第18章非金屬小結ppt課件

1、第第1818章章 非金屬元素小結非金屬元素小結1.1.根據(jù)元素在周期表中的位置及原子根據(jù)元素在周期表中的位置及原子結構的特點結構的特點, ,理解和掌握非金屬單質及理解和掌握非金屬單質及其化合物的結構其化合物的結構, ,性質及其變化規(guī)律。性質及其變化規(guī)律。2.2.鞏固非金屬元素部分知識并為學習鞏固非金屬元素部分知識并為學習金屬部分提供一些規(guī)律。金屬部分提供一些規(guī)律。3.3.培養(yǎng)積極思維、歸納總結、分析培養(yǎng)積極思維、歸納總結、分析與解決問題的能力。與解決問題的能力。教教 學學 要要 求求本章講解內容本章講解內容第一節(jié)第一節(jié) 單質的結構和性質單質的結構和性質第二節(jié)第二節(jié) 分子型氫化物分子型氫化物第三

2、節(jié)第三節(jié) 含氧酸含氧酸第四節(jié)第四節(jié) 含氧酸的某些性質含氧酸的某些性質第五節(jié)第五節(jié) P P區(qū)元素在周期性區(qū)元素在周期性 變化上的某些特殊性變化上的某些特殊性 A A A A A 0族族 2He 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 50In 51Sn 52Sb 52Te 53I 54Xe 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn非金屬右上方（22）金 屬左下方(87)第一節(jié)第一節(jié) 單質的結構和性質單質的結構和性質化學元素分類化學元素分類1234567氫IAH11

3、14116118銦鉈錫鉛銻鉍碲釙砹氡氙 碘氦硼碳氮氧氟氖鋁 硅磷硫氯氬鎵鍺砷硒溴 氪InSnSbTeI Xe Tl PbBiPoAtRnIIIAIVAVAVIAVIIAHeBCNOFNeAlSiPClSArGaGeAsSeBrKr25678910131415161718313233343536495051525354818283848586準金屬準金屬非金屬非金屬金屬金屬1 1、非金屬元素的特征、非金屬元素的特征價電子構型非金屬金 屬ns1-2(H , He)ns2np1-6ns1-2ns2np1-4價電子: 37(得電子) 16(失電子)鍵 型共價鍵離子鍵2 2、分子的組成和晶體結構、分子的

4、組成和晶體結構8N規(guī)則規(guī)則8-8=0 希有氣體希有氣體 (1) 小分子：分子晶體，熔小分子：分子晶體，熔8-7=1 X2 、H2 沸點低，通常是氣體。沸點低，通常是氣體。8-6=2 O2 S8 Se8 (2) 多原子分子：分子晶體，多原子分子：分子晶體，8-5=3 N2 P4、As4、Sb4 易揮發(fā)，熔沸點也不高易揮發(fā)，熔沸點也不高8-4=4 C、Si (3) 大分子：原子晶體，熔沸大分子：原子晶體，熔沸 點高，且不易揮發(fā)；過渡點高，且不易揮發(fā)；過渡 晶體如石墨，鍵型復雜。晶體如石墨，鍵型復雜。3 3、化學性質、化學性質非金屬和金屬元素的區(qū)別還反映在生成化非金屬和金屬元素的區(qū)別還反映在生成化合

5、物的性質上，金屬一般形成陽離子，非合物的性質上，金屬一般形成陽離子，非金屬易形成單原子或多原子陰離子。金屬易形成單原子或多原子陰離子。單質間的化單質間的化合反應合反應生成氧化物，氫化物，鹵化物，硫化物，生成氧化物，氫化物，鹵化物，硫化物，硼化物，氮化物等的反應。硼化物，氮化物等的反應。與氧化性酸與氧化性酸反應生成相反應生成相應的氧化物應的氧化物或含氧酸：或含氧酸： 與強堿反應與強堿反應 濃HNO3 B、C、P、S、I2 (或濃H2SO4)NO2+(SO2)H3BO3 CO2H3PO4H2SO4HIO3O2, F2, Cl2等通等通常在反應中作氧常在反應中作氧化劑，化劑，C、H2是是常用的高溫還

6、原常用的高溫還原劑。劑。NaOHNaCl+NaClOCl2 Na2S + Na2SO3NaH2PO2 + PH3Na2SiO3 NaBO2 + H2S PSi, BC、N2、O2、F2無此反應第二節(jié)第二節(jié) 分子型氫化物分子型氫化物B2H6 CH4 NH3 H2O HFSiH4 PH3 H2S HClGeH4 AsH3 H2Se HBrSnH4 SbH3 H2Te HI(PbH4) (BiH3) (1) 熱穩(wěn)定性增強(2) 還原性減弱(3) 酸性增強3 酸性增強2 還原性增強1 熱穩(wěn)定性增強這些氫化物熔這些氫化物熔沸點低，易揮沸點低，易揮發(fā)，但第二周發(fā)，但第二周期的期的NH3、H2O、HF的沸的

