如：Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2+2H2OMg+4HNO3（濃）=Mg（NO3）2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3（?。?3Cu（NO3）2+2NO+4H2O4Mg+10HNO3（?。?4Mg（NO3）2+N2O+5H2O4Mg+10HNO3（極?。?4Mg（NO3）2+NH4NO3+3H2O8/3/202372無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章一般地硝酸愈稀，金屬愈活潑，硝酸被還原的程度愈大1體積濃硝酸與3體積濃鹽酸的混合物稱為王水，可溶解金、鉑等惰性貴金屬。這時(shí)位于王水中大量存在的Cl-與金屬離子結(jié)合成配離子的緣故。硝酸是強(qiáng)酸，在稀溶液中完全電離。硝酸和堿作用生成硝酸鹽，其水溶液沒(méi)有氧化性。8/3/202373無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章1體積濃硝酸與3體積濃鹽酸的混合物稱為王水，可溶硝酸是工業(yè)上重要的三酸（鹽酸、硫酸、硝酸）之一。它是制造化肥、炸藥、染料、人造纖維、藥劑、塑料和分離貴金屬的重要化工原料。硝酸主要通過(guò)氨空氣氧化路線生產(chǎn)：4NH3+5O2=

4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO8/3/202374無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章硝酸是工業(yè)上重要的三酸（鹽酸、硫酸、硝酸）之一。

硝酸鹽（nitrate）在常溫下比較穩(wěn)定，但在高溫時(shí)固體硝酸鹽都易分解，受熱分解情況如下。最活潑金屬（活潑性比Mg強(qiáng)）的硝酸鹽分解產(chǎn)生硝酸鹽和氧氣：2NaNO3=2NaNO2+O2↑活潑性較小的金屬（活潑性在Mg和Cu之間）的硝酸鹽分解產(chǎn)生相應(yīng)的金屬氧化物：2Pb(NO3)2=2PbO+4NO2↑+O2↑活潑性更小的金屬（活潑性比Cu差）的硝酸鹽分解產(chǎn)生金屬單質(zhì)：2AgNO3=2Ag+2NO2↑+O2↑硝酸鹽在高溫時(shí)容易放出氧，所以它們和可燃性物質(zhì)混合會(huì)極迅速地燃燒，根據(jù)這種性質(zhì)，硝酸鹽可用來(lái)制造煙火及黑火藥8/3/202375無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章硝酸鹽（nitrate）在常溫下比較穩(wěn)定，但在高溫時(shí)固體8.磷酸及其鹽純磷酸（phosphoricacid）是無(wú)色晶體，熔點(diǎn)42.35℃。市售的磷酸為黏稠狀溶液，含H3PO4約83％，相當(dāng)于14mol·L-1。磷酸是一種三元中強(qiáng)酸。將磷酸加熱至210℃，兩分子H3PO4失去一分子H2O后即成焦磷酸H4P2O7，繼續(xù)加熱至400℃，則H4P2O7又失去一分子H2O成偏磷酸HPO3，而HPO3吸收水分后又可恢復(fù)到磷酸。磷酸的酸度隨磷酸的縮合程度增加，酸性增強(qiáng)。8/3/202376無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章8.磷酸及其鹽7/31/202376無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章磷酸鹽有如下三種類(lèi)型。磷酸正鹽：如Na3PO4;磷酸一氫鹽：如Na2HPO4；磷酸二氫鹽：如NaH2PO4。磷酸根離子具有強(qiáng)的配位能力，能與許多金屬離子形成可溶性配位化合物，如與Fe3＋生成可溶性無(wú)色配位物H3〔Fe(PO4)2〕H〔Fe(HPO4)2〕。所有的磷酸二氫鹽都能溶于水，而磷酸氫鹽和磷酸正鹽除K+,Na+,NH4+的鹽外，一般不溶于水。8/3/202377無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章磷酸鹽有如下三種類(lèi)型。7/31/202377無(wú)機(jī)及分析化9．過(guò)氧化氫純過(guò)氧化氫為無(wú)色粘稠液體，在0.40℃凝固，151℃沸騰，沸騰時(shí)伴有爆炸分解。過(guò)氧化氫在液態(tài)和固態(tài)時(shí)，由于氫鍵的存在而產(chǎn)生分子的締合。這也是其沸點(diǎn)較高的原因。過(guò)氧化氫可以與水以任何比例混溶，其水溶液俗稱雙氧水，在水溶液中表現(xiàn)為一種極弱的二元酸：H2O2→H++HO2-HO2-→H++O22-8/3/202378無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章9．過(guò)氧化氫7/31/202378無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章過(guò)氧化氫的化學(xué)性質(zhì)除了其弱酸性外，主要表現(xiàn)為氧化還原性。H2O2既可作氧化劑，也可作還原劑。H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O

