氧族元素介紹

氧族元素第17頁(yè)共17頁(yè)氧族元素介紹教學(xué)目的、要求：1、了解氧化物的分類。2、掌握臭氧、過(guò)氧化氫的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和用途。3、了解離域鍵的概念。4、掌握，亞硫酸，硫酸和它們相應(yīng)的鹽，硫代硫酸鹽，過(guò)二硫酸鹽的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備和用途以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系?！?氧族元素的通性ⅥA：五個(gè)元素，價(jià)層電子構(gòu)型為，位于區(qū)，鹵族元素討論以氯為重點(diǎn)，注意氟的特殊性，氧族元素的討論以硫?yàn)橹攸c(diǎn)，注意氧的特殊性。1、電子層構(gòu)型：都能結(jié)合2個(gè)電子形成氧化數(shù)為-2的陰離子，而表現(xiàn)出非金屬元素特征，與鹵素原子比較，它們結(jié)合兩個(gè)電子，當(dāng)然不象鹵素原子結(jié)合一個(gè)電子那么容易（結(jié)合第二個(gè)電子需要吸收能量），因而本族元素的非金屬活潑性弱于鹵素。2、電離勢(shì)、電負(fù)性：由氧向硫過(guò)渡，在原子性質(zhì)上表現(xiàn)出電離勢(shì)和電負(fù)性有一個(gè)突然降低，硫、硒、碲可顯正氧化態(tài)，這是因?yàn)樗鼈儍r(jià)電子層中存在空的軌道，當(dāng)同電負(fù)性較大的元素結(jié)合時(shí)，它們也參加成鍵，可顯+2，+4，+6。氧族元素的原子半徑，離子半徑，電離勢(shì)，電負(fù)性的變化趨勢(shì)和鹵素相似。隨著電離能的降低，本族元素從非金屬過(guò)渡到金屬?！墙饘伲獪?zhǔn)金屬，——金屬3、電子親和能：第一，電子親和能都是負(fù)值（放熱），而第二電子親和能卻是很大的正值（吸熱）。然而離子型的氧化物是很普通的，堿金屬，堿土金屬的硫化物也都是離子型的，這是因?yàn)榫w的巨大晶格能補(bǔ)償了第二電子親和能所需能量的緣故。4、本族元素單鍵的鍵能，隨原子半徑的增大而依次降低，氧具有較低鍵能的原因是因?yàn)椋?42256172126eq\o\ac(○,1)氧的原子半徑很小，孤電子對(duì)之間有較大排斥作用。eq\o\ac(○,2)氧原子沒(méi)有空的軌道，它不能形成鍵，所以單鍵很弱。5、電極電勢(shì)：可比較其氧化劑的強(qiáng)弱。§2氧，臭氧一、氧：自然界中氧有三種同位素：，其中的含量最高，約占99.76%，氧單質(zhì)有兩種同素異形體：。1、氧形成化合物的價(jià)鍵特征：eq\o\ac(○,1)氧原子的成鍵特征：6點(diǎn)。eq\o\ac(○,2)臭氧可形成臭氧化合物，如，結(jié)合一個(gè)電子形成。eq\o\ac(○,3)氧分子結(jié)合兩個(gè)電子形成離子或共用兩個(gè)電子形成過(guò)氧鏈，得離子型化合物，如或共價(jià)型過(guò)氧化物如。eq\o\ac(○,4)氧分子結(jié)合一個(gè)電子，形成離子，得超氧化物，如。eq\o\ac(○,5)氧分子可以失去一個(gè)電子，生成二氧基陽(yáng)離子的化合物，如：eq\o\ac(○,6)可以計(jì)算的鍵級(jí)，比較它們的鍵長(zhǎng)。