十一章节非金属元素及其化合物课件.ppt

1、第十一章第十一章 非金属元素及其化合物非金属元素及其化合物 第三节第三节 氮族元素氮族元素 第二节第二节 氧族元素氧族元素 第一节第一节 卤素卤素 第四节第四节 碳族和硼族元素碳族和硼族元素 第一节第一节 卤素卤素 一、概述一、概述 1、外层电子结构：ns2np5 2、氧化能力：F2Cl2Br2I2 3、化合价：由卤素电子层结构ns2np5决定，除了易获得一个电子显-1价外，这些元素可以表现更高的氧化态+1、+3、+5、+7。三、卤化氢、氢卤酸的卤化物三、卤化氢、氢卤酸的卤化物（一）卤化氢和氢卤酸（一）卤化氢和氢卤酸 1、卤化氢的制备（1）直接合成法（2）复分解法 2、卤化氢的性质、卤化氢的性

2、质 HF最稳定，高温下不分解，而HI在300即大量分解为I2与H2。HF有强腐蚀性，并能腐蚀玻璃 SiO2+4HFSiF4+2H2O （二）卤化物、多卤化物（二）卤化物、多卤化物 1、氯化物AgCl、Hg2Cl2、PbCl2，CuCl难溶于水，其它易溶于水。2、由于氟的氧化性强，元素在氮化物中可呈高氧化态。例如一般卤素银盐为AgX，但有AgF2存在。由于碘离子还原性强，碘化物中元素呈低价氧化态，如FeI2较稳定。3、卤化物可和相同或不相同的卤素分子形成多卤化物，最常见的多卤化物是KI3，是由I2溶于KI中形成。多卤化物所含的卤素可以是一种，也可以是两种或三种，如RbBrCl2、CsBrICl。

3、只有半径大，电荷少的金属离子适于形成多卤化物。（三）相关药物（三）相关药物 1、盐酸2、氯化钠3、氯化钾4、氯化铵5、溴化钠、溴化钾和溴化铵6、碘化钠、碘化钾四、氯的含氧酸四、氯的含氧酸 除氟外，所有的卤素都可以生成含氧酸。卤素的含氧酸以氯的含氧酸最为重要。因素含氧酸和含氧酸盐的许多重要性质，如酸性、氧化性、热稳定性、阴离子碱的强度等都随分子中氧原子数的改变而呈规律性的变化。第二节第二节 氧族元素氧族元素 一、概述一、概述 周期表第VIA族称为氧族元素，包括氧、硫、硒、碲和钋五种元素。价电子层结构ns2np4，氧化态-2、+2、+4、+6，氧仅显-2价(除H2O2及OF2外)。氧族元素原子最外

4、层6个电子，因而它们是非金属(钋除外)，但不及卤素活泼。随着原子序数增大，非金属性减弱，氧硫是非金属、硒、碲是半金属，钋是典型金属。氧的电负性最高，仅次于氟，所以性质非常活泼，与卤族元素较为相似。二、氧、臭氧和过氧化氢二、氧、臭氧和过氧化氢 （一）氧（一）氧 氧是无色、无臭的气体。在标准下，密度为1.429kgL-1；熔点（54.21K）和沸点（90.02K）都较低，液态和固态氧都显淡蓝色；氧在水中的溶解度很小，通常1ml水仅能溶解0.0308mlO2。氧最主要的化学性质是氧化化性。除稀有气体和少数金属外，氧几乎能所有元素直接或间接地化合，生成类型不同，数量众多的化合物。（二）臭氧（二）臭氧

5、常温下，臭氧（O3）是浅蓝色的气体，沸点160.6K、熔点21.6K，O3比O2易溶于水（通常1ml水中能溶解0.49ml O3）。O3的氧化性大于O2。常温下，O3能与许多还原剂直接作用。例如：PbS+2O3=PbSO4+O22Ag+2O3=O2+Ag2O2（过氧化银）2KI+O3+H2O=2KOH+I2+O2 （三）过氧化氢（三）过氧化氢 制备：电解60H2SO4溶液，减压蒸馏得H2S2O8，水解可得H2O2。H2S2O8+2H2O=2H2SO4+H2O2 性性 质质1、不稳定性、不稳定性2H2O22H2O+O22、弱酸性、弱酸性H2O2 H+HO2-H2O2+Ba(OH)2=BaO2+2

