《無機(jī)及分析化學(xué)》第九章 重要元素及其化合物

第九章重要元素及其化合物第一節(jié)非金屬元素第二節(jié)金屬元素一、非金屬元素的通性非金屬元素主要分布在周期表P區(qū)的右上方，且共有22種，均為主族元素，占總元素的1/5。在非金屬元素中，以固態(tài)存在的有玖住Si、P、As、S、Se、Te、I等9種;液態(tài)非金屬只有嗅;其余都是氣體。如圖9-1所示。在元素周期表的右側(cè)，從B到At的這條斜線(表9-1)將元素分為金屬和非金屬兩大類。斜線附近的元素玖Si、Ge、As、Sb、Se、Te、Po為準(zhǔn)金屬—既有金屬的性質(zhì)，又有非金屬的性質(zhì)。

1.非金屬元素的結(jié)構(gòu)除H和He(1s1~2)外，最外層電子都填充在np軌道上。第一節(jié)非金屬元素下一頁非金屬元素的價(jià)電子構(gòu)型為ns2np1~6，且大多數(shù)有多種氧化數(shù)。其電負(fù)性都比較大，因此既可以形成離子型化合物，又可以形成共價(jià)型化合物，并且還可以提供孤對(duì)電子作為配位原子，形成配合物。

2.非金屬元素的分類

(1)小分子物質(zhì)。包括單原子分子的稀有氣體、雙原子分子的鹵素、O2、H2,N2等。在通常狀況下，大多為氣體。它們的固態(tài)是分子晶體，因此熔、沸點(diǎn)都很低，且易揮發(fā)。

(2)多分子物質(zhì)。例如硫、磷、砷等，由一些原子以共價(jià)鍵形成多原子分子，并通過分子間力形成分子晶體。多分子物質(zhì)在通常狀況下是固體，且熔、沸點(diǎn)較低，例如S8、P4等。第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素

(3)無分子結(jié)構(gòu)物質(zhì)。一些非金屬物質(zhì)例如金剛石、晶體硅、晶體硼等，其原子間通過共價(jià)鍵連成整體，而形成原子晶體，且熔、沸點(diǎn)都很高。還有一些非金屬物質(zhì)例如石墨是混合型晶體，其也由原子間通過不同鍵型形成，且熔、沸點(diǎn)都很高。

3.非金屬元素的化學(xué)性質(zhì)在非金屬元素中，F(xiàn)、Cl,Br,I,O,S、P較活潑，且易與金屬元素化合;N,B,C、Si在常溫下不活潑。非金屬元素之間也可形成共價(jià)化合物。絕大多數(shù)非金屬氧化物是酸性氧化物，能與堿反應(yīng)。準(zhǔn)金屬氧化物是兩性氧化物，既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素非金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)如下。

(1)與酸反應(yīng)。非金屬單質(zhì)一般不與鹽酸和稀硫酸反應(yīng)，但C,S,P,I2,B能被濃硝酸或濃硫酸氧化，且產(chǎn)物為相應(yīng)元素所在族的最高氧化態(tài)的含氧酸，并伴有氣體逸出。

(2)與堿反應(yīng)。許多非金屬單質(zhì)如Cl2、Br2、I2、S、P、Si、B能與堿反應(yīng)。

(3)與水反應(yīng)。F2、Cl2、Br2能與水反應(yīng)。C在熾熱的條件下才與水蒸氣反應(yīng)，且其余非金屬單質(zhì)不與水反應(yīng)。4.非金屬氫化物的性質(zhì)除稀有氣體外，非金屬都有以共價(jià)鍵與氫結(jié)合的分子型氫化物。例如:下一頁上一頁氫化物的熱穩(wěn)定性規(guī)律為:在同一周期中，從左到右逐漸增強(qiáng);在同一主族中，從上至下逐漸減弱。若非金屬元素的電負(fù)性越大，則其非金屬性越強(qiáng)，且氫化物越穩(wěn)定。除HF外，非金屬氫化物都有還原性。在周期表中從右至左，從上至下還原性逐漸增強(qiáng)。氫化物水溶液的酸性規(guī)律為:在周期表中從左到右，從上到下逐漸增強(qiáng)。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素鹵素氫化物的水溶液是酸。氧族元素的氫化物水溶液除H2O外，均顯酸性。氮族元素氫化物的水溶液顯堿性。

5.非金屬元素含氧酸的酸性非金屬元素的最高氧化態(tài)的含氧酸在同一周期從左到右，酸性遞增;相同氧化態(tài)的含氧酸在同一主族中，從上到下酸性遞減;對(duì)于同一元素不同氧化態(tài)的含氧酸，則是更高氧化態(tài)的酸性更強(qiáng)。二、非金屬元素單質(zhì)及其化合物1.鹵素在周期表中VIIA族元素即氟(F),氯(Cl)、溴(Br),碘(I),砹(At)5種元素，被總稱為鹵素(常用X表示)，又稱為成鹽元素—下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素它們能直接和金屬化合成鹽類。鹵素都是典型的非金屬元素。

(1)單質(zhì)。①物理性質(zhì)。鹵素單質(zhì)均為雙原子分子。從F2到I2，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間的色散力增強(qiáng)，并且熔點(diǎn)、沸點(diǎn)依次升高，密度增大，顏色加深。在常溫常壓下，氟為淡黃色氣體，氯為黃綠色氣體，嗅為紅棕色液體，碘為紫黑色固體。鹵素單質(zhì)為非極性分子，因此較難溶于水中，而易溶于非極性或極性較小的溶劑中。在常溫下，1m3水可溶解2.5m3的氯氣。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素這種溶液是氯水，呈黃綠色。嗅在水中的溶解度稍大，且碘的溶解度最小。氟不溶于水，但它能使水劇烈分解，并放出氧氣。鹵素的物理性質(zhì)如表9-2所示。嗅和碘易溶于有機(jī)溶劑。嗅可溶于乙醇、乙醚、氯仿、四氯化碳等溶劑中，且溶液顏色隨嗅的濃度增加，而呈現(xiàn)從黃到棕紅色的顏色。I2溶于水、乙醇、乙醚、氯仿等溶劑時(shí)，因溶劑分子的極化作用，I2分子發(fā)生形變，且溶液呈棕紅色或棕黃色。當(dāng)I2溶于CCl4或CS2等非極性溶劑時(shí)，因沒有極化作用，溶液I2的紫色。醫(yī)用碘酒是含I25%的酒精溶液。碘在水中的溶解度小，但在碘化鉀或其他碘化物溶液中的溶解度明顯較大。這是由于當(dāng)I-靠近I2時(shí)，會(huì)使后者產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，并形成了I3-:

ClZ容易液化，在20℃、超過669kPa時(shí)，Cl2即由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。市售液氯貯存于(通常用綠色)鋼瓶中。

I2的蒸氣壓很高。加熱時(shí)，I2可以直接由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)而升華。利用這一性質(zhì)可以純化單質(zhì)碘。所有鹵素單質(zhì)均有毒，并具有刺激性氣味，強(qiáng)烈地刺激眼、鼻、氣管等豁膜。吸入較多的蒸氣會(huì)嚴(yán)重中毒，甚至死亡。它們的毒性從F2到I2依次減輕。第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁吸入Cl2時(shí)，會(huì)發(fā)生窒息，必須立即到空氣新鮮處，可吸入適量酒精和乙醚混合蒸氣或氨氣解毒。Br2蒸氣有催淚作用。液嗅會(huì)深度灼傷皮膚，并造成難以治愈的創(chuàng)傷。Br2若不慎濺到皮膚上，應(yīng)立即用大量水沖洗，再用25%的氨水、松節(jié)油、95%酒精的混合液(體積比為1:1:10)涂抹。我國規(guī)定在企業(yè)排放的廢氣中，Cl2含量不得超過1mg/m3。②化學(xué)性質(zhì)。鹵素在同周期元素中的非金屬性最強(qiáng)，且化學(xué)性質(zhì)比較活潑，具有強(qiáng)氧化性，能與大多數(shù)元素直接化合。X2在化學(xué)反應(yīng)中得到電子，本身被還原為X-:第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁氟是最活潑的非金屬。除氮、氧和某些稀有氣體外，氟能與所有金屬和非金屬化合，而且反應(yīng)通常十分激烈，且有時(shí)伴隨著燃燒，然后爆炸。在室溫或不太高的溫度下，氟可使銅、鐵、鎂、鎳等金屬鈍化，并生成金屬氟化物保護(hù)膜。氯也能與所有金屬和大多數(shù)非金屬元素(除氮、氧、碳和稀有氣體外)直接化合，巨反應(yīng)不如氟劇烈。嗅、碘的活潑性與氯相比則更差。例如:鹵素單質(zhì)化學(xué)活潑性的變化在鹵素與氫的化合反應(yīng)中，表現(xiàn)得十分明顯。氟與氫化合即使在低溫、暗處，也會(huì)發(fā)生爆炸。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素氯與氫在暗處反應(yīng)極為緩慢，但在光照射下，可瞬間完成。嗅與氫的反應(yīng)需要加熱才能進(jìn)行。碘與氫只有在加熱或有催化劑存在的條件下才能反應(yīng)，且反應(yīng)是可逆的。鹵素與水可發(fā)生兩類重要的化學(xué)反應(yīng)。第一類反應(yīng)是鹵素置換水中氧的反應(yīng): (9-1)第二類反應(yīng)是鹵素的歧化反應(yīng) (9-2)鹵素單質(zhì)與水發(fā)生第一類反應(yīng)的激烈程度同樣按F2>Cl2>Br2>I2的次序遞變。F2的氧化性最強(qiáng)，且只能與水發(fā)生第一類反應(yīng)。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素反應(yīng)是自發(fā)的、激烈的放熱反應(yīng):氯只有在光照下，緩慢地與水反應(yīng)，并生成鹽酸和次氯酸。次氯酸在日光照射下，可以分解出O2:嗅與水作用放出O2的反應(yīng)發(fā)生極其緩慢。Cl2,Br2,I2與水主要發(fā)生第二類反應(yīng)，且反應(yīng)是可逆的。在25℃時(shí)，Cl2,Br2,I2歧化反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)分別為4.2x10-4、7.2x10-9,2.0x10-13。由此可見，反應(yīng)進(jìn)行的容易程度隨原子序數(shù)的增大依次減小。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素Br2和I2與純水的反應(yīng)極不明顯，且只是在堿性溶液中，才能顯著地發(fā)生歧化反應(yīng): (9-3) (9-4)從X2的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)可知，鹵素單質(zhì)的氧化性從氟到碘遞減:F2>Cl2>Br2>I2。前面的鹵素可以從后面的鹵化物中，把后面的鹵素置換出來:③鹵素單質(zhì)的制備。第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁鹵素大多以鹵化物的形式存在。一般制備鹵素單質(zhì)的方法是將鹵離子氧化。F2的氧化性強(qiáng)，且F-的還原性極弱。目前還沒有氧化劑可把F-氧化成F2，因此只能用電解的方法。在無水條件下，在溶有HF的KF熔鹽中進(jìn)行電解時(shí)，陽極析出氟氣，且陰極析出氫氣。

