课件无机化学15-氧族元素.ppt

第第15章章 氧氧 族族 元元 素素15-1 氧氧 族族 通通 性性15-2 氧氧 及及 其其 化化 合合 物物 15-2-1 氧氧 气气 单单 质质 15-2-2 氧氧 化化 物物 15-2-3 臭臭 氧氧 15-2-4 过过 氧氧 化化 氢氢15-3 硫硫 及及 其其 化化 合合 物物 15-3-1 硫硫 的的 同同 素素 异异 形形 体体 15-3-2 硫硫 化化 物物 和和 多多 硫硫 化化 物物 15-3-3 硫硫 的的 含含 氧氧 化化 合合 物物154 硒硒 和和 碲碲作业作业15-1 氧氧 族族 通通 性性1根据氧族元素在周期表中的位置及价层电子结构，分析：氧族元素在自然界中以何种形态存在？有哪些成键特征？2硫、硒、碲在形成化合物时在结构上与氧有何不同？为什么？15-1 氧氧 族族 通通 性性1根据氧族元素在周期表中的位置及价层电子结构，分析：氧族元素在自然界中以何种形态存在？有哪些成键特征？v氧族元素位于周期表A族价电子结构 ns2np4 O S Se Te Po（放射性同位素）非金属 准金属 金属 存在：单质及化合物 硫化物 O以SP、SP2、SP3成键，没有价层d轨道参与成键。除形成键外，还可形成p-p键。S 可以有d轨道参加成键：SF6（sp3d2）、TeF82-（sp3d4）S形成 p-p键能力差，一般以单键形成高配 位数的化合物。15-1 氧氧 族族 通通 性性2硫、硒、碲在形成化合物时在结构上与氧有何不同？为什么？v氧：除OF2中为正价外，其余为负价。v硫、硒、碲：可以有+2、4、+6的化合物。有d轨道，配位数可达6。半径大，难成双键。15-2 氧氧 及及 其其 化化 合合 物物 15-2-1 氧氧 气气 单单 质质1O2有何结构特点？该结构可使其具有何种反应性？2何谓单线态氧？单线态氧有何结构特点？对人体的生理过程有何影响？15-2-1 氧氧 气气 单单 质质1O2有何结构特点？该结构可使其具有何种反应性？v结构特点：在轨道中有不成对的单电子，O2分子具有偶数电子同时又显示顺磁性。v反应性：形成离子型、共价型、O22-、O2-c15-2-1 氧氧 气气 单单 质质2何谓单线态氧？单线态氧有何结构特点？对人体的生理过程有何影响？l单线态氧即激发态氧原子。l结构特点：两个电子可以同时占据一个2p*轨道，自旋相反，也可以分别占据两个2p*轨道，自旋相反。l1O2在有机体的代谢中会不断的生成与猝灭，并且在多种生理及病理过程中起作用。15-2-2 氧氧 化化 物物1.氧化物按其酸碱性可分为几类？2周期表中元素氧化物的酸碱性有何变化规律？15-2-2 氧氧 化化 物物1.氧化物按其酸碱性可分为几类？大多数非金属氧化物和某些高氧化态的金属氧化物显酸性大多数金属氧化物显碱性一些金属氧化物（如Al2O3、ZnO、Cr2O3、Ga2O3等）和少数非金属氧化物（如As4O6、Sb4O6 、TeO2等）显两性NO、CO等呈中性15-2-2 氧氧 化化 物物2周期表中元素氧化物的酸碱性有何变化规律？同周期最高氧化态的氧化物，从左到右，酸性增强同族相同价态的氧化物，从上到下，碱性增强同一元素的不同氧化态，氧化态越高，酸性越强15-2-3 臭臭 氧氧1.O3分子有何结构特点？2比较O3和O2的价键结构，说明为什么氧化性O3O2，热稳定性O3O2，热稳定性O3O2?15-2-4 过过 氧氧 化化 氢氢1H2O2有哪几种制备方法？2H2O2有哪些主要性质？3从电极电势说明：H2O2作氧化剂和还原剂的相对强弱？H2O2作氧化剂还原剂有何优点？15-2-4 过过 氧氧 化化 氢氢1H2O2有哪几种制备方法？v复分解法：用稀硫酸与BaO2或Na2O2反应来制备过氧化氢v电解法：电解硫酸氢盐溶液，将电解产物过二硫酸盐进行水解，得到H2O2溶液v乙基蒽醌法15-2-4 过过 氧氧 化化 氢氢2H2O2有哪些主要性质？v热稳定性差v弱酸性v氧化还原性v形成过氧化链（过氧链转移）H2O2的不稳定性和酸性:H2O2的分解速率随OH-浓度的增大而加快，某些金属离子也可催化H2O2的分解(如Mn2+、Fe2+、Cu2+)。