内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第16章氧族元素市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第十六章第十六章氧族元素氧族元素Oxygen Family Elements1第1页氧族氧族(VIA)：OSSeTePo单质单质性性质质经典非金属经典非金属准金属准金属 放射性金属放射性金属存存在在单质或矿物单质或矿物共生于重金属硫化物中共生于重金属硫化物中氧氧化化态：态：-2,(-1)22 22,64,64,64,6第一电子亲合能第一电子亲合能:141200195190(KJ/mol)16-1氧族通性氧族通性1.原子性质原子性质 因为因为O价层电子结构：价层电子结构：2s22p4，第二周期，第，第二周期，第A族因为核外含有两个电子层，故半径较小，使得氧与族因为核外含有两个电子层，故半径较小，使得氧与同族其它元素在电子亲合能及氧化态表现出反常性质。同族其它元素在电子亲合能及氧化态表现出反常性质。2第2页原因：原因：O氧化数为氧化数为-2、0，不易表现出正氧化数。不易表现出正氧化数。O无无d轨道轨道.，SSe都有都有d轨道轨道，在一定条件，在一定条件下，下，np电子进入电子进入nd轨道参加成键，表现正氧化态。轨道参加成键，表现正氧化态。氧氧E1S，Se，Te，O半径小，电子云密度半径小，电子云密度大，接收一个电子排斥作用大，部分抵消了取得一个大，接收一个电子排斥作用大，部分抵消了取得一个电子形成电子形成O-所放出能量，所放出能量，E1变小。变小。硒硒碲碲3第3页2.2.氧族元素电势图氧族元素电势图酸性溶液中，酸性溶液中，H2O2、O2、O3均为强氧化剂均为强氧化剂4第4页低价硫化合物不论在酸性低价硫化合物不论在酸性还是在碱性溶液中都是强还是在碱性溶液中都是强还原剂还原剂酸介质中，酸介质中，过硫酸盐是过硫酸盐是强氧化剂强氧化剂5第5页低价硒化物低价硒化物和碲化物也是和碲化物也是强还原剂强还原剂在高价含氧酸中，氧化性最大是在高价含氧酸中，氧化性最大是第四面期硒含氧酸最强。（卤素第四面期硒含氧酸最强。（卤素是第四面期溴含氧酸最强，）是第四面期溴含氧酸最强，）6第6页16-2氧和臭氧氧和臭氧 2.1氧在自然界分布：氧在自然界分布：O是地壳中分布最广含量最多元素：是地壳中分布最广含量最多元素：岩岩层层:含氧酸盐，氧化物占总质量含氧酸盐，氧化物占总质量48%海水中：质量海水中：质量89%大气中：质量大气中：质量23%体积体积21%氧同素异形体：氧同素异形体：O2和和O3 在地表在地表15km以上以上有一臭氧层：由有一臭氧层：由O2吸收紫外光产吸收紫外光产生。生。O3层阻止了强大紫外线，使地球上生命免层阻止了强大紫外线，使地球上生命免遭侵害。大气中还原性气体污染物如遭侵害。大气中还原性气体污染物如SO2，H2S，CO和氟里昂（和氟里昂（CF2Cl2，N2O等）等与等）等与O3发生反应，造成发生反应，造成O3浓度降低，将对地球上生命产生严重影响。浓度降低，将对地球上生命产生严重影响。CF2Cl2+hCl+CFClO3+ClClO+O2O+ClOCl+O2O+O3O2+O27第7页 臭氧空洞改变图，红色和蓝色区为空洞，左为年9月图，右为209月形势。8第8页氧同位素：氧同位素：三种：三种：O16，O17，O18。普通普通O2中：中：O16：99.76%；O17：0.04%，O18：0.2%。经过分馏水能够得到重氧水经过分馏水能够得到重氧水H2O18形式富集形式富集O18。O18是一个稳定同位素，能够做示踪原子用于研究是一个稳定同位素，能够做示踪原子用于研究化学反应机理。化学反应机理。2.2氧制备氧制备主要从空气中和主要从空气中和H2O制氧制氧 97%是从空气中提取，是从空气中提取，3%是电解水制取。是电解水制取。工业法：液化空气，分馏制氧，压入钢瓶中储存。工业法：液化空气，分馏制氧，压入钢瓶中储存。纯度：纯度：99.5%9第9页试验室制氧试验室制氧 2KClO3=2KCl+3O22HgO=2Hg+O22BaO2=2BaO+O2；2NaNO3=2NaNO2+O2MnO2大气是工业上制取大气是工业上制取N2和和O2最主要资源。最主要资源。O2对生对生命主要性尽人皆知命主要性尽人皆知,生生物体经过呼吸将其转化物体经过呼吸将其转化CO2。氧工业。氧工业用途主要是炼钢，生产用途主要是炼钢，生产1t钢约需消耗钢约需消耗1t氧。氧。