Cl2在工業(yè)上用電解食鹽水制備。在實(shí)驗(yàn)室里，用MnO2或KMnO4與HCl作用:對(duì)于Br2的制備，因海水中含嗅，所以在一定條件下，通入Cl2下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素置換出Br2再純化?；瘜W(xué)反應(yīng)式為:I2可從藻類植物中提取。因?yàn)镮-還原性強(qiáng)，所以許多氧化劑可將其氧化。例如④鹵素的用途。氟與其他元素化合時(shí)，可放出大量的熱量，因此液態(tài)氟是航天工業(yè)中所用的高能燃料的氧化劑。含ZrF4、BaF2、NaF的氟化物玻璃可用作光導(dǎo)纖維材料。氟對(duì)于維持正常的生長是必需的。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素氯是重要的化工產(chǎn)品和原料，用于制備鹽酸、農(nóng)藥、染料、有機(jī)溶劑，或用于制造漂白劑漂白紙張、布匹。氯氣用于消毒飲用水，但近年來發(fā)現(xiàn)它與水中含有的有機(jī)烴會(huì)形成有致癌毒性的鹵代烴，因此改用臭氧或二氧化氯做消毒劑。嗅廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、感光材料。例如，嗅化鈉和嗅化鉀在醫(yī)療上做鎮(zhèn)靜劑，嗅化銀用于照相行業(yè)。碘主要用于制造藥物、人工降雨的冷云催化劑、食用鹽和飼料添加劑。例如，碘仿CH3I和碘酒在醫(yī)藥上用作消毒劑，碘化銀可用作人工降雨的“晶種”，碘酸鉀添加到食鹽中形成碘鹽，對(duì)甲狀腺肥大有預(yù)防和治療的功能。碘是人體必需的微量元素之一。第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁若人體中缺乏碘，則不僅可能導(dǎo)致甲狀腺腫大，還可能引起發(fā)育遲緩、生殖系統(tǒng)異常等現(xiàn)象。

(2)鹵化氫和氫鹵酸。①鹵化氫和氫鹵酸的性質(zhì)。鹵化氫均為無色、有刺激性氣味的氣體，且極易溶于水。鹵化氫與空氣中的水蒸氣結(jié)合，且形成酸霧，因此在空氣中會(huì)“冒煙”。鹵化氫分子都是極性共價(jià)型分子。液態(tài)鹵化氫都不導(dǎo)電，不顯酸性，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)很低。隨相對(duì)分子量的增大，范德華力依次增大。熔沸點(diǎn)按HCl<HBr<HI順序遞增，見表9-3。第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁HF的熔沸點(diǎn)反常增高。這是由于氫鍵的存在使HF分子發(fā)生了締合作用。鹵化氫的熱穩(wěn)定性可以用鍵能說明，且鍵能越大，鹵化氫越穩(wěn)定。從表9-3中的數(shù)據(jù)可知，鹵化氫的鍵能依次減小，因此熱穩(wěn)定的次序是:HF>HCl>HBr>HI。除氫氟酸沒有還原性外，其他氫鹵酸都具有還原性。鹵化氫或氫鹵酸的還原性強(qiáng)弱的次序是:HCl<HBr<HI。HCl可以被強(qiáng)氧化劑例如PbO2,K2Cr2O7,MnO2、KMnO4等氧化為Cl2，具體反應(yīng)為:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素第一節(jié)非金屬元素HBr較易被氧化，且HI更易被氧化?？諝庵械难鯕饽苎趸瘹涞馑?因此，氫碘酸和碘化物的溶液易變成黃色。氫鹵酸的酸性按HF<HCl<HBr<HI的順序依次增強(qiáng)。其中，除氫氟酸為弱酸(K=6.98x10-4)外，其他氫鹵酸都是強(qiáng)酸。氫嗅酸、氫碘酸的酸性甚至強(qiáng)于高氯酸。鹵化氫及氫鹵酸都是有毒的，特別是氫氟酸毒性更大。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素濃氫氟酸會(huì)把皮膚灼傷，且難以痊愈。②鹵化氫或氫鹵酸的制備。氫鹵酸的制備主要有3種方法。

a.直接合成法。工業(yè)上生成鹽酸是使氫氣在氯氣中燃燒，并將生成的氯化氫用水吸收得到鹽酸:b.復(fù)分解反應(yīng)法。濃H2SO4+鹵化物(用高沸點(diǎn)酸取代低沸點(diǎn)酸)的反應(yīng)可用于CaF2、NaCI分別制備HF,HCl。由于反應(yīng)吸熱，因此需加熱。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素HI、HBr用濃磷酸制備。制備HF的反應(yīng)如下:c.鹵化物水解法。主要用于實(shí)驗(yàn)室制備HBr和HI;③用途。鹽酸是最重要的強(qiáng)酸之一。純鹽酸為無色溶液，并有氯化氫的氣味。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素一般濃鹽酸的濃度約為37%，是因?yàn)楹s質(zhì)(主要是[FeC14]-)而帶黃色。鹽酸是重要的化工生產(chǎn)原料，并常用來制備金屬氯化物、苯胺和燃料等產(chǎn)品。鹽酸在冶金工業(yè)、石油工業(yè)、印染工業(yè)、皮革工業(yè)、食品工業(yè)以及軋鋼、焊接、電鍍、搪瓷、醫(yī)藥等部門也有廣泛應(yīng)用。氫氟酸能與SiO2和硅酸鹽作用，并生成氣態(tài)SiF4，因此可用于溶解各種硅酸鹽，刻畫玻璃及制造毛玻璃:通常用塑料容器來儲(chǔ)存氫氟酸。下一頁上一頁下一頁第一節(jié)非金屬元素氫氟酸可用于制備單質(zhì)氟和氟化物，例如用于制備聚四氟乙烯(塑料王)。氟化氫還用于電解鋁工業(yè)、鈾生產(chǎn)、石油烷烴催化劑、不銹鋼酸洗、制冷劑及其他無機(jī)物的制備。

(3)鹵化物。鹵素與電負(fù)性比它小的元素形成的化合物被稱為鹵化物。根據(jù)鹵素原子與其他原子間的化學(xué)鍵不同，鹵化物大體可分為離子型鹵化物和共價(jià)型鹵化物兩大類型。一般說來，堿金屬、堿土金屬(被除外)和低氧化數(shù)的過渡元素與鹵素形成離子型鹵化物，例如KCl,CaCl2,FeCl2等。離子型鹵化物在常溫下是固態(tài)，并具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，能溶于上一頁第一節(jié)非金屬元素極性溶劑，在溶液及熔融狀態(tài)下均可導(dǎo)電。鹵素與非金屬元素和高氧化數(shù)的金屬元素形成共價(jià)型鹵化物，例如AlCl3,FeCl3,CCl4,TiCl4,PCl5等。共價(jià)型鹵化物在常溫時(shí)是氣體或易揮發(fā)的固體，并具有較低的熔、沸點(diǎn)，在熔融時(shí)不導(dǎo)電，易溶于有機(jī)溶劑，難溶于水。溶于水的非金屬鹵化物往往發(fā)生強(qiáng)烈水解，且大多生成非金屬含氧酸和鹵化氫。例如:對(duì)于不同氧化數(shù)的同一金屬鹵化物，低氧化數(shù)比高氧化數(shù)的鹵化物有更多的離子性。例如FeCI2在677℃以上才能熔化，而且顯離子性，而FeCl3易揮發(fā)、易水解，熔點(diǎn)在282℃以下，而且基本是下一頁上一頁共價(jià)化合物。鹵素離子的大小和變形性對(duì)金屬鹵化物的性質(zhì)影響較大。在極化作用較強(qiáng)的銀離子的氟化物中，F(xiàn)-幾乎不變形，且表現(xiàn)為離子化合物。Cl-、Br-尤其是I-在極化作用強(qiáng)的Ag+離子作用下，可發(fā)生不同程度的變形，因而化合物產(chǎn)生相應(yīng)的共價(jià)性質(zhì)。人體牙齒琺瑯質(zhì)中含氟(CaF2)約為0.5%氟的缺乏是產(chǎn)生齲齒的原因之一。用氟化錫SnF2制成的藥物牙膏可增強(qiáng)琺瑯質(zhì)的抗腐蝕能力和預(yù)防齲齒的產(chǎn)生，但是攝人過量氟時(shí)，會(huì)出現(xiàn)氟中毒，表現(xiàn)為牙釉質(zhì)能出現(xiàn)黃褐色的斑點(diǎn)，并形成氟斑牙。金屬鹵化物能與鹵素單質(zhì)加合，并生成多鹵化物:第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素醫(yī)藥上配制藥用碘酒(碘配)時(shí)，加入適量的KI可使碘的溶解度增大，并保持了碘的消毒殺菌作用。

