1、第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 学习指南第一节 氧及其化合物第二节 硫及其化合物第三节 氮及其化合物第四节 磷及其化合物第五节 碳、硅、硼及其化合物习题 习题参考答案第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 本章重点：v1.氧及其化合物v 2.硫及其重要化合物 v3.氮及其重要化合物 v4.磷及其重要化合物 v5.碳、硅、硼及其化合物本章难点：v1.硫的含氧酸盐的性质地变规律 v2.硝酸盐受热分解的递变规律 v3.磷的含氧酸盐的性质递变规律第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫
2、硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 第一节氧及其化合物 氧 氧是地壳中含量最多的元素，氧有 3 种同位素：能形成O2和O3两种单质。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 氧分子结构 表示由3个电子构成的键，称为3电子键。简式表明O2分子中存在叁键，即一个键和两个3电子键。每个3电子键中有1个未成对电子，2个键则有2个未成对电子，并且自旋平行，致使O2表现出顺磁性。3电子键比2电子键弱得多，键能约为其1/2，故O2的化学性质比较活泼。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 氧气是无色、无臭的气体，常温
3、下 1 L 水中可溶解 49 mL 氧气，这是水生生物赖以生存的基础。近年来，水污染导致其含氧量减少，使浮游生物、鱼、虾等难以生存。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 氧气的用途 主要用于助燃和呼吸。炼钢采用纯(富)氧吹炼；切割、焊接金属的氧炔焰温度高达 3 000；液态氧、氢的剧烈燃烧可使火箭飞向太空；木屑、煤粉浸泡在液氧中制成的“液态炸药”使用方便，成本低廉；富氧空气在医疗急救、登山、高空飞行中普遍使用。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 臭氧 臭氧是浅蓝色气体，因它有特殊的鱼腥臭味，故
4、名臭氧。是氧的同素异形体。空气中放电，例如雷击、闪电或电焊时，都会有部分氧气转变成臭氧，人们就能嗅到它的臭味。臭氧层 离地面 20 40 km 的高空处，存在较多的臭氧，称为臭氧层。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 O3 是由太阳的紫外辐射引发 O2 分子离解成的：如此保证O3 在臭氧层的平衡，也避免了过多的太阳紫外线到达地球表面，减弱了它对地球生物的伤害。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 O3是比O2更强的氧化剂能氧化许多不活泼的单质如Hg、Ag、S等，而O2则不能。第十一章第十一章
5、非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 过氧化氢 俗称双氧水。纯品是无色粘稠液体，能和水以任意比例混合。市售品有 30%和 3%两种规格。过氧化氢的结构 H O O H O O 称为过氧键。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 过氧化氢的主要性质如下：热稳定性差 H2O2 中过氧键 O O 的键能较小，不稳定，可按下式分解(此反应室温下不明显，150 以上猛烈进行)。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 氧化性 H2O2中氧的氧化值为-1，这种中间氧化态预示它既具有
6、氧化性又具有还原性。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 还原性过氧化氢的主要用途 3%过氧化氢在医药上作消毒剂；在纺织上用作漂白剂和脱氯剂。在精细化工生产中，过氧化氢无论作氧化剂或还原剂都很“干净”，因为它反应后的生成物不会留下杂质，污染介质。用它制造过硼酸盐或过碳酸盐，在近代高空技术中，纯过氧化氢曾被用作火箭燃料。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 过氧化氢浓溶液和蒸气对人体都有较强的刺激作用和烧蚀性。30%过氧化氢接触皮肤时，会使皮肤变白并有刺痛感。过氧化氢蒸气对眼睛粘膜有强烈的刺激作用