PbS+4H2O2=PbSO4+4H2O2MnO4-+5H2O2+16H+=2Mn2++5O2+8H2OCl2+H2O2=2HCl+O2過(guò)氧化氫的分解反應(yīng)也是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，而且是一個(gè)歧化反應(yīng)：2H2O2=2H2O+O28/3/202379無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章過(guò)氧化氫的化學(xué)性質(zhì)除了其弱酸性外，主要表現(xiàn)為氧化過(guò)氧化氫是重要的無(wú)機(jī)化工原料，也是實(shí)驗(yàn)室常用試劑。由于其氧化還原產(chǎn)物為O2或H2O，使用時(shí)不會(huì)引入其它雜質(zhì)，所以過(guò)氧化氫是一種理想的氧化還原試劑。過(guò)氧化氫能將有色物質(zhì)氧化為無(wú)色，所以可用來(lái)作漂白劑，它還具有殺菌作用，3%的溶液在醫(yī)學(xué)上用作消毒劑和食品的防霉劑。90%的H2O2曾作為火箭燃料的氧化劑。過(guò)氧化氫消毒劑的應(yīng)用8/3/202380無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章過(guò)氧化氫是重要的無(wú)機(jī)化工原料，也是實(shí)驗(yàn)室常用試劑10．硫化氫和氫硫酸硫化氫的分子結(jié)構(gòu)與水分子相類(lèi)似，是一種有毒氣體?？諝庵腥绻?.1％的H2S就會(huì)迅速引起頭疼暈眩等病癥。吸入大量H2S會(huì)造成昏迷甚至死亡。經(jīng)常接觸H2S則會(huì)引起慢性中毒。所以在制取和使用H2S時(shí)要注意通風(fēng)。由于H2S的毒性，所以分析化學(xué)中常以硫代乙酰胺CH3CSNH2作代用品。硫代乙酰胺乙溶于水，它的水溶液比較穩(wěn)定，水解極慢，能放置2～3周不變，但水解作用隨著溶液中的酸度或堿度的增加以及溫度升高而加快。水解反應(yīng)如下：CH3CSNH2+2H2O=CH3COO-+NH4++H2S↑

8/3/202381無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10．硫化氫和氫硫酸7/31/202381無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十硫化氫微溶于水，其溶液稱為氫硫酸。飽和的硫化氫溶液的濃度約為0.1mol·L-1氫硫酸時(shí)二元弱酸。硫化氫中硫的氧化數(shù)為－2，所以H2S只具有還原性。當(dāng)硫化氫溶液在空氣中放置時(shí)，H2S被空氣中氧所氧化，有硫析出。2H2S+O2=2S↓+2H2O一般來(lái)說(shuō)，S2-易被氧化為單質(zhì)硫，但強(qiáng)氧化劑可使它氧化成H2SO4：H2S+4Cl2+4H2O=H2SO4+8Cl8/3/202382無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章硫化氫微溶于水，其溶液稱為氫硫酸。飽和的硫化氫溶11．硫化物

氫硫酸可形成正鹽和酸式鹽，酸式鹽均易溶于水，而正鹽中除堿金屬以外，大多難溶于水，并具有特征的顏色。

根據(jù)硫化物在酸中的溶解情況，將其情況分為四類(lèi)（表10-5）：溶于稀鹽酸（0.3mol·L-1）溶于濃鹽酸溶于濃硝酸溶于王水MnS（肉色）ZnS（白色）CoS（黑色）NiS（黑色）FeS（黑色）SnS（褐色）Sb2S3（橙紅色）SnS2（黃色）Sb2S5（橙紅色）PbS（黑色）CdS（黃色）Bi2S3（暗棕色）CuS（黑色）As2S3（黃色）Ag2S（黑色）As2S5（黃色）HgS（黑色）8/3/202383無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章11．硫化物溶于稀鹽酸溶于濃鹽酸溶于濃硝酸溶于王水Mn硫化物在酸中的溶解情況與其溶度積的大小有一定關(guān)系。（1）溶于稀鹽酸（0.3mol.L-1）的硫化物它們的Kspθ＞10-24，加入稀鹽酸能有效降低S2-濃度，從而促進(jìn)硫化物溶解：ZnS+2H+=Zn2++H2S↑（2）溶于濃鹽酸的硫化物它們的Kspθ為10-30～10-25加入濃鹽酸除降低S2-濃度外，還可以降低金屬離子濃度：PbS+4HCl=H2〔PbCl4〕+H2S↑