(4)鹵素的含氧酸及其鹽。因?yàn)榉碾娯?fù)性大于氧，所以一般不生成含氧酸及其鹽。氯、嗅和碘可以形成4種類型的含氧酸，其分別為次鹵酸(HXO)、亞鹵酸(HXO2)、鹵酸(HXO3)和高鹵酸(HXO4)。①次鹵酸及其鹽。次鹵酸都是弱酸，且其酸性隨鹵素原子的電負(fù)性減小而減弱。它們的電離常數(shù)分別為:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素次鹵酸極不穩(wěn)定，且僅能存在于水溶液中。在室溫下，它按下列兩種方式進(jìn)行分解:次氯酸的強(qiáng)氧化性和漂白殺菌能力就是基于它的分解反應(yīng)。次鹵酸的第二種分解反應(yīng)也是它的歧化反應(yīng)。在酸性介質(zhì)中，僅次氯酸會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)，而在堿性介質(zhì)中，次鹵酸都發(fā)生歧化反應(yīng)。例如:XO-離子易進(jìn)一步歧化，并生成XO3-離子:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素

XO-離子在堿性介質(zhì)中的歧化速度與物種和溫度有關(guān)。雖然ClO-離子在室溫和低于室溫時(shí)，歧化速度緩慢，但是當(dāng)加熱到75℃左右時(shí)，歧化反應(yīng)速度非?？臁Ｒ虼寺葰馀c堿溶液作用，在室溫或低于室溫時(shí)，其產(chǎn)物是次氯酸鹽，在高于75℃時(shí)，其產(chǎn)物是氯酸鹽。BrO-離子在室溫時(shí)，具有中等程度的歧化速度，并且只有在0℃左右才能制備和保存BrO-離子。若在50℃以上時(shí)，歧化產(chǎn)物全部得到BrO3-和Br-在任何溫度下，IO-離子的歧化速度都非?？?，因此碘與堿溶液作用得不到IO-離子:下一頁上一頁在次鹵酸鹽中比較重要的是次氯酸鹽。次氯酸鈣Ca(ClO)2是漂白粉的有效成分。將氯氣與廉價(jià)的消石灰作用，通過歧化反應(yīng)可制得漂白粉:②鹵酸及其鹽。鹵酸HXO3的穩(wěn)定性較次鹵酸高。氯酸和嗅酸能存在于水溶液中，且碘酸以白色晶體狀態(tài)存在。鹵酸都是強(qiáng)酸，其酸性的順序?yàn)镠C1O3>HBrO3>HIO3。鹵酸的濃溶液都是強(qiáng)氧化劑，其中以嗅酸的氧化性最強(qiáng)。它們被還原為單質(zhì)的電極電勢(shì)值如下:第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素故可發(fā)生下列的置換反應(yīng):下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素鹵酸鹽的熱穩(wěn)定性皆高于相應(yīng)的酸。它們?cè)谒嵝匀芤褐卸际菑?qiáng)氧化劑，但在水溶液中，氧化性不明顯。固體鹵酸鹽，特別是氯酸鉀是強(qiáng)氧化劑，并且與易燃物如碳、硫、磷或有機(jī)物等混合，受撞擊時(shí)會(huì)猛烈爆炸。氯酸鉀大量用于制造火柴、信號(hào)彈、焰火等。鹵酸鹽的熱分解反應(yīng)較為復(fù)雜，例如氯酸鉀在催化劑的影響下和在不同的溫度時(shí)，其分解方式不同。③高鹵酸及其鹽。高氯酸(HClO4)是無機(jī)酸中最強(qiáng)的酸。無水的高氯酸不穩(wěn)定，且在貯藏過程中可能會(huì)發(fā)生爆炸。市售試劑為70%溶液。濃熱的高氯酸氧化性很強(qiáng)，且遇到有機(jī)化合物會(huì)發(fā)生爆炸性反應(yīng)。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素稀冷的高氯酸溶液氧化能力極弱，且當(dāng)遇到活潑金屬如鋅、鐵等，放出氫氣:高嗅酸也是極強(qiáng)的酸，且它是比高氯酸、高碘酸更強(qiáng)的氧化劑。濃度在55%以下的HBrO4溶液才能長期穩(wěn)定地存在。高碘酸的氧化性比高錳酸強(qiáng)，例如它可將Mn2+離子氧化為紫紅色的MnO4-:該反應(yīng)迅速、平穩(wěn)。在分析化學(xué)中，常把IO4-當(dāng)作穩(wěn)定的強(qiáng)氧化劑使用。高鹵酸鹽較穩(wěn)定，例如KC1O4的分解溫度高于KC1O3，下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素并且用KC1O4制成的炸藥被稱為“安全炸藥”。從上述討論中可以看出，鹵素含氧酸及其鹽主要的性質(zhì)是酸性、氧化性和穩(wěn)定性。2.氧、硫

(1)單質(zhì)。氧是地殼中含量最多的元素，約占總質(zhì)量的48.6%。游離氧在空氣中的體積分?jǐn)?shù)約為21%。它的化合物廣泛分布于地殼巖石和江、河、湖、海中。氧有16O、17O、18O三種同位素，并能形成O2和O3兩種單質(zhì)。①臭氧。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素臭氧是淺藍(lán)色氣體。因它有特殊的魚腥臭味，故名臭氧。O3是O2的同素異形體。在空氣中放電或電焊時(shí)，都會(huì)有部分氧氣轉(zhuǎn)變成臭氧:在距離地面20~40km的天空中存在一個(gè)臭氧層。臭氧層能吸收來自太陽的強(qiáng)紫外線，并保護(hù)地球表面的生物少受輻射的損害。許多還原性氣體，尤其是NO和氟利昂(CCI2F2)對(duì)臭氧層的破壞力最大。臭氧是比氧氣更強(qiáng)的氧化劑，它能氧化硫化氫及單質(zhì)硫成為硫酸，并放出氧氣:下一頁上一頁臭氧能被碘化鉀還原為氧氣和氫氧化鉀，并使?jié)駶櫟腒I的淀粉試紙變藍(lán)，故可用此檢出臭氧:臭氧既具有強(qiáng)氧化能力，又有好的漂白能力，因此可用作紙漿、棉麻、油脂、面粉等的漂白劑，飲水的消毒劑及廢水、廢氣的凈化劑。

(2)過氧化氫。①過氧化氫性質(zhì)。過氧化氫俗稱雙氧水。純品是無色豁稠液體，并能和水以任意比例混合。第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁H2O2的結(jié)構(gòu)是H-0-0-H，中間部分的-O-O-被稱為過氧鍵。分子間有氫鍵。由于極性比水強(qiáng)，因此在固態(tài)和液態(tài)時(shí)，分子締合程度比水大，故其沸點(diǎn)可達(dá)150℃，這遠(yuǎn)比水高。過氧化氫與水可以任意比例互溶，且其水溶液俗稱雙氧水。

a.熱不穩(wěn)定性。過氧化氫易分解生成氧氣和水，并在150℃以上猛烈分解。變價(jià)金屬離子能起催化作用，例如Mn3+、Fe3+、Fe3+、Cr3+。過氧化氫的分解反應(yīng)為:b.氧化還原性。過氧化氫的氧化電位:過氧化氫的還原電對(duì)電位第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素由于H2O2的氧化數(shù)處于中間，因此既是強(qiáng)氧化劑，又是中等強(qiáng)度的還原劑。它還能被錳離子或二氧化錳催化分解:H2O2能被I-、Sn2+、Fe2+，甚至CrO2-、PbS等還原:下一頁上一頁H2O2能被高錳酸鉀、二氧化錳、氯氣等氧化。其中被高錳酸鉀氧化的反應(yīng)式為:清除器皿上的MnO2污跡:除去殘留氯c..弱酸性。H2O2有極弱的酸性。在25℃時(shí)，其電離方程式為第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素H2O2與強(qiáng)堿例如氫氧化鈣、氫氧化鋇等生成過氧化物，即過氧根能轉(zhuǎn)移:因此Na2O2,CaO2,BaO2可看作是H2O2的鹽。②過氧化氫的用途。

a.漂白。過氧化氫用于棉、麻、毛、絲綢、紙、木制家具等的漂白。

b.消毒。3%的過氧化氫為外用醫(yī)藥消毒劑、食品工業(yè)的消毒劑。

c..工業(yè)強(qiáng)氧化劑。H2O2用于合成無機(jī)和有機(jī)過氧化物。例如用于合成洗滌劑的過硼酸鈉和過碳酸鈉，或用于合成醫(yī)藥消毒的過下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素氧乙酸;用于合成維生素B1,B2及激素類藥物;用于燃料電池的燃料、防毒面具中的氧源及液體燃料推進(jìn)劑等。