7、。人体若接触浓的过氧化氢，须立即用大量的水冲洗。氧化物的键型 离子型、共价型和过渡型 多数金属(特别是A，A，A，B，B及第一过渡系的金 属)氧化物都是由离子键形成的离子化合物，其固体属离子晶体，具有较高的熔点、沸点和硬度。对于金属性不强的金属的氧化物如PbO，SnO等虽主要表现为共价性，但因晶体为层状结构而具有较高的熔点。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 氧化值很高的过渡金属氧化物如CrO3,Mn2O7等多为比较典型的分子晶体，熔点、沸点均较低。非金属氧化物都是共价键，多数也为熔点、沸点较低的分子晶体；少数非金属氧化物为巨型分子(如SiO
8、2为原子晶体、B2O3为层状晶体、SeO2为链状晶体)，它们也都有相当高的熔点、沸点。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 氧化物的酸碱性 氧化物可分为以下4类：酸性氧化物与碱中和生成盐和水，如B2O3、CO2、SiO2、SO3、P4O10等；碱性氧化物与酸中和生成盐和水，如Na2O、CaO等；两性氧化物与酸或碱中和都生成盐和水，如BeO、ZnO、Al2O3、Cr2O3等；不成盐氧化物与酸和碱皆不反应，如CO、N2O等。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 元素氧化物的酸碱性呈现以下递变规律：(
9、1)同周期元素最高氧化值的氧化物从左往右，碱性递减，酸性递增；(2)同族元素，相同氧化值的氧化物从上往下，酸性递减，碱性递增(这一规律在 d 区表现不明显)。(3)同一元素，不同氧化值的氧化物，其氧化值从低到高，碱性递减，酸性递增。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 第二节 硫及其化合物 S 第 A 族元素，原子的价层电子构型为3s23p4，能形成-2，+2,+4,+6 价矿物：有闪锌矿(ZnS)、方铅矿(PbS)、黄铁矿(FeS2)、辉锑矿(Sb2S3)、石膏 CaSO4)、天青石(SrSO4)、重晶石(BaSO4)等。第十一章第十一章 非
10、金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 单质硫 硫的3 种同素异形体：斜方硫(菱形硫)、单斜硫和弹性硫。天然硫即斜方硫，为柠檬黄色固体，不溶于水，而易溶于 CS2 和CCl4 等有机溶剂。硫的化学性质 与氧比较，氧化性较弱，但在一定条件下也能与许多金属和非金属作用，形成硫化物。例如：在加热的条件下:第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硫的氧化物和含氧酸 二氧化硫 SO2 是无色气体，有强烈的刺激气味。容易液化，液化温度为-10，在 0 时液化压力仅需 193 kPa。液态 SO2 储存在钢瓶中备用，液态 SO2 用
11、作致冷剂，能使系统的温度降至-50。亚硫酸 SO2 易溶于水，常温下 1 L 水能溶 40 L SO2，相当于 10%的溶液。若加热可将溶解的 SO2 完全赶出。SO2 溶于水生成不稳定的亚硫酸(H2SO3)，它只能在水溶液中存在，游离态的 H2SO3 尚未制得。H2SO3 是二元中强酸.第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 二氧化硫和亚硫酸既有氧化性又有还原性，但以还原性为主。SO2是有害气体，低浓度时主要危害上呼吸道，浓度高时会致人呼吸困难，甚至死亡。在大气中，SO2是严重的污染源，三氧化硫 制备:第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二
12、二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 纯净的 SO3 是易挥发的无色固体，熔点 16.8，沸点 44.8。它极易与水化合，生成 H2SO4，并放出大量热 SO3 在潮湿空气中易形成酸雾。SO3 有强氧化性。硫酸硫酸的性质 纯浓 H2SO4 是无色透明的油状液体，工业品因含杂质而发浑或呈浅黄色。浓硫酸具有脱水性、吸水性，氧化性。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 浓硫酸的腐蚀作用（脱水性）用硫酸在木质上写字第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 浓 H2SO4氧化性 属于中等强度的氧化剂，