8/3/202384無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章硫化物在酸中的溶解情況與其溶度積的大小有一定關(guān)系。7/3（3）溶于濃硝酸的硫化物它們的Kspθ＜10-30濃硝酸可將S2-氧化，使S2-濃度大大降低（4）溶于王水的硫化物王水是濃硝酸和濃鹽酸的混合物。王水能使S2-氧化，Cl-還能與Hg2+結(jié)合，促進(jìn)硫化物溶解：

8/3/202385無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章（3）溶于濃硝酸的硫化物它們的Kspθ＜10-30濃硝酸12．硫酸及其鹽純硫酸是無(wú)色油狀液體，凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為10.4℃和338℃，化學(xué)上常利用其高沸點(diǎn)性質(zhì)將揮發(fā)性酸從其鹽溶液中置換出來(lái)。例如，濃H2SO4與硝酸鹽作用，可制得易揮發(fā)的HNO3。硫酸的化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

吸水性 濃硫酸能和水結(jié)合為一系列的穩(wěn)定水化物，因此它具有極強(qiáng)的吸水性，常用作干燥劑。它還能從有機(jī)化合物中奪取水分子而具脫水性。這一性質(zhì)常用于炸藥、油漆和一些化學(xué)藥品的制造中8/3/202386無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章12．硫酸及其鹽7/31/202386無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章

氧化性 濃硫酸是一種相當(dāng)強(qiáng)的氧化劑，特別是在加熱時(shí)它能氧化很多金屬和非金屬，而其本身被還原為SO2、S或S2-。鐵和鋁易被濃硫酸鈍化，可用來(lái)運(yùn)輸硫酸。不過(guò)，稀硫酸沒(méi)有氧化性，金屬活潑性在氫以上的金屬與稀硫酸作用產(chǎn)生氫氣。

酸性硫酸是二元酸，稀硫酸能完全解離為H+和HSO4－，其二級(jí)解離較不完全，Ka2=1.2×10-2。硫酸是化學(xué)工業(yè)最重要的產(chǎn)品之一，它的用途極廣，硫酸大量用以制造化肥，也大量用于炸藥生產(chǎn)、石油煉制上。硫酸還用來(lái)制造其它各種酸、各種礬類(lèi)及顏料、染料等。

