1、,氧族元素,第十一章 鹵素和氧族元素,第三節(jié) 氧族元素,無機化學多媒體電子教案,11-3-1 氧族元素概述,稱為氧族元素,11-3-1 氧族元素概述,11-3-1 氧族元素概述,p,放射性 元素,11-3-1 氧族元素概述,p,為生命元素。富氧空氣或 純氧用于醫(yī)療和高空飛行， 大量的純氧用于煉鋼。液 氧常用作制冷劑和火箭發(fā) 動機的助燃劑,為火藥(KClO3、S、C) 主角。有斜方硫、單斜硫 等二十多種 同素異形體,少量硒對人體新陳代謝起 調節(jié)作用，過量則有毒。 有光電性質，用于電影、 傳真和制造光電管,可制造合金。在 所有金屬中電阻 最高，用于制造 電阻器材,11-3-1 氧族元素概述,p,典

2、型非金屬 準金屬 金屬,11-3-1 氧族元素概述,p,典型非金屬 準金屬 金屬,價層電子構型為ns2np4，其原子獲兩個電子可達到穩(wěn)定電子層結構，即有較強的非金屬性,常見的氧化數為-2 硫、硒、碲還可利用外層d軌道形 成氧化數為+2、+4、+6的化合物,11-3-1 氧族元素概述,p,11-3-2 氧氣和臭氧,11-3-2 氧氣和臭氧,臭氧的形成,通過電子流、質子流、 短波輻射(紫外線),11-3-2 氧氣和臭氧,11-3-2 氧氣和臭氧,臭氧保護層,存在于離地面20-40km的高空，是保護地 面生物免受太陽強烈輻射的防御屏障,近年來，由于大氣中NO、NO2等氮氧化物和氯氟化碳(CFCl3、

3、CF2Cl2)等含量過多，使臭氧層遭到破壞，則必須采取措施來保護臭氧層,11-3-2 氧氣和臭氧,臭氧的分子結構,三中心 四電子 大鍵,此大鍵為不定域鍵 或離域鍵,臭氧分子中無單電子，為反磁性物質,11-3-2 氧氣和臭氧,大 鍵,11-3-2 氧氣和臭氧,臭氧的性質,11-3-4 過氧化氫,11-3-4 過氧化氫(H2O2),分子結構 (動畫),11-3-4 過氧化氫,物理性質,常用的雙氧水為過氧化氫水溶液 濃度有30%和3%,11-3-4 過氧化氫,化學性質,m,2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g),(4)常溫下分解緩慢，加熱促使分 解加快，153時發(fā)生爆炸反應,11-3-4

4、過氧化氫,化學性質,2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g),m,rH = -196.06 kJmol-1,(1)儲存在光滑塑料瓶或棕色玻璃瓶中,(2)置于陰涼處,(3)加入穩(wěn)定劑,如錫酸鈉、焦磷酸鈉、 8-羥基喹啉等,化學性質,H2O2 + Ba(OH)2 BaO2 + 2H2O,BaO2 可視為H2O2的鹽,-,11-3-4 過氧化氫,化學性質,(1)在酸性和堿性介質中均有氧化性 氧化性 酸性介質堿性介質,11-3-4 過氧化氫,化學性質,(1)在酸性和堿性介質中均有氧化性 氧化性 酸性介質堿性介質,11-3-4 過氧化氫,此反應用于油畫的漂白,化學性質,(1)在酸性和堿性介質中均

5、有氧化性 氧化性 酸性介質堿性介質,11-3-4 過氧化氫,化學性質,(2)還原性較弱，只有遇到比它更強 的氧化劑才表現(xiàn)出還原性,11-3-4 過氧化氫,用 途,優(yōu)點： 還原產物為水，不會引入雜質 過量部分在加熱下即可分解為 水和氧氣逸出,主要用作氧化劑,11-3-4 過氧化氫,化學震蕩反應,11-3-4 過氧化氫,某些反應體系中, 有些組分的濃度會 忽高忽低, 呈周期性變化, 這種現(xiàn)象 稱為化學震蕩 如 H2O2HIO3 Mn2+ CH2(COOH)2 體系,化學震蕩反應,如 H2O2HIO3 Mn2+ CH2(COOH)2 體系 A 400ml 30%H2O2溶液加水稀釋至1L B (42

6、.8g KIO3 + 40ml 2molL-1 H2SO4) 加水稀釋至1L C (15.6g 丙二酸 + 3.38g MnSO4H2O + 0.3g 淀粉）加水稀釋至1L A、B、C等體積混合，溶液顏色周期性變化 “無色藍黑色無色藍黑色”,11-3-4 過氧化氫,演示,化學震蕩反應,11-3-4 過氧化氫,制 備,實驗室： 冷的稀硫酸或稀鹽酸與過氧化鈉作用,Na2O2 + H2SO4 + 10H2O Na2SO410H2O + H2O2,低溫,11-3-4 過氧化氫,制 備,11-3-4 過氧化氫,制 備,以H2和O2為原料， 于有機溶劑(重芳烴和氫化萜松醇)中, 在2-乙基蒽醌和Pd的作用

