高中化学 15章氧族元素-杨莉.ppt

第第1515章章 氧族元素氧族元素[基本要求]1．了解氧化物的分类 2．掌握氧、臭氧、过氧化氢的结构、性质 和用途3．掌握硫的成键特征及多种氧化态所形成的含氧酸的结构、性质、制备和用途，以及它们之间的相互转化关系[教学重点] 1．臭氧、过氧化氢的结构、性质 2．硫的同素异形体，硫化物、多硫化物、氧化物、硫的含氧酸的结构和性质 [教学难点] 硫的不同氧化物、含氧酸的结构和性质 [教学时数] 6学时 15-1 氧族元素的通性15-1-1 氧族存在(自学)氧 O： 存在形式 O2 （大气圈）、H2O （水圈）、SiO2 及硅酸盐，其它含氧化合物 （岩石圈） 丰度 48.6 % ， 居第 1 位 硫 S： 天然单质硫矿；硫化物矿方铅矿 PbS， 闪锌 矿 ZnS；硫酸盐矿：石膏 CaSO4·2H2O， 芒硝 Na2SO4·10H2O，重晶石 BaSO4 ， 天青石 SrSO4， 占 0.048% 居第16位 单质 Se 单质 Te15-1-2 氧族元素的基本性质氧在氧族中显出其特殊性第二电子亲合能吸热氧族元素以-2价离子的形式形成离子型化合物的趋势很小：离子型的氧化物和碱金 属硫化物。

硒 Se：硒铅矿 PbSe， 硒铜矿 CuSe碲 Te：碲铅矿 PbTe 为 10-6-10-7%钋 Po：放射性元素，本章不做介绍氧化数：-2、0S、Se、Te：+2、+4、+6O与F化合时：+215-1-3 氧族元素的电势图(见书486) 氧的元素电势图：a、H2O2无论酸性或碱性都会歧化；b、O2酸性条件下是强氧化剂，碱性条件下 是弱氧化剂；c、O3无论酸性或碱性条件都是强氧化剂 15-2 氧及其化合物15-2-1、氧气单质一、基本性质、制备和应用：O2分子结构：[KK(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2(π2pY)2(π2pZ)2(π*2pY)1 (π*2pZ)1]1、氧形成化合物的价键特征(1)、以氧原子为结构基础的成键情况A、形成离子键成为O2-离子, Na2O , MgO B、形成共价键，氧化数为-2时：a、两个共价单键：— O —此时O原子多取sp3杂化 H2O OOb、在a的基础上再形成一个配键： ↑ — O — c、提供2个电子形成共价双键：O =此时O原子多取sp2杂化，如H2C=O(甲醛)。

d、在c的基础上再形成一个配键： ¨ → O =此时O原子多取sp杂化，如CO分子e、接受一对电子形成配位键：→Of、在e的基础上提供一对p电子形成反馈键： ←¨ →O如在含氧酸中存在的反馈d-pπ键2)、以O2分子为结构基础的成键情况A、结合一个电子形成O2-超氧离子B、O2分子结合两个电子：a、形成O22-过氧离子b、共价的过氧链：—O—O—C、失去一个电子形成二氧基阳离子：O2+D、提供一对p电子形成配位键： ←O2如[HmFe←O2]Hm是卟啉衍生物3)、以O3分子为结构基础的成键情况A、结合一个电子形成O3-臭氧离子B、共价的臭氧链：—O—O—O—二、单线态氧及其性质A、基态氧：[KK(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2 (π2pY)2 (π2pZ)2(π*2pY)1 (π*2pZ)1]其中π*2p的两个电子自旋平行：↑ ↑基态氧在强度适当的磁场影响下，在原子吸收或 发射光谱中有(2s+1)条谱线s为自旋量子数的合量：1/2 + 1/2 =1，即基态氧 有三条谱线基态氧的自旋多重性为3，称基态氧是三重态， 符号3∑g-，又称为三线态氧3O2 B、激发态氧：a、第一激发态：↑↓ 。