8/3/202387無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章7/31/202387無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章硫酸能生成兩類(lèi)鹽：正鹽和酸式鹽。酸式鹽和大多數(shù)正鹽均溶于水，但PbSO4,BaSO4,CaSO4的溶解度較小，難溶于水。多數(shù)硫酸鹽還具有生成復(fù)鹽的傾向，如摩爾鹽(NH4)2SO4·FeSO4·12H2O,鋁鉀礬K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O等。許多硫酸鹽有很多用途，例如Al2(SO4)3是凈水劑、造紙充填劑和媒染劑。CuSO4.5H2O是消毒劑和農(nóng)藥。FeSO4·7H2O是農(nóng)藥和治療貧血的藥劑，也是制造藍(lán)黑墨水的原料，Na2SO4·10H2O是重要的化學(xué)原料等。8/3/202388無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章硫酸能生成兩類(lèi)鹽：正鹽和酸式鹽。酸式鹽和大多數(shù)正鹽均此外，還有一種特殊的鹽—硫代硫酸鹽，如硫代硫酸鈉。硫代硫酸鈉常含結(jié)晶水，Na2S2O3·5H2O俗名海波或大蘇打。它是無(wú)色晶體，無(wú)臭，有清涼帶苦的味道，易溶于水，在潮濕的空氣中潮解，在干燥空氣中易風(fēng)化。Na2S2O3晶體熱穩(wěn)定性高，在中性或堿性水溶液中也很穩(wěn)定，但在酸性溶液中易分解：S2O32-+2H+=H2O+S↓+SO2↑Na2S2O3具有還原性，是中等強(qiáng)度的還原劑，例如：Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+H2SO4+8HCl2Na2S2O3+I2=2Na2I+Na2S4O68/3/202389無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章此外，還有一種特殊的鹽—硫代硫酸鹽，如硫代硫酸鈉因此，Na2S2O3在紡織、造紙等工業(yè)中用作除氯劑；在分析化學(xué)中用來(lái)測(cè)定碘含量。Na2S2O3的應(yīng)用非常廣泛，除了上述應(yīng)用外，在照相行業(yè)中作定影劑，在采礦業(yè)中用來(lái)從礦石中萃取銀，在三廢治理中用于處理含CN－的廢水。在醫(yī)藥行業(yè)中用來(lái)做重金屬、砷化物、氰化物的解毒劑。另外，它還應(yīng)用于制革、電鍍、飲水凈化等方面，也是分析化學(xué)中常用的試劑。8/3/202390無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章因此，Na2S2O3在紡織、造紙等工業(yè)中用作除氯13．鹵素單質(zhì)鹵素的單質(zhì)都是以雙原子分子存在的，以X2表示，通常指F2、Cl2、Br2、I2這四種。鹵素在水中的溶解度不大（F2與H2O劇烈反應(yīng)除外），Cl2、Br2、I2的水溶液分別稱為氯水、溴水和碘水，顏色分別為黃綠色、橙色和棕黃色。鹵素單質(zhì)在有機(jī)溶劑中的溶解度比在水中的溶解度要大得多。如Br2可溶于乙醚、氯仿、乙醇、四氯化碳、二硫化碳等溶劑中。另外，I2由于能與I－形成I3－而易溶于水：I2+I－=I3－8/3/202391無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章13．鹵素單質(zhì)7/31/202391無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章鹵素單質(zhì)均有刺激性氣味，強(qiáng)烈刺激眼、鼻、氣管等粘膜，吸入少量時(shí)，會(huì)引起胸部疼痛和強(qiáng)烈咳嗽；吸入較多蒸氣會(huì)發(fā)生嚴(yán)重中毒，甚至造成死亡。鹵素單質(zhì)均為活潑的非金屬，氧化性較強(qiáng)，能與金屬、非金屬、水和堿等發(fā)生反應(yīng)，并且鹵素的氧化性越強(qiáng)，所發(fā)生的反應(yīng)就越劇烈。鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)比較見(jiàn)表10-68/3/202392無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章鹵素單質(zhì)均有刺激性氣味，強(qiáng)烈刺激眼、鼻、氣管等粘膜，鹵素單質(zhì)F2Cl2Br2I2與H2反應(yīng)反應(yīng)條件及現(xiàn)象低溫、暗處，劇烈，爆炸強(qiáng)光，爆炸加熱，緩慢強(qiáng)熱，緩慢，同時(shí)發(fā)生分解HX的穩(wěn)定性很穩(wěn)定穩(wěn)定較不穩(wěn)定不穩(wěn)定與水反應(yīng)反應(yīng)現(xiàn)象劇烈、爆炸歧化反應(yīng)，較慢歧化反應(yīng)，緩慢歧化反應(yīng)，很慢生成物HF和O2HCl和HClO(Cl2)HBr和HBrO(Br2)HI和HIO（I2）與金屬反應(yīng)能氧化所有金屬能氧化除Pt、Au以外的金屬能與多數(shù)金屬化合，有的需加熱可與多數(shù)金屬化合，有的需加熱或催化劑X2的氧化性

逐漸減弱X－的還原性逐漸增強(qiáng)

8/3/202393無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章鹵素單質(zhì)F2Cl2Br2I2與H2反應(yīng)反應(yīng)條件及現(xiàn)象低溫、暗鹵素的用途非常廣泛。F2大量用來(lái)制取有機(jī)氟化物，如高效滅火劉（CF2ClBr、CBr2F2等），殺蟲(chóng)劑（CCl3F）、塑料（聚四氟乙?。┑?。氟碳化合物代紅細(xì)胞制劑可作為血液代用品應(yīng)用于臨床。此外，液態(tài)F2還是航天燃料的高能氧化劑。