10第10页2.3氧结构、性质和用途：氧结构、性质和用途：（1）氧分子结构：）氧分子结构：O：2S22px22py12pz1 VB法：法：氧氧原原子子中中:2个个成成单单电电子子相相互互配配对对成成键键,键键级级相相当当于双键，与试验相符，并符合稀有气体结构。于双键，与试验相符，并符合稀有气体结构。但但O2分分子子中中无无成成单单电电子子，这这与与磁磁性性试试验验相相矛矛盾盾，所以所以VB法对法对O2分子结构解释不适当。分子结构解释不适当。分子轨道法分子轨道法:电子排布式：电子排布式：O216e一个一个键，键，2个个3e键，键，同时有同时有2个单电子，与磁性个单电子，与磁性试验相符。试验相符。OO11第11页（2）氧性质和用途氧性质和用途a.O2是是无无色色无无臭臭气气体体，90K淡淡蓝蓝色色液液体体，54K淡淡蓝蓝色色固体。液态和固态固体。液态和固态O2有显著顺磁性。有显著顺磁性。在在室室温温和和加加压压下下，分分子子光光谱谱试试验验表表明明O2中中含含有有抗抗磁磁性性物物质质O4。O4中中两两个个O2分分子子间间键键弱弱于于一一个个电电子子对对键，但比范德华力强。键，但比范德华力强。O4可能结构可能结构OO （可能是（可能是O2分子中单电子分子中单电子相互键合，强度较弱。）相互键合，强度较弱。）OO b.氧氧是是非非极极性性分分子子，不不易易溶溶于于极极性性溶溶剂剂水水中中。298K，1dm3水水可可溶溶30cm3O2。光光谱谱学学试试验验表表明明：氧氧溶于水后，有溶于水后，有O2H2O和和O22H2O12第12页不稳定结构不稳定结构氧氧在在水水中中溶溶解解度度虽虽小小，但但它它是是水水生生植植物物生生存存基基础础。我我国国有有些些江江河河湖湖泊泊水水系系污污染染严严重重，水水中中O2含含量量显显著著降降低低，水水质质下下降降，鱼鱼类类产产量量下下降降，甚甚至至绝绝迹迹。所所以以防防治治水水系系污污染染已已是是我我国国一一项项迫迫在眉睫任务。在眉睫任务。13第13页c氧化学性质氧化学性质主要表现氧化性。因为主要表现氧化性。因为O2键能较高，故在高温键能较高，故在高温下表现较高氧化性，而在常温下氧化能力普通。下表现较高氧化性，而在常温下氧化能力普通。在水中取得在水中取得4eO2+4H+4e=2H2O0=0.815V（PH=7）这表明这表明O2饱和水溶液是一个很好氧化剂。饱和水溶液是一个很好氧化剂。比如可将比如可将Fe2氧化成氧化成Fe3（在碱性快速）（在碱性快速）O2易溶于有机溶剂，如：与乙醇、乙醚、苯等生易溶于有机溶剂，如：与乙醇、乙醚、苯等生成弱键配合物。成弱键配合物。例：例：N，N二甲基苯胺在空气或二甲基苯胺在空气或O2中黄色，当氧被中黄色，当氧被除掉后，黄色消失。除掉后，黄色消失。14第14页 O2与一些过渡金属配合物形成加合物，加合物中以与一些过渡金属配合物形成加合物，加合物中以O2、O2、O22离子与金属离子与金属配位或形成桥式配位或形成桥式配位基。配位基。例：例：2Co（NH3）62+O2（NH3）5CoOOCo（NH3）54+2NH3 高温下，高温下，O2化学活性快速增加，能和许多金属和非化学活性快速增加，能和许多金属和非金属直接化合生成氧化物。还可与还原性化合物如金属直接化合生成氧化物。还可与还原性化合物如H2S、CH4、CO等反应，使它们在等反应，使它们在O2中继续燃烧。中继续燃烧。2H2S+3O2=2SO2+2H2O15第15页（2）臭氧）臭氧a.O3结构：试验证实等腰三角形配置三个结构：试验证实等腰三角形配置三个OVB法：取两种结构间共振结构法：取两种结构间共振结构MO法：顶角氧原子法：顶角氧原子sp2杂化，其中杂化，其中2个单电子轨道与另外两个个单电子轨道与另外两个O原子单原子单电子轨道形成键，还有一个轨道上电子轨道形成键，还有一个轨道上有一对孤对电子。剩下未参加杂化有一对孤对电子。剩下未参加杂化p轨道与另两个含单电子轨道与另两个含单电子p轨道平行，轨道平行，线形组合成份子轨道。线形组合成份子轨道。sp234O：2S22px22py12pz116第16页E0000E1E2=E0E3非键轨道 形形成成了了一一个个 34键键，因因为为非非键键轨轨道道上上电电子子对对成成键键轨轨道没有贡献。所以键级道没有贡献。所以键级=1。O3中中每每两两个个O原原子子间间键键级级=1+0.5不不是是一一个个双双键键，它它键键长长127.8pm比比O2分分子子120.8pm长长一一些些。键键能能低低于于O2，因而不稳定。，因而不稳定。MO处理处理O3分子中无单电子，抗磁性。