2、單線態(tài)氧及其性質(zhì)：分子在適當(dāng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)下，其吸收和發(fā)散光譜中譜線分裂成條譜線，這里是自旋量子數(shù)。反映了的自旋多重性。當(dāng)兩個(gè)電子自旋平行。即的自旋多重性為3，因此基態(tài)氧分子為三重態(tài)，又稱三線態(tài)，當(dāng)被激發(fā)后，兩個(gè)電子可以占據(jù)一個(gè)一個(gè)軌道，自旋相反，也可以分別占據(jù)兩軌道，但自旋相反。當(dāng)處于這兩種狀態(tài)時(shí)，，自旋多重性為1，均為單重態(tài)，分別用和表示。激發(fā)態(tài)氧分子稱單重態(tài)氧分子，又稱單線態(tài)氧。比穩(wěn)定，水溶液中的壽命比壽命長(zhǎng)得多，因此通常說(shuō)單線態(tài)氧是指。比活潑，有些反應(yīng)中的活性物質(zhì)就是單線態(tài)氧。從基態(tài)氧吸收光一般不能直接產(chǎn)生，但可以通過(guò)光敏化法，微波放電法和化學(xué)方法得到。二、氧化物：根據(jù)酸堿性分類：eq\o\ac(○,1)大多數(shù)非金屬氧化物和某些高氧化態(tài)的金屬氧化物為酸性氧化物。eq\o\ac(○,2)大多數(shù)金屬氧化物為堿性氧化物。eq\o\ac(○,3)一些金屬氧化物如等和少數(shù)非金屬氧化物如等為兩性氧化物。eq\o\ac(○,4)少數(shù)氧化物如等不顯酸堿性。氧化物酸堿性規(guī)律：eq\o\ac(○,1)同周期各元素最高氧化態(tài)的氧化物，從左到右由堿性兩性酸性。如。eq\o\ac(○,2)相同氧化態(tài)的同族各元素的氧化物從上到下堿性依次增強(qiáng)。（堿性）eq\o\ac(○,3)同一元素能形成幾種氧化態(tài)的氧化物，隨氧化數(shù)升高酸性增強(qiáng)。用熱力學(xué)方法判斷氧化物的相對(duì)酸堿性：eq\o\ac(○,1)選用相同酸與一系列堿性氧化物反應(yīng)，通過(guò)值的大小判斷氧化物堿性強(qiáng)弱。例如：（保持各反應(yīng)中酸量相同）由可知，反應(yīng)傾向由變小，即堿性減弱。eq\o\ac(○,2)選用相同堿與一系列酸性氧化物反應(yīng)，通過(guò)值的大小判斷氧化物酸性的強(qiáng)弱，例如：由知，反應(yīng)傾向由變大，即酸性增強(qiáng)。根據(jù)價(jià)鍵特征分類：eq\o\ac(○,1)大部分金屬氧化物屬于離子型，但能形成典型離子鍵的只有堿金屬和堿土金屬（不包括），其它的金屬氧化物則屬于過(guò)渡型。eq\o\ac(○,2)非金屬氧化物和高氧化態(tài)8電子構(gòu)型，18電子外殼及18+2電子外殼的金屬氧化物，如：是共價(jià)型。eq\o\ac(○,3)大部分金屬氧化物為過(guò)渡型。過(guò)渡型有兩種：一種是離子型而含有部分共價(jià)型的，如：；另一種重要是共價(jià)型而含部分離子型，這些金屬離子外殼為18電子或小于18電子構(gòu)型，本身有較大的變形性，形成化合物后，鍵具有明顯的共價(jià)性，如：等。三、臭氧：1、臭氧的形成：存在于大氣層的高層處，它是由于太陽(yáng)對(duì)大氣中的強(qiáng)輻射作用而形成的。形成分解形成和分解兩種光化學(xué)過(guò)程同時(shí)存在，最后達(dá)到平衡，形成濃度相對(duì)穩(wěn)定的臭氧層。臭氧層可以吸收高空紫外線的強(qiáng)輻射，使地球上的生物免遭傷害。