非金屬元素及其化合物ppt課件

1、第十一章第十一章 非金屬元素及其化合物非金屬元素及其化合物 第三節(jié)第三節(jié) 氮族元素氮族元素 第二節(jié)第二節(jié) 氧族元素氧族元素 第一節(jié)第一節(jié) 鹵素鹵素 第四節(jié)第四節(jié) 碳族和硼族元素碳族和硼族元素 第一節(jié)第一節(jié) 鹵素鹵素 一、概述一、概述 1、外層電子構(gòu)造：ns2np5 2、氧化才干：F2Cl2Br2I2 3、化合價：由鹵素電子層構(gòu)造ns2np5決議，除了易獲得一個電子顯-1價外，這些元素可以表現(xiàn)更高的氧化態(tài)+1、+3、+5、+7。 三、鹵化氫、氫鹵酸的鹵化物三、鹵化氫、氫鹵酸的鹵化物 一鹵化氫和氫鹵酸一鹵化氫和氫鹵酸 1、鹵化氫的制備 1直接合成法 2復分解法 2、鹵化氫的性質(zhì)、鹵化氫的性質(zhì) HF

2、最穩(wěn)定，高溫下不分解，而HI在300即大量分解為I2與H2。 HF有強腐蝕性，并能腐蝕玻璃 SiO2 + 4HFSiF4 + 2H2O 二鹵化物、多鹵化物二鹵化物、多鹵化物 1、氯化物AgCl、Hg2Cl2、PbCl2，CuCl難溶于水，其它易溶于水。 2、由于氟的氧化性強，元素在氮化物中、由于氟的氧化性強，元素在氮化物中可呈高氧化態(tài)。例如普通鹵素銀鹽為可呈高氧化態(tài)。例如普通鹵素銀鹽為AgX，但，但有有AgF2存在。由于碘離子復原性強，碘化物存在。由于碘離子復原性強，碘化物中元素呈低價氧化態(tài)，如中元素呈低價氧化態(tài)，如FeI2較穩(wěn)定。較穩(wěn)定。 3、鹵化物可和一樣或不一樣的鹵素分子構(gòu)成多鹵化物，最

3、常見的多鹵化物是KI3，是由I2溶于KI中構(gòu)成。多鹵化物所含的鹵素可以是一種，也可以是兩種或三種，如RbBrCl2、CsBrICl。只需半徑大，電荷少的金屬離子適于構(gòu)成多鹵化物。 三相關(guān)藥物三相關(guān)藥物 1、鹽酸2、氯化鈉3、氯化鉀4、氯化銨5、溴化鈉、溴化鉀和溴化銨6、碘化鈉、碘化鉀四、氯的含氧酸四、氯的含氧酸 除氟外，一切的鹵素都可以生成含氧酸。鹵素的含氧酸以氯的含氧酸最為重要。 要素含氧酸和含氧酸鹽的許多重要性質(zhì)，如酸性、氧化性、熱穩(wěn)定性、陰離子堿的強度等都隨分子中氧原子數(shù)的改動而呈規(guī)律性的變化。 第二節(jié)第二節(jié) 氧族元素氧族元素 一、概述一、概述 周期表第VIA族稱為氧族元素，包括氧、硫、

4、硒、碲和釙五種元素。 價電子層構(gòu)造ns2np4，氧化態(tài)-2、+2、+4、+6，氧僅顯-2價(除H2O2及OF2外)。 氧族元素原子最外層6個電子，因此它們是非金屬(釙除外)，但不及鹵素活潑。 隨著原子序數(shù)增大，非金屬性減弱，氧硫是非金屬、硒、碲是半金屬，釙是典型金屬。氧的電負性最高，僅次于氟，所以性質(zhì)非?；顫?，與鹵族元素較為類似。二、氧、臭氧和過氧化氫二、氧、臭氧和過氧化氫 一氧一氧 氧是無色、無臭的氣體。在規(guī)范下，密度為氧是無色、無臭的氣體。在規(guī)范下，密度為1.429kgL-1；熔點；熔點54.21K和沸點和沸點90.02K都都較低，液態(tài)和固態(tài)氧都顯淡藍色；氧在水中的溶解較低，液態(tài)和固態(tài)氧都