6、H2O3、氧化还原性氧化还原性 由于H2O2氧化数处于中间，因此它既显氧化性又显还原性，氧化还原能力与介质的酸碱性有关。以氧化性为主。例如：Cl2+H2O22HCl+O2H2O2+2I-+2H+I2+2H2O Pb+4 H2O2 PbSO4+4H2O三、硫、硫化氢和金属硫化物三、硫、硫化氢和金属硫化物（一）硫（一）硫 1、与金属、氢、碳等还原性较强的物质作用、与金属、氢、碳等还原性较强的物质作用时，呈现氧化性。时，呈现氧化性。H2+S H2SC+2S CS2Hg+S HgS 2、与具有氧化性的酸反应，呈现还原性。、与具有氧化性的酸反应，呈现还原性。S+2HNO3 H2SO4+2NOS+2 H2

7、SO4（浓）3SO2+2H2O 3、在碱性条件下，硫容易发生歧化反应。、在碱性条件下，硫容易发生歧化反应。3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O（二）硫化氢（二）硫化氢 1、弱酸性、弱酸性 H2S为二元弱酸，在溶液中有如下电离平衡：H2S H+HS-K1=9.110-8 HS-H+S2-K2=1.110-12 2、还原性、还原性 在酸性溶液中，氢硫酸是中强还原剂，可被空气中的氧气氧化析出单质硫。2H2S+O2=2S+2H2O 3、沉淀剂、沉淀剂 由于大多数金属硫化物不溶于水，在定性分析中，以H2S作为分离溶液中阳离子的沉淀剂。检验：以Pb(Ac)2试纸检验，H2S使试纸变黑：H2S

8、+Pd（Ac）2=PdS+2HAc（三）金属硫化物（三）金属硫化物 大多数金属硫化物难溶于水 金属硫化物和硫化铵（NH4）S易溶于水。碱土金属硫化物的溶解度较小。可溶性金属硫化物溶于水时，因S2-离子水解使溶液呈碱性。S2+H2O HS-+OH-可溶性硫化物的固体或溶液均被空气中的O2所氧化，并生成多硫化物。四、硫的重要含氧酸及其盐四、硫的重要含氧酸及其盐（一）亚硫酸及其盐（一）亚硫酸及其盐 SO2溶于水，其水溶液就是亚硫酸。H2SO3是二元弱酸。H2SO3 H+HSO3-K1=1.310-2HSO3-H+SO32-K2=1.0210-71、不稳定性、不稳定性 2、氧化还原性、氧化还原性 SO

9、32-+2 H+=SO2+H2ONa2SO3 Na2SO4+Na2SNa2SO3+O2=Na2SO4 SO32-+2H2S+2 H+=2S+3H2O（二）硫酸及其盐（二）硫酸及其盐 纯硫酸（H2SO4）是无色油状液体，凝聚点为283.43K，沸点为603.2K。硫酸为二元强酸，是最常用的三大无机强酸之一。硫酸及其盐的主要化学性质为：1、吸水性和脱水性 2、强酸性和强氧化性 3、浓硫酸的溶解性（三）硫代硫酸及其盐（三）硫代硫酸及其盐 硫代硫酸（H2S2O3）非常不稳定，只能存在于175K以下。常用的是其盐Na2S2O35，俗称为海波或大苏打。S2O32-+H2O HS2O3-+OH-1、遇强酸分

10、解、遇强酸分解 S2O32-+2H+=S+SO2+H2O 2、还原性、还原性 Na2S2O3是中等强度的还原剂。S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+8 Cl-+10H+S2O32-+I2=S4O62-+2I-3、配位性、配位性 S2O32-具有很强的配位能力，能与许多金属形成稳定的配合物。S2O32-+AgBr=Ag(S2O3)-23-+Br-（四）相关药物（四）相关药物1、硫酸钠、硫酸钠Na2SO410H2O在中药中称芒硝或朴硝。2、硫代硫酸钠、硫代硫酸钠五、离子的鉴定五、离子的鉴定 1、S2-利用醋酸铅试纸鉴定，此法用于S2-浓度较大时。S2-+Pb2+=PbS2、SO32-亚

