常見元素及其化合物

關(guān)于常見元素及其化合物第一節(jié)氮族元素

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、價電子層結(jié)構(gòu)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，隨著原子量的增加，ns2惰性電子對的穩(wěn)定性增加。第2頁,共57頁，2024年2月25日，星期天一、氨和銨鹽（一）氨氨（NH3）是氮的氫化物，常溫下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。

1、弱堿性NH3分子具有堿性，從氨的結(jié)構(gòu)來看，氨有孤對電子，可以結(jié)合質(zhì)子，顯示堿性。第3頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

3、還原性

4、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，氨具有還原性由于NH3的N原子上有孤對電子Ag++2NH3＝[Ag(NH3)2]+

2、取代反應

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，則生成氮化物，如Li3N。第4頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（二）銨鹽

1、遇強堿分解放出氨氣

NH4++OH-

NH3↑+H2O

2、強酸類銨鹽水溶液顯弱酸性NH4++H2ONH3·H2O+H+

3、固態(tài)銨鹽受熱時易發(fā)生分解反應銨鹽的熱穩(wěn)定性差，受熱時極易分解，分解產(chǎn)物通常與組成有關(guān)。NH4ClNH3↑+HCl↑(NH4)2SO4NH3↑+NH4HSO4↑第5頁,共57頁，2024年2月25日，星期天二、亞硝酸及醫(yī)學上常見的亞硝酸鹽

（一）氮氧化合物氮氧化物包括多種化合物，如氧化亞氮、一氧化氮二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等,它們都是主要的大氣污染物.NO分子中有孤對電子，可以作為配體。有文獻報道，某些含有NO基團的血管舒張藥如亞硝酸異戊酯、三硝酸甘油酯，亞硝酰鐵氰化鈉等，經(jīng)服用后在人體內(nèi)釋放出NO，而則被稱為人血管內(nèi)皮舒張因子。第6頁,共57頁，2024年2月25日，星期天(二)、亞硝酸及亞硝酸鹽

1、亞硝酸(1)、弱酸性亞硝酸（HNO2）是一元弱酸。(2)、不穩(wěn)定性

3HNO2=HNO3+H2O+2NO↑第7頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（3）、氧化還原性

HNO2分子中的N的氧化數(shù)為+3，屬于中間氧化態(tài)，既有氧化性又有還原性。在酸性介質(zhì)中，HNO2及其鹽主要顯還原性。如：2NO2-+2I-+4H+=I2+2NO+2H2O當HNO2與強氧化劑作用時，NO2-為還原劑，被氧化為NO3-。如：5NO2-+2MnO4-+6H+=2Mn2++5NO3-+3H2O第8頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

2、亞硝酸鹽

亞硝酸鹽有毒性。若誤服亞硝酸鈉后，亞硝酸鈉會進入血液，能把亞鐵血紅蛋白氧化為高鐵血紅蛋白，使血液失去攜氧功能，從而造成組織缺氧，嚴重時人會因缺氧而全身青紫，甚至窒息死亡。由于亞硝酸鈉外觀類似食鹽，因此，要嚴防把它誤當食鹽使用而引起中毒。第9頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（三）硝酸及硝酸鹽

1、硝酸（1）、不穩(wěn)定性4HNO3=O2↑+H2O+4NO2↑（2）、強氧化性HNO3分子中的N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。A、氧化非金屬

2HNO3+S=H2SO-4+2NO↑5HNO3+3P+2H2O=3H3PO-4+5NO↑B、氧化金屬許多非金屬都易被其氧化為相應的酸，而HNO3的還原產(chǎn)物一般為NO。第10頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

2、硝酸鹽大多數(shù)硝酸鹽)為無色晶體，幾乎全部易溶于水，其水溶液都無氧化性。常溫下硝酸鹽比較穩(wěn)定，但加熱時易分解，放出氧氣，所以高溫時固體硝酸鹽是強氧化劑。蔬菜中的殘留的硝酸鹽能被逐漸還原成亞硝酸鹽。常溫下貯藏蔬菜，硝酸鹽還原菌活躍，會很快將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽。葉菜類煮沸后，其中大部分硝酸鹽溶解到湯中，若放置時間長了，硝酸鹽還原菌將其還原成亞硝酸鹽。因此，不要食用腐爛的蔬菜和隔夜菜湯。第11頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