5、顯淡藍色；氧在水中的溶解度很小，通常度很小，通常1ml水僅能溶解水僅能溶解0.0308mlO2。 氧最主要的化學性質(zhì)是氧化化性。除稀有氣體和氧最主要的化學性質(zhì)是氧化化性。除稀有氣體和少數(shù)金屬外，氧幾乎能一切元素直接或間接地化合，少數(shù)金屬外，氧幾乎能一切元素直接或間接地化合，生成類型不同，數(shù)量眾多的化合物。生成類型不同，數(shù)量眾多的化合物。 二臭氧二臭氧 常溫下，臭氧O3是淺藍色的氣體，沸點160.6K、熔點21.6K，O3比O2易溶于水通常1ml水中能溶解0.49ml O3。 O3的氧化性大于O2。常溫下，O3能與許多復原劑直接作用。例如：PbS + 2O3 = PbSO4 + O22Ag +

6、2O3 = O2+ Ag2O2過氧化銀2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2 三過氧化氫三過氧化氫 制備：電解60H2SO4溶液，減壓蒸餾得H2S2O8，水解可得H2O2。H2S2O8+2H2O=2H2SO4+H2O2 性性 質(zhì)質(zhì)1、不穩(wěn)定性、不穩(wěn)定性2H2O22H2O +O22、弱酸性、弱酸性H2O2 H+ + HO2-H2O2+Ba(OH)2=BaO2+2H2O3、氧化復原性、氧化復原性 由于H2O2氧化數(shù)處于中間，因此它既顯氧化性又顯復原性，氧化復原才干與介質(zhì)的酸堿性有關(guān)。以氧化性為主。例如：Cl2 +H2O22HCl +O2H2O2 +2I- +2H+I2 +

7、2H2O Pb + 4 H2O2 PbSO4+ 4H2O三、硫、硫化氫和金屬硫化物三、硫、硫化氫和金屬硫化物一硫一硫 1、與金屬、氫、碳等復原性較強的物質(zhì)作用、與金屬、氫、碳等復原性較強的物質(zhì)作用時，呈現(xiàn)氧化性。時，呈現(xiàn)氧化性。H2 + S H2SC + 2S CS2Hg + S HgS 2、與具有氧化性的酸反響，呈現(xiàn)復原性。、與具有氧化性的酸反響，呈現(xiàn)復原性。 S +2HNO3 H2SO4 + 2NOS +2 H2SO4濃 3SO2+ 2H2O 3、在堿性條件下，硫容易發(fā)生歧化反響。、在堿性條件下，硫容易發(fā)生歧化反響。 3S + 6NaOH2Na2S + Na2SO3 + 3H2O 二硫化氫

8、二硫化氫 1、弱酸性 H2S為二元弱酸，在溶液中有如下電離平衡：H2S H+ +HS- K1=9.110-8 HS- H+ +S2- K2=1.110-12 2、復原性、復原性 在酸性溶液中，氫硫酸是中強復原劑，可被空氣中的氧氣氧化析出單質(zhì)硫。2H2S + O2 = 2S+ 2H2O 3、沉淀劑、沉淀劑 由于大多數(shù)金屬硫化物不溶于水，在定性分析中，以H2S作為分別溶液中陽離子的沉淀劑。 檢驗：以Pb(Ac)2試紙檢驗，H2S使試紙變黑：H2S+PdAc2= PdS+2HAc三金屬硫化物三金屬硫化物 大多數(shù)金屬硫化物難溶于水 金屬硫化物和硫化銨NH4S易溶于水。堿土金屬硫化物的溶解度較小。可溶性