分子中无单电子，抗磁性。O O3 3:=1.810-3Cm唯一极性单质唯一极性单质17第17页 因为分子中形成因为分子中形成 3 34 4键时，氧原键时，氧原子提供电子数不一样，使中心氧与子提供电子数不一样，使中心氧与端氧周围电子云密度不一样。这种端氧周围电子云密度不一样。这种氧氧原子周围电子云密度不一样及分子原子周围电子云密度不一样及分子非对称性造成份子中正负电荷中心非对称性造成份子中正负电荷中心不重合，分子含有弱极性。不重合，分子含有弱极性。sp23418第18页b.臭氧性质和用途臭氧性质和用途（1）臭氧有腥臭味，液态臭氧有腥臭味，液态O3深蓝紫色，深蓝紫色，隔隔1mm液液态态O3时就观察不到电灯泡灼热灯丝。时就观察不到电灯泡灼热灯丝。80K时为黑色时为黑色固体。固体。O3易液化难固化，色散力大。所以易液化难固化，色散力大。所以bp高于高于O2。（2）化学性质：不稳定性和氧化性化学性质：不稳定性和氧化性常温迟缓分解，受热或有常温迟缓分解，受热或有MnO2存在时分解加紧。存在时分解加紧。2O3=3O2H0=-284kJmol1氧化能力在氧原子和氧化能力在氧原子和O2之间，在酸性或碱性介质中之间，在酸性或碱性介质中都能表现出氧化性都能表现出氧化性酸性：酸性：O3+2H+2e=O2+H2O=2.07V碱性：碱性：O3+H2O+2e=O2+2OH-=1.20V19第19页 可氧化含有弱还原性单质及化合物可氧化含有弱还原性单质及化合物2Ag+2O3=Ag2O2+2O2过氧化银过氧化银O3+XeO3+2H2O=H4XeO6+O2 O3可快速定量氧化可快速定量氧化I-I2，可用来测定，可用来测定O3含量含量 O3+2I-+H2O=I2+O2+2OH-氧化有机物：对烯烃氧化氧化有机物：对烯烃氧化丁烯丁烯1CH3CH2CH=CH2CH3CH2CHO+HCHO丁烯丁烯2CH3CH=CHCH32CH3CHO可用于确定双键位置可用于确定双键位置O3O320第20页 O3氧化氧化CN-惯用于治理工业中含氰废水。惯用于治理工业中含氰废水。O3+CN-OCN-+O22OCN-+3O3+2OH-2CO32-2-+N2+3O2+H2O O3能杀菌可用做消毒剂，游泳池可采取能杀菌可用做消毒剂，游泳池可采取O3杀菌。杀菌。b.臭氧生成和制备：臭氧生成和制备：O3分解是放热，由分解是放热，由O2O3必定吸热，所以，只必定吸热，所以，只要给氧以足够能量（光、电、热）即可转变为臭氧。要给氧以足够能量（光、电、热）即可转变为臭氧。例：雷雨天大气中放电而生成例：雷雨天大气中放电而生成O3，电动机机身旁，电动机机身旁也常闻到臭氧味。也常闻到臭氧味。松节油树脂氧化过程中也伴随臭氧产松节油树脂氧化过程中也伴随臭氧产生。生。21第21页c.氧成键特征：氧成键特征：从三个方面讨论：分别以从三个方面讨论：分别以O，O2，O3为基础。为基础。以氧原子为结构基础成键情况：以氧原子为结构基础成键情况：（1）O能够从电负性小原子中夺取电子，形成能够从电负性小原子中夺取电子，形成O2-2-离离子，子，组成离子键，组成离子键，如：如：Na2O，K2O，CaO等。等。（2）氧原子能够同电负性与其相近原子共用电子，）氧原子能够同电负性与其相近原子共用电子，形成共价键，组成共价型化合物。形成共价键，组成共价型化合物。当同电负性大当同电负性大F化合时，氧显化合时，氧显+2氧化态：氧化态：OF2当同电负性比它小元素化合时，氧显当同电负性比它小元素化合时，氧显-2氧化态。氧化态。试验室制试验室制O33O2=2O3在臭氧发生器中在臭氧发生器中O3：10%放电或光照放电或光照22第22页 从形成共价键角度看，有六种情况：从形成共价键角度看，有六种情况：O:2s22px22py12pz1a.O采取采取SP3杂化，形成两个共价单键：杂化，形成两个共价单键：b.提供提供2个单电子形成一个共价双键：个单电子形成一个共价双键：例：例：Cl2O和和OF2中中OFFOO（在甲醛中（在甲醛中C、O原子均采取原子均采取SP2杂化，以单电子杂化杂化，以单电子杂化轨道重合形成轨道重合形成键键，再以未，再以未杂杂化另一个化另一个单电单电子子轨轨道重道重合形成合形成键键。）。）COHH23第23页d.O以以sp杂化形成一个双键和一个配位键：杂化形成一个双键和一个配位键：e.提供一个空提供一个空2p轨道接收电子对形成配位键。轨道接收电子对形成配位键。