7、下反應,11-3-4 過氧化氫,11-3-5 硫化氫、硫化物和多硫化物,11-3-5 硫化氫、硫化物和多硫化物,硫化氫,1.制取 實驗室常用硫化亞鐵和稀鹽酸反應,硫化氫,2.性質,無色有腐蛋臭味的有毒氣體,有麻醉中樞神經作用，吸入大量H2S會造成昏迷甚至死亡。 空氣中允許的最大含量為0.01mgL-1。,含H2S的工業(yè)尾氣和實驗室廢氣不允許直接放空，可通入NaOH溶液,H2S + 2NaOH Na2S + 2H2O,硫化氫,2.性質,熔、沸點比水低,完全干燥的H2S穩(wěn)定,不與空氣中氧反應,氫硫酸,1.二元弱酸,HS- H+ + S2-,H2S H+ + HS-,飽和溶液中，c(H2S)=0.1

8、molL-1,c(H+)2c (S2-)=1.410-20,用調節(jié)溶液酸度，改變c (S2-) 進行金屬離子的分離,c(H+)2c(S2-)=c(H2S) ,氫硫酸,2.還原性, H2S +4Cl2 +4H2O H2SO4+8HCl,硫化物,硫化物,硫化物,堿金屬硫化物水溶液顯堿性,硫化物,如 硫化鈉可代替NaOH作為堿使用 俗稱“硫化堿”,S2- + H2O HS- + OH-,某些金屬的硫化物遇水發(fā)生完全水解,如 Al2S3+6H2O 2Al(OH)3+ 3H2S Cr2S3+6H2O 2Cr(OH)3+3H2S,多硫化物,在可溶硫化物的濃溶液中加入硫粉時,隨著x的增加，其顏色從黃-橙黃-

9、紅,Na2S + (x-1)S Na2Sx x=26,多硫化物,結構類似,性質對比如下,多硫化物 過氧化物,SS OO,多硫化物,多硫化物 過氧化物,多硫化物,多硫化物 過氧化物,為分析化學常用試劑 還用作殺蟲劑、脫毛劑,11-3-6 硫的氧化物、含氧酸及其鹽,11-3-6 硫的氧化物、 含氧酸及其鹽,二氧化硫(SO2),硫的氧化物,三氧化硫(SO3),硫的氧化物,如 10SO3 + 2P4 10SO2 + P4O10 SO3 + 2KI K2SO3 + I2,含氧酸系列,含氧酸系列,1.亞硫酸及其鹽,1.亞硫酸及其鹽,亞硫酸,SO2溶于水即得亞硫酸 (10%),有人認為SO2在水溶液中 基本

10、上是以SO2H2O形式存在,亞硫酸,H2SO3僅存在于水溶液中 游離狀態(tài)尚未制得,可使蘸有KMnO4溶液、或I2淀粉、或品紅試液的試紙褪色,亞硫酸,以還原性為主, 如 2H2SO3+O2 2H2SO4 H2SO3 + I2 + H2O H2SO4+ 2HI,亞硫酸鹽,在難溶鈣鹽溶液中通入SO2 可使其轉變?yōu)橐兹芩崾禁} CaSO3 + SO2 + H2O Ca(HSO3)2,2Na2SO3 + O2 2Na2SO4,4Na2SO3 3Na2SO4 + Na2S,2.硫酸及其鹽,2.硫酸及其鹽,S,2p,2p,O,O,sp3,3d,2p,2p,O,O,H,1s,鍵 (p-d)鍵,H,1s,硫酸的結

11、構,硫酸的性質,濃硫酸與水混合時放出大量熱，使 水局部沸騰而飛濺，所以只能將濃 硫酸倒入水中，不可將水倒入酸中,硫酸的性質,可用來干燥不與其起反應的氣體 如 Cl2、H2、CO2等,從一些有機化合物中奪取與 水分子相當的氫和氧 C12H22O11 12C+11H2O,濃硫酸能燒壞皮膚和衣服，使用時必須小心，萬一濺到皮膚上，應立即用大量水沖洗，然后用2%小蘇打或稀氨水沖洗,硫酸的性質,Al、Fe、Cr在冷、濃硫酸中被鈍化,硫酸鹽除BaSO4、PbSO4、CaSO4、 SrSO4等難溶，Ag2SO4稍溶于水外， 其余都易溶,硫酸鹽和礬,酸式鹽大多易溶于水,硫酸鹽和礬,膽礬或藍礬 綠礬 皓礬 CuS

12、O45H2O FeSO47H2O ZnSO47H2O 以上是假礬,如 CuSO45H2O FeSO47H2O,帶結晶水的過渡金屬硫酸鹽俗稱礬,真正的礬： M(I)2SO4M()2(SO4)324H2O M(I)2SO4M()SO46H2O,如 明礬 K2SO4Al2(SO4)324H2O 摩爾鹽 (NH4)2SO4FeSO46H2O,硫酸鹽和礬,(1) 活潑金屬硫酸鹽在高溫下穩(wěn)定,如 Na2SO4、 K2SO4、 BaSO4,(2) 一些重金屬硫酸鹽加熱分解,3.焦硫酸及其鹽,3.焦硫酸及其鹽,焦硫酸(H2S2O7),無色晶狀固體,焦硫酸,無色晶狀固體,SO3 + H2SO4 H2S2O7,H2S2O7 + H2O 2H2SO4,焦硫酸鹽,酸式硫酸鹽加熱至熔點以上 脫水轉變?yōu)榻沽蛩猁},焦硫酸鹽,4.硫代硫酸及其鹽,4.硫代硫酸及其鹽,硫代硫酸鈉,硫代硫酸鈉,硫代硫酸鈉,2-,2-,硫代硫酸鈉,5.過硫酸及其鹽,5.過硫酸及其鹽,可視為過氧化氫的衍生物,如 過二硫酸,5.過硫酸