9、金屬硫化物溶于水時，因S2-離子水解使溶液呈堿性。S2 + H2O HS- + OH- 可溶性硫化物的固體或溶液均被空氣中的O2所氧化，并生成多硫化物。 四、硫的重要含氧酸及其鹽四、硫的重要含氧酸及其鹽 一亞硫酸及其鹽一亞硫酸及其鹽 SO2溶于水，其水溶液就是亞硫酸。H2SO3是二元弱酸。H2SO3 H+ +HSO3- K1=1.310-2HSO3- H+ +SO32- K2=1.0210-71、不穩(wěn)定性、不穩(wěn)定性 2、氧化復原性、氧化復原性 SO32- + 2 H+ = SO2+H2ONa2SO3 Na2SO4 + Na2SNa2SO3 + O2 = Na2SO4 SO32- +2H2S +

10、 2 H+ = 2S + 3H2O 二硫酸及其鹽二硫酸及其鹽 純硫酸H2SO4是無色油狀液體，凝聚點為283.43K，沸點為603.2K。硫酸為二元強酸，是最常用的三大無機強酸之一。硫酸及其鹽的主要化學性質(zhì)為： 1、吸水性和脫水性 2、強酸性和強氧化性 3、濃硫酸的溶解性三硫代硫酸及其鹽三硫代硫酸及其鹽 硫代硫酸H2S2O3非常不穩(wěn)定，只能存 在 于 1 7 5 K 以 下 。 常 用 的 是 其 鹽Na2S2O35，俗稱為海波或大蘇打。S2O32- + H2O HS2O3- + OH-1、遇強酸分解、遇強酸分解 S2O32- +2H+ = S+ SO2+ H2O 2、復原性、復原性 Na2S

11、2O3是中等強度的復原劑。S2O32- + 4Cl2 + 5H2O = 2SO42- +8 Cl- + 10H+S2O32- + I2 = S4O62- +2I- 3、配位性、配位性 S2O32-具有很強的配位才干，能與許多金屬構(gòu)成穩(wěn)定的配合物。S2O32- + AgBr = Ag(S2O3)-23- + Br- 四相關(guān)藥物四相關(guān)藥物1、硫酸鈉、硫酸鈉Na2SO410H2O在中藥中稱芒硝或樸硝。在中藥中稱芒硝或樸硝。2、硫代硫酸鈉、硫代硫酸鈉五、離子的鑒定五、離子的鑒定 1、S2- 利用醋酸鉛試紙鑒定，此法用于利用醋酸鉛試紙鑒定，此法用于S2-濃度較濃度較大時。大時。S2- + Pb2+ =

12、PbS2 、SO32- 亞硫酸鹽遇強酸應(yīng)會放出亞硫酸鹽遇強酸應(yīng)會放出SO2氣體，氣體，SO2具有復原性，能使硝酸亞汞方式紙變黑具有復原性，能使硝酸亞汞方式紙變黑Hg22+復原為金屬汞。復原為金屬汞。SO32- + 2H+ = SO2+H2OSO2 + Hg22+ + 2H2O = 2Hg + SO42- + 4H+ 3、S2O32- 1利用S2O32-在酸性介質(zhì)中的不穩(wěn)定性來檢測。S2O32- +2H+ = S+ SO2+ H2O 2用AgNO3檢驗：過量的Ag+和S2O32-作用，先生成白色Ag2S2O3沉淀，此沉淀不穩(wěn)定，很快分解為Ag2S，沉淀的顏色由白變黃、變棕、最后變成黑色。 4、S

13、O42- 在確證無F-、SiF62-存在時，用鋇離子檢驗，生成不溶于鹽酸的白色沉淀。SO42- + Ba2+ = BaSO4 第三節(jié)第三節(jié) 氮族元素氮族元素 一、概述一、概述 周期表VA族包括氮、磷、砷、銻、鉍五種元素，稱為氮族元素。通性有： 1、價電子層構(gòu)造為ns2np3，主要氧化態(tài)為-3、+3、+5。 2、氮族元素得電子趨勢較小，顯負價較為困難。因此氮族元素的氫化物除NH3外都不穩(wěn)定，而氧化物均較穩(wěn)定。 3、由于從As到Bi，隨著原子量的添加，ns2惰性電子對的穩(wěn)定性添加。 二、氨和銨鹽二、氨和銨鹽 一氨一氨 氨氨NH3是氮的氫化物，常溫下是氮的氫化物，常溫下為無色有刺激性氣味的氣體，極易