7、沸點異常地高，點異常地高，這是分子間存這是分子間存在著氫鍵，使在著氫鍵，使分子締合作用分子締合作用特別強的緣故特別強的緣故下面討論氫化物的熱穩(wěn)定性、還原性、酸堿性變化下面討論氫化物的熱穩(wěn)定性、還原性、酸堿性變化的原因。的原因。1、熱穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性可以從兩方可以從兩方面理解面理解2、還原性、還原性表現(xiàn)在氫化表現(xiàn)在氫化物與氧、鹵物與氧、鹵素、高價金素、高價金屬離子以及屬離子以及一些含氧酸一些含氧酸鹽的作用鹽的作用1、成鍵元素的電負性差、成鍵元素的電負性差x越大，所形越大，所形成的氫化物就越穩(wěn)定。如成的氫化物就越穩(wěn)定。如穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：AsH3 (x=0.02) HF(x=1.78)2、 fG0或

8、或fH0越負，氫化物越穩(wěn)定越負，氫化物越穩(wěn)定從分解溫度體現(xiàn)）。如從分解溫度體現(xiàn)）。如 HF HCl HBr HIfG0 /kJmol -273 -95.27 -53.6 1.72 fH0 /kJmol -271 -92.30 -36.4 26.5O2NO+H2OP2O5+H2OSO2+H2OBr2+H2OI2+H2ONH3 Pt催化PH3H2SHBrHIH2SHCl+SFe2+ H+SMn2+S+H2OFe3+Cl2MnO4- H+3、水溶液的酸堿性、水溶液的酸堿性強酸：強酸：HCl HBr HI弱酸：弱酸：HF H2S H2Se H2Te弱堿：弱堿：NH3 PH3 兩性：兩性：H2O水解：水

9、解：B2H6、SiH4不水解：不水解：CH4、PH3、AsH3 酸 無氧酸的強度取決于下列平衡CH4 58 SiH4 35 GeH4 25 SnH4 20NH3 39 PH3 27 AsH3 19 SbH3 15H2O 16 H2S 7 H2Se 4 H2Te 3HF 3 HCl 7 HBr 9 HI 10酸強度增加酸強度增加酸強度增加酸強度增加表表18-3 分子型氫化物在水溶液中分子型氫化物在水溶液中pKa的值的值(298K)計算公式計算公式: fG0 =-2.303RTlgKapKa越小，越小，酸性越強，酸性越強，水是水是16，為中性，為中性，大于大于16為為堿性堿性影響影響pKa值的因素

10、值的因素HA(aq) H3O+ + A- (aq)H2OHA(g)H(g)A(g)+H+ (g)I (電離勢)H (脫水能)D (鍵能)A- (g)E(電子親合能)Hc (陽離子水合能)Ha (陰離子水合能)iH0 =H+D+I+E+Hc+Ha無氧酸的強無氧酸的強度取決于三度取決于三 個因素：個因素：(1) HA的鍵能的鍵能(D): HA鍵越弱，越易放出鍵越弱，越易放出H+。如。如HFHCl(2) 元素電子親合能元素電子親合能(E): E大，則大，則HA分子的極性大，易于電分子的極性大，易于電離，如離，如H2OHF(3) 陰離子陰離子A-的水合能的水合能(Ha): 半徑小的陰離子半徑小的陰離子

11、,其水合能大其水合能大, 則則有利于有利于HA大水中的電離。大水中的電離。定性解釋？定性解釋？第三節(jié)第三節(jié) 含氧酸含氧酸HnROmHnROm）1 1、含氧酸根、含氧酸根ROmn-ROmn-）的結構）的結構非金屬氫氧化物非金屬氫氧化物ROH在水中有兩種離解方式在水中有兩種離解方式ROH R+ + OH- 堿式電離堿式電離ROH RO- + H+ 酸式電離酸式電離 Z ( 大，進行酸式電離大，進行酸式電離)離子勢：離子勢： = r ( 小，進行堿式電離小，進行堿式電離) 10 10 （堿性）（堿性） (兩性兩性) (酸性酸性)電離的方式電離的方式,取決于取決于陽離子的極化能力陽離子的極化能力,而極