2、硝酸鹽硝酸銀是重要的硝酸鹽，為白色晶體，易溶于水，見光易分解，應保存在棕色瓶中。硝酸銀對有機組織有破壞和腐蝕作用，蛋白質(zhì)遇硝酸銀即生成沉淀。在臨床上硝酸銀用作收斂劑、腐蝕劑和消毒劑。第12頁,共57頁，2024年2月25日，星期天四、磷的含氧酸及其鹽（一）磷酸及其鹽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。H3PO4可形成三種類型的鹽，即磷酸鹽（如Na3PO4），磷酸一氫鹽（如Na2HPO4）和磷酸二氫鹽（如NaH2PO4）。第13頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（二）次磷酸及其鹽純凈的次磷酸（H3PO2）是無色晶體，熔點299.5K，易潮解。H3PO2是一元弱酸，Ka×10-2，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還原劑，可將Ag+、Hg2+、Cu2+等還原。如：Ag++H3PO2+2H2O==4Ag+H3PO4+4H+

第14頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（三）多磷酸、偏磷酸及其鹽磷在充足的空氣中燃燒生成P4O10，這是由P4四面體結(jié)構(gòu)所決定。磷酐與水作用先形成偏磷酸，然后是焦磷酸，最后得到正磷酸。都是以磷氧四面體為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。第15頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)氧族元素

一、氧族簡介

周期表第VIA族稱為氧族元素，包括氧、硫、硒、碲和釙五種元素。

價電子層結(jié)構(gòu)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，因而它們是非金屬(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?，與鹵族元素較為相似。第16頁,共57頁，2024年2月25日，星期天二、氧的單質(zhì)及其化合物（一）氧

氧是無色、無臭的氣體。在標準下，密度為1.429kg·L-1；熔點（54.21K）和沸點（90.02K）都較低，液態(tài)和固態(tài)氧都顯淡藍色；氧在水中的溶解度很小，通常1ml水僅能溶解0.0308mlO2。

氧最主要的化學性質(zhì)是氧化化性。除稀有氣體和少數(shù)金屬外，氧幾乎能所有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。

第17頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（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0.49mlO3）。

O3的氧化性大于O2。常溫下，O3能與許多還原劑直接作用。例如：PbS+2O3=PbSO4+O2↑2Ag+2O3=O2↑+Ag2O2（過氧化銀）2KI+O3+H2O=2KOH+I2+O2↑第18頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

（三）過氧化氫1、制備：

電解60％H2SO4溶液，減壓蒸餾得H2S2O8，水解可得H2O2。H2S2O8+2H2O=2H2SO4+H2O2↑2、性質(zhì)（1）、不穩(wěn)定性2H2O2＝2H2O+O2↑（2）、弱酸性H2O2H++HO2-H2O2+Ba(OH)2=BaO2+2H2O第19頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（3）、氧化還原性

由于H2O2氧化數(shù)處于中間，因此它既顯氧化性又顯還原性，氧化還原能力與介質(zhì)的酸堿性有關(guān)。以氧化性為主。例如：Cl2+H2O2＝2HCl+O2↑H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2OPb+4H2O2＝PbSO4↓+4H2O第20頁,共57頁，2024年2月25日，星期天三、硫及其化合物（一）硫

1、與金屬、氫、碳等還原性較強的物質(zhì)作用時，呈現(xiàn)氧化性。H2+SH2SC+2SCS2Hg+SHgS第21頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

2、與具有氧化性的酸反應，呈現(xiàn)還原性。

S+2HNO3H2SO4+2NO↑S+2H2SO4（濃）

3SO2↑+2H2O

3、在堿性條件下，硫容易發(fā)生歧化反應。

3S+6NaOH＝2Na2S+Na2SO3+3H2O第22頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（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：H2SH++HS-K1=9.1×10-8HS-H++S2-K2=1.1×10-12

2、還原性在酸性溶液中，氫硫酸是中強還原劑，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作為分離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+Pd（Ac）2=PdS↓+2HAc第23頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（三）二氧化硫（亞硫酐）1．二氧化硫與水反應

二氧化硫是無色、有刺激性氣味的氣體，比空氣重。二氧化硫有毒，是大氣的主要污染物，它能劇烈地刺激眼睛的角膜和呼吸器官的粘膜，造成呼吸困難，嚴重時可導致死亡。第24頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（三）二氧化硫（亞硫酐）2．二氧化硫與氧反應3．二氧化硫的漂白作用

二氧化硫能與某些有色物質(zhì)結(jié)合生成無色的物質(zhì)，所以二氧化硫具有漂白作用。但是，這種無色物質(zhì)不穩(wěn)定，易分解而恢復原來的顏色。第25頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