但近年來(lái)大氣中污染物（如氟氯烴，和氮?dú)浠锏龋┎粩嘣黾邮钩粞鯇釉獾狡茐?，從而造成?duì)環(huán)境和生物的嚴(yán)重影響。2、的性質(zhì)：淺藍(lán)色氣體，有一種魚腥臭味，與的性質(zhì)不同，物理性質(zhì)見表2。與易溶于水，液態(tài)與液態(tài)不能互溶。非常不穩(wěn)定，在常溫緩慢分解，以上迅速分解。放熱純的臭氧易爆炸，的氧化性比更強(qiáng)，是最強(qiáng)氧化劑之一，除外，它能氧化所有金屬和大多數(shù)非金屬。臭氧在酸性或堿性介質(zhì)中的氧化性都較強(qiáng)。在酸性介質(zhì)中只有象等少數(shù)物質(zhì)的氧化能力超過(guò)它。3、的作用：吸收強(qiáng)紫外線，處理廢水，漂白，脫色，消毒，殺菌等，但濃度超過(guò)，對(duì)人和莊稼等有害。4、的結(jié)構(gòu)：§3過(guò)氧化氫1、分子結(jié)構(gòu)：：采取不等性的雜化，兩個(gè)雜化軌道中有兩個(gè)單電子，鍵和鍵，其它兩個(gè)軌道中有兩個(gè)孤電子對(duì)，每一個(gè)氧原子上的兩個(gè)孤電子對(duì)間的排斥作用，使鍵向鍵靠攏，所以相當(dāng)小于四面體的值，同時(shí)也使鍵長(zhǎng)比計(jì)算的單鍵值大。2、的性質(zhì)：分子之間可發(fā)生強(qiáng)烈的締合作用，比水締合程度還大，所以它的沸點(diǎn)遠(yuǎn)比水高。的化學(xué)性質(zhì)主要是氧化性和不穩(wěn)定性，在一定條件下也可表現(xiàn)出還原性，eq\o\ac(○,1)氧化性：和之間的反應(yīng)或和之間的反應(yīng)十分有趣：（如加入淀粉，）兩個(gè)反應(yīng)重復(fù)交替進(jìn)行，溶液的顏色也呈無(wú)色和藍(lán)色的交替變化，這種反應(yīng)稱振蕩反應(yīng)。振蕩反應(yīng)的結(jié)果該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是的分解反應(yīng)，和起了催化劑作用，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，在消耗，它的濃度逐漸減小，因此變色的周期愈來(lái)愈長(zhǎng)，最后溶液穩(wěn)定在藍(lán)色或無(wú)色。在酸性溶液中的氧化性大于堿性溶液中的氧化性。eq\o\ac(○,2)還原性：eq\o\ac(○,3)歧化反應(yīng)：可發(fā)生歧化反應(yīng)，加熱更快。eq\o\ac(○,4)過(guò)氧鍵的轉(zhuǎn)移：中的，在一定條件下可轉(zhuǎn)移到與其反應(yīng)的物質(zhì)上，形成過(guò)氧化物。藍(lán)色，有兩個(gè)過(guò)氧鍵不穩(wěn)定，在酸性溶液中易分解，弱將萃取乙醚中可穩(wěn)定存在，該反應(yīng)可用來(lái)鑒定或過(guò)氧化物。§4硫及其化合物1、硫的單質(zhì)：（常見的同素異形體）它們都是分子晶體，分子都是環(huán)狀分子，分子之間只有微弱的范德華力，所以它們的晶體都易熔，另外它們都易溶于有機(jī)溶劑中。：雜化并形成兩個(gè)共價(jià)單鍵。環(huán)狀結(jié)構(gòu)斷裂形成無(wú)限長(zhǎng)鏈狀分子長(zhǎng)硫鏈斷裂為小分子，粘度下降蒸氣（其中有分子），將約的熔融硫迅速倒入冷水中得到一種棕黃色具有彈性的非晶狀硫（無(wú)定形硫），稱為彈性硫。