例例R3NO如：在如：在CO和和NO中中形成三键形成三键OCc.O以以sp3杂化形成两个杂化形成两个共价单键，一个配位键共价单键，一个配位键:OHHH+24第24页f.O原子提供一个空原子提供一个空2p轨道接收电子对，同时提供轨道接收电子对，同时提供二对孤电子对，反馈给原配位原子空轨道形成反二对孤电子对，反馈给原配位原子空轨道形成反馈键。馈键。例：例：H3PO4分子中，有分子中，有d-p反馈配键，而键含有双键反馈配键，而键含有双键性质。性质。POHOHHOOP:3S23px13py13pz13d025第25页 以以 O2为结构基础成键情况为结构基础成键情况（1）O2结合一个结合一个e，形成，形成O2-超氧离子，超氧离子，如：如：KO2（2）O2结合结合2个个e，形成，形成O22-离子或共价过氧链：离子或共价过氧链：如：如：Na2O2、BaO2、H2O2、H2S2O8、K2S2O8等。等。（3）O2失去一个失去一个e，生成二氧基阳离子，生成二氧基阳离子O2化合物：化合物：如：如：O2PtF6-。（4）O2有孤对电子，可做电子对给予体，与金属离子有孤对电子，可做电子对给予体，与金属离子形成配合物，形成配合物，例：血红素中心离子例：血红素中心离子Fe2与卟啉衍生物形成配合物，与卟啉衍生物形成配合物，而而Fe23d轨道上仍有空位，能可逆接收轨道上仍有空位，能可逆接收O2配位：配位：HmFe+O2=HmFeO2血红素起到载氧作用。血红素起到载氧作用。26第26页以以O3为结构基础成键情况：为结构基础成键情况：O3结合一个结合一个e，形成，形成O3-离子或共价臭氧链离子或共价臭氧链OOO组成离子型组成离子型KO3和和NH4O3或共价型或共价型O3F2：FOOOF2.4氧化物氧化物全部元素除了大部分稀有气体以外都能生成二元全部元素除了大部分稀有气体以外都能生成二元氧化物（氧化物（Xe能够制得氧化物）能够制得氧化物）1.1.常见生成氧化物方法常见生成氧化物方法 a.单质和单质和O2直接化合直接化合C+O2CO2b.金属氢氧化物加热脱水金属氢氧化物加热脱水Mg(OH)2MgO+H2O27第27页c.金属含氧酸盐热分解金属含氧酸盐热分解CaCO3CaO+CO2d.d.高价氧化物热分解或通高价氧化物热分解或通 H2还原，可得到低价氧化物还原，可得到低价氧化物PbO2=Pb2O3=Pb3O4=PbOV2O5+2H2=2H2O+V2O3VOe.单质被单质被HNO3氧化，但不含有普遍性：氧化，但不含有普遍性：3Sn+4HNO3=3SnO2+4NO+2H2O563-593K663-693K803-823K973KH228第28页2.氧化物键型：离子型和共价型氧化物键型：离子型和共价型(1)(1)离子型氧化物：因为离子型氧化物：因为O2-变形性较小，绝大部分变形性较小，绝大部分金属氧化物属于离子型氧化物。金属氧化物属于离子型氧化物。M2O：A氧化物氧化物MO：BeOBaO、ZnO、GaO、MnO、CoO、NiOM2O3：Al2O3、Sc2O3、Y2O3,、In2O3MO2:GeO2、TbO2、UO2、SnO2、PbO2、VO2、WO2、MnO2、RuO2M3O4:Pb3O4、Mn3O4、Fe3O4（2）共价型氧化物）共价型氧化物:H、F、Cl、Br、I、S、Se、Te、N、P、C非金属非金属氧化物。氧化物。29第29页B、Si氧化物属于巨型分子共价型氧化物。氧化物属于巨型分子共价型氧化物。共价型金属氧化物共价型金属氧化物18电子、电子、18+2电子、电子、8电子高电荷构型金属氧化物电子高电荷构型金属氧化物如：如：Ag2O、Cu2O、PbO、SnO、Mn2O7（3）氧化物熔点：）氧化物熔点：氧化物氧化物mp差异较大，普通说：差异较大，普通说：多数离子型氧化物多数离子型氧化物mp很高：很高：BeO2803K，MgO3073K，HfO23083K为最难熔化。为最难熔化。其次巨型分子共价型氧化物：其次巨型分子共价型氧化物：SiO21986K。多数共价型氧化物和少数离子型氧化物熔点较低：多数共价型氧化物和少数离子型氧化物熔点较低：CO2194.5K升华，升华，Cl2O7181.5K,SO3289.8K，N2O5303K，RuO4298.5K，OsO4322.5K氧化物氧化物mp差异，主要由它们晶体结构显著差异差异，主要由它们晶体结构显著差异造成。造成。30第30页（4）氧化物对水作用：分为四类）氧化物对水作用：分为四类a.溶于溶于水，但无化合作用：水，但无化合作用：RuO4、OsO4b.与水作用生成可溶氢氧化物：与水作用生成可溶氢氧化物：Na2O、BaO、B2O3、CO2、P4O10、SO3等等c.