H2O2具有弱酸性其K1=1.5510-12H2O2的氧化性：H2O2+2I-+2H+=I2+2H2OPbS+4H2O2=PbSO4+4H2O2CrO2-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+4H2OH2O2的还原性：Cl2+H2O2=2HCl+O22KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+8H2O+5O2Ag2O+HO2-=2Ag+OH-+O2H2O2的检验：在酸性溶液中过氧化氢能使重铬酸盐生成二过氧合铬的氧化物，即Cr(O2)2O或CrO5，生成的CrO5显蓝色，在乙醚中比较稳定，检验时在乙醚层中显蓝色，可以相互检验。4H2O2+H2Cr2O7=2Cr(O2)2O+5H2O2Cr(O2)2O+7H2O2+6H+=2Cr3+7O2+10H2O15-2-4 过过 氧氧 化化 氢氢3从电极电势说明：H2O2作氧化剂和还原剂的相对强弱？H2O2作氧化剂还原剂有何优点？有关电极电势：vH:H2O2+2H+2e=2H2O =1.77V O2+2H+2e=H2O2 =0.68VvOH-:HO2-+H2O+2e=3OH-=0.87V O2+H2O+2e=OH-+HO2-=-0.08Vv酸中为强氧化剂v碱中为中等强还原剂H2O2作氧化剂还原剂不引入新的杂质15-3 硫硫 及及 其其 化化 合合 物物 15-3-1 硫硫 的的 同同 素素 异异 形形 体体1单质硫有几种常见的同素异形体？单质硫有何主要性质？2根据单质硫与单质氧的结构和性质，如何理解多硫化物的形成和性质与H2O2和过氧化物性质上的不同？15-3-1 硫硫 的的 同同 素素 异异 形形 体体1单质硫有几种常见的同素异形体？单质硫有何主要性质？v常见同素异形体是晶状的斜方硫和单斜硫v斜方硫是常温下的稳定结构。斜方硫和单斜硫均为S8组成的多原子分子，其中S以sp3不等性杂化以单键相连。弹性硫94.5oCv单质硫难溶于水，易溶于CS2。v硫是活泼的非金属元素，除了稀有气体、氮、碲、碘、铱、铂和金外，硫几乎能直接和所有的元素化合得到硫的化合物与许多金属直接化合：与氢、氧、碳、卤素(碘除外)、磷等直接作用：与氧化性酸作用：与碱的作用：15-3-1 硫硫 的的 同同 素素 异异 形形 体体2根据单质硫与单质氧的结构和性质，如何理解多硫化物的形成和性质与H2O2和过氧化物性质上的不同？v氧除有氧化物)(以O原子为结构基础的氧化物）外还有过氧化物（Na2O2、H2O2）、超氧化物（KO2)(以O2分子为结构基础的氧化物）和臭氧化物（KO3，以O3分子为结构基础的氧化物）。S8为多原子分子，所以除硫化物外，有多硫化物，如：Sx2-(H2Sx、Na2Sx)因为S-S没有O-O键稳定。所以Sx2-酸中不稳定易分解：Sx2-+H+=H2S+(x-1)S多硫化物有一定的氧化性：SnS+S22-=SnS32-15-3-2 硫硫 化化 物物 和和 多多 硫硫 化化 物物问题：问题：1.硫化物有何主要性质和用途？2如何区别硫化物和多硫化物？多硫化物与硫化物在性质上有何不同？15-3-2 硫硫 化化 物物 和和 多多 硫硫 化化 物物1.硫化物有何主要性质和用途？水解性。所有硫化物均发生水解。Al2S3、Cr2S3发生双水解。还原性。难溶性。金属硫化物大多数是难溶于水且有特征颜色，（碱金属、碱土金属、NH4+的硫化物易溶）。用途：在分析化学上用来鉴别和分离不同金属离子。15-3-2 硫硫 化化 物物 和和 多多 硫硫 化化 物物2如何区别硫化物和多硫化物？多硫化物与硫化物在性质上有何不同？v多硫化物有颜色，Sx2-的x约大，颜色越深。v性质不同点：多硫化物在酸溶液中很不稳定，易析出单质硫。Sx2-+2H+=H2S+(x-1)S 多硫化物有弱氧化性，硫化物只有还原性。15-3-3 硫硫 的的 含含 氧氧 化化 合合 物物问题：问题：1SO2和SO3在结构和性质上有何不同？比较SO2、H2SO3及亚硫酸盐的氧化还原性有何不同？2参看P503 H2SO4及P505 SO42-的结构，如何理解SO42-中的S-O键具有双键性质？H2SO4分子中的S-O键有无双键性质?