此时：s=1/2 + (-1/2)=0 得： 2s + 1 =1 第一激发态的自旋多重性为1第一激发态氧为单重态，符号：1△g (1O2) 称第一激发态氧为单线态氧第一激发态的单线态氧的能量高出基态氧 约92.0kJ.mol-1 b、第二激发态：↑ ↓第二激发态的自旋多重性为1，第二激发 态氧也是单重态，符号：1∑g+ (1O2) 称第二激发态氧为单线态氧第二激发态的单线态氧能量高出基态氧约 154.8kJ.mol-1在水溶液中，第一激发态的寿命(10-6-10- 5s)比第二激发态的寿命(10-9s)长得多单线态氧常指第一激发态氧产生单线态氧的方法：光敏化法、微波放 电法和化学方法见书488页)单线态氧在有机体的代谢以及多种生理和 病理生理过程中起作用 15-2-2、氧化物定义：氧以单个氧原子形成的二元化合物 分类：离子型氧化物(碱性、两性)、过渡型氧化物 (酸性、碱性、两性)、共价型氧化物(酸性、两 性、中性)性质：氧化物最重要的性质是酸碱性 A、酸碱性递变规律：1、同一主族元素从上至下最高氧化态的氧 化物酸性减弱，碱性增强2、同一周期从左至右最高氧化态的氧化物 碱性减弱，酸性增强。

3、同一元素的氧化物从低氧化态氧化物到 高氧化态氧化物碱性减弱，酸性增强4、极少数非金属氧化物显中性如CO等B、氧化物酸碱性强弱的度量：用反应的△rGθ来衡量即：酸性氧化物 + 碱 → 产物 △rGθ碱性氧化物 + 酸 → 产物 △rGθ △rGθ负值的绝对值越大，酸性氧化物酸性 越强；碱性氧化物碱性越强注意：上述反应的酸或碱必须是同一种酸 或碱，且浓度、反应外界条件必须相同如书489-490页的例子2-3、臭氧是O2的同素异形体结结构：中心O：sp2杂杂化形成键键角：117o • • μ=1.8×10-30C•m惟一极性单质单质离域大Π键的形成条件：a) 几个原子共平面（共分子平面）b) 均有垂直于分子平面的P轨道 ，互相平行c) P轨道中电子总数小于轨道数的 2 倍以保证键级大于零 臭氧层、臭氧空洞、环保臭氧层：在地球表面20-40km的高空存在臭 氧层，在臭氧层中存在O2与O3间的转化平衡：O+O，O+O2λ 94.5℃ 用冷水速冷弹性硫 369K 斜方硫单斜硫 二者可以相互转变，并在369K时达平衡：ΔHθ=0.398KJmol-1弹性硫的形成S8(s) S8(l) Sn(l)(n>8，开链状线型 分子) S∞(l) S8,S6,S2(l) S8,S6,S2(g) S2(g) S(g)单质硫受热有下列递变：液态时，随着开链的聚合，液体粘度(液体内部产生的阻碍外力作用下的流动或运动的特性。

一般而言，液体分子结构越复杂，其粘度越大) 增大，至473K时最大1)与许多金属 直接化合(2) 与卤素(碘除外)、 氢、氧、碳、磷等直接 作用(3) 与氧化性酸作用(4) 与碱的作用（歧化）硫的化学性质硫的化学性质一、硫化氢 (1)结构：H2S结构与H2O相似 (2)性质：H2S是无色,有腐蛋味，剧毒气体稍溶 于水水溶液呈酸性,为二元弱 酸最重要的性质 是它的还原性： 15-3-2、硫化物和多硫化物·与空气(O2)反应: •与中等强度氧化剂作用 •与强氧化剂反应 H2SO4(浓) + H2S == SO2 +2H2O + S制法 : FeS + 2 HCl (稀) —— H2S + FeCl2FeS + H2SO4 (稀) —— H2S + FeSO4 实验中经常用硫代乙酰胺(TAA)代替硫化氢 CH3CSNH2 +2H2O CH3COO- + NH4- + H2S CH3CSNH2 +3OH- CH3COO- + NH3 + H2O + S2- 1.金属硫化物 颜颜色：(大多数为为黑色,少数需要特殊记忆记忆 ) SnS 棕,SnS2 黄,As2S3 黄,As2S5 黄, Sb2S3橙, Sb2S5橙,MnS 肉,ZnS 白， CdS 黄。