与水作用生成不溶氢氧化物：与水作用生成不溶氢氧化物：BeO、MgO、Sc2O3、Sb2O3等。等。d.既难溶于水又不与水作用：既难溶于水又不与水作用：Fe2O3，MnO2（5）氧化物酸碱性：分为五类）氧化物酸碱性：分为五类a.酸性氧化物：与碱作用生成盐和水酸性氧化物：与碱作用生成盐和水CO2、SO3、P4O10、SiO2、B2O3等。等。b.碱性氧化物：与酸作用生成盐和水碱性氧化物：与酸作用生成盐和水K2O、CaO、MgO等等31第31页c.两性氧化物：既与酸作用又与碱作用，生成盐和水两性氧化物：既与酸作用又与碱作用，生成盐和水BeO、Al2O3、ZnO、Cr2O3d.中性氧化物：不与酸碱作用：中性氧化物：不与酸碱作用：CO和和N2O等等e.复杂氧化物：由低价、高价氧化物混合组成，如复杂氧化物：由低价、高价氧化物混合组成，如Fe3O4、Pb2O3、Mn3O4同一元素低价氧化物碱性较强。同一元素低价氧化物碱性较强。例：例：Pb2O3中中PbO为为碱性，碱性，PbO2中性。加中性。加HNO3于于Pb2O3上，则其中上，则其中PbO溶溶解成解成Pb(NO3)2而而PbO2不反应。不反应。32第32页163水水3.1水在自然界分布：水在自然界分布：水在地球水在地球占地表面占地表面3/4(海洋，江，河，湖泊海洋，江，河，湖泊)，地，地壳中也会有水，形成地下水源泉。天空中有水，云即壳中也会有水，形成地下水源泉。天空中有水，云即水小液滴。大量水还以冰块、积雪形式终年在水小液滴。大量水还以冰块、积雪形式终年在高山颠峰，两极地域。高山颠峰，两极地域。自然界中自然界中H：有两种同位素：有两种同位素H1、H2。自然界自然界O又存在三种同位素又存在三种同位素16O、17O、18O，因，因此此自然界水应该有自然界水应该有9种不一样水，种不一样水，它们之间有一定它们之间有一定百分比。百分比。H216OH217OH218OHD16OHD17OHD18OD216OD217OD218O33第33页 其其中中以以H216O最最多多，另另外外D216O、H218O也也很很有有用用，前者叫重水前者叫重水D216O，后者叫重氧水，后者叫重氧水H218O。D216O重水重水:是核工业最惯用中子减速剂。是核工业最惯用中子减速剂。D216O不不能维持动植物生命。电解水时，能维持动植物生命。电解水时，H2O优先分解，而优先分解，而D216O聚集在残留液中，经长时间电解水后馏残液可得聚集在残留液中，经长时间电解水后馏残液可得99%D216O。H218O重氧水重氧水:是研究反应机理示踪物。是研究反应机理示踪物。3.2 水结构水结构 人们对水研究从人们对水研究从1787年开始，到年开始，到1895年最终准确年最终准确测定水化学组成：测定水化学组成：H2O。中间经历了。中间经历了100多年。多年。H2O分子中分子中O：不等性：不等性sp3杂化轨道，含单电子轨杂化轨道，含单电子轨道与道与H原子成键生成两个原子成键生成两个键，同时有两对孤对电子存键，同时有两对孤对电子存在。因为孤电子斥力，使水键角为在。因为孤电子斥力，使水键角为104.534第34页液态水结构液态水结构按原子量计算，水分子量：按原子量计算，水分子量：18.02，但沸点时水，但沸点时水蒸气分子量蒸气分子量18.69：96.5%H2O和和3.5%(H2O)2液态水分子量变大，这是因为氢键缔合成液态水分子量变大，这是因为氢键缔合成(H2O)Xx=2，3，4xH2O=(H2O)x每个每个O原子周围有原子周围有两个近两个近H原子，原子，两个远两个远H原子。原子。OHHOHHHH H35第35页 有些人认为：有些人认为：液态水是由多个水分子氢键缔合而液态水是由多个水分子氢键缔合而成网状结构，但未得到公认。成网状结构，但未得到公认。冰结构：冰结构：冰冰中中每每一一个个水水分分子子都都被被相相邻邻四四个个水水分分子子包包围围，每每个水分子位于四面体个水分子位于四面体顶点，无限个这么顶点，无限个这么四面体经过氢键连成一四面体经过氢键连成一个庞大分子晶体，个庞大分子晶体，因为结晶条件不一样，因为结晶条件不一样，冰能够有各种结晶体。冰能够有各种结晶体。36第36页3.3水物理性质水物理性质(1)无色透明液体，偶极距无色透明液体，偶极距1.87D，极性很大。，极性很大。(2)水比热：水比热：4.1868103J-1K-1（1Calg-1K-1）在全部液态、固态物质中比热最大。在全部液态、固态物质中比热最大。(3)同同A其它元素氢化物（其它元素氢化物（H2S、H2Se、H2Te）相）相比，比，H2Obp、mp、熔化热、蒸发烧都是异常。