11、硫酸盐遇强酸应会放出SO2气体，SO2具有还原性，能使硝酸亚汞方式纸变黑（Hg22+还原为金属汞）。SO32-+2H+=SO2+H2OSO2+Hg22+2H2O=2Hg+SO42-+4H+3、S2O32-（1）利用S2O32-在酸性介质中的不稳定性来检测。S2O32-+2H+=S+SO2+H2O （2）用AgNO3检验：过量的Ag+和S2O32-作用，先生成白色Ag2S2O3沉淀，此沉淀不稳定，很快分解为Ag2S，沉淀的颜色由白变黄、变棕、最后变成黑色。4、SO42-在确证无F-、SiF62-存在时，用钡离子检验，生成不溶于盐酸的白色沉淀。SO42-+Ba2+=BaSO4 第三节第三节 氮族元

12、素氮族元素 一、概述一、概述 周期表VA族包括氮、磷、砷、锑、铋五种元素，称为氮族元素。通性有：1、价电子层结构为ns2np3，主要氧化态为-3、+3、+5。2、氮族元素得电子趋势较小，显负价较为困难。因此氮族元素的氢化物除NH3外都不稳定，而氧化物均较稳定。3、由于从As到Bi，随着原子量的增加，ns2惰性电子对的稳定性增加。二、氨和铵盐二、氨和铵盐（一）氨（一）氨 氨（NH3）是氮的氢化物，常温下为无色有刺激性气味的气体，极易溶于水，氨的水溶液称为氨水。1、弱碱性、弱碱性2、取代反应、取代反应 NH3分子具有碱性，从氨的结构来看，氨有孤对电子，可以结合质子，显示碱性。NH3分子中的H原子可

13、以被其他的原子或原子团取代，如NaNH2（氨基化钠），CaNH（亚氨基化钙），当三个H原子都被取代，则生成氮化物，如Li3N。3、还原性、还原性4、配位性、配位性 NH3分子中的N原子处于最低氧化态（-3）。在一定条件下，氨具有还原性由于NH3上有孤对电子 Ag+2NH3Ag(NH3)2+（二）铵盐（二）铵盐1、遇强碱分解放出氨气、遇强碱分解放出氨气 NH4+OH-NH3+H2O2、强酸类铵盐水溶液显弱酸性强酸类铵盐水溶液显弱酸性NH4+H2O NH3H2O+H+3、固态铵盐受热时易发生分解反应固态铵盐受热时易发生分解反应 铵盐的热稳定性差，受热时极易分解，分解产物通常与组成有关。NH4Cl

14、NH3+HCl(NH4)2SO4 NH3+NH4HSO4 三、氮的含氧酸及其盐三、氮的含氧酸及其盐（一）亚硝酸及硝酸盐（一）亚硝酸及硝酸盐 1、弱酸性、弱酸性 亚硝酸（HNO2）是一元弱酸。2、不稳定性、不稳定性 3HNO2=HNO3+H2O+2NO3、氧化还原性、氧化还原性 HNO2分子中的N的氧化数为+3，属于中间氧化态，既有氧化性又有还原性。在酸性介质中，HNO2及其盐主要显还原性。如：2NO2-+2I-+4H+=I2+2NO+2H2O 当HNO2与强氧化剂作用时，NO2-为还原剂，被氧化为NO3-。如：5NO2-+2MnO4-+6H+=2Mn2+5NO3-+3H2O（二）硝酸及硝酸盐（

15、二）硝酸及硝酸盐1、不稳定性、不稳定性4HNO3=O2+H2O+4NO22、强氧化性强氧化性 HNO3分子中的N的具有最高氧化态+5，具有强氧化性，可以氧化金属和非金属。（1）氧化非金属）氧化非金属2HNO3+S=H2SO-4+2NO5HNO3+3P+2H2O=3H3PO-4+5NO（2）氧化金属氧化金属 许多非金属都易被其氧化为相应的酸，而HNO3的还原产物一般为NO。四、磷的含氧酸及其盐四、磷的含氧酸及其盐（一）磷酸及其盐（一）磷酸及其盐 常温下纯磷酸为无色晶体，熔点315.3K，能与水按任何比例混合。H3PO4可形成三种类型的盐，即磷酸盐（如Na3PO4），磷酸一氢盐（如Na2HPO4）