13、但在加热的条件下，几乎能氧化所有的金属和一些非金属。+4H2SO4(+4H2SO4(浓浓)第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 冷的浓 H2SO4 活泼金属铁和铝在冷浓H2SO4中“钝化”。所以常用铁罐储运浓 H2SO4(浓度必须在 92.5%以上)。硫酸的生产与用途 生产H2SO4都以接触法为主。此法主要分为三阶段：焙烧黄铁矿或硫燃烧得到SO2；在V2O5催化下将SO2氧化为SO3；用98.3%的浓H2SO4吸收SO3得发烟硫酸，加稀酸调整浓度到98%，即得市售品。吸收SO3不能直接用水，否则会形成难溶于水的H2SO4酸雾，并随尾气排出；而用
14、浓H2SO4吸收，因水蒸气压力低，不会形成酸雾。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 发烟硫酸 含有过量SO3的浓H2SO4称为发烟硫酸(H2SO4xSO3)。含SO3 20%25%，焦硫酸 含SO3 40%50%。当H2SO4和SO3的物质的量之比为11(含45%SO3)时，这种发烟硫酸称为焦硫酸(H2SO4SO3或H2S2O7)。其凝固点为35，故在常温下是无色晶体。发烟硫酸比H2SO4有更强的氧化性，主要用作有机合成的磺化剂以及硝化反应中的脱水剂。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硫的
15、含氧酸盐 硫酸盐的溶解性 多数硫酸盐易溶于水，只有CaSO4、SrSO4、PbSO4、Ag2SO4难溶或微溶。BaSO4难溶于水，也不溶于酸和王水。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硫酸盐的热稳定性 A和A族元素的硫酸盐对热很稳定，加热到1000也不分解；过渡元素硫酸盐在高温下可以分解。(NHNH4 4)2 2SOSO4 4第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硫酸盐的水合作用 许多硫酸盐从溶液中析出时都带有结晶水，例如CuSO45H2O，ZnSO47H2O等。这类硫酸盐受热时会逐步失去其结
16、晶水，成为无水盐。制备水合硫酸盐通常是在室温下晾干，以免脱去结晶水。硫酸复盐 硫酸盐的另一特征是容易形成复盐，例如：K2SO4Al2(SO4)324H2O,(NH4)2SO4FeSO46H2O 等，将两种硫酸盐按比例混合，即可得到硫酸复盐。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 酸式硫酸盐 H2SO4是二元酸，除生成正盐外，还能形成酸式盐。例如NaHSO4，KHSO4等。它们都可溶于水，并呈酸性，市售“洁厕净”的主要成分即NaHSO4。过硫酸盐 分子中含有过氧基OO，如K2S2O8或(NH4)2S2O8。(NH4)2S2O8为白色结晶，干燥制品比
17、较稳定，潮湿状态或在水溶液中易水解：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硫的几种低氧化态含氧酸盐的性质第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硫化氢和硫化物 硫化氢 H2S是无色有臭蛋味的气体，。有毒!吸入后引起头疼、晕眩，具有麻醉神经中枢的作用，大量吸入会严重中毒甚至死亡。是大气污染物 H2S能溶于水，20时1体积水能溶解2.6体积的H2S。完全干燥的H2S气体是很稳定的，不易和空气中的O2作用。其水溶液的稳定性却显著下降，在空气中很快析出游离硫，而使溶液变浑：第十一章第十一章 非金属元素非金
18、属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 氢硫酸 H2S的水溶液称为氢硫酸，它是二元弱酸，它有较强的还原性 第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硫化物 金属硫化物 Na2S在工业上称为硫化碱，价格比较便宜，常代替NaOH作为碱使用。Ca、Sr、Ba、Zn、Cd等的硫化物，以及硒化物、氧化物，都是很好的发光材料,广泛用于夜光仪表和黑白、彩色电视中。硫化物的性质概述 颜色许多硫化物具有特殊的颜色，Na2S白、MnS肉红、SnS2深棕、K2S白、FeS黑、CdS黄、BaS白、NiS()黑、PbS黑、CoS()黑、CuS黑、ZnS白、A
19、g2S黑、HgS黑。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 溶解性 溶于水的硫化物：Na2S K2S 不溶于水而溶于稀酸的硫化物:FeS 不溶于水和稀酸的硫化物:CuS、Ag2S黑、HgS黑 水解性 例如，Na2S的水解显著：Na2S+H2O=NaHS+NaOH Al2S3遇水完全水解：Al2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 第三节 氮及其化合物 氮气 N2 是无色、无臭、无味的气体，主要存在于大气中。它虽是典型的非金属元素，N2 的具有种高度化学稳定
