化學(xué)競賽元素概論

化學(xué)競賽元素概論第一頁，共四十一頁，2022年，8月28日稀有氣體鑭系和錒系主族主族過渡金屬第二頁，共四十一頁，2022年，8月28日一、主族元素單質(zhì)的性質(zhì)變化規(guī)律主族單質(zhì)的結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)非金屬大分子非金屬小分子金屬第三頁，共四十一頁，2022年，8月28日2、氧化還原性氧化性增強還原性增強第四頁，共四十一頁，2022年，8月28日(1)主族元素單質(zhì)與酸的反應(yīng)主族金屬單質(zhì)+非氧化性酸——氫氣+鹽主族金屬單質(zhì)+硝酸——低價氮化合物+鹽鋁+冷、濃硝酸——鈍化錫+硝酸——錫酸＋低價氮化合物部分主族非金屬元素單質(zhì)(B、C、P)+氧化性酸——相應(yīng)非金屬含氧酸+還原產(chǎn)物Si(B)+HF——H2SiF6(HBF4)+H2第五頁，共四十一頁，2022年，8月28日單質(zhì)在堿溶液中F無正價C、N、O無此反應(yīng)(2)主族元素單質(zhì)的歧化反應(yīng)

第六頁，共四十一頁，2022年，8月28日Ge+2OH－+H2O=GeO32－+2H2↑

Sn+2OH－+2H2O=Sn(OH)42－+H2↑Pb+2OH－=

PbO22－+H2↑S過量時：第七頁，共四十一頁，2022年，8月28日例1.最近，我國某高校一研究小組將0.383gAgCl,0.160gSe和0.21gNaOH裝入充滿蒸餾水的反應(yīng)釜中加熱到115oC,10小時后冷至室溫,用水洗凈可溶物后，得到難溶于水的金屬色晶體A。在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)A的單晶竟是六角微型管，現(xiàn)代物理方法證實A由銀和硒兩種元素組成，Se的質(zhì)量大約為原料的2/3；A的理論產(chǎn)量約0.39g，寫出合成A的化學(xué)方程式，溶于水的物質(zhì)有：___________________________。第八頁，共四十一頁，2022年，8月28日解：設(shè)A的分子式為：AgxSey4AgCl+3Se+6NaOH=2Ag2Se+Na2SeO3+4NaCl+3H2O

2AgCl+Na2Se=Ag2Se

+2NaCl溶于水的物質(zhì)有：NaOH,Na2SeO3,NaCl3Se

+6NaOH=2Na2Se

+Na2SeO3+3H2O

第九頁，共四十一頁，2022年，8月28日其它歧化反應(yīng)X2+H2O=HXO+HXCl2﹥Br2﹥I22Cl2+2HgO=HgO·HgCl2+Cl2OCl2O+H2O=2HClO3KClO3+2H2SO4=KClO4+2KHSO4+2ClO2+H2O第十頁，共四十一頁，2022年，8月28日3、主族元素氧化物對應(yīng)水合物的酸堿性(1)含氧酸酸性強弱變化規(guī)律(L.Pauling規(guī)則)含氧酸非羥基氧原子數(shù)目N越多，則酸性越強含氧酸按結(jié)構(gòu)寫NKaHClO Cl(OH)03.2×10-8HClO2ClO(OH)11.1×10-2HClO3ClO2(OH)2103HClO4ClO3(OH)3108第十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日正磷酸H3PO4N=1焦磷酸H4P2O7N=2酸性：正酸<焦酸類似有：酸性H2SO4<H2S2O7第十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日陽離子的電荷高，半徑越小，即離子勢φ大，所以ROH以酸式離解為主。且φ越大，酸性越強；而離子勢φ小，R-O鍵比較弱，則ROH傾向于作堿式離解。且φ越小，堿性越強。

(2)主族元素氫氧化物酸堿性強弱變化規(guī)律

R—O—H=RO-+H+酸式電離R—O—H=R++OH-堿式電離由中心原子R的性質(zhì)決定：第十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2r增大，堿性增強NaOHMg(OH)2Al(OH)3Si(OH)4

Z增加,r減小,堿性漸弱，酸性漸強第十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日(1)離子型氫化物、碳化物和氮化物產(chǎn)物分別為H2、CH4/C2H2、NH3和相應(yīng)的金屬氫氧化物2、鹵化物水解(2)活潑金屬可溶性氟化物：NaF、KF、NH4F，F(xiàn)-水解，呈堿性。4、水解反應(yīng)第十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日

②其它可溶性的金屬鹵化物(Mn+水解)呈酸性；例：MgCl2+H2O=Mg(OH)Cl+HClBiCl3+H2O=BiOCl+HClCeCl3+H2O=Ce(OH)3+3HClΔΔHCl(g)

或NH4ClΔΔ加H+，可抑制水解,如：加HCl(g)

或NH4Cl

MgCl2

·6H2OMgCl2+6H2OAl3+水解傾向更大：AlCl3·6H2O===Al(OH)3+3HCl+3H2O無水AlCl3只能用“干法”制備：2Al(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(s)第十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日③非金屬鹵化物：少數(shù)(CCl4、CF4、NF3、SF6)不水解水解機理：SiCl4(l)+4H2O(l)→H4SiO4+4HCl