1、硫酸純硫酸（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（四）、硫酸及醫(yī)學上常見的硫酸鹽第26頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

2、硫酸鹽醫(yī)學上常見硫酸鹽的物理性質(zhì)及用途分子式俗稱性狀主要用途芒硝無色晶體瀉藥及鋇鹽鉛鹽解毒劑（生）石膏白色晶體制造塑像模型醫(yī)用繃帶瀉鹽無色晶體內(nèi)服用作瀉藥，注射用作解痙藥重晶石白色晶體胃腸透視用的內(nèi)服造影劑，俗稱“鋇餐”膽礬藍色晶體催吐劑，可治療磷中毒綠礬淡綠色晶體補血劑，治療缺鐵性貧血第27頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

3、離子的鑒定（1）、S2-

利用醋酸鉛試紙鑒定，此法用于S2-濃度較大時。S2-+Pb2+=PbS↓（2）、SO32-

亞硫酸鹽遇強酸應會放出SO2氣體，SO2具有還原性，能使硝酸亞汞方式紙變黑（Hg22+還原為金屬汞）。SO32-+2H+=SO2↑+H2OSO2+Hg22++2H2O=2Hg+SO42-+4H+

第28頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（3）、S2O32-a、利用S2O32-在酸性介質(zhì)中的不穩(wěn)定性來檢測。S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2Ob、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）、SO42-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29頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（五）硫代硫酸鈉硫代硫酸（H2S2O3）非常不穩(wěn)定，只能存在于175K以下。常用的是其鹽Na2S2O3·5H2O，俗稱為海波或大蘇打。

1、遇強酸分解

S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O第30頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

2、還原性

Na2S2O3是中等強度的還原劑。S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+8Cl-+10H+S2O32-+I2=S4O62-+2I-

3、配位性

S2O32-具有很強的配位能力，能與許多金屬形成穩(wěn)定的配合物。S2O32-+AgBr=[Ag(S2O3)-2]3-+Br-

第31頁,共57頁，2024年2月25日，星期天氯Cl溴Br碘I砹At氟F第三節(jié)鹵族元素放射性第32頁,共57頁，2024年2月25日，星期天+e-Br-I-Cl-F-+e-+e-+e-IFClBr鹵素的原子結(jié)構(gòu)第33頁,共57頁，2024年2月25日，星期天非金屬性逐漸減弱相同點：最外層7個電子易得一個電子，不同點：核電荷數(shù)遞增電子層數(shù)遞增原子半徑依次增大得電子能力逐漸減弱，原子結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定具有氧化性第34頁,共57頁，2024年2月25日，星期天一、鹵素單質(zhì)（一）單質(zhì)的制備(1)工業(yè)制法 電解KHF2制取F2;電解飽和食鹽水制取Cl2

地康法：4HCl+O2=2H2O+2Cl2↑ Cl2氧化法制取Br2 2Br-+Cl2=Br2+2Cl-

3Br2+3CO32-=5Br-+BrO3-+3CO2↑

5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O

Cl2氧化法制取I2(或者還原KIO3)第35頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（2）實驗室制法①反應原理:MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O②藥品以及替代品：濃鹽酸2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2OKClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2OMnO2+3H2SO4+2NaCl=2NaHSO4+MnSO4+Cl2↑+2H2OCa(ClO)2+4HCl=CaCl2+Cl2↑+2H2OK2Cr2O7+14HCl=2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O第36頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（二）鹵族單質(zhì)性質(zhì)第37頁,共57頁，2024年2月25日，星期天【討論】鹵族元素單質(zhì)的水溶液和苯溶液的顏色？溴應該如何保存？溶劑溶質(zhì)溴碘水溶液橙黃色棕黃色有機溶液橙紅色紫紅色第38頁,共57頁，2024年2月25日，星期天名稱反應條件方程式生成氫化物的穩(wěn)定性F2

冷暗處爆炸H2+F2＝2HFHF很穩(wěn)定Cl2

光照或點燃H2+Cl2＝2HClHCl穩(wěn)定Br2

500℃H2+Br2＝2HBrHBr較不穩(wěn)定I2

高溫持續(xù)加熱H2+I22HIHI很不穩(wěn)定1、鹵素單質(zhì)與氫氣的反應:

鹵素單質(zhì)的化學性質(zhì)500℃光照△或點燃H2+X2=2HX第39頁,共57頁，2024年2月25日，星期天(1)反應劇烈程度逐漸減弱(2)穩(wěn)定性逐漸減弱HF>HCl>HBr>HI(3)水溶液酸性逐漸增強HF<HCl<HBr<HI(中強酸)(強酸)2、鹵素單質(zhì)間的置換反應Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2Cl2+2KI=2KCl+I2Br2+2KI=2KBr+I2結(jié)論：氧化性：F2＞

Cl2＞Br2＞I2

第40頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2F2

＋2H2O＝4HF＋O2

（爆炸）（能反應）（很弱）（極弱）與水反應的劇烈程度逐漸減弱3.鹵素與水反應F2的特殊性Cl2+H2O

HCl+HClOBr2+H2O

HBr+HBrO

I2+H2O

HI+HIOX2

＋H2OHX＋HXO第41頁,共57頁，2024年2月25日，星期天Cl2的反應Cl2FeCl3CuCl2NaCl與幾乎所有金屬反應HClPCl3PCl5與多種非金屬反應HClHClOCaCl2Ca(ClO)2SBr2I2H2SO4Na2SO4N2FeCl3與還原性物質(zhì)反應CH2ClCH2ClC6H6Cl6CH3ClHCl加成反應取代反應NaClNaClO3第42頁,共57頁，2024年2月25日，星期天一、鹵族單質(zhì)【小結(jié)】①F2、Cl2、Br2、I2氧化性依次減弱。②F-、Cl-、Br-、I-離子的還原性依次增強。③F、Cl、Br、I元素的非金屬性依次減弱?！居懻摗咳绾螐脑咏Y(jié)構(gòu)的角度解釋鹵族元素在化學性質(zhì)方面的遞變規(guī)律。 鹵族元素按F、Cl、Br、I的次序原子半徑依次增大，得電子的能力減弱，導致其單質(zhì)的氧化性逐漸減弱。第43頁,共57頁，2024年2月25日，星期天一、鹵族單質(zhì)鹵素單質(zhì)化學性的特殊性（1）F2和水劇烈反應，水是還原劑；F2不能將溶液中的Cl-、Br-、I-氧化；F2通入NaOH溶液中先與水反應；鹵素單質(zhì)中只有F2可與稀有氣體反應。（2）氯水使石蕊試劑先變紅后褪色。干燥的氯氣和液氯無漂白性。（3）碘單質(zhì)遇淀粉變藍。碘單質(zhì)與鐵反應生成FeI2

第44頁,共57頁，2024年2月25日，星期天二、氫化物及氫鹵酸分子結(jié)構(gòu)物理性質(zhì):無色、刺激性氣味、溶于水、氫鍵化學性質(zhì)

酸的通性：HCl=H++Cl- 與堿反應、與堿性氧化物反應、與指示劑反應、與活潑金屬反應、與鹽反應。 特性：4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O第45頁,共57頁，2024年2月25日，星期天制法(1)工業(yè)制法 CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF↑(鉛皿) H2+Cl2=2HCl

二、氫化物及氫鹵酸第46頁,共57頁，2024年2月25日，星期天原理：

高沸點酸制取低沸點酸（或加熱揮發(fā)）藥品：

固體可溶性鹵鹽固體+濃硫酸（濃磷酸） NaCl(s)+H2SO4(濃)=NaHSO4+HCl↑(微熱) NaCl(s)+NaHSO4=Na2SO4+HCl↑(強熱)

NaCl(s)+H2SO4(濃)=Na2SO4+2HCl↑(強熱)

NaBr(s)+H2SO4(濃)=NaHSO4+HBr↑(微熱)

NaBr(s)+H3PO4(濃)=NaH2PO4+HBr↑(Δ) NaI(s)+H3PO4(濃)=NaH2PO4+HI↑(Δ)(2)實驗室制法第47頁,共57頁，2024年2月25日，星期天氯化氫的反應HClFeCl2CuCl2NaClO2CO2AgClNaClCH3CH2ClCH3CH2ClCl2CH2=CH2CH3CH2OH第48頁,共57頁，2024年2月25日，星期天【小結(jié)】①鹵化氫的水溶液中只有氫氟酸是弱酸。②酸性:HF<HCl<HBr<HI③熱穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI④沸點：HF>HI>HBr>HCl⑤還原性：HI>HBr>HCl>HF⑥特性：HF能與SiO2反應，儲存需用塑料容器二、氫化物及氫鹵酸第49頁,共57頁，2024年2月25日，星期天三、鹵化物鹵鹽：