、熔化热、蒸发烧都是异常。(4)绝大多数物质有热胀冷缩，即温度降低，体积变绝大多数物质有热胀冷缩，即温度降低，体积变小，密度增大。小，密度增大。但水在但水在277K时密度最大，时密度最大，1.0g/3。277K以下时密度降低，以下时密度降低，到到273K时，密度突然变小为时，密度突然变小为0.999g/3。冰密度为冰密度为0.916g/337第37页 水几个异常物性均是因为水几个异常物性均是因为H2O分子中形成氢键缔分子中形成氢键缔合而造成，因为水要多消耗能量破坏氢键合而造成，因为水要多消耗能量破坏氢键,所以水比热、所以水比热、熔化热、蒸发烧、熔化热、蒸发烧、mp、bp都比较高。都比较高。38第38页3.4水化学性质：水化学性质：水化学性质，通常比较稳定，只有在特殊条件水化学性质，通常比较稳定，只有在特殊条件下，才表现出一定活性。下，才表现出一定活性。（1）热分解：温度大于）热分解：温度大于K时，有时，有0.588%水分解水分解2H2O（g）=2H2（g）+O2（g）（2）水合作用）水合作用:水是一个良好极性溶剂，可溶解许水是一个良好极性溶剂，可溶解许多极性化合物，并与之生成水合离子。多极性化合物，并与之生成水合离子。如：如：H3O+、Fe(H2O)6+、Zn(H2O)62+等。水分子是经过等。水分子是经过“O”配键配键与其结合。与其结合。含水晶态物质称为含水晶态物质称为结晶水合物结晶水合物，其中水叫，其中水叫结结晶水晶水。在结晶水合物中，水以不一样形式存在：。在结晶水合物中，水以不一样形式存在：羟基水：水在化合物中以羟基水：水在化合物中以OH-形式存在，形式存在，如如Mg(OH)2、A1(OH)3，它们是氧化物水合物，即为，它们是氧化物水合物，即为MgOH2O、Al2O32H2O39第39页 配位水：配位水：水在化合物中以配体形式存在，如水在化合物中以配体形式存在，如BeSO44H2O中存在中存在Be(OH2)42+离子、离子、NiSO46H2O中存在中存在Ni(OH2)62+离子；离子；阴离子水：阴离子水：水经过氢键与阴离子相结合，比如水经过氢键与阴离子相结合，比如 CuSO45H2O分子，其中四个水分子以配位水形式存分子，其中四个水分子以配位水形式存在，而另一个水分子却以氢键与配位水及在，而另一个水分子却以氢键与配位水及SO42-相结合；相结合；晶格水：晶格水：水分子位于水合物晶格中，不与阳、阴离水分子位于水合物晶格中，不与阳、阴离子直接联接，如子直接联接，如MgSO47H2O中六个水分子为配位水，中六个水分子为配位水，而另一个水分子则占据晶格上位置，该水为而另一个水分子则占据晶格上位置，该水为晶格水。晶格水。40第40页（3）水水解解作作用用：广广义义讲讲，水水解解不不但但包包含含一一些些盐盐及及二二元元化化合合物物非非氧氧化化还还原原性性分分解解水水反反应应，而而且且包包含含水水对对活活泼泼金金属属，非非金金属属反反应应及及一一些些氧氧化化物物对对水水作作用用使使水水分分解解反应。反应。Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3PCl3+4H2O=H3PO4+5HClSbCl3+H2O=SbOCl+2HCl 广义水解广义水解 C+H2O=CO+H2SO3+H2O=H2SO4Cl2+H2O=HCl+HOClNa2O+H2O=2NaOHCa+2H2O=Ca(OH)2+H2 41第41页（4）自离解作用：水本身存在弱电离）自离解作用：水本身存在弱电离H2O=H+OH-H2O+H2O=H3O+OH-298KH3O+OH-=110-14=KW水水离离子子积积，它它随温度而改变。随温度而改变。3.5水污染与净化水污染与净化1.水中污染物水中污染物（1）有毒物污染）有毒物污染:Hg、Cd、Cr化合物及氰化物工业化合物及氰化物工业废料；杀虫剂、农药、对人和动物、植物带来危害。废料；杀虫剂、农药、对人和动物、植物带来危害。（2）非毒营养物质：洗涤剂中磷酸盐，化肥中磷酸盐、）非毒营养物质：洗涤剂中磷酸盐，化肥中磷酸盐、硝酸盐，它们使水生藻类大量增殖，消耗水中氧气，硝酸盐，它们使水生藻类大量增殖，消耗水中氧气，使鱼类无法存活。使鱼类无法存活。（3）热污染：工业排放物提升水温，降低氧气浓度，热污染：工业排放物提升水温，降低氧气浓度，对水生动物生存造成危害。对水生动物生存造成危害。