第十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日類似：BX3+3H2O=B(OH)3+HXBX3+HX=H[BX4]PClx+xH2O=P(OH)x+xHCl(x=3,5)例外：NCl3+3H2O=NH3+3HOCl第十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日例2.在一定條件下，單質(zhì)X和單質(zhì)Y反應(yīng)，生成化合物Z，Z與水作用可生成氣體G和白色沉淀P(如下圖所示)，已知氣體G與空氣之密度比約為1.17請?zhí)羁眨?1)組成單質(zhì)X和Y的元素分別屬第

族和第

族。(2)化合物Z的化學(xué)式為

。(3)每生成1mol的氣體G，同時應(yīng)得到

mol的沉淀P。單質(zhì)X單質(zhì)Y化合物Z氣體G沉淀P第十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日(1)B：BF4-、BH4-、B(OH)4-BF3+F-=BF4-(2)根據(jù)對角線規(guī)則Si與B相似LiBeBCNaMgAlSiSiF4+2HF→H2[SiF6]氟硅酸，強酸。

3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO↑+8H2O5.非金屬元素配位反應(yīng)第二十頁，共四十一頁，2022年，8月28日6.主簇化合物氧化還原性變化規(guī)律1、含氧酸及其鹽的氧化性規(guī)律：①介質(zhì)酸堿性：酸介質(zhì)>堿介質(zhì)②同一周期各元素最高氧化態(tài)含氧酸的氧化性從左到右漸增；如：H4SiO4、H3PO4幾乎無氧化性，而濃H2SO4和HClO4則有強氧化性。③同一主簇各元素最高氧化態(tài)含氧酸的氧化性從上到下大多漸增，但第四周期元素一般高于第三、五周期；中間氧化態(tài)也有類似變化趨勢；低氧化態(tài)則從上到下遞減。第二十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日

第三四五周期(1)HClO4<HBrO4>H5IO6最高氧化態(tài)ClO4-<BrO4-

>H3IO62-

(2)

HClO3<HBrO3

>HIO3中間氧化態(tài)ClO3-<BrO3->IO3-(3)

HClO>HBrO>HIO低氧化態(tài)ClO->BrO->IO-

類似有：H3PO4<H3AsO4H2SO4<H2SeO4第二十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日④同一元素，不同氧化態(tài)含氧酸，低氧化態(tài)的氧化性較強；HClO

>HClO3>HClO4；

ClO->ClO3->ClO4-HClO>HClO2

>

HClO3>HClO4⑤濃酸的氧化性比稀酸強。第二十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日XeF2

XeF4XeF6氧化能力漸弱2、氙化合物的氧化性：第二十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日(1)氫化物氫幾乎能和除稀有氣體外的所有元素化合形成，三種類型的氫化物：離子型、金屬型和共價型氫化物。堿金屬和堿土金屬(鈹、鎂除外)在加熱時能與氫直接化合，生成離子型氫化物。化學(xué)式分別為：MH,MH2形成配位氫化物:Na[BH4]、Li[AlH4]

7.特殊化合物第二十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日

NH3 H2O HFPH3 H2S HClAsH3 H2Se HBrSbH3H2TeHIBiH3堿性減弱，酸性增強，還原性減弱

堿性減弱還原性增強第二十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日(2)碳化物甲烷型碳化物：與水反應(yīng)生成CH4，如Be2C、Al4C3等

二碳化物(乙炔化物)：包括堿金屬、堿土金屬和鑭系元素在內(nèi)的許多元素都能形成二碳化物。水解產(chǎn)物為乙炔和金屬氫氧化物。CaC2(類似NaCl)

Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4

CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2第二十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日①聯(lián)氨(肼N2H4)、羥氨(NH2OH)和疊氮(HN3)氨的化合價分別為-2，-1和-1/3NH2—NH2NH2—OHHN3

堿性：NH3

＞N2H4＞NH2OH>HN3(一元弱酸)HN3制備：N2H4

+HNO2=

2H2O+HN3

(3)氮的化合物第二十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日

疊氮化物a.N3-與N2O、SCN-和CO2為等電子體，都有直線形結(jié)構(gòu)。b.重金屬(Ag+、Pb2+、Cu2+、Hg22+…)的疊氮化物受撞擊易爆炸分解，可以作引爆劑。c.N3-為擬鹵素離子(似X-)。AgN3、Pb(N3)2、Hg2(N3)2均難溶于水。

N3-第二十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日②氮化物IA族和IIA族元素的氮化物屬于離子型，與水生成氨和相應(yīng)的堿。Li3N+3H2O=3LiOH+NH3↑Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑IIIA簇和IV族的氮化物如：BN、AlN、Si3N4、Ge3N4是固態(tài)聚合物。立方氮化硼金剛石石墨六方氮化硼第三十頁，共四十一頁，2022年，8月28日第一過渡系第二過渡系第三過渡系過渡元素：處在主族金屬元素和主族非金屬元素之間的元素二、過渡元素概論第三十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日1.原子的電子層構(gòu)型和原子半徑電子層結(jié)構(gòu)特點：有未充滿的d軌道(Pd除外4d10)，最外、次外兩個電子層都未充滿，特征電子構(gòu)型為：(n-1)d1~9ns1~2。第三十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日同族從上到下原子半徑略增加五六周期基本接近

ScTiVCrMnFeCoNiCu(●-●)

YZrNbMoTcRuRhPdAg(■-■)

LaHfTaWReOsIrPtAu(▲-▲)過渡元素的原子半徑第三十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日第三十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日總趨勢：同周期左右由小大,幅度不大。 同副族沒有規(guī)律。2.過渡元素的第一電離能第三十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日

3.過渡元素的氧化態(tài)有多種