Cl2是一種重要的化工原料，主要用于鹽酸、農(nóng)藥、炸藥、有機(jī)染料、有機(jī)溶劑及化學(xué)試劑的制備，用于漂白紙張、布匹等。

Br2是制取有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物的工業(yè)原料，廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、感光材料、含溴染料、香料等方面。它也是制取催淚性毒氣和高效低毒滅火劑的主要原料。用Br2制取的二溴乙烷（C2H4Br2）是汽油抗震劑中的添加劑。8/3/202394無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章鹵素的用途非常廣泛。F2大量用來(lái)制取有機(jī)氟化物，

I2在醫(yī)藥上有重要用途，如制備消毒劑（碘酒）、防腐劑（碘仿CHI3）、鎮(zhèn)痛劑等。碘還用于制造偏光玻璃，在偏光顯微鏡、車(chē)燈、車(chē)窗上得到應(yīng)用。碘化銀為照相工業(yè)的感光材料，還可作人工降雨的“晶種”。當(dāng)人體缺碘時(shí)，會(huì)導(dǎo)致甲狀腺腫大、生長(zhǎng)停滯等病癥。8/3/202395無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章I2在醫(yī)藥上有重要用途，如制備消毒劑（碘酒）、防14．鹵化氫和鹵化物鹵化氫（hydrogenhalide）是具有強(qiáng)烈刺激性氣味的無(wú)色氣體，易溶于水。鹵化氫的水溶液叫做氫鹵酸。除氫氟酸是弱酸外，其余都是強(qiáng)酸，其酸性按HF-HCl-HBr-HI而遞增。HF幾乎不具有還原性，而其他鹵化氫通常被氧化成鹵素單質(zhì)。

鹽酸是氫鹵酸中最重要的一種酸。純凈的鹽酸是無(wú)色透明液體，有刺激性氣味。工業(yè)品因含有鐵離子而顯黃色。市售的濃鹽酸中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%～38%，密度是1.19g·cm－3，工業(yè)濃鹽酸含HCl僅32%左右。8/3/202396無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章14．鹵化氫和鹵化物7/31/202396無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十鹽酸是三大強(qiáng)酸之一，具有酸的通性，它可以跟活潑金屬、金屬氧化物、堿等反應(yīng)。此外，鹽酸還具有一定的還原性，它可以跟強(qiáng)氧化劑（如KMnO4）反應(yīng)：

8/3/202397無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章鹽酸是三大強(qiáng)酸之一，具有酸的通性，它可以跟活潑金鹽酸是一種重要的工業(yè)原料和化學(xué)試劑，在醫(yī)藥、化工、機(jī)械、電子、冶金、紡織、皮革及食品工業(yè)中，都有著廣泛的用途。例如，在食品工業(yè)上常用來(lái)制造葡萄糖、醬油、味精等；在機(jī)械熱加工中，常用于鋼鐵制品的酸洗以除去鐵銹；在化工工業(yè)中，鹽酸常用于制備多種氯化物及其它各種含氯產(chǎn)品。

含氯漂白劑8/3/202398無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章含氯漂白劑7/31/202398無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章