16、和磷酸二氢盐（如NaH2PO4）。（二）次磷酸及其盐（二）次磷酸及其盐 纯净的次磷酸（H3PO2）是无色晶体，熔点299.5K，易潮解。H3PO2是一元弱酸，Ka10-2，它的分子中有两个与磷原子直接相连的氢原子。次磷酸及其盐都是强还原剂，可将Ag+、Hg2+、Cu2+等还原。如：Ag+H3PO2+2H2O=4Ag+H3PO4+4H+（三）多磷酸、偏磷酸及其盐（三）多磷酸、偏磷酸及其盐 磷在充足的空气中燃烧生成P4O10，这是由P4四面体结构所决定。磷酐与水作用先形成偏磷酸，然后是焦磷酸，最后得到正磷酸。都是以磷氧四面体为结构基础。五、砷、锑、铋的重要化合物五、砷、锑、铋的重要化合物（一）氢化

17、物（一）氢化物 砷、锑、铋的氢化物（AsH3、SbH3-、BiH3）都是恶臭、无色、剧毒的气体。它们的分子结构与NH3相似，但在水中的溶解度却不大。这些氢化物不稳定，容易分解。它们的稳定性，按AsH3-SbH3-BiH3的顺序依次降低。它们能够还原重金属的盐使金属沉积下来。例如：2AsH3+12AgNO3+3H2O=As2O3+12Ag+12HNO3（二）氧化物及其水化物（二）氧化物及其水化物 砷、锑、铋+3氧化物的酸性依次递减，碱性依次递增。As2O3+3H2O=H3AsO3 As2O3的酸性显著，易溶于碱性溶液形成亚砷酸盐。As2O3+6NaOH=2Na2AsO3+3H2O（三）常见的盐（

18、三）常见的盐 砷、锑、铋常见的盐主要有氯化物、硝酸盐以及亚砷酸和砷酸钠。它们最主要的化学性质是水解性、氧化性和生成配位化合物。六、离子的鉴定六、离子的鉴定 1、NH4+铵盐溶液中加入过量的NaOH试液，加热后的氨气放出，使湿润的红色石蕊试纸变监。NH4+OH-=NH3+H2O2、NO3-取试样数滴于试管中，加入0.1molL-1 FeSO4试液，沿管壁缓慢加入浓H2SO4，使成两液层，界面显棕色为阳极反应。NO3-+3Fe2+4H+=3Fe3+NO+2H2OFe2+NO+SO42-=Fe(NO)SO43、NO2-试管中加入几滴试液、H2SO4和淀粉KI试液，振荡试管，若显蓝色，表明有NO2-存

19、在。2NO2-+4H+2I-=2NO+I2+2H2O4、PO43-取磷酸盐溶液，加硝酸和钼酸铵试液，在70左右温热数分钟，即析出黄色沉淀。PO43-+12MoO42-+3NH4+24H+=(NH4)3PO412MoO312H2O 第四节第四节 碳族和硼族元素碳族和硼族元素 一、概述一、概述 周期表第A族包括碳、硅、锗、锡铅五种元素，称为碳族元素；周期表第A族包括硼、铝、镓、铟、铊五种元素，称为硼族元素。通性：通性：（1）价电子结构为ns2np2，氧化态+2、+4。（2）以Ge到Pb，ns2惰性电子对稳定性增强。二、活性碳的吸附作用二、活性碳的吸附作用 活性碳是具有高吸附能力的单质碳。吸附作用是