(3)硫及其化合物。①單質(zhì)硫。單質(zhì)硫主要有晶狀的斜方硫(菱形硫)、單斜硫以及彈性硫3種同素異形體。其中:斜方硫和單斜硫都是環(huán)狀S8的分子晶體，且易溶于CS2和CCl4等有機(jī)溶劑。彈性硫不溶于任何溶劑，且在室溫下的空氣中，需要一年的時(shí)間，才能慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)硫。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素硫的化學(xué)活潑性比氧差，但也能與金屬和非金屬反應(yīng)，且表現(xiàn)其氧化性:硫可與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)，并被氧化。硫表現(xiàn)出還原性硫又可與堿作用，并發(fā)生歧化反應(yīng)，因此既有氧化性又有還原性:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素單質(zhì)硫主要用于生產(chǎn)硫酸、硫化橡膠、黑火藥、硫黃軟膏等。②硫的氧化物和含氧酸。

a.SO2和H2SO3。二氧化硫是具有強(qiáng)刺激氣味的無色氣體，且具有漂白作用，易溶于水，生成亞硫酸。H2SO3只能在水溶液中存在。亞硫酸具有弱酸性、強(qiáng)的還原性，也是煙霧中的主要污染物。

H2SO3為二元中強(qiáng)酸:SOZ和HZS03既有氧化性，又有還原性，并以還原性為主。下一頁上一頁下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素在酸性溶液中，發(fā)生的反應(yīng)為:在堿性溶液中，發(fā)生的反應(yīng)為:二氧化硫溶于水后生成的亞硫酸與有機(jī)色素加成為無色有機(jī)物，下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素因而二氧化硫具有漂白作用，但當(dāng)無色有機(jī)物中的S(W)被氧化時(shí)，有機(jī)色素的顏色恢復(fù)。亞硫酸鹽有正鹽和酸式鹽兩種。其中亞硫酸鈉是最重要的亞硫酸鹽，且它是白色晶體，廣泛用于醫(yī)學(xué)、照相、織物漂白、造紙等工業(yè)中。

b.SO3和H2SO4。在常溫下三氧化硫(SO3)是白色固態(tài)物質(zhì)，且有強(qiáng)烈的吸水作用，溶于水生成硫酸并放出大量的熱。SO3是一種強(qiáng)氧化劑，高溫時(shí)能氧化一些金屬和非金屬。例如:第一節(jié)非金屬元素純硫酸是一種無色、黍占稠、高密度的強(qiáng)腐蝕性液體。市售的濃硫酸密度為1.84g/mL，且濃度為18mol/Lo98%的硫酸沸點(diǎn)為330℃，且是常用的高沸點(diǎn)酸，因?yàn)檫@是硫酸分子間形成氫鍵。硫酸在溶于水時(shí)強(qiáng)烈放熱，因此在稀釋硫酸的時(shí)候要注意“酸人水”。硫酸具有極強(qiáng)的腐蝕性，因此在使用時(shí)應(yīng)非常小心。硫酸是二元強(qiáng)酸:由于濃H2SO4具有吸水性(放熱)，即可以強(qiáng)烈地吸收水分并且放出下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素?zé)崃?，因此用作干燥劑。濃H2SO4具有脫水性，即能使棉纖維、淀粉、糖脫水而炭化(還能奪取H,并生成H2O)。例如將濃硫酸滴在蔗糖上時(shí)，白色的糖逐漸轉(zhuǎn)成黑色，并釋出白色的氣體(水蒸氣):因此，濃硫酸能嚴(yán)重地破壞動(dòng)植物的組織，例如損壞衣服和燒傷皮膚等，在使用時(shí)必須注意安全。熱的濃H2SO4是強(qiáng)氧化劑。濃硫酸能被銅、磷、碳還原為SO2，且被鋅還原為S或H2S下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素或冷的濃度大于90%的濃H2SO4在Fe,Al表面氧化并形成致密的保護(hù)膜，這種現(xiàn)象被稱為鈍化。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素世界各國一般采用接觸法生產(chǎn)硫酸，其分為以下3個(gè)階段。

a.燃燒硫或黃鐵礦制得SO2。

b.在V2O5催化作用下，將SO2氧化成SO3。

c..用98.3%的濃硫酸吸收SO3，并生成發(fā)煙硫酸。

d.再用稀硫酸稀釋為98%的濃硫酸產(chǎn)品。若用水直接吸收，則會(huì)生成難溶于水的H2SO4酸霧。硫酸是一種重要的化工原料，又被稱為化學(xué)工業(yè)之母。硫酸的年產(chǎn)量可以衡量一個(gè)國家的工業(yè)生產(chǎn)水平。硫酸大量用于生產(chǎn)磷肥，并廣泛用在無機(jī)化工、有機(jī)化工、石油、輕工、紡織、冶金、醫(yī)藥及國防等許多領(lǐng)域。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素③硫的含氧酸鹽。硫的含氧酸鹽種類繁多。其相應(yīng)的含氧酸多數(shù)只能存在于溶液中，但鹽卻比較穩(wěn)定。

a.硫酸鹽。硫酸能形成兩種類型的鹽:正鹽和酸式鹽(硫酸氫鹽)。多數(shù)硫酸鹽易溶于水，但CaSO4,BaSO4,PbSO4,SrSSO4,Ag2SO4不溶或微溶。BaSO4不溶于酸，據(jù)此可鑒定和分離Ba2+、SO42-。酸式硫酸鹽都易溶于水。其溶解度稍大于相應(yīng)的正鹽，且其水溶液呈酸性。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素多數(shù)硫酸鹽在結(jié)晶時(shí)帶有結(jié)晶水，例如Na2SO4·10H2O,CaSO4·2H2O,CuO4·SH2O、FeO4·7H2O等。易形成復(fù)鹽也是硫酸鹽的特征，例如明礬K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、鉻鉀礬K2SO4·Cr2(SO4)3·24H2O、摩爾鹽(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O等。在分析化學(xué)上常用焦硫酸鹽處理難溶性的金屬礦樣。

b.過硫酸及其鹽。過硫酸的分子可以看成是過氧化氫H-0-0-H分子中的H被一S03H基所取代的衍生物。H-O-O-SO3H被稱為過一硫酸。HO3S-O-O-HSO3H被稱為過二硫酸。下一頁上一頁純的過一硫酸和過二硫酸都是無色晶體，且也有強(qiáng)的吸水性和脫水性，都不穩(wěn)定，在實(shí)際工作中常用的是它們的鹽。重要的過二硫酸鹽是過二硫酸鉀K2S2O8和過二硫酸鉸(NH4)2S2O8，且它們也是強(qiáng)氧化劑。過二硫酸鹽能將I-、Fe2+氧化成I2和Fe3+，甚至能將Cr3+和Mn2+等氧化成相應(yīng)的高氧化數(shù)的Cr2O72-、MnO4-。過硫酸及其鹽的熱穩(wěn)定性較差，即受熱時(shí)容易分解。例如，K2S2O8在受熱時(shí)會(huì)放出SO3和O2:

c.亞硫酸鈉。亞硫酸鈉Na2SO3為白色晶體或粉末，且易溶于水，第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素其水溶液呈堿性。亞硫酸鈉晶體Na2SO3·7H20在空氣中易被風(fēng)化，并被氧化為Na2SO4。向Na2SO3溶液中通入SO2，并可制得Na2SO3;在不同酸堿性溶液中比較電極電勢(shì):可知，在堿性介質(zhì)中SO32-的還原性比在酸性介質(zhì)中強(qiáng)。這就是Na2SO3水溶液易被氧化的原因:下一頁上一頁

Na2SO3有廣泛的用途。在制藥上用于生產(chǎn)氯仿和苯甲醛;在橡膠工業(yè)中用于做凝固劑;在紡織工業(yè)中做織物的漂白和脫氯;在照相中做顯影劑;在食品工業(yè)中做漂白劑、防腐劑、膨松劑、抗氧化、護(hù)色劑及保鮮劑。

d.硫代硫酸鈉。五水硫代硫酸鈉Na2S2O3·5H2O，俗稱大蘇打或“海波”，其為無色透明晶體，且易溶于水，水溶液呈弱堿性。在100℃時(shí)它會(huì)失去全部結(jié)晶水。若溫度更高，它則分解成硫化鈉與硫酸鈉。在沸騰的Na2SO3堿性溶液中，加入硫黃粉，并可制得Na2S2O3;第一節(jié)非金屬元素下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素Na2S2O3遇強(qiáng)酸易歧化分解:Na2S2O3為中等強(qiáng)度的還原劑。它與I2的反應(yīng)快速且定量，因此是定量分析中碘量法測(cè)定物質(zhì)含量的基礎(chǔ)，其反應(yīng)為:若遇強(qiáng)氧化劑，S2O32-則被氧化為SO42-：