12、化能力與陽離而極化能力與陽離子的電荷和半徑有子的電荷和半徑有關卡特雷奇把兩者關卡特雷奇把兩者結合起來提出離子結合起來提出離子勢概念勢概念.(1)卡特雷奇規(guī)則卡特雷奇規(guī)則(2)含氧酸及其含氧酸及其酸根結構特征酸根結構特征規(guī)律：第二周期：平面三角形結構規(guī)律：第二周期：平面三角形結構 第三、四周期：四面體結構第三、四周期：四面體結構 第五、六周期：八面體結構第五、六周期：八面體結構1) 除形成除形成鍵外鍵外,還形成還形成鍵鍵(反饋反饋鍵或離域鍵或離域鍵鍵)。2) 同一周期元素的含氧酸及其酸根為等電子體，結構相似；分同一周期元素的含氧酸及其酸根為等電子體，結構相似；分 子中非羥基氧隨中心原子半徑的減少

13、而增加。子中非羥基氧隨中心原子半徑的減少而增加。3) 同一族元素的含氧酸同一族元素的含氧酸,隨著中心原子半徑的遞增隨著中心原子半徑的遞增,分子中羥基氧分子中羥基氧 添加添加,非羥基氧減少非羥基氧減少(R半徑大半徑大,5d成鍵能力增強成鍵能力增強,以激發(fā)態(tài)的以激發(fā)態(tài)的 sp3d2雜化形成八面體結構雜化形成八面體結構, 配位數(shù)為配位數(shù)為6, 如如H5IO6、H6TeO6)。BOOOHHHBOOO3-COOOHHCOOO2-NOHOONOOO-4-SiOOOOSi OOOOHHHH3-POOOOPOOHHOOHSOOHHOO2-SOOOOClOOHOO-SOOOOTeOOOOOOHHHHHHH6Te

14、O62 2、含氧酸的強度、含氧酸的強度鮑林規(guī)則鮑林規(guī)則 （1多元含氧酸逐級電離常數(shù)之比為： K1：K2：K3=1：10-5：10-10 或 pK1：pK2：pK3=1：5：10 K1 K2 K3 H2SO4 103 1.010-2H3PO4 7.0 10-3 6.3 10-8 4.2 10-13 例例 子子 （2含氧酸(ROm-n(OH)n的K1與非羥基氧原子數(shù)N(m-n)的關系為: K1105N - 7 或 pK1 7-5NN K1 pK1 強度強度 實例實例0 10-7 7 很弱酸很弱酸 H3BO3 HClO1 10-2 2 中強酸中強酸 H3PO4 H2SO3 2 103 -3 強酸強酸

15、 H2SO4 HNO3 3 108 -8 更強酸更強酸 HClO4 （3影響含氧酸的因素: 1在含氧酸ROH分子中,如果R的電負性大，氧化態(tài)高，原子半徑及配位數(shù)都小，則它對OH鍵中氧原子外層電子的吸引力強，從而使氧原子的電子密度減小，使OH基易釋放出質子，則ROH的酸性強HOX(F Cl Br I)2如果含氧酸HnROm分子中的非羥基氧多，配鍵多，也將使OH基中氧原子的電子密度減小，此含氧酸的酸性強。HClO HClO2 HClO3 HClO4第四節(jié)第四節(jié) 含氧酸的某些性質含氧酸的某些性質1、溶解性、溶解性易溶鹽：鈉、鉀、銨的鹽；酸式鹽；硝酸易溶鹽：鈉、鉀、銨的鹽；酸式鹽；硝酸鹽；氯酸鹽；大部

16、分硫酸鹽。鹽；氯酸鹽；大部分硫酸鹽。難溶鹽：碳酸鹽；磷酸鹽；硅酸鹽。難溶鹽：碳酸鹽；磷酸鹽；硅酸鹽。鹽溶解的鹽溶解的熱力學分熱力學分析析MX(s) M+(aq) + X- (aq)sH0 (溶解焓)M+(g) + X- (g)U(晶格能)hH0 (水合焓)-hS0(水合熵)LS0 (升華熵)sG0 = sH0 - TsS0 =(U+hH0) + T(LS0 - hS0)晶格能晶格能 0，水合熱，水合熱 硫酸鹽硫酸鹽硝酸鹽硝酸鹽硅酸鹽硅酸鹽碳酸鹽碳酸鹽氯酸鹽氯酸鹽3) 同種酸及其鹽同種酸及其鹽:分解溫度分解溫度(K)正鹽正鹽 酸式鹽酸式鹽 酸酸Na2CO3 NaHCO3 H2CO3約約2073