你能从P503 H2SO4分子的结构数据说明吗？3硫酸盐有哪些主要性质？4S2O32-中S的氧化数为+，处于中间氧化 态，为什么S2O32-只表现出还原性，而不表现出氧化性？S2O32-有哪些主要性质？5S2O42-、H2S2O7、S2O82-均含有两个S，它们的主要性质有何不同，为什么？（从结构角度理解说明15-3-3 硫硫 的的 含含 氧氧 化化 合合 物物1SO2和SO3在结构和性质上有何不同？比较SO2、H2SO3及亚硫酸盐的氧化还原性有何不同？v结构：SO2是V形分子结构，SO3分子构型为平面三角形OSSOOOOSp2杂化，杂化，3个个 键，一个键，一个 46Sp2杂化，杂化，2个个 键，键，一个一个 34性质：SO2既有氧化性又有还原性，还原性是 主要的。遇强还原剂才表现氧化性：SO2+H2S=S+2 H2O 还原性：SO2H2SO3亚硫酸盐 SO2能和一些有机色素结合成为无色的化 合物。SO3 是一种强氧化剂。SO2是大气中一种主要的气态污染物。含有SO2的空气不仅对人类及动植物有毒害，还会腐蚀金属制品，损坏油漆颜料，织物和皮革、形成酸雨等。15-3-3 硫硫 的的 含含 氧氧 化化 合合 物物2参看P503 H2SO4及P505 SO42-的结构，如何理解SO42-中的S-O键具有双键性质？H2SO4分子中的S-O键有无双键性质?你能从P503 H2SO4分子的结构数据说明吗？S：sp3杂化后形成分子，分子中除存在键外还存在(p-d)反馈配键。15-3-3 硫硫 的的 含含 氧氧 化化 合合 物物3硫酸盐有哪些主要性质？v易溶性。易溶性。除Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、Ag+、Hg2+外，一般硫酸盐都易溶于水。v热稳定性大。热稳定性大。8e-构型的阳离子的盐通常1273K不分解。18e-、（18+2）e-、9-17e-构型热稳定性略差。v易形成复盐（成矾）。易形成复盐（成矾）。多数硫酸盐有形成复盐的趋势。15-3-3 硫硫 的的 含含 氧氧 化化 合合 物物4S2O32-中S的氧化数为+，处于中间氧化态，为什么S2O32-只表现出还原性，而不表现出氧化性？S2O32-有哪些主要性质？硫代硫酸盐：Na2S2O35H2O，海波，大苏打。制备：vS2O32-不稳定，酸中易分解放出SO2析出单质S：OHSOSOSH2HOS22322-232+v在S2O32-中有2价S，所以S2O32-有还原性：硫化硫酸钠可做为棉织物漂白后的脱氯剂。vS2O32-有较强的配位能力：2S2O32-+Ag+=Ag(S2O3)23-或S2O32-+2Ag+=Ag2S2O3（白色）（鉴定Ag+，沉淀由白黄 棕黑）Ag2S2O3+3S2O32-=2Ag(S2O3)23-照相底片上未曝光的溴化银在定影液中由于形成这个配离子而溶解，可做为照相行业的定影剂，另外还用于电镀、鞣革等部门。15-3-3 硫硫 的的 含含 氧氧 化化 合合 物物5S2O42-、H2S2O7、S2O82-均含有两个S，它们的主要性质有何不同，为什么？（从结构角度理解说明）S2O42-SS239PmOOOOS-S键特别长，在多硫化物中S-S键为200-215Pm。保险粉还原剂：1.12V)O/S(SO2423-=-染料工业中常用的还原剂。冷却发烟硫酸时，可以析出焦硫酸晶体 H2S2O7比H2SO4有更强的氧化性、酸性。通常缩合酸比简单酸有更强的氧化性、酸性。过氧化氢：H-O-O-H过二硫酸过一硫酸过硫酸及其盐磺酸基过二硫酸盐：OS)(NH8224OSK822强氧化剂：（重要反应）1.939V)/SOOS(-24-282=15-4 硒硒 和和 碲碲1比较+、+的Se、Te的氧化物和含氧酸与S有哪些相似和不同？vSeO2、TeO2以氧化性为主，只在强氧化剂（F2 Cl2)时，才表现还原性。vH2SeO3、H2TeO3酸性比H2SO3弱vH2SeO4为强酸与H2SO4接近，氧化性比H2SO4强。vH6TeO6为弱酸。作业作业P513 15-2,15-5,15-11,15-18 15-3，15-7，15-9，15-13，15-17