20、性，氮气常用作保护气体。N2的分子结构 一个键和2个键第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 工业制备 氮气主要由液态空气经分馏制得。氨与铵盐氨第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 氨气 是无色、有臭味的气体。在常压下冷 到-33，25加压到990 kPa，氨即凝聚为液体，称为液氨，储存在钢瓶中备用。必须注意，在使用液氨钢瓶时，减压阀不能用铜制品，因铜会迅速被氨腐蚀。液氨气化时，气化热较高(23.35 kJmol-1)，故氨可作致冷剂，但目前已逐渐被取代。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二
21、二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 NH3分子呈三角锥形，分子中的正、负电荷中心不重合，为强极性分子，极易溶于水。常温下1体积H2O能溶解700体积NH3。氨的化学反应主要有以下三方面加合反应 从结构上看，氨分子中的氮原子上有孤对电子，倾向于与别的分子或离子形成配位键。例如，NH3与酸中的H+反应：HNHH+H+=HNHHH第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 氧化反应 NH3分子中N的氧化值为-3，处在最低氧化态，只具有还原性。NH3经催化氧化，可得到NO。NH3很难在空气中燃烧，但能在纯氧中燃烧，生成N2：4NH3+3O2 2N2
22、+6H2O 氨在空气中的爆炸极限体积分数为16%27%，氨气爆炸事故也曾发生，因此要注意防止明火。氨和氯或溴会发生强烈反应。用浓氨水检查氯气或液溴管道是否漏气，就利用了氨的还原性。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 取代反应 NH3遇活泼金属，其中的H可被取代。例如:氨和金属钠生成氨基钠的反应(金属铁催化)：2NH3+2Na 2NaNH2+H2第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 铵盐 铵盐多是无色晶体，易溶于水，有热稳定性低、易水解的特征热稳定性 不少铵盐在常温或温度不高的情况下即可分解，其
23、分解产物取决于对应酸的特点。对应的酸有挥发性时，分解生成NH3和相应的挥发性酸。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 水解性 若在铵盐溶液中加入强碱并稍加热，上述平衡右移，即有氨气逸出。这一反应常用来鉴定NH4+离子。NHNH4 4+被氧化被氧化第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硝酸 硝酸的品种 65%68%HNO3 无色透明液体，密度为1.391.42 gcm-3，受热或经日光照射，或多或少分解出少量NO2致使HNO3有时呈浅黄色。发烟硝酸 含 HNO3 约 98%，密度 1.5 g cm
24、-3以上。由于含有 NO2 而呈黄色。这种硝酸有挥发性，逸出的 HNO3 蒸气与空气中的水分形成的酸雾似发烟，故称发烟硝酸。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 红色发烟硝酸 即纯硝酸(100%HNO3)中溶有过量的 NO2，故呈红棕色。当敞开容器盖时，会不断逸出红棕色的 NO2 气体。它比普通硝酸具有更强的氧化性，可作火箭燃料的氧化剂，多用于军工方面。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硝酸的制备 工业上制备HNO3的主要方法是氨的催化氧化法。将氨和空气的混合气体通过灼热(800)的铂网，N
25、H3被氧化成NO。随后，进一步和空气中的O2反应生成NO2。NO2遇水发生歧化反应而得HNO3。各步的反应式如下：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硝酸的化学性质 酸性HNO3是强酸，具有强酸的一切性质。HNO3的氧化性最为突出。浓硝酸能氧化C，S，P，I2等非金属，例如：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 HNO3和金属之间的反应 硝酸的还原产物 浓HNO3的主要还原产物是NO2，稀HNO3为NO。稀HNO3与活泼金属如锌、镁、铁等作用时，有可能进一步还原成N2O，N2甚至NH4+。例如