易水解：最易水解的化合物是 Cr2S3和Al2S3溶解性：二、金属硫化物和多硫化物•易溶：NH4+和碱金属硫化物 •微溶：MgS，CaS，SrS(但BeS难难溶) 其余难难溶为为什么重金属的硫化物难难溶于水？稀酸溶性：水溶性：配位酸溶解(浓浓HCl)：氧化性酸溶解(HNO3)： 氧化配位溶解(王水)：碱溶（用NaOH或Na2S） 氧化碱溶：（Na2S2） 2、多硫化物定义：含有多硫链的化合物当x=2时，也称过硫化物如：Na2S + (x-1)S → Na2Sx (x=2-6)(NH4)2S + (x-1)S → (NH4)2Sx (x=2-6)颜色：一般显黄色，随着x的增大，颜色逐渐加 深，由黄色至橙色甚至红色多硫离子结构：链状结构(498页)多硫链中的键长和键角不一定相等化学性质： 遇酸不稳定氧化性还原性15-3-3、硫的含氧化合物含氧酸种类很多：500页表15-4一、二氧化硫、亚硫酸及其盐A、二氧化硫分子结构：见书500页成键方式：与臭氧相同制备：实验室：酸化亚硫酸盐工业：燃烧金属硫化物 物理性质：与有机色素形成无色不稳定的加合物SO2是极性分子易溶于水。

化学性质：处于中间价态：具有氧化性、还原性(为主)酸性氧化物，溶于水成亚硫酸B、亚硫酸分子结构：三角锥形成键情况：S不等性sp3杂化，结合两个羟基氧原子，以 配键结合一个氧原子(存在反馈d-pπ配键的成分) H2SO3的性质质： •二元中强酸（只存在水溶液中）• 氧化性•还还原性•漂白----使品红红褪色-2 - 3 3 2 10 1.7 HSO H SO H × = + + 8 - - 2 3 - 3 10 6.0 SO H HSO × = + + - 2 - 2 - = - 2 = 0.1576V ) SO /H SO ( 3 2 4 0.9362V ) /SO SO ( 3 4 C、亚硫酸盐氧化还原性：jθSO42-/SO32-= -0.92V，jθSO32-/S= -0. 59VSO32-是具有较强还原能力的还原剂，氧化 能力很弱 在空气中被氧化：2Na SO3+O2→2Na2SO4溶解性：碱金属正盐易溶于水，其它金属 离子的正盐微溶于水；酸式盐易溶于水原因：酸式酸根相对酸根而言，电荷低、 半径大，降低了正负离子间的吸引力，导致溶 解度的增大。

该结论具有普遍性二、三氧化硫、硫酸和硫酸盐1、三氧化硫A、分子结构：a、气态：平面三角形，dS-O=141pm，∠OSO=120°成键情况：S取sp2杂化，与三个O原子形成 两个正常σ键，一个σ配键，余下的一对p电子与 三个O原子的两个成单p电子、一对成对p电子形 成大π键：π46 b、液态：单分子SO3和三聚体(SO3)3处于平衡状态 (SO3)3结构：见书502页图15-8成键情况：S取不等性sp3杂化，通过三个O原 子以单键连接成环状，每个S原子以配键分别结合 两个O原子，该配键含有反馈d-pπ配键的成分c、固态： 两种主要形态：(SO3)3，称γ-SO3；(SO3)n称β- SO3b 型晶体石棉状的α-SO3：由β-SO3的长链再组成层状结 构，类似于石棉B、性质：SO3是氧化剂，高温时突出2、硫酸：A、分子结构：见书503页图15-9次要形态：石棉状α-SO3SO3)n结构：见书502页图15-8成键情况： (SO3)3的环打开，并彼此结合成长链 H2SO4的结结构： S：sp。