42第42页.11.13中石油吉化有限企业双苯车间发生中石油吉化有限企业双苯车间发生爆炸，大量苯，苯酚，硝基苯流入松花江，污染带长爆炸，大量苯，苯酚，硝基苯流入松花江，污染带长达数十公里，哈尔滨达数十公里，哈尔滨11.24-11.27停水停水4天，给人们天，给人们生活及工业生产带来极大不便。生活及工业生产带来极大不便。2.水净化：对用途不一样水，净化方法不一样水净化：对用途不一样水，净化方法不一样a.饮用水净化：饮用水净化：江河江河 自然沉降自然沉降 Al(OH)3通通Cl2湖泊湖泊除泥沙除泥沙Fe(OH)3 除臭杀菌除臭杀菌 b.工业水软化：自然水含较多工业水软化：自然水含较多Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cl-、SO42-、HCO3-，易形成水垢，所以要先除去。，易形成水垢，所以要先除去。化学沉降法：利用石灰乳和纯碱除去化学沉降法：利用石灰乳和纯碱除去Mg2+和和Ca2+Mg2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+Ca2+Na2CO3=CaCO3+2Na+过滤过滤43第43页也可用也可用Na3PO4或或Na2HPO4，使之生成，使之生成Ca3(PO4)2、Mg3(PO4)2无须过滤，因为沉淀疏松稳定，不形成锅无须过滤，因为沉淀疏松稳定，不形成锅垢，直接使用。垢，直接使用。离子交换法：使用离子交换树脂软化水，除去水离子交换法：使用离子交换树脂软化水，除去水中中Ca2+、Mg2+，来满足工业要求。，来满足工业要求。c.试验室所需纯水试验室所需纯水蒸馏水：可满足普通试验要求，配制试剂或反应。蒸馏水：可满足普通试验要求，配制试剂或反应。电导水：在蒸馏水中加入少许电导水：在蒸馏水中加入少许KMnO4和和Ba(OH)2，再一次蒸馏得二次水，这种水纯度更高，惯用电导仪再一次蒸馏得二次水，这种水纯度更高，惯用电导仪测量纯度，叫电导水，保留在石英玻璃器皿中。测量纯度，叫电导水，保留在石英玻璃器皿中。44第44页 离子交换水：离子交换水：使用离子交换树脂将水中除使用离子交换树脂将水中除H+，OH-以外其它以外其它离子全部交换掉，这种水纯度更高，但含有微量有离子全部交换掉，这种水纯度更高，但含有微量有机物，无法除去。机物，无法除去。因为树脂是有机高分子化合物，含有网状结构，因为树脂是有机高分子化合物，含有网状结构，上面连有可电离活性集团，如：上面连有可电离活性集团，如：阳离子树脂阳离子树脂RSO3-H+阴离子树脂阴离子树脂RNH3+OH-它们可除去水中无机离子，但无法除去有机物。我它们可除去水中无机离子，但无法除去有机物。我们试验室使用纯水是离子交换水或蒸馏水。们试验室使用纯水是离子交换水或蒸馏水。45第45页16-4过氧化氢（过氧化氢（H2O2）1.过氧化氢分子结构过氧化氢分子结构 H2O2分分子子中中O原原子子：不不等等性性sp3杂杂化化，其其中中2个个单单电电子子轨轨道道分分别别与与一一个个H和和另另一一个个O形形成成键键，另另还还剩剩两两个个孤孤电电子子对对轨轨道道，因因为为其其排排斥斥作作用用使使OH键键向向OO键靠拢，使键靠拢，使HOO键角键角:96.52，小于，小于109.596529351965246第46页2.H2O2性质和用途性质和用途(1)因为因为H2O2分子中存在氢键，缔合能力比水更强，分子中存在氢键，缔合能力比水更强，所以所以bp为为423K，比水高，比水高，mp与水靠近为与水靠近为272K。(2)纯纯H2O2：=2.26D，极性更强，淡兰色粘稠液体，极性更强，淡兰色粘稠液体。(3)密度随温度正常改变密度随温度正常改变，可与水任意混溶。可与水任意混溶。(4)从结构和氧化态这两个方面，能够推测出从结构和氧化态这两个方面，能够推测出H2O2基本化学性质基本化学性质是：是：不稳定性不稳定性。氧化性，也能够表现还原性氧化性，也能够表现还原性。是一个比水强弱酸。是一个比水强弱酸。47第47页a.不稳定性不稳定性 见光分解，在碱性介质中及有杂质见光分解，在碱性介质中及有杂质Fe2+、Mn2+、Cu2+、Cr3+、MnO2存在时会加速存在时会加速H2O2分解。分解。为了阻止为了阻止分解，惯用棕色瓶或塑料瓶装，放置在避光及阴凉处，分解，惯用棕色瓶或塑料瓶装，放置在避光及阴凉处，有时加入少许有时加入少许 Na2SnO3或或Na4P2O7等作稳定等作稳定剂。剂。b.弱酸性弱酸性（是一个比水强弱酸是一个比水强弱酸）H2O2=HO2-+H+K1=2.210-12K210-25H2O2+Ba(OH)2=BaO2+2H2O48第48页c.