NaZSZ03為常用分析試劑，也常作為織物漂白后的脫氯劑、照相業(yè)中的定影劑，也應(yīng)用于靴革、電鍍、醫(yī)藥等行業(yè)。④硫化氫和硫化物。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素

a.硫化氫。硫化氫(H2S)是一種無色、有毒、有臭雞蛋氣味的氣體。在水中其溶解度較小，并且在20℃時(shí)，1L水能溶解2.6L左右的硫化氫。硫化氫是一種急性劇毒物，且被吸入少量高濃度的硫化氫可于短時(shí)間內(nèi)致命。低濃度的硫化氫對(duì)眼、呼吸系統(tǒng)及中樞神經(jīng)都有影響。硫化氫自然地存在于原油、天然氣、火山氣體和溫泉之中。它也可以在細(xì)菌分解有機(jī)物的過程中產(chǎn)生。例如開挖和整治沼澤地、溝渠、下水道、隧道以及清除垃圾、糞便等作業(yè)。硫化氫的水溶液叫氫硫酸，是一種易揮發(fā)的二元弱酸:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素在硫化氫和氫硫酸中硫的氧化數(shù)為一2，且是硫的最低氧化值，因此都具有還原性。硫化氫在充足的空氣中燃燒，并生成二氧化硫和水;當(dāng)空氣不足或溫度較低時(shí)，生成硫和水:硫化氫能被鹵素氧化成單質(zhì)硫:氯氣還能把硫化氫氧化成硫酸:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素

h.硫化物。由于大多數(shù)金屬硫化物不溶于水，因此在定性分析中，以H2S作為分離溶液中陽離子的沉淀劑。堿金屬硫化物和BaS易溶于水，且其他堿土金屬硫化物微溶于水(BeS難溶)。此外的大多數(shù)金屬硫化物難溶于水，且有些還難溶于酸。個(gè)別硫化物完全水解，且在水溶液中不能生成，例如Al2S3和Cr2S3必須用干法制備。硫化鈉(Na2S)是白色晶狀固體，且在空氣中易潮解。Na2S水溶液由于S2-水解而顯堿性，故Na2S俗稱硫化堿。常用的硫化鈉是其水合晶體Na2S·9H20。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素硫化鈉廣泛用于燃料、印染、涂料、制革、食品等工業(yè)，還用于制造熒光材料。硫化鎘(CdS)可用于制焰火、玻璃釉、瓷釉、發(fā)光材料，并用作油漆、紙、橡膠和玻璃的顏料(鍋黃和鍋紅)。硫化鋅(ZnS)可用于制熒光粉、涂料、油漆、白色或不透明玻璃、填充橡膠、塑料;硫化鈣(CaS)可用于制發(fā)光漆，還用于醫(yī)藥工業(yè)、重金屬處理等;硫化汞(HgS)用作油畫顏料、印泥及朱紅雕刻漆器等;硫化鋇(BaS)可用于制造鋇鹽、立德粉和發(fā)光油漆;硫化銻(Sb2S3)可用于制造火柴、煙火、各種銻鹽和有色玻璃等。

3.氮、磷下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素周期表VA族元素包括氮N,磷P、砷As、銻Sb,秘Bi5種元素。其中氮和磷是典型的非金屬，本節(jié)只討論氮、磷及其化合物。

(1)氮?dú)?。氮在常況下是一種無色無味的氣體，且難溶于水、難液化。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冷卻至-195.8℃時(shí)，氮?dú)庖夯蔁o色液體。繼續(xù)降溫至-209.86℃，氮?dú)鈺?huì)形成白色雪狀固體。在工業(yè)生產(chǎn)中，通常以150MPa用黑色鋼瓶盛放氮?dú)?。由于Nz分子中存在NN(兩個(gè)π鍵和一個(gè)σ鍵)，并且將它分解為原子需要吸收941.69kJ/mol的能量，所以N2分子是已知雙原子分子中最穩(wěn)定的。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素氮?dú)庾畲蟮挠猛臼呛铣砂?。氨是制造氮肥和尿素的原料，也用于生產(chǎn)硝酸。由于氮?dú)饩哂谢瘜W(xué)惰性，因此常用作保護(hù)氣體用于電子、機(jī)械、鋼鐵、食品等工業(yè)或科研。例如，用氮?dú)馓畛浼Z倉，可使糧食不霉?fàn)€、不發(fā)芽，并可長期保存。液氮還可用作深度冷凍劑。

(2)氨和鉸鹽。①氨氣。氨氣在常溫下為有刺激性臭味的無色氣體。NH3極易溶于水，且在20℃時(shí)1L水可溶解700LNH3氨氣易液化，并可貯存于鋼瓶中。氨氣的作用主要用作制冷劑及制造鉸鹽和氮肥。氨氣的主要化學(xué)性質(zhì)如下。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素

a.加合性(配位鍵)。

NH3中N原子上有孤對(duì)電子能與其他分子或離子加合，并形成配位鍵。例如:NH3易溶于水，且這是NH3分子與水通過氫鍵結(jié)合的過程。在形成水合分子的同時(shí)，氨水有一小部分解離，且使氨水顯堿性:b.還原性。NH3中N的氧化數(shù)為-3，且是N的最低氧化數(shù)，故NH3具有下一頁上一頁下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素還原性。NH3被催化氧化為NO。這是工業(yè)制硝酸的基礎(chǔ):NH3一般不在空氣中燃燒，但能在純氧中燃燒:注意:使用氨氣時(shí)，必須注意避開明火，以防爆炸。

c.取代反應(yīng)。

NH3中的N-H鍵能較小，活潑金屬可將H取代生成氨基一NH2、第一節(jié)非金屬元素亞氨基一N三N的衍生物。例如:實(shí)驗(yàn)室用鉸鹽與強(qiáng)堿共熱制備氨氣:在工業(yè)上，用氮?dú)馀c氫氣在高溫高壓和催化下合成氨氣:②鉸鹽。含NH4+的化合物是鉸鹽。鉸鹽一般為無色晶體，且易溶于水。a.熱穩(wěn)定性差。非氧化性酸的鉸鹽分解為NH3和相應(yīng)的酸或酸式鹽:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素氧化性酸的鉸鹽分解時(shí)，生成的NH3會(huì)被氧化。例如:在此反應(yīng)中，2mol固體反應(yīng)物生成7mol氣體生成物，因此，可用下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素硝酸鉸做民用炸藥。在制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用NH4NO3時(shí)，應(yīng)格外小心。

b.水解性。由于NH3具有弱堿性，因此鉸鹽都有一定程度的水解。由強(qiáng)酸組成的鉸鹽水解顯酸性:在鉸鹽溶液中，若加強(qiáng)堿并稍加熱，則平衡會(huì)向右移動(dòng)，且有氨氣逸出。用此法可檢驗(yàn)NH4+。

(3)石肖酸和硝酸鹽。①石肖酸。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素純硝酸是無色、透明、油狀液體，并能和水互溶。由于硝酸不穩(wěn)定，因此應(yīng)貯存于棕色瓶中，并置于陰涼處。硝酸受熱或見光會(huì)有部分分解:硝酸的水溶液無論濃稀均具強(qiáng)氧化性及腐蝕性，并且溶液越濃，其氧化性越強(qiáng)。硝酸與非金屬反應(yīng)生成相應(yīng)的含氧酸:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素硝酸與金屬反應(yīng)生成鹽水、氮氧化物。硝酸與不活潑金屬反應(yīng)硝酸與活潑金屬反應(yīng)硝酸與極不活潑金屬反應(yīng)(濃硝酸和濃鹽酸的物質(zhì)的量按1:3混合，即為王水，能溶解金等穩(wěn)定金屬):下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素鐵、鋁、鉻等金屬遇冷的濃硝酸可以發(fā)生鈍化現(xiàn)象，并只在表面形成一層致密的氧化膜，因此金屬不會(huì)完全反應(yīng)掉。在工業(yè)上，用氨的催化氧化法制硝酸:硝酸是無機(jī)化工中三大強(qiáng)酸之一，并在國民經(jīng)濟(jì)及國防工業(yè)中有下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素重要作用。硝酸是重要的基本化工原料，并廣泛應(yīng)用于制造燃料、炸藥、醫(yī)藥、氮肥、化學(xué)試劑，還用于冶金、有機(jī)合成。②石肖酸鹽。硝酸鹽大多數(shù)為無色晶體，且易溶于水。固體在常溫下穩(wěn)定，且受熱易分解，并生成氧氣、氮氧化物、金屬氧化物(也能生成亞硝酸鹽或金屬單質(zhì)，視金屬的穩(wěn)定性而定)。硝酸鉸(NH4NO3)在加熱或撞擊時(shí)分解，并生成一氧化二氮和水，因此被用于國防工業(yè)及工程上，且被譽(yù)為國防工業(yè)之母(硝酸鉀就是黑火藥的成分之一)。硝酸鹽分解形式如下。

a.活潑金屬(電勢(shì)表中Mg以上的金屬)硝酸鹽受熱分解為亞硝酸下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素鹽和O2:b.電極電勢(shì)介于Mg與Cu之間的金屬硝酸鹽受熱分解生成金屬氧化物、NO2和O2:c..電極電勢(shì)在Cu之后的金屬硝酸鹽受熱分解生成金屬單質(zhì)、NO2和O2硝酸鹽分解都有O2產(chǎn)生，并受熱迅速燃燒，甚至爆炸。利用這一性質(zhì)，它可用來做焰火。例如紅色焰火由KClO3,Sr(NO3)2,C、下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素Mg和松香制成。