鹽酸是通過(guò)將制得的氯化氫溶于水中而制備得到的。氯化氫的制備在工業(yè)上通常采用直接化合法，即將氯堿工業(yè)的副產(chǎn)品氫氣和氯氣，通入合成爐中，讓氫氣流在氯氣中平靜地燃燒生成氯化氫。實(shí)驗(yàn)室中通常是用濃硫酸與氯化鈉在加熱條件下制備氯化氫。H2SO4（濃）+12NaCl=NaHSO4+HCl8/3/202399無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章鹽酸是通過(guò)將制得的氯化氫溶于水中而制備氫氟酸能與二氧化硅和硅酸反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OCaSiO3+6HF=SiF4↑+CaF2+3H2O上述反應(yīng)可用來(lái)蝕刻玻璃，溶解硅酸鹽。制備氟化氫以及少量氯化氫，可用濃硫酸與相應(yīng)的鹵化物如CaF2和NaCl等作用，加熱使鹵化氫氣體從反應(yīng)的混合物中逸出：H2SO4（濃）+NaCl==NaHSO4+HClNaCl+NaHSO4==Na2SO4+HCl↑8/3/2023100無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章氫氟酸能與二氧化硅和硅酸反應(yīng)：7/31/2023100無(wú)用這種方法不能制取溴化氫和碘化氫，因?yàn)镠Br，HI的還原性增加，能被濃硫酸進(jìn)一步氧化成溴或碘，同時(shí)還有SO2,H2S等生成：2HBr+H2SO4（濃）=SO2↑+Br2+2H2O8HI+H2SO4（濃）=H2S↑+4I2+4H2O可以用H3PO4來(lái)代替硫酸制備HBr或HI：NaBr+H3PO4=NaH2PO4+HBr也可用非金屬鹵化物水解的方法制備HBr或HI：PBr3+3H2O=H3PO3+3HBr↑PI3+3H2O=H3PO3+3HI↑8/3/2023101無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章用這種方法不能制取溴化氫和碘化氫，因?yàn)镠Br，H鹵化物可分為離子型鹵化物和共價(jià)型鹵化物兩類(lèi)。鹵素和活潑金屬之間電負(fù)性差值較大，形成的是離子型鹵化物，如NaF、SnCl2、AgF等；鹵素和非金屬元素和部分不活潑金屬之間，形成的是共價(jià)型的分子。如BF3、AlCl3等。非金屬鹵化物水解常生成相應(yīng)的氫鹵酸和該非金屬的含氧酸。例如：SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HClPCl5+4H2O=H3PO4+5HCl8/3/2023102無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章鹵化物可分為離子型鹵化物和共價(jià)型鹵化物兩類(lèi)。鹵素15．次氯酸及次氯酸鹽次氯酸（hypochlorousacid）是很弱的酸，Kaθ＝3.98×10－8，比碳酸還弱。且不穩(wěn)定，有下列兩種分解方式：2HClO=2HCl+O23HClO=2HCl+HClO3次氯酸的殺菌及漂白能力就是基于第一個(gè)反應(yīng)。將氯氣通入冷堿溶液，可生成次氯酸鹽：Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O漂白粉是Ca(ClO)2,CaCl2,Ca(OH)2的混合物，其有效成分是Ca(ClO)2。次氯酸鹽的漂白作用主要基于次氯酸的氧化性，所以漂白粉加酸后才能有較好的使用效果。8/3/2023103無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章15．次氯酸及次氯酸鹽7/31/2023103無(wú)機(jī)及分析化學(xué)10.4d區(qū)元素10.4.1d區(qū)元素的通性d區(qū)元素包括IIIB～VIIIB族所有元素，又稱過(guò)渡系列元素，四、五、六周期分別稱為第一、第二、第三過(guò)渡系列。

1．電子構(gòu)型d區(qū)元素的價(jià)電子構(gòu)型一般為(n-1)1～8ns1～2，與其它四區(qū)元素相比，其最大特點(diǎn)是具有未充滿的d軌道（Pd除外）。由于(n-1)d軌道和ns軌道的能量相近，d電子可部分或全部參與化學(xué)反應(yīng)。而其最外層只有1～2個(gè)電子，較易失去，因此，d區(qū)元素均為金屬元素。8/3/2023104無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章10.4d區(qū)元素10.4.1d區(qū)元素的通性7/31/2．物理性質(zhì)由于d區(qū)元素中的d電子可參與成鍵，單質(zhì)的金屬鍵很強(qiáng)，其金屬單質(zhì)一般質(zhì)地堅(jiān)硬，色澤光亮，是電和熱的良導(dǎo)體，其密度、硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)一般較高。在所有元素中，鉻的硬度最大（9），鎢的熔點(diǎn)最高（3407℃），鋨的密度最大（22.61g·cm-3），錸的沸點(diǎn)最高（5687℃）。8/3/2023105無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章2．物理性質(zhì)7/31/2023105無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章3．化學(xué)性質(zhì)d區(qū)元素因其特殊的電子構(gòu)型，從而表現(xiàn)出以下幾方面特性：可變的氧化值由于(n-1)d、ns軌道能量相近，不僅ns電子可作為價(jià)電子，(n-1)d電子也可部分或全部作為價(jià)電子，因此，該區(qū)元素常具有多種氧化值，一般從+2變到和元素所在族數(shù)相同的最高氧化值。8/3/2023106無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章3．化學(xué)性質(zhì)7/31/2023106無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第十章較強(qiáng)的配位性由于d區(qū)元素的原子或離子具有未充滿的(n-1)d軌道及ns、np空軌道，并且有較大的有效核電荷；同時(shí)其原子或離子的半徑又較主族元素為小，因此它們不僅具有接受電子對(duì)的空軌道，同時(shí)還具有較強(qiáng)的吸引配位體的能力。因