14、溶于為無色有刺激性氣味的氣體，極易溶于水，氨的水溶液稱為氨水。水，氨的水溶液稱為氨水。 1、弱堿性、弱堿性2、取代反響、取代反響 NH3分子具有堿性，從氨的構(gòu)造來看，氨有孤對電子，可以結(jié)合質(zhì)子，顯示堿性。 NH3分子中的H原子可以被其他的原子或原子團取代，如NaNH2氨基化鈉，CaNH亞氨基化鈣，當三個H原子都被取代，那么生成氮化物，如Li3N。3、復原性、復原性4、配位性、配位性 NH3分子中的N原子處于最低氧化態(tài)-3。在一定條件下，氨具有復原性由于NH3上有孤對電子 Ag+ 2NH3Ag(NH3)2+二銨鹽二銨鹽1、遇強堿分解放出氨氣、遇強堿分解放出氨氣 NH4+ +OH- NH3+ H2

15、O2、強酸類銨鹽水溶液顯弱酸性、強酸類銨鹽水溶液顯弱酸性NH4+ + H2O NH3H2O + H+3、固態(tài)銨鹽受熱時易發(fā)生分解反響、固態(tài)銨鹽受熱時易發(fā)生分解反響 銨鹽的熱穩(wěn)定性差，受熱時極易分解，分銨鹽的熱穩(wěn)定性差，受熱時極易分解，分解產(chǎn)物通常與組成有關(guān)。解產(chǎn)物通常與組成有關(guān)。 NH4Cl NH3+ HCl(NH4)2SO4 NH3+ NH4HSO4 三、氮的含氧酸及其鹽三、氮的含氧酸及其鹽一亞硝酸及硝酸鹽一亞硝酸及硝酸鹽 1、弱酸性、弱酸性 亞硝酸亞硝酸HNO2是一元弱酸。是一元弱酸。2、不穩(wěn)定性、不穩(wěn)定性 3HNO2 = HNO3 + H2O + 2NO3、氧化復原性、氧化復原性 HNO

16、2分子中的N的氧化數(shù)為+3，屬于中間氧化態(tài)，既有氧化性又有復原性。在酸性介質(zhì)中，HNO2及其鹽主要顯復原性。如：2NO2- + 2I- +4H+ = I2 + 2NO +2H2O 當HNO2與強氧化劑作用時，NO2-為復原劑，被氧化為NO3-。如：5NO2- + 2MnO4- + 6H+ = 2Mn2+ + 5NO3- +3H2O 二硝酸及硝酸鹽二硝酸及硝酸鹽1、不穩(wěn)定性、不穩(wěn)定性4HNO3 = O2+ H2O + 4NO22、強氧化性、強氧化性 HNO3分子中的分子中的N的具有最高氧化態(tài)的具有最高氧化態(tài)+5，具有強氧化性，可以氧化金屬和非金屬。具有強氧化性，可以氧化金屬和非金屬。1氧化非金屬

17、氧化非金屬2HNO3 + S = H2SO-4 + 2NO5HNO3 + 3P + 2H2O = 3H3PO-4 + 5NO2氧化金屬氧化金屬 許多非金屬都易被其氧化為相應(yīng)的酸，許多非金屬都易被其氧化為相應(yīng)的酸，而而HNO3的復原產(chǎn)物普通為的復原產(chǎn)物普通為NO。 四、磷的含氧酸及其鹽四、磷的含氧酸及其鹽 一磷酸及其鹽一磷酸及其鹽 常溫下純磷酸為無色晶體，熔點常溫下純磷酸為無色晶體，熔點315.3K，能與水按任何比例混合。，能與水按任何比例混合。 H3PO4可構(gòu)成三種類型的鹽，即可構(gòu)成三種類型的鹽，即磷酸鹽如磷酸鹽如Na3PO4，磷酸一氫鹽，磷酸一氫鹽如如Na2HPO4和磷酸二氫鹽如和磷酸二氫鹽