(4)亞硝酸和亞硝酸鹽。亞硝酸(HNO2)是弱酸，K=7.2x10-4，且略強(qiáng)于醋酸。HNO2極不穩(wěn)定，且只存在于冷的稀溶液中，因?yàn)槲峄驖舛壬源蠹捶纸?亞硝酸鹽比較穩(wěn)定，且除AgNO2外，一般都易溶于水。亞硝酸鹽都有毒，且是致癌物質(zhì)。大量的亞硝酸鈉用于生產(chǎn)各種有機(jī)染料。通常用堿吸收等物質(zhì)的量的NO和NO2，并可制得亞硝酸鹽:注意:NO,NO2并不是HNO2或HNO3的“酸酚”。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素

(5)磷。①單質(zhì)磷。磷元素在地殼中廣泛分布。磷礦石Ca3(PO4)2、磷灰礦石Ca5F(PO4)3也存在于人體或動(dòng)物的細(xì)胞、蛋白質(zhì)、骨骼、牙齒中。磷有多種同素異形體，常見的有白磷、紅磷和黑磷。純白磷是無色透明的晶體，且遇光逐漸變?yōu)辄S色，所以又叫黃磷。黃磷有劇毒，誤食0.1g就能致死。白磷晶體是由P4分子組成的分子晶體。P4分子是四面體構(gòu)型。只要將白磷隔絕空氣在400℃加熱數(shù)小時(shí)，就可以轉(zhuǎn)化為紅磷。紅磷是紫磷的無定形體，是一種暗紅色的粉末，不溶于水、堿和CS2中，沒有毒性。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素白磷化學(xué)性質(zhì)遠(yuǎn)比氮活潑，是一種強(qiáng)還原劑。在空氣中能自燃，在暗處能發(fā)光，白磷儲(chǔ)存于水中以隔絕空氣。紅磷雖不如白磷活潑，但室溫時(shí)或點(diǎn)燃，也能與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成氧化物。②磷的氧化物。磷的氧化物常見的有五氧化二磷和三氧化二磷兩種。五氧化二磷(P2O5)是磷酸酚，且三氧化二磷(P2O3)是亞磷酸酚，其反應(yīng)分別為:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素P2O5結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，吸水性強(qiáng)，并且在工業(yè)上被稱為“無水磷酸”:③磷的含氧酸及其鹽。正磷酸H3PO4簡稱磷酸，是無色透明晶體。熔點(diǎn)為42℃，并可與水以任意比互溶。市售磷酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為83%，且為無色透明的豁稠液體，密度約為1.6g/mL。磷酸蒸氣或霧對(duì)眼、鼻、喉有刺激性，且皮膚或眼接觸可致灼傷。磷酸為無氧化性、無揮發(fā)性的三元中強(qiáng)酸，且分三步電離，下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素K1=6.90x10-3，不易分解，具有酸的通性。磷酸與堿反應(yīng):磷酸與某些鹽反應(yīng):磷酸與鹽反應(yīng)的原理為:難揮發(fā)性酸制揮發(fā)性酸。磷酸根離子具有很強(qiáng)的配合能力，并能與許多金屬離子生成可溶性下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素的配合物。例如Fe3+與PO4可以生成無色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-。利用這一性質(zhì)，在分析化學(xué)上，常用PO4-掩蔽Fe3+離子。磷酸鹽有3類:正鹽(含PO43-)、磷酸一氫鹽(含HPO42-)、磷酸二氫鹽(含H2PO4)。正鹽和一氫鹽除鉀、鈉、鉸等少數(shù)鹽外，其余都難溶于水，但能溶于強(qiáng)酸。二氫鹽都易溶于水。可溶性磷酸鹽在水溶液中，有程度不一的水解作用，并使溶液呈現(xiàn)不同的pH。上一頁下一頁第一節(jié)非金屬元素例如，Na3PO4的水溶液顯較強(qiáng)堿性，且Na2HPO4水溶液呈弱堿性，而Na2HPO4水溶液呈弱酸性。三類鹽之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下。a.往澄清石灰水中，逐滴滴加H3PO4，且邊滴邊振蕩?，F(xiàn)象:開始有白色沉淀生成，而后逐漸溶解。反應(yīng)方程式分別為:

b.往磷酸溶液中，逐滴滴加澄清石灰水，邊滴加振蕩?，F(xiàn)象:開始無現(xiàn)象，當(dāng)澄清石灰水滴到一定量時(shí)，有白色沉淀生成。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素反應(yīng)方程式分別為:磷酸(H3PO4)是一種重要的無機(jī)酸，且是化肥工業(yè)生產(chǎn)中重要的中間產(chǎn)品，用于生產(chǎn)高濃度磷肥和復(fù)合肥料。磷酸還是肥皂、洗滌劑、金屬表面處理劑、食品添加劑、飼料添加劑和水處理劑等所用的各種磷酸鹽、磷酸醋的原料。對(duì)于一切生物而言，磷酸鹽在新陳代謝、光合作用、神經(jīng)功能、肌肉活動(dòng)及所有能力傳遞過程中，都起著重要作用。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素

4.碳、硅、硼

(1)碳。①單質(zhì)。碳元素位于IVA族，其價(jià)電子構(gòu)型為:2s22p2，且有3種同位素:12C、13C、14C。金剛石和石墨是碳的最常見的兩種同素異形體。金剛石是原子晶體。在所有單質(zhì)中，它的熔點(diǎn)最高。在所有物質(zhì)中，它的硬度最大，且室溫不與一般酸堿和其他物質(zhì)反應(yīng)，且不導(dǎo)電。石墨是層狀的混合型晶體，且質(zhì)軟，有金屬光澤，可以導(dǎo)電。碳纖維(含碳的有機(jī)纖維)是新型材料，有許多優(yōu)良性能，下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素并在人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)、火箭導(dǎo)彈及原子能工業(yè)中有重要用途。在1985年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一些新的以單質(zhì)形式存在的碳。其中發(fā)現(xiàn)較早并已在研究中取得重要進(jìn)展的是C60分子。C60具有金屬光澤，并有許多優(yōu)異性能，例如超導(dǎo)、強(qiáng)磁性、耐高壓、抗化學(xué)腐蝕性，因此在光、電、磁等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。②一氧化碳CO。在通常狀況下，一氧化碳是無色、無臭、無味、有毒的氣體。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體密度為1.25g/L，并和空氣密度(標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.293g/L)相差很小。這也是容易發(fā)生煤氣中毒的因素之一。它為中性氣體，不易溶于水。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素

CO與血液中的血紅蛋白結(jié)合，并破壞其輸氧能力，使人的心、肺和腦組織受到嚴(yán)重?fù)p傷，甚至死亡。在工業(yè)上CO的用途較多。多數(shù)工業(yè)燃料中含有CO，還是冶煉金屬的重要還原劑。例如:在工業(yè)上，將水蒸氣通入紅熱的碳層制得CO:

CO用途廣泛，且是生活中常用的良好的燃料。在冶金工業(yè)中，不僅常用作還原劑，還用于有機(jī)合成。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素③二氧化碳CO2

二氧化碳是空氣中常見的化合物，且在常溫下是一種無色、無味氣體。其密度比空氣略大，且能溶于水，并生成碳酸。二氧化碳易液化，并在909kPa時(shí)液化。二氧化碳?xì)饣瘯r(shí)，吸收大量熱，雖然只使一部分氣化，但是余下部分凝固成雪花狀固態(tài)，稱作“干冰”。二氧化碳被認(rèn)為是造成溫室效應(yīng)的主要來源。

CO2溶于水并生成H2CO3，其是極不穩(wěn)定的二元弱酸。在飽和時(shí)，pH=4。生成H2CO3的反應(yīng)為:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素CO2的化學(xué)性質(zhì)不活潑。只有在高溫下，它才能與活潑金屬反應(yīng):CO2是酸性氧化物，并與堿作用生成碳酸鹽或酸式碳酸鹽。例如:實(shí)驗(yàn)室用HCl和CaCO3反應(yīng)制備CO2的反應(yīng)為:在工業(yè)上，用媛燒石灰石或收集釀酒工業(yè)的副產(chǎn)品來制CO2的反應(yīng)為:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素

CO2大量用于制造Na2CO3,NaHCO3,CO(NH2)2及飲料等，也用于滅火、冷凍等方面。用“干冰”冷凍水果、蔬菜、肉類等食品時(shí)，干凈衛(wèi)生，且多數(shù)細(xì)菌不能生存。