彈性硫慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)樾狈搅颍詮椥粤蚍胖脮?huì)變硬，逐漸變?yōu)榫盍颉?、硫化物和多硫化物：（1）硫化物：eq\o\ac(○,1)溶解性：硫化物主要是金屬硫化物，除堿金屬硫化物和，易溶外，其它金屬硫化物都難溶或微溶。eq\o\ac(○,2)顏色：金屬硫化物一般都具有特征的顏色。利用金屬硫化物的溶解性和顏色可鑒別分離金屬。eq\o\ac(○,3)水解性：由于是弱酸，故所有硫化物都有不同程度的水解，使溶液呈堿性，有些可以完全水解。如：（2）多硫化物：堿金屬或堿土金屬硫化物的溶液能溶解單質(zhì)硫生成多硫化物。eq\o\ac(○,1)顏色：多硫化物的溶液一般顯黃色，隨著的增加由黃色橙色紅色。eq\o\ac(○,2)結(jié)構(gòu)：（多硫離子）具有鏈狀結(jié)構(gòu)，原子之間通過(guò)共價(jià)單間相連形成硫鏈。eq\o\ac(○,3)穩(wěn)定性：多硫化物在酸性溶液中很不穩(wěn)定，容易分解成和。eq\o\ac(○,4)氧化還原性：在多硫化物中存在硫—硫單鍵（類似于過(guò)氧鍵），因此多硫化物具有氧化性，并能發(fā)生歧化反應(yīng)，又具有還原性被強(qiáng)氧化劑氧化成高氧化態(tài)。3、硫的含氧化合物：硫的氧化物主要有，最重要的是，硫又能形成很多含氧酸和含氧酸鹽。（1）和：eq\o\ac(○,1)制備：eq\o\ac(○,2)構(gòu)型：：雜化，形結(jié)構(gòu)，形成2個(gè)鍵和，和相似。eq\o\ac(○,3)物理性質(zhì)：無(wú)色有刺激性氣味氣體，極性分子，極易液化，也易溶于水，液態(tài)本身是良好的溶劑。及其鹽：的水溶液叫做（或）在水溶液中存在下列平衡：加酸，加熱左移，有。加堿右移，生成酸式鹽或正鹽。eq\o\ac(○,1)氧化還原性：氧化數(shù)為4，既具有氧化性，又有還原性，但還原性為主。所以比具有更強(qiáng)的還原性。eq\o\ac(○,2)溶解性：（堿金屬亞硫酸鹽）易溶于水，由于水解，溶液顯堿性。其它金屬的正鹽均微溶于水，所有的酸式鹽都易溶于水，由于的電荷低，半徑大，降低了正、負(fù)離子間相互作用，其溶解度增加，所以。eq\o\ac(○,3)穩(wěn)定性：受熱易分解，正鹽，酸式鹽遇強(qiáng)酸即分解放出。這也是實(shí)驗(yàn)室制取少量的一種方法。（2），，：eq\o\ac(○,1)制備：eq\o\ac(○,2)構(gòu)型：無(wú)色是平面三角形，：雜化形成3個(gè)鍵和一個(gè)。有三種變體，其穩(wěn)定性，其中采取雜化，為環(huán)狀或鏈狀。a)有類似石棉狀的外觀，是長(zhǎng)鏈相互交錯(cuò)的層狀結(jié)構(gòu)，其熔點(diǎn)為。b)在痕量水存在下，形成，其結(jié)構(gòu)類似于石棉的鏈狀結(jié)構(gòu)。c)冷卻純，具有類似水狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。eq\o\ac(○,3)氧化性：是一個(gè)強(qiáng)氧化劑，在高溫時(shí)能將eq\o\ac(○,4)溶解性：極易吸收水分，在空氣中強(qiáng)烈“冒煙”，溶于水形成，并放出大量熱，大量熱使蒸發(fā)，與形成酸霧，影響的吸收，所以工藝上生產(chǎn)不用吸收，而用濃吸收形成發(fā)煙。