18、如NaH2PO4。 二次磷酸及其鹽二次磷酸及其鹽 純真的次磷酸H3PO2是無色晶體，熔點299.5K，易潮解。H3PO2是一元弱酸，Ka10-2，它的分子中有兩個與磷原子直接相連的氫原子。次磷酸及其鹽都是強復原劑，可將Ag+、Hg2+、Cu2+等復原。如：Ag+ + H3PO2 + 2H2O = 4Ag + H3PO4 + 4H+ 三多磷酸、偏磷酸及其鹽三多磷酸、偏磷酸及其鹽 磷在充足的空氣中熄滅生成P4O10，這是由P4四面體構(gòu)造所決議。磷酐與水作用先構(gòu)成偏磷酸，然后是焦磷酸，最后得到正磷酸。都是以磷氧四面體為構(gòu)造根底。五、砷、銻、鉍的重要化合物五、砷、銻、鉍的重要化合物 一氫化物一氫化物

19、砷、銻、鉍的氫化物砷、銻、鉍的氫化物AsH3、SbH3-、BiH3都是惡臭、無色、劇毒的氣體。它都是惡臭、無色、劇毒的氣體。它們的分子構(gòu)造與們的分子構(gòu)造與NH3類似，但在水中的溶類似，但在水中的溶解度卻不大。這些氫化物不穩(wěn)定，容易分解度卻不大。這些氫化物不穩(wěn)定，容易分解。它們的穩(wěn)定性，按解。它們的穩(wěn)定性，按AsH3- SbH3- BiH3的順序依次降低。它們可以復原重金的順序依次降低。它們可以復原重金屬的鹽使金屬堆積下來。例如：屬的鹽使金屬堆積下來。例如：2AsH3+12AgNO3+3H2O =As2O3+12Ag+12HNO3 二氧化物及其水化物二氧化物及其水化物 砷、銻、鉍+3氧化物的酸性

20、依次遞減，堿性依次遞增。As2O3 + 3H2O = H3AsO3 As2O3的酸性顯著，易溶于堿性溶液構(gòu)成亞砷酸鹽。As2O3 + 6NaOH = 2Na2AsO3 + 3H2O三常見的鹽三常見的鹽 砷、銻、鉍常見的鹽主要有氯化物、硝酸鹽以及亞砷酸和砷酸鈉。它們最主要的化學性質(zhì)是水解性、氧化性和生成配位化合物。六、離子的鑒定六、離子的鑒定 1、NH4+ 銨鹽溶液中參與過量的銨鹽溶液中參與過量的NaOH試試液，加熱后的氨氣放出，使潮濕的紅色石液，加熱后的氨氣放出，使潮濕的紅色石蕊試紙變監(jiān)。蕊試紙變監(jiān)。NH4+ +OH- = NH3+ H2O2、NO3- 取試樣數(shù)滴于試管中，參與取試樣數(shù)滴于試管

21、中，參與0.1molL-1 FeSO4試液，沿管壁緩慢參與試液，沿管壁緩慢參與濃濃H2SO4，使成兩液層，界面顯棕色為陽，使成兩液層，界面顯棕色為陽極反響。極反響。NO3- + 3Fe2+ + 4H+ =3Fe3+ + NO + 2H2OFe2+ + NO + SO42- = Fe(NO)SO43、NO2- 試管中參與幾滴試液、試管中參與幾滴試液、H2SO4和淀粉和淀粉KI試液，振蕩試管，假設(shè)顯藍色，試液，振蕩試管，假設(shè)顯藍色，闡明有闡明有NO2-存在。存在。 2NO2- + 4H+ + 2I- =2NO+ I2 + 2H2O4、PO43- 取磷酸鹽溶液，加硝酸和鉬取磷酸鹽溶液，加硝酸和鉬酸銨