26、：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 金属的氧化产物 多数金属的氧化产物为硝酸盐，只有氧化物难溶于HNO3的金属(如Sn,W,Mo等)才生成氧化物；至于金属在硝酸盐中的价态，与其相应电对的电极电势值有关：表明HNO3还可将Fe2+氧化为Fe3+，而不能将Pb 2+氧化为PbO2，所以过量的HNO3溶解铁时生成Fe(NO3)3，而溶解铅则只能生成Pb(NO3)2。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 王水 一体积浓硝酸和三体积浓盐酸的混合液。Au,Pt等贵金属不能被HNO3溶解，只能溶于王水。第
27、十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硝酸盐 活泼金属(比Mg活泼的碱金属和碱土金属)分解时放出O2，并生成亚硝酸盐：活泼性较小的金属(在金属活动顺序表中处在Mg与Hg之间)的硝酸盐，分解时得到相应的氧化物、NO2和O2：活泼性更小的金属(活泼性比Hg差)的硝酸盐，则生成金属单质、NO2和O2：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 亚硝酸和亚硝酸盐亚硝酸(HNO2)是一种较弱的酸，它只能以冷的稀溶液存在，浓度稍大或微热，立即分解：亚硝酸盐 相当稳定。NaNO2和KNO2是两种常用的盐在工业上，生产
28、HNO3或硝酸盐时所排放的尾气中常含有NO和NO2，用碱液吸收就能得到亚硝酸盐。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 亚硝酸盐用途 偶氮染料、硝基化合物的制备；作媒染剂、漂白剂、金属热处理剂、电镀缓蚀剂等；食品工业如鱼、肉加工的发色剂。必须注意！亚硝酸盐有毒!公认的强致癌物之一。曾有人误食含有NaNO2的食盐，引起中毒死亡事故。蔬菜中含有较多的硝酸盐，如果在较高温度下存放时间过久，在细菌和酶的作用下，硝酸盐会被还原成亚硝酸盐，因此隔夜的剩菜不吃为好腌制时间不够长的咸菜，各类鱼、肉罐头等都不宜吃得过多。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二
29、)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 亚硝酸盐的化学性质 亚硝酸盐既有氧化性又有还原性。在酸性溶液中HNO2以氧化性为主。当亚硝酸盐遇到了强氧化剂时，可被氧化成硝酸盐。固体亚硝酸盐与有机物接触，易引起燃烧和爆炸。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 含氮氧化物废气的处理 工业上一般用碱液吸收法处理。所用碱为NaOH或Na2CO3(通常用废碱液)。吸收反应并非简单的酸碱中和，其中包含有歧化和逆歧化反应：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 第四节磷及其化合物 单质磷 单质磷有多种同素异形体，
30、常见的是白磷和红磷。白磷见光逐渐变为黄色，故又叫黄磷。白磷 白色或黄色 透明蜡状固体 化学性质活泼 在空气中自燃(燃点40)暗处发光需储存在水中 易溶于CS2 剧毒(口服0.1 g即可致死)第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 红磷 质软暗红色固体比较稳定热至400才能燃烧不发光一般密闭保存不溶于CS2无毒。制备单质磷 工业上制备单质磷是将磷酸钙矿石、砂(SiO2)和煤按一定比例混合后在电弧炉中熔烧(1300)得：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 经测定，白磷的相对分子质量相当于P4，通常简
31、写成P。单质磷的用途 白磷主要用于制备纯度较高的P4O10、H3PO4、PCl3、POCl3(三氯氧磷)，P4S10(供制备农药用)等。少量用于生产红磷，军事上用它制作磷燃烧弹、烟幕弹等。红磷是生产安全火柴和有机磷的主要原料。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 磷的氧化物 六氧化四磷和十氧化四磷 它们分别是磷在空气不足和充足情况下燃烧后的产物，分子式是P4O6和P4O10，其结构都与P4的四面体结构有关，有时简写成P2O3和P2O5。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 六氧化四磷(P4O6)