：eq\o\ac(○,1)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)：a)純是無(wú)色油狀液體，時(shí)凝固，在分子中：雜化。在或中存在氫鍵。b)作為溶劑，介電常數(shù)大，能很好地溶解離子型化合物，100%具有相當(dāng)高的電導(dǎo)率，是由于它存在自偶電離：c)能形成恒沸溶液，組成為98.3%。d)是二元強(qiáng)酸，第一步完全電離，第二步e)濃具有強(qiáng)烈的吸水性。利用這個(gè)性質(zhì)，可用濃作干燥劑，用來(lái)干燥等氣體。f)濃是一個(gè)強(qiáng)脫水劑?？墒褂袡C(jī)物炭化，使組織破壞，使用時(shí)要注意安全。g)濃氧化性強(qiáng)，可以氧化許多金屬和非金屬。加熱時(shí)氧化性更強(qiáng)。另外，冷濃可等金屬鈍化，不與這些金屬進(jìn)一步反應(yīng)。稀不顯氧化性，具有一般酸的通性。（正鹽）和（酸式鹽）：eq\o\ac(○,1)制備：堿金屬元素能形成穩(wěn)定的。在溶液中加入（過(guò)量），生成。eq\o\ac(○,2)性質(zhì)：均易溶于水，也易溶化。加熱到熔點(diǎn)以上，變?yōu)榻沽蛩猁}，再加熱分解成正鹽和。eq\o\ac(○,3)熱穩(wěn)定性：為低電荷，8電子構(gòu)型，其較穩(wěn)定。為高電荷，18電子構(gòu)型或不規(guī)則構(gòu)型，穩(wěn)定性差。如：陽(yáng)離子極化作用強(qiáng)，易從中奪取而分解。eq\o\ac(○,4)的溶解性：一般硫酸鹽易溶于水，但略溶，堿土金屬（除）和的硫酸鹽微溶，可溶性硫酸鹽的晶體常帶結(jié)晶水，如：，除堿金屬或堿土金屬硫酸鹽外，其它存在不同程度的水解。eq\o\ac(○,5)硫酸鹽易形成復(fù)鹽：如：—堿金屬—等eq\o\ac(○,6)中：雜化，結(jié)構(gòu)為正四面體。（3）硫代硫酸鈉又稱海波湖大蘇打.eq\o\ac(○,1)制備：eq\o\ac(○,2)性質(zhì)：a)是無(wú)色透明的晶體，水溶液呈弱堿性，在中性、堿性中很穩(wěn)定，在介質(zhì)中迅速分解。b)中等強(qiáng)度的還原劑，與反應(yīng)，被氧化為連四硫酸鈉（）；與反應(yīng)時(shí)，被氧化為硫酸鈉，可作脫水劑。c)結(jié)構(gòu)：可看作是中的一個(gè)氧原子被硫原子所代替并與相似具有四面體構(gòu)型。d)有很強(qiáng)的配位能力：——定影液。（4）連二亞硫酸鈉（）eq\o\ac(○,1)制備：在無(wú)下，用粉還原可得。eq\o\ac(○,2)穩(wěn)定性：（白色固體）eq\o\ac(○,3)還原性：強(qiáng)還原劑，水溶液積被空氣中氧化，生成和，故可用來(lái)吸收。（5）焦硫酸（）：無(wú)色固體，冷卻發(fā)煙時(shí)，可析出晶體。與反應(yīng)生成。的氧化性，吸水性，腐蝕性比濃更強(qiáng)。當(dāng)堿金屬酸式硫酸鹽加熱到熔點(diǎn)以上時(shí)，可得焦硫酸鹽。一些難溶金屬氧化物與共熔生成可溶性硫酸鹽。（6）過(guò)硫酸及其鹽：中被（黃酸基）取代。一個(gè)被取代為過(guò)一硫酸，2個(gè)被取代稱過(guò)二硫酸。eq\o\ac(○,1)結(jié)構(gòu)：eq\o\ac(○,2)制備：電解法：eq\o\ac(○,3)氧化性：無(wú)色晶體，在時(shí)熔化分解，具有強(qiáng)氧化性，可使紙?zhí)炕?，石蠟炭化。所有的過(guò)硫酸鹽也都是強(qiáng)氧化劑。例：此反應(yīng)