17、623 室溫以下室溫以下4) 同一酸根不同金屬離子的鹽同一酸根不同金屬離子的鹽:堿金屬鹽堿金屬鹽堿土金屬鹽堿土金屬鹽過渡金屬鹽過渡金屬鹽銨鹽銨鹽分解溫度分解溫度(K)K2CO3 CaCO3 ZnCO3 (NH4)2CO3熔融不分解熔融不分解 1170 573 331理論解釋理論解釋結構因素解釋結構因素解釋A) 陰離子結構不對稱不緊密易分解，反陰離子結構不對稱不緊密易分解，反之則穩(wěn)定。如：之則穩(wěn)定。如：NO3- 、CO32-為平面三為平面三角形，易分解，角形，易分解，SO42- 、SiO42-、PO43-為正四面體，很穩(wěn)定。為正四面體，很穩(wěn)定。B) 陽離子的極化力電荷、半徑、離子構陽離子的極化力

18、電荷、半徑、離子構型越強，就越易分解。型越強，就越易分解。熱力學解釋熱力學解釋GT0 = HT0 - T ST0 GT0值越正，鹽就越穩(wěn)定。由于值越正，鹽就越穩(wěn)定。由于HT0 、 ST0隨溫度變化不大，用隨溫度變化不大，用H2980、 S2980代之，求得代之，求得T轉。由轉。由T轉判斷。轉判斷。由于鹽的分解熵由于鹽的分解熵ST0變化較小，變化較小， GT0主要決定主要決定分解焓分解焓HT0 。含氧酸鹽的分解含氧酸鹽的分解反應方程式為反應方程式為MmROn+1=ROn +MmOHT0 = Hf0 (MmO) + Hf0(ROn) - Hf0(MmEOn+1) HT0越負越負,就越易分解就越易分

19、解(越不穩(wěn)定越不穩(wěn)定)4、氧化還原性、氧化還原性p區(qū)元素在結構上的一個重要特征是價區(qū)元素在結構上的一個重要特征是價電子多電子多,易獲得電子而出現(xiàn)變價現(xiàn)象易獲得電子而出現(xiàn)變價現(xiàn)象,因因此它們的含氧酸及其鹽的一個重要特性此它們的含氧酸及其鹽的一個重要特性就是它們具有氧化還原性。就是它們具有氧化還原性。規(guī)規(guī) 律律請看表請看表18-15P624的電極電勢圖的電極電勢圖1同一周期含氧酸氧化性從左到右遞增。如：同一周期含氧酸氧化性從左到右遞增。如： HClO4 H2SO4 H3PO4H4SiO4 2同一族元素，從上到下，高氧化態(tài)含氧酸氧化性多數(shù)呈同一族元素，從上到下，高氧化態(tài)含氧酸氧化性多數(shù)呈鋸齒形升高。

20、如：鋸齒形升高。如：HBrO3HClO3 3同一元素不同氧化態(tài)的含氧酸，低氧化數(shù)的氧化性較強。同一元素不同氧化態(tài)的含氧酸，低氧化數(shù)的氧化性較強。如：如：HClO HClO2 HClO3 HClO4影響因素影響因素1中心原子中心原子結合電子的能結合電子的能力力凡電負性大、原子半徑小、價態(tài)高的中心凡電負性大、原子半徑小、價態(tài)高的中心原子，其獲得電子能力強，酸的氧化性就原子，其獲得電子能力強，酸的氧化性就強，因此，同一周期元素，從左到右，電強，因此，同一周期元素，從左到右，電負性增大，負性增大， 原子半徑減小，它們的高氧化原子半徑減小，它們的高氧化態(tài)的含氧酸的氧化性依次增強。態(tài)的含氧酸的氧化性依次增

21、強。2分子的穩(wěn)定分子的穩(wěn)定性：分子越不性：分子越不穩(wěn)定，氧化性穩(wěn)定，氧化性越強。越強。RO鍵越弱，其鍵數(shù)越少，斷鍵就越容易，鍵越弱，其鍵數(shù)越少，斷鍵就越容易，中心原子中心原子R越易獲得電子，其酸的氧化性就越易獲得電子，其酸的氧化性就越強。如在越強。如在HClO、HClO2、HClO3、HClO4系列酸分子中，由于系列酸分子中，由于ClO原子間形原子間形成了成了dp鍵，其鍵的強度依次增強，鍵鍵，其鍵的強度依次增強，鍵長縮短，鍵數(shù)增多，所以長縮短，鍵數(shù)增多，所以HClO4分子很穩(wěn)分子很穩(wěn)定，氧化性就弱。第定，氧化性就弱。第6周期元素最高氧化態(tài)周期元素最高氧化態(tài)的含氧酸分子不穩(wěn)定的含氧酸分子不穩(wěn)定6s2電子惰性效應），電子惰性效應），其氧化性比第其氧化性比第5周期元素的強得多。周期元素的