32、是有滑腻感的白色固体，气味似蒜，在24 时熔融为易流动的无色透明液体。能逐渐溶于冷水而生成亚磷酸，故又叫亚磷酸酐：在热水中则激烈地发生歧化反应，生成磷酸和膦(PH3，大蒜味，剧毒!)：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 十氧化四磷(P4O10)为白色雪花状晶体，即磷酸酐，工业上俗称无水磷酸。358.9 升华，极易吸潮。它能浸蚀皮肤和粘膜，切勿与人体接触。常用作半导体掺剂、脱水及干燥剂、有机合成缩合剂、表面活性剂等。化学性质 P4O10与水反应 只有在HNO3存在下煮沸P4O10的水溶液，才能最终转变为H3PO4。第十一章第十一章 非金属元素非
33、金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 从许多化合物中夺取化合态的水，例如：磷的含氧酸 磷有多种含氧酸，次磷酸 H3PO2 一元酸 亚磷酸 H3PO3 二元酸 (正)磷酸 H3PO4 三元酸 焦磷酸 H4P2O7 四元酸 偏磷酸 HPO3 一元酸 重点讨论H3PO4和H3PO3第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 磷酸(H3PO4)市售品H3PO4含量一般为83%，为无色透明的粘稠液体，当H3PO4含量高达88%以上时，在常温下即凝结为固体。100%H3PO4为无色透明的晶体，熔点42.35，易溶于水。H3PO4 无氧化性、无
34、挥发性，属中强酸。它的特点是有较强的配位能力，能与许多金属离子形成可溶性的配合物。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 H3PO4的用途 大量用于生产各种磷肥。此外，还用在电镀、塑料、有机合成(作催化剂)、食品(酸性调味剂)等工业。H3PO4 也是制备某些医药及磷酸盐的原料。制备 工业品H3PO4一般以磷灰石为原料，用76%左右的H2SO4进行复分解制得：Ca3(PO4)2+3H2SO4=3CaSO4+2 H3PO4 第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 亚磷酸(H3PO3)是二元中强酸，分子中
35、有1个H原子直接与P原子相连，故不会离解。受热发生歧化反应，生成H3PO4和PH3(膦)：4H3PO3 3H3PO4+PH3 相当强的还原性 H3PO3+CuSO4+H2O Cu+H3PO4+H2SO4 H3PO3+HgCl2+H2O Hg+H3PO4+2HCl第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 磷酸盐 一取代盐 NaH2PO4 （磷酸二氢钠 ）NH4H2PO4（磷酸二氢铵）CaHPO4（磷酸氢钙）。二取代盐 Na2HPO4（磷酸氢二钠）(NH4)2HPO4（磷酸氢二铵）Ca(H2PO4)2（磷酸二氢钙）。三取代盐(正盐)Na3PO4（磷酸钠
36、）(NH4)3PO4（磷酸铵）Ca3(PO4)2（磷酸钙）。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 磷酸盐的性质 溶解性 正盐和二取代酸式盐除了Na+,K+,NH 4+盐外大多难溶于水；一取代酸式盐均易溶于水。水解性 可溶性磷酸盐在溶液中有不同程度的水解作用。Na3PO4溶液有很强的碱性。Na2HPO4以水解反应为主，溶液呈弱碱性。NaH2PO4溶液呈弱酸性。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 磷酸盐的用途KH2PO4 是重要的磷钾肥。Na3PO4 常被用作锅炉除垢剂、金属防护剂、橡胶乳汁凝固剂
37、、织物丝光增强剂，以及洗衣粉的添加剂。磷污染的主要来源是流失的磷肥和生活污水中的含磷洗涤剂，因此，推广使用无磷洗涤剂。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 磷的氯化物 三氯化磷(PCl3)无色透明液体，在空气中发烟，有刺激性，能刺激眼结膜，并引起咽喉疼痛、支气管炎等。用作半导体掺杂源、有机合成的氯化剂和催化剂、光导纤维材料及医药工业原料等。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 制备：由干燥的氯气和过量的磷反应制得：性质：极易水解：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷
38、磷 碳碳 硅硅 硼硼 五氯化磷(PCl5)白色或淡黄色结晶，易潮解，在空气中发烟，易分解为 PCl3 和 Cl2。有类似 PCl3 的刺激气味，有毒和腐蚀性。用作氯化剂和催化剂、分析试剂。也用于医药、染料、化纤等工业。制备 由PCl3和过量的氯气作用而制得：第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 水解性 易水解。若水量不足，生成氯氧化磷和氯化氢：PCl5+H2O=POCl3+2HCl 在过量的水中则完全水解：POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl 第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 第五节碳
39、、硅、硼及其化合物 碳及其化合物 碳 价层电子构型为：同位素 12C，13C，14C 同素异形体 金刚石 石墨 C60结构碳 第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 金刚石 硬度大，被大量用于切削和研磨材料。石墨 由于导电性能良好，又具化学惰性，耐高温，广泛用作电极和高转速、轴承的高温润滑剂，也用来作铅笔芯。C60结构碳 32面体，即由12个正五边形和20个正六边形组成 第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 碳的氧化物 一氧化碳 CO 是无色无臭的有毒气体，它是煤炭 及烃类燃料在空气不充分条件下燃
40、烧产生的。当空气中 CO 的体积分数达到 0.1%时，就会引起中毒。它能和血液中的血红蛋白结合，破坏其输氧功能(CO 与血红蛋白中的铁的结合力比 O2 大 210 倍)，使人的心、肺和脑组织受到严重损伤，甚至死亡。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 CO的用途：多数工业燃料中含有CO，如以下几种燃气中CO都占有相当比例：水煤气 CO 40%50%，H2 45%50%，CO2 3%7%，N2 4%5%。发生炉煤气 CO 20%35%，H2 5%10%，N2 55%65%。干馏煤气 H2 45%54%，CH4 28%34%，CO 8%10%，CO
41、2及N2 6%7%。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 一氧化碳的还原性 +第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 CO具有加合性 在一定条件下能以C原子上的孤对电子配位，与金属单质作用生成金属羰基化合物，如Ni(CO)4，Fe(CO)5等。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 二氧化碳 CO2 是无色无臭的气体，易液化，常温加压成液态，储存在钢瓶中。液态 CO2 气化时能吸收大量的热，可使部分 CO2 被冷却为雪花状固体，称作“干冰”。干冰是分
42、子晶体，熔点很低，在-78.5 升华，是低温制冷剂，广泛用于化学与食品工业。CO2能溶于水，20时1 L水中约溶解0.9 L CO2，溶解的CO2只有部分生成H2CO3，饱和的CO2水溶液pH为4左右。H2CO3很不稳定，只能在水溶液中存在，是二元弱酸。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 制备 实验室常由盐酸和CaCO3作用来制备CO2：工业上，CO2主要来自煅烧石灰石或发酵工业的副产品：用途 制备尿素：冷冻剂、灭火剂以及食品工业等方面的应用。（NHNH2 2)2 2CO+HCO+H2 2O O第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧
43、氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 碳酸盐 正盐和酸式。它们的溶解性和热稳定性有着显著差异。溶解性 多数碳酸盐难溶于水，Na2CO3 K2CO3、(NH4)2CO3易溶于水。就难溶的碳酸盐来说，其相应的酸式盐通常比正盐的溶解度大一些。热稳定性 多数碳酸盐的热稳定性较差，分解产物通常是金属氧化物和CO2。比较其热稳定性，大致有以下规律：碳酸酸式碳酸盐碳酸盐第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 对不同金属离子的碳酸盐，其热稳定性表
44、现为:铵盐过渡金属盐碱土金属盐碱金属盐例如:例如:第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 碳化物 碳和电负性较小的元素所形成的二元化合物称为碳化物。有离子型、共价型和金属型三类。离子型碳化物 是由碳和周期表中A，A，A族的金属形成。例如CaC2、Al4C3，它们遇水易水解并生成乙炔或甲烷：CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 共价型碳化物 具有代表性的是碳化硅SiC，俗称金刚砂。它的结构和硬度与金刚石相