CO2雖無毒，但隨著世界工業(yè)生產(chǎn)的高度發(fā)展，大氣中CO2的含量逐漸增加，且它所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)使地球變暖，破壞了生態(tài)平衡，因此對(duì)CO2的控制與利用尤為重要。④碳酸鹽。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素堿金屬(除Li2CO3外)、NH4+的碳酸鹽易溶，但其他碳酸鹽都難溶于水。難溶碳酸鹽的相應(yīng)酸式鹽比正鹽的溶解度大一點(diǎn)。例如CaCO3難溶于水，而Ca(HCO3)2可溶于水。易溶碳酸鹽的相應(yīng)酸式鹽比正鹽的溶解度小一點(diǎn)。例如，NaHC03的溶解度比Na2CO3的小。大部分碳酸鹽遇熱易分解。酸式鹽的熱穩(wěn)定性低于相應(yīng)正鹽，例如:不同金屬離子碳酸鹽的熱穩(wěn)定性順序?yàn)?鉸鹽<過渡金屬鹽<下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素堿土金屬鹽<堿金屬碳酸鹽，例如:由于H2CO3為二元弱酸，因此碳酸鹽都能水解。可溶性強(qiáng)堿與碳酸生成的鹽其水解顯堿性。例如碳酸鈉水解方程為:Na2CO3和NaHCO3水解都顯堿性，且同濃度Na2CO3溶液的下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素堿性比NaHCO3溶液的強(qiáng)。溶解度小的堿(如Al(OH)3)因?yàn)榭梢酝耆?，因此不能在溶液中生成相?yīng)的碳酸鹽:(2)硅。①硅單質(zhì)。硅在地殼中的含量非常豐富，且約占地殼質(zhì)量的27%，僅次于氧。在自然界中主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。泥土、磚瓦、砂石、玻璃、水泥等都是硅的化合物。晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，且屬原子晶體。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也比較高。高純度單晶硅(99.99999%)的導(dǎo)電性介于金屬和非金屬之間，且是重要的半導(dǎo)體材料。單晶硅是指整塊硅是一個(gè)完整的大晶體。硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。雖然在常溫下不與水、空氣、酸反應(yīng)，但是能與強(qiáng)堿反應(yīng):在200℃~400℃條件下，硅與HF反應(yīng):高純單晶硅的制法是先由石英砂和焦炭在電弧爐中反應(yīng)，并得到粗硅:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素再由粗硅制成有揮發(fā)性、易提純的SiC14：精餾提純SiC14。最后在電爐中用氫氣還原，并可得到高純硅:②二氧化硅。二氧化硅又稱硅石，其化學(xué)式為SiO2。在自然界中存在有結(jié)晶二氧化硅和無定形二氧化硅兩種。二氧化硅是原子晶體，其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高(熔點(diǎn)1723℃，沸點(diǎn)2230℃)。石英是天然的二氧化硅晶體。純凈的石英也叫水晶，且為無色晶體，大而透明。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素若含有微量雜質(zhì)的水晶則帶有不同顏色，并有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是細(xì)小的石英晶體。自然界存在的硅藻土是無定形二氧化硅，其是低等水生植物硅藻的遺體，且為白色固體或粉末狀，多孔、質(zhì)輕、松軟的固體，吸附性強(qiáng)。

SiO2化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，其不溶于水也不跟水反應(yīng)。它雖然是酸性氧化物，但不跟一般酸反應(yīng)。氣態(tài)氟化氫跟二氧化硅反應(yīng)生成氣態(tài)四氟化硅:

SiO2跟熱的濃強(qiáng)堿溶液或碳酸鹽溶液反應(yīng)生成硅酸鹽和水或下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素二氧化碳:SiO2跟多種金屬氧化物在高溫下反應(yīng)生成硅酸鹽:SiO2用于制造石英玻璃、光學(xué)儀器、化學(xué)器皿、普通玻璃、耐火材料、光導(dǎo)纖維、陶瓷等。③硅酸及其鹽。硅酸為玻璃狀無色透明的不規(guī)則顆粒。硅酸的組成復(fù)雜，但習(xí)慣用H2SiO3表示。其雖不溶于酸(氫氟酸除外)，但溶于苛性堿溶液。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素由于硅酸是比碳酸弱的二元弱酸，且因此可以發(fā)生反應(yīng)：這既說明酸性H2SiO3<H2CO3，又可說明Na2SiO3溶液應(yīng)密封保存。硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解:鹽酸和硅酸鈉反應(yīng)可生成硅酸(即酸性強(qiáng)于硅酸的酸和硅酸鹽可反應(yīng))。其制備反應(yīng)方程式:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素起初生成的硅酸是單分子的，且可溶于水。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，這些單分子硅酸逐漸聚集成多硅酸，并發(fā)生絮狀作用，還可生成硅酸凝膠。其中有部分水分蒸發(fā)掉，可得到一種多孔的干燥固態(tài)硅膠。這種硅酸凝膠具有強(qiáng)的吸附性，且可用來做吸潮干燥劑、催化劑，或用作其他催化劑的載體。硅酸鹽在自然界中分布很廣。其種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且大多數(shù)是硅鋁酸鹽，均難溶于水。自然界存在的各種天然硅酸鹽礦物約占地殼質(zhì)量的95%，且是構(gòu)成多數(shù)巖石(如花崗巖)和土壤的主要成分。常見的天然硅酸鹽有:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素石棉正長石高嶺土白云母高嶺土是豁土的主要成分，且純高嶺土是制造瓷器的原料。正長石、白云母和石英是構(gòu)成花崗巖的主要成分。在硅酸鹽中只有堿金屬的硅酸鹽可溶于水，其中以Na2SiO3最有實(shí)用價(jià)值。

Na2SiO4的制備是將石英砂、純堿和煤粉混合后放人反射爐內(nèi)，且在溫度為1100℃~1350℃焙燒，可得硅酸鈉熔融體。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素產(chǎn)物冷卻后為玻璃狀態(tài)，且能溶于水，俗稱“水玻璃”，工業(yè)上被稱為泡花堿。其化學(xué)組成是Na2SiO3，其中最簡單的為Na2SiO3。水玻璃因含有鐵一類少量的雜質(zhì)而呈淺綠色。Na2SiO3。破碎后可用作豁合劑、木材及織物的防火處理、肥皂的填充劑和發(fā)泡劑等。

(3)硼。①硼單質(zhì)。硼在自然界中主要以含氧化合物的形式存在，例如硼酸H3BO3和硼砂Na2B4O7·10H2O。硼在地殼中的含量雖少，卻有富集的礦床，例如西藏和青海地區(qū)有豐富的硼砂礦。單質(zhì)硼有晶體硼和無定形硼等多種同素異形體。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素硼的熔、沸點(diǎn)很高，且晶體硼很硬(莫氏9.5)，僅次于金剛石。硼是原子晶體，且單質(zhì)硼對(duì)人體無害。晶體硼相當(dāng)穩(wěn)定，且不與氧、硝酸、熱濃硫酸、燒堿等反應(yīng)。無定形硼比較活潑，且常溫時(shí)能與氟反應(yīng)，加熱時(shí)能與氧、氯、嗅及硫反應(yīng)。硼的價(jià)電子為2s22p1,3個(gè)電子少于價(jià)軌道數(shù)4，因此是缺電子原子。它的空軌道易與有孤對(duì)電子的分子或離子形成配位鍵:硼的用途廣泛，例如大量用于生產(chǎn)硼鋼、硼錳合金以及鉸鐵硼合金下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素等，且可作為火箭使用的沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。硼粉在軍事工業(yè)中有重要應(yīng)用，且在汽車安全氣囊中常用作引發(fā)疊氮化鈉的引發(fā)劑。②硼的氧化物。三氧化二硼B(yǎng)2O3是白色固體，并也被稱為硼酸酚或硼酚，因具有強(qiáng)烈吸水性而生成硼酸:硼酸酚的熔點(diǎn)為450℃，且沸點(diǎn)為1680℃。將硼酸加熱到熔點(diǎn)以上，即可得B2O3:B2O3用于制造抗化學(xué)腐蝕的玻璃和某些光學(xué)玻璃。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素熔融的B2O3能和許多金屬氧化物作用，并顯出各種特征顏色。例如NiO·B2O3顯綠色，且它們常用于搪瓷、琺瑯工業(yè)的彩繪裝飾中。作為無機(jī)材料后起之秀的硼纖維是具有多種優(yōu)良性能的新型材料。③硼酸。硼酸H3BO3為白色結(jié)晶性粉末或無色微帶珍珠狀光澤的鱗片，且無氣味，味微酸苦后帶甜，與皮膚接觸有滑膩感。

H3BO3微溶于冷水，但易溶于熱水中。它不是三元酸，而是一元極弱酸(K=5.8x10-10)。它在水中不能解離出H+，而是B原子與水解離出的OH-結(jié)合，使溶液中H+濃度增大。下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素硼酸大量用于玻璃、陶瓷和搪瓷工業(yè)中。在醫(yī)藥上作為反腐消毒劑。在金屬焊接、皮革、照相等行業(yè)以及染料、耐熱防火織物、人造寶石、化妝品的制造等方面都有應(yīng)用。④硼砂。硼砂是十水四硼酸鈉或焦硼酸鈉Na2B4O7·10H2O。硼砂是無色半透明晶體或白色結(jié)晶粉末，且無臭，味咸，相對(duì)密度為1.73。硼砂在380℃時(shí)失去全部結(jié)晶水，且水溶液呈弱堿性。熔融的硼砂能溶解鐵、鉆、鎳、錳等許多金屬氧化物而形成有不同特征顏色的硼酸復(fù)鹽。例如:下一頁上一頁第一節(jié)非金屬元素利用這一性質(zhì)在分析化學(xué)上用以鑒定某些金屬離子的試驗(yàn)，被稱為硼砂珠試驗(yàn)。硼砂是重要的化工原料，且具有廣泛用途。它可用于制造耐高溫聚變的特種玻璃和光學(xué)玻璃，還可以在陶瓷和搪瓷工業(yè)中用于制備低熔點(diǎn)釉。硼砂還是醫(yī)藥上的消毒劑和防腐劑。此外，在農(nóng)作物中它用作微量元素的肥料，并有增產(chǎn)效果。返回上一頁第二節(jié)金屬元素一、金屬元素的分類工業(yè)上把金屬分為黑色金屬和有色金屬兩大類。其中黑色金屬主要指鐵碳金屬，包括鐵、鉻、錳及其合金。其他金屬屬于有色金屬。有色金屬主要有以下5類。