20、指气体分子或溶液中溶质附着在某物质表面上的现象。响活性碳吸附量的因素主要有：内因吸附质的性质。外因吸附温度。吸附分为物理吸附和化学吸附。三、碳的氧化物、碳酸及碳酸盐三、碳的氧化物、碳酸及碳酸盐（一）碳的氧化物（一）碳的氧化物 碳的氧化物有多种，主要的氧化物包括CO、CO2等。1、一氧化碳、一氧化碳 CO是无色无臭的气体，沸点181K，熔点68K。2、二氧化碳二氧化碳 CO2是一种无色、无臭、无毒、不能燃烧的气体，比重是空气的1.53倍。CO2化学性质不活泼，但在高温下，能与碳或活泼金属镁、铝等作用。CO2+2Mg 2MgO+C 点燃（二）碳酸及其盐（二）碳酸及其盐 1、C O2溶 于 水 存

21、在 平 衡，大 部 分 以CO2.H2O的形式存在，只有少部分形成H2CO3，与SO2溶于水的情况相似。2、碳酸盐水解由于碳酸是很弱的酸，所以碳酸铂在溶液中水解呈较强的碱性，称为纯碱。3、Na2CO3溶液中加入金属离子，生成何种沉淀，根据碳酸盐及氢氧化物溶解度大小来决定。四、硅的含氧化合物及其盐四、硅的含氧化合物及其盐（一）二氧化硅（一）二氧化硅 强碱或熔融态的碳酸钠与SiO2的反应为：SiO2+NaOH=NaSiO3+H2OSiO2+NaCO3=NaSiO3+CO2熔融（二）硅酸及硅酸盐（二）硅酸及硅酸盐 1、硅酸：在实验室中，用盐酸与可溶性硅酸盐作用可得硅酸，硅酸是很弱的酸，在水中溶解度小

22、。在水中随条件不同，逐步聚合成硅酸凝胶。2、由于硅酸很弱，N a2SiO3在溶液中强烈水解呈碱性 3、鉴定SiO32-：在SiO32-溶液中加入NH4Cl，发生完全水解，且有H2SiO3沉淀生成并放出NH3。五、硼酸和硼砂五、硼酸和硼砂 （一）硼酸（一）硼酸 硼酸H3BO3是无色晶体，微溶液于冷水，在热水中溶解度增大。H3BO3是一元弱酸。要指出的是：要指出的是：硼酸的酸性并不是因为它在溶液中能电离出H+，而是由于硼原子的缺电子性所引起的。硼原子空轨道接受OH-的孤对电子，使H+相对升高，溶液显酸性。（二）硼砂（二）硼砂 硼砂（Na2B4O710H2O）是最常用的硼酸盐，按砂的结构单元，应将其

23、分子式写成：Na2B4O5（OH）48H2O。六、铝、锡、铅的重要化合物六、铝、锡、铅的重要化合物（一）铝的重要化合物（一）铝的重要化合物1、氧化铝、氧化铝（1）氧化铝）氧化铝：Al2O3为一种白色无定形粉末。Al2O3有两种主要变体，-Al2O3和-Al2O3。（2）氢氧化铝氢氧化铝：Al2(SO4)3+6NH3H2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4 氢氧化铝两性氢氧化物，其碱性略强于酸性，但仍属于弱碱。2、铝盐、铝盐（1）铝的卤化物）铝的卤化物 （2）硫酸铝和明矾）硫酸铝和明矾（二）锡的重要化合物（二）锡的重要化合物 1、氧化锡、氧化锡 SnO2是白色固体，可由金属锡在空气中加热生成，不溶于水，也很难溶于酸和碱溶液中，但与共熔能转化为可溶性化合物。SnO2+2NaOH=Na2SnO3+H2O2、氢氧化亚锡氢氧化亚锡 用碱金属的碳酸盐或氢氧化物处理锡（）盐，则有白色的氢氧化亚锡沉淀生成。Sn2+2OH-=Sn(OH)2（白色）（三）铅的重要化合物（三）铅的重要化合物 1、铅的氧化物、铅的氧化物 铅除了有PbO和PbO2以外，还有常见的混合物Pb3O4。2、铅盐铅盐 绝大多数铅盐化合物难溶于水，有颜色或有毒。卤化铅以金黄色的PbI2溶解度最小。PbCl2也难溶，但在热水中易溶。PbSO4难溶于水，但可以溶液于醋酸铵中，生成了难电离的Pb(Ac)。