氧化还原性氧化还原性酸性条件：酸性条件：碱性条件：碱性条件：油画放置年代久了，会变暗，用过氧化氢油画放置年代久了，会变暗，用过氧化氢轻轻擦洗，就会光亮一新。轻轻擦洗，就会光亮一新。O8H5O2Mn6H2MnOO5HO4H)(s,PbSO)PbS(s,O4HO2H2Fe2H2FeOH222-422242223222+白黑49第49页H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O用于定量测定用于定量测定H2O2H2O2+Mn(OH)2=MnO2+2H2O3H2O2+Cr(OH)4-+2OH-=2CrO42-+8H2O还原性：还原性：5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2+5O2+8H2O3H2O2+2MnO4-=2MnO2+3O2+2OH-+2H2OH2O2+Cl2=2Cl-+O2+2H+由以上反应可见：由以上反应可见：H2O2氧化性强，还原性弱。氧化性强，还原性弱。纯纯H2O2可作火箭燃料氧化剂可作火箭燃料氧化剂50第50页3.H2O2制备制备(1)试验室制备：用试验室制备：用Na2O2或或BaO2与与H2SO4（冷，稀）（冷，稀）反应得到反应得到6%8%H2O2水溶液。水溶液。(2)工业制备：工业制备：早期：早期：BaO2+H2SO4=BaSO4+H2O2BaO2+CO2+H2O=BaCO3+H2O2工业蒽醌法：用工业蒽醌法：用2-乙基蒽醌以乙基蒽醌以Pd或或Ni为催化剂，为催化剂，由由H2、O2直接合成：直接合成：H2+O2=H2O251第51页 电解电解-水解法（电解水解法（电解 NH4HSO4）（阴极）（阴极）（阳极）（阳极）电解电解减压蒸馏，得质量分数为减压蒸馏，得质量分数为20%30%H2O2溶液再溶液再减压深入分级蒸馏，减压深入分级蒸馏，H2O2浓度可高达浓度可高达98%，再冷冻，再冷冻，还还可得可得到到纯纯H2O2晶体。晶体。H2SO4（循环使用）（循环使用）52第52页4.H2O2用途用途不一样浓度过氧化氢含有不一样用途：不一样浓度过氧化氢含有不一样用途：普通药用双氧水浓度为普通药用双氧水浓度为3%，美容用具中双氧水美容用具中双氧水浓度为浓度为6%，试剂级双氧水浓度为试剂级双氧水浓度为30%，食用级双食用级双氧水浓度为氧水浓度为35%，浓度在浓度在90%以上双氧水可用于火以上双氧水可用于火箭燃料氧化剂，箭燃料氧化剂，若若90%以上浓度双氧水遇热或受到以上浓度双氧水遇热或受到震动就会发生爆炸。震动就会发生爆炸。在食品工业中，它主要用于在食品工业中，它主要用于软包装纸消毒、软包装纸消毒、罐头罐头厂消毒、厂消毒、奶和奶制品杀菌、奶和奶制品杀菌、面包发酵、食品面包发酵、食品、纤维纤维脱色，饮用水处理等。脱色，饮用水处理等。因为因为H2O2氧化还原产物分别是氧化还原产物分别是O2和和H2O，是一个是一个不会不会将将杂质引入系杂质引入系统统，不，不会会造成二次污染理想试剂。造成二次污染理想试剂。53第53页16-5硫和它化合物硫和它化合物5.1硫在自然界存在硫在自然界存在 存在形式存在形式有有两种：单质两种：单质 S，在火，在火山地域蕴藏量较大多为沉积矿床。山地域蕴藏量较大多为沉积矿床。形成过程可能形成过程可能是是：化合态硫化合态硫:主要以金属硫化物和硫酸盐主要以金属硫化物和硫酸盐存在，如：黄铁矿（存在，如：黄铁矿（FeS2）、闪锌矿、闪锌矿（ZnS）、方铅矿（）、方铅矿（PbS）、）、辉锑矿辉锑矿（Sb2S3）、以及芒硝）、以及芒硝(Na2SO410H2O)、石膏石膏(CaSO42H2O)、重晶石重晶石(BaSO4)、天菁石、天菁石(SrSO4)等。等。高温高温S2-+H2O H2S SO2S火山暴发火山暴发天然硫矿床天然硫矿床54第54页5-2单质单质硫硫 2.1同素异形体及性同素异形体及性质质 硫同素异形体硫同素异形体较较多，据多，据报报道有近道有近 50种，分子种，分子为为SX（X1，2，3，4，5，6，7，8，10）而同一而同一组组成成单质单质分子又能分子又能够够有几个不一有几个不一样结样结构形式。构形式。比如：比如：S8（环八硫）就有三种晶形：正交（斜方）（环八硫）就有三种晶形：正交（斜方）型，单斜型，单斜 型，单斜型，单斜 型。型。热力学上最稳定热力学上最稳定单质单质是正交是正交 S8型，也称皇冠型，也称皇冠型硫，即我们常见硫晶体。黄色，型硫，即我们