(1)輕金屬。相對(duì)密度小于5的金屬。例如有鋁、鎂、鈣、鈉、欽、鉀、銘、鋇等，且它們性質(zhì)活潑。

(2)重金屬。相對(duì)密度在5以上的金屬，其包括銅、鎳、鉆、鉛、鋅、鉻、秘、錫、銻和汞等。

(3)準(zhǔn)金屬。準(zhǔn)金屬包括硅、鍺、硒、蹄、針、砷、硼等。

(4)稀有金屬。包括銼、被、鉚、艷、欽、錯(cuò)、釩、鑰、鎢、擔(dān)、下一頁第二節(jié)金屬元素妮、鍺、鉑、稼、抗、憶、鈾、牡、婀等。

(5)貴金屬。包括金、銀和鉑系元素(釘、鍺、把、餓、銥、鉑)。二、金屬元素的通性

1.金屬元素的通性在已知發(fā)現(xiàn)的112種元素中，金屬元素約占4/5，且可達(dá)90多種。大多數(shù)金屬都具有金屬光澤，且有一定的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，還有不同程度的延展性，并且有一定的金屬強(qiáng)度、硬度和恒定的熔、沸點(diǎn)，都容易失去最外層電子形成金屬陽離子，都表現(xiàn)出一定的化學(xué)活性。

(1)金屬在溶液中具有還原性。在純水中，E(H/H2)=-0.14V，因此，凡是電極電勢(shì)小于下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素-0.14V的金屬都能與水反應(yīng)，并置換出氫氣和生成相應(yīng)的氫氧化物?；顫娊饘倥c水的反應(yīng)通式如下:各種金屬因活潑性不同，因此與水反應(yīng)的條件與速率有差異。在室溫下堿金屬都可以和水反應(yīng)，其中銼反應(yīng)較慢，而鈉、鉀、鉚、艷反應(yīng)依次加快、劇烈。這說明從銼到艷堿金屬的還原性逐漸增強(qiáng)。堿土金屬與水的反應(yīng)遠(yuǎn)不如同周期的堿金屬劇烈，而且生成的氫氧化物難溶于水，并覆蓋在金屬表面。這有礙反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。P區(qū)金屬除Al外，其他金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)都大于-0.14V，故不能從水中置換出氫氣。這表明它們的還原性較弱。下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素Al的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)雖然小于-0.14V，但因形成Al2O3有保護(hù)作用，所以鋁能在水中穩(wěn)定存在。

(2)金屬與氧反應(yīng)。

S區(qū)金屬為活潑金屬，且很易失去電子與氧化合。在空氣中銼氧化較慢，而鈉、鉀氧化很快，鉚、艷會(huì)發(fā)生自燃。堿土金屬的氧化反應(yīng)比同周期的堿金屬慢些。這些金屬生成的氧化物結(jié)構(gòu)松散，因此對(duì)內(nèi)部金屬不起保護(hù)作用。除了S區(qū)金屬與氧化合出來生成正常氧化物(Li2O、BeO、CaO,MgO等)外，大部分堿金屬(除Li外)在空氣中燃燒生成過氧化物(如Na2O2)。下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素鉀、鉚、艷還可以生成超氧化物，例如KO2,RbO2,CsO2。

P區(qū)金屬除Al較活潑外，其余都不活潑，所以其他金屬在空氣中無明顯反應(yīng)，且在加熱條件下才氧化生成相應(yīng)的氧化物。Al與空氣中的氧反應(yīng)生成Al2O2，但其生成致密的氧化鋁膜阻止了鋁的繼續(xù)氧化。鐵在空氣中易被腐蝕是因?yàn)樯傻难趸锝Y(jié)構(gòu)松散，且不起保護(hù)作用。

(3)金屬與酸堿的作用。主族金屬除秘和銻外，電極電勢(shì)都是負(fù)值，因此能從非氧化性酸(鹽酸、稀硫酸)中置換出氫。金屬秘雖不能與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，但可以和氧化性酸反應(yīng)，例如:下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素

S區(qū)金屬不能與堿作用，但p區(qū)的鋁、稼、錫、鉛等金屬以及鋅能與堿作用，并生成氫和相應(yīng)的含氧酸鹽，例如:(4)金屬與鹽反應(yīng)?；顫娊饘倏梢詮柠}溶液中取代活潑性比其差的金屬離子，例如:2.對(duì)角線規(guī)則Li、BP的性質(zhì)有許多相似之處，例如:

(1)Li和Mg在過量的氧氣中燃燒均不生成過氧化物，且只生成下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素正常氧化物L(fēng)i2O和MgO。

(2)LiOH和Mg(OH)2都是中強(qiáng)堿，且在水中溶解度不大，受熱分解為Li2O和MgO。同族的NaOH和KOH是強(qiáng)堿，對(duì)熱穩(wěn)定，易溶于水。

(3)銼、鎂的氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽都難溶于水，而其他堿金屬相應(yīng)的鹽都易溶于水。

(4)Li2CO3,MgCO3受熱分解放出CO2，而Na2CO3、K2CO3對(duì)熱穩(wěn)定。此外，被與鋁的性質(zhì)也非常相似，其表現(xiàn)為:表面都易生成氧化膜，且不與水反應(yīng)，在空氣中不易被腐蝕;遇濃硝酸都會(huì)被鈍化;被和下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素鋁的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物都有兩性;被和鋁的氧化物都是熔點(diǎn)高、硬度大的物質(zhì);BeCI2和AlCl3都是共價(jià)型鹵化物，且熔點(diǎn)低易升華。這種在周期表中某一種元素的性質(zhì)和它右下方的另一種元素相似的現(xiàn)象，叫作對(duì)角線規(guī)則。其關(guān)系如下:

3.過渡金屬元素概述過渡金屬分布于長式周期表的中部—從IB族到珊B族，即ds區(qū)和d區(qū)元素，且處在S區(qū)和p區(qū)之間，又因?yàn)樗鼈兌际墙饘?，故而得名過渡金屬。下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素通常按周期將過渡金屬分成3個(gè)過渡系:第一過渡系是第四周期的Sc~Zn,第二過渡系是第五周期的Y~Cd，第三過渡系是第六周期的La~Hg。過渡金屬原子的共同特點(diǎn)是:最外層只有1~2個(gè)S電子，且次外層有1~10個(gè)d電子，其價(jià)電子層構(gòu)型為(n-1)1~10ns1~2(Pd除外為4d10)。隨著核電荷數(shù)的增加，電子依次填充在次外層的d軌道上。因?yàn)?n-1)d軌道和ns軌道的能量比較接近，所以除s電子外，d電子也可以部分或全部參與成鍵，并使過渡元素呈現(xiàn)多種氧化態(tài)。例如，Mn有+2,+3,+4,+5、+6、+7多種連續(xù)變化的氧化態(tài)，且其最高氧化數(shù)與族數(shù)相同。下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素

d區(qū)元素的高氧化態(tài)呈現(xiàn)強(qiáng)氧化性，且是理想的氧化劑，并通常以含氧酸的形式穩(wěn)定存在，例如CrO42-、MnO4-等。過渡金屬的活潑性差別較大。第一過渡系金屬比較活潑，其電極電勢(shì)除Cu外都是負(fù)值;第二過渡系、第三過渡系的金屬較不活潑。過渡金屬的水合離子往往具有顏色(見表9-4)。這種現(xiàn)象與許多過渡金屬離子具有未成對(duì)的d電子有關(guān)。沒有未成對(duì)d電子的離子是無色的。由于過渡金屬離子或原子有ns,np空軌道，或(n-1)d軌道也有部分空或全空，因此具有接受配位體所提供的孤討電子的條件，并且它們的離子和原子都有形成配合物的傾向。下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素例如一般容易形成氟配合物、氰配合物、草酸根配合物和默基配合物等。

IB族包括銅、銀、金3種元素，又稱銅副族。原子的次外層有18個(gè)電子，其原子半徑比同周期的堿金屬小，且電離能大，因此活潑性遠(yuǎn)不如堿金屬。它們是不活潑金屬，并按金屬性Cu>Ag>Au的順序遞減。

HB族包括鋅、鍋、汞3種元素，又稱鋅副族。鋅副族也是由于原子的次外層有18個(gè)電子，且核對(duì)最外層電子的引力較大，因此金屬活潑性較小，但比銅副族元素活潑。鋅副族元素的金屬性活潑性依Zn>Cd>Hg順序遞減。下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素三、重要的金屬及其化合物1.堿金屬堿金屬是周期表的IA族元素，并包括銼Li、鈉Na、鉀K,鉚Rb,銫Cs和訪Fr。其電子層結(jié)構(gòu)是ns。堿金屬在同周期元素中，原子半徑最大，且電離能最低，因此表現(xiàn)出強(qiáng)烈的金屬性。本族自上而下原子半徑和離子半徑依次增大，且其活潑性有規(guī)律地增強(qiáng)。

(1}堿金屬的氫化物。堿金屬的氫化物主要有LiH和NaH，且皆為白色粉末，具有與堿金屬鹵化物相似的性質(zhì)，受熱分解為氫氣和金屬。它們都是離子型化合物，且是很強(qiáng)的還原劑:下一頁上一頁第二節(jié)金屬元素四氫鋁銼是白色多孔的輕質(zhì)粉末狀復(fù)合氫化物，用于制備有機(jī)試劑、藥物、香料。

(2)堿金屬的氧化物和氫氧化物。①氧化物、過氧化物、超氧化物。在充足的空氣中燃燒時(shí)，銼生成氧化銼Li2O，且鈉生成過氧化鈉Na2O2，而鉀、鉚、艷生成超氧化物KO2、RbO2、CsO2。