22、試液，在酸銨試液，在70左右溫熱數(shù)分鐘，即析左右溫熱數(shù)分鐘，即析出黃色沉淀。出黃色沉淀。 PO43- + 12MoO42- + 3NH4+ + 24H+ = (NH4) 3PO412MoO312H2O 第四節(jié)第四節(jié) 碳族和硼族元素碳族和硼族元素 一、概述一、概述 周期表第A族包括碳、硅、鍺、錫鉛五種元素，稱為碳族元素；周期表第A族包括硼、鋁、鎵、銦、鉈五種元素，稱為硼族元素。 通性：1價電子構(gòu)造為ns2np2，氧化態(tài)+2、+4。 2以Ge到Pb，ns2惰性電子對穩(wěn)定性加強。 二、活性碳的吸附作用二、活性碳的吸附作用 活性碳是具有高吸附才干的單質(zhì)碳。 吸附作用是指氣體分子或溶液中溶質(zhì)附著在某物質(zhì)

23、外表上的景象。 響活性碳吸附量的要素主要有：內(nèi)因吸附質(zhì)的性質(zhì)。外因吸附溫度。 吸附分為物理吸附和化學吸附。三、碳的氧化物、碳酸及碳酸鹽三、碳的氧化物、碳酸及碳酸鹽 一碳的氧化物一碳的氧化物 碳的氧化物有多種，主要的氧化物包括CO、CO2等。1、一氧化碳 CO是無色無臭的氣體，沸點181K，熔點68K。2、二氧化碳 CO2是一種無色、無臭、無毒、不能熄滅的氣體，比重是空氣的1.53倍。CO2化學性質(zhì)不活潑，但在高溫下，能與碳或活潑金屬鎂、鋁等作用。CO2 + 2Mg 2MgO + C 點燃二碳酸及其鹽二碳酸及其鹽 1 、 C O 2 溶 于 水 存 在 平 衡 ， 大 部 分 以CO2.H2O的

24、方式存在，只需少部分構(gòu)成H2CO3，與SO2溶于水的情況類似。 2、碳酸鹽水解由于碳酸是很弱的酸，所以碳酸鉑在溶液中水解呈較強的堿性，稱為純堿。 3、Na2CO3溶液中參與金屬離子，生成何種沉淀，根據(jù)碳酸鹽及氫氧化物溶解度大小來決議。 四、硅的含氧化合物及其鹽四、硅的含氧化合物及其鹽一二氧化硅一二氧化硅 強堿或熔融態(tài)的碳酸鈉與強堿或熔融態(tài)的碳酸鈉與SiO2的反響為：的反響為： SiO2 + NaOH = NaSiO3 + H2OSiO2 + NaCO3 = NaSiO3 + CO2熔融二硅酸及硅酸鹽二硅酸及硅酸鹽 1、硅酸：在實驗室中，用鹽酸與可溶性硅酸鹽作用可得硅酸，硅酸是很弱的酸，在水中溶解度小。在水中隨條件不同，逐漸聚合成硅酸凝膠。 2、由于硅酸很弱，N a2SiO3在溶液中劇烈水解呈堿性 3、鑒定SiO32-：在SiO32-溶液中參與NH4Cl，發(fā)生完全水解，且有H2SiO3沉淀生成并放出NH3。五、硼酸和硼砂五、硼酸和硼砂 一硼酸 硼酸H3BO3是無色晶體，微溶液于冷水，在熱水中溶解度增大。 H3BO3是一元弱酸。 要指出的是：硼酸的酸性并不是由于它在溶液中能電離出H+，而是由于硼原子的缺電子性所引起的。硼原子空軌道接受OH-的孤對電子，使H+相對升高，溶液顯酸性。二硼砂二硼砂 硼砂Na2B4