45、似，为原子晶体。其熔点高、硬度大，用来制造砂轮、磨石等。金属型碳化物 是由碳和过渡元素中半径较大的B，B，B族金属所形成的间隙化合物，此时碳原子钻入金属晶格的空隙之中。它的熔点高、硬度大、导电性能好。如碳化钨、碳化钛用来制造高速切削工具，热硬性好，使用温度可高达1 000。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硅的化合物 单质硅 在自然界不存在，由石英砂和焦炭在电弧炉中反应生成粗硅：SiO2+2C=Si+2CO 粗硅氯化制得SiCl4，经蒸馏提纯，用氢气还原得到纯硅：SiCl4+H2=Si+4HCl第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)
46、氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硅的化合物 二氧化硅 有晶形和非晶形两种。石英 是常见的SiO2天然晶体；水晶就是无色透明的石英。硅藻土 是天然无定形SiO2，为多孔性物质、工业上常用作吸附剂以及催化剂的载体。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 SiO2的结构 SiO2是原子晶体 每个硅原子位于4个氧原子的中心，并分别与氧原子以单键相连，氧原子又分别与别的硅原子相连，由此形成立体的硅氧网格晶体。所以SiO2与干冰不同，它的熔点、沸点都很高。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 SiO
47、2性质 是酸性氧化物，能与热的浓碱液作用生成硅酸盐 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 SiO2的用途 玻璃钢 以 SiO2 为主要原料的玻璃纤维与聚酯类树脂复合成的材料称为玻璃钢，广泛用于飞机、汽车、船舶、建筑和家具等行业，以取代各种合金材料。石英光纤 (SiO2)具有极高的透明度，在现代通讯中靠光脉冲传送信息，性能优异，应用广泛。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硅酸 是SiO2的水合物(但不能
48、由SiO2与H2O作用制得，因SiO2不溶于水)，它有多种组成，如偏硅酸H2SiO3、正硅酸H4SiO4、焦硅酸H6Si2O7等，可用xSiO2Yh2o表示。习惯上常用简单的偏硅酸H2SiO3代表硅酸。在浓度较大的 Na2SiO3 溶液中加入 H2SO4 或 HCl，则得到硅酸凝胶，经洗涤、干燥就成硅胶。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硅胶 是白色稍透明的固体物质，具有许多极细小的孔隙，每克硅胶的内表面积可达800900 m2，吸附能力很强，是优良的干燥剂。也用作催化剂或催化剂载体。变色硅胶 硅酸浸以CoCl2溶液，并经烘干后，就制成变色
49、硅胶。因无水Co2+离子呈蓝色，水合钴离子Co(H2O)62+呈粉红色。因此，当硅胶由蓝色变为粉红色时，说明已吸足了水；吸水的硅胶经加热脱水后又变为蓝色，重新恢复了吸湿能力。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硅酸盐 硅铝酸盐，均难溶于水 正长石K2OAl2O36SiO2或K2Al2Si6O16 高岭土Al2O32SiO22H2O或H4Al2Si2O9 白云母K2O3Al2O36SiO22H2O或K2H4Al6(SiO4)6 石棉CaO3MgO4SiO2或CaMg3(SiO3)4 泡沸石Na2OAl2O32SiO2nH2ONa2Al2(SiO
50、4)2nH2O 高岭土是粘土的基本成分，纯高岭土是制造瓷器的原料。正长石、云母和石英是构成花岗岩的主要成分。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 Na2SiO3 俗名水玻璃，泡花碱。是颇有实用价值的硅酸盐。用作粘合剂、木材及织物的防火处理、肥皂的填充剂和发泡剂等。第十一章第十一章 非金属元素非金属元素(二二)氧氧 硫硫 氮氮 磷磷 碳碳 硅硅 硼硼 硼的化合物 单质硼 有无定形和晶形两种。硼的熔点、沸点很高，晶体硼很硬(莫氏硬度为9.5)，仅次于金刚石。BN 硼与氮的化合物为BN，结构、性质和用途与石墨相 似，被称作白石墨。三氧化二硼(B2O3
