一非金属单质结构特点非金属单质的化学质市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、(一一)非金属单质结构特点非金属单质结构特点,非金属单质化学性非金属单质化学性质质(二二)无无无无机机机机含含含含氧氧氧氧酸酸酸酸结结结结构构构构特特特特点点点点和和和和酸酸酸酸性性性性强强强强弱弱弱弱改改改改变变变变规规规规律律律律(三三)无无机机含含氧氧酸酸溶溶解解性性、热热稳稳定定性性、氧氧化化还还原原性规律性规律非金属元素总结非金属元素总结第1页1 元元 素素 分分 布布 周期表中位置周期表中位置非金属共非金属共22种种(五种准金属五种准金属)III A IVA VA VIA VII A VIIIA (H)HeB C N O F Ne Al Si P S Cl ArGa Ge As S
2、e Br KrIn Sn Sb Te I XeTl Pb Bi Po At Rn金金 属属第2页非金属共非金属共22种,种,常温压下常温压下气体气体11种种 A族族6种、种、F2、Cl2、O2、N2、H2液体液体1种种 Br2固体固体10种种 I2 At S8 Se Te P4 As B C Si 存在状态存在状态Si:理想半导体材料理想半导体材料Si或或Ge(P,As,Sb,Bi):n型半导体型半导体Si或或Ge(B,Al,Ga,In):p型半导体型半导体第3页2 单质结构和性质单质结构和性质2.1 非金属单质结构和性质非金属单质结构和性质8-N 规则规则:N代表族数代表族数,每个原子每个原
3、子8-N 个价电子可与个价电子可与8-N个个原子连接原子连接,形成形成 8-N个共价键个共价键,即共价数为即共价数为8-N 非金属单质成键规则非金属单质成键规则 非金属单质结构非金属单质结构第八主族第八主族 稀有气体稀有气体 8-8=0为单原子分子为单原子分子,范德华力为内聚力范德华力为内聚力,分子型晶体分子型晶体第4页第七主族第七主族 卤素卤素 8-7=1双原子分子双原子分子,范德华力为内聚力范德华力为内聚力,分子型晶体分子型晶体第六主族第六主族 氧族元素氧族元素 8-6=2氧原子可形成复键氧原子可形成复键,为双原子分子为双原子分子.硫硫,硒硒,碲半径较大碲半径较大,不易形成不易形成p-p
4、键键,而倾向于形成尽可能多单键而倾向于形成尽可能多单键S8第五主族第五主族 氮族元素氮族元素 8-5=3氮氮原原子子可可形形成成复复键键,为为多多重重键键双双原原子子分分子子.磷磷,砷砷,锑锑为三配位有限分子为三配位有限分子 P4 As4PPPP600第5页第四主族第四主族 8-4=4 碳、硅易碳、硅易sp3杂化杂化,四配位金刚石结构四配位金刚石结构,原子晶体原子晶体有些单质因为形成有些单质因为形成大大 键键,多中心键多中心键,键型发生改变,不键型发生改变,不恪守此规则恪守此规则,如如硼单质硼单质中多中心键数目不等于中多中心键数目不等于8-N 小分子物质小分子物质,如单原子稀有气体如单原子稀有
5、气体,双原子分子双原子分子 多原子分子物质多原子分子物质S8 P4 As4大分子大分子(巨型分子巨型分子)物质物质金刚石、晶体硅、硼等原子晶体金刚石、晶体硅、硼等原子晶体混合型晶体混合型晶体:石墨石墨 非金属元素分类非金属元素分类(按结构和性质按结构和性质)第6页1.常温常压下性质常温常压下性质 常温常压下常温常压下,F2、Cl2、Br2、O2、S、P较活泼,其余较活泼,其余在高温下可与其它物质反应。在高温下可与其它物质反应。N2、C、Si、B不活泼不活泼 非金属单质性质非金属单质性质2.与酸反应与酸反应 (1)不与非氧化性酸反应不与非氧化性酸反应(2)C,B,S,P,I2等单质与氧化性酸作用
6、等单质与氧化性酸作用P+5HNO3(浓浓)=H3PO4+5NO2+H2O2B+3H2SO4(浓浓)=2H3BO3+3SO2第7页3.与碱反应与碱反应 (1)Cl2、Br2、I2、S、P等遇碱歧化等遇碱歧化Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O 3S+6OH-=2S2-+SO32-+3H2OP4+3KOH+3H2O =PH3 +3KH2PO2(2)Si B As等与碱反应放出氢气等与碱反应放出氢气Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 这类单质多为两性和准金属这类单质多为两性和准金属亲氧性强亲氧性强,与氧形成含氧酸与氧形成含氧酸第8页4.与水反应与水反应 多数非金属单质不与水反应多
7、数非金属单质不与水反应(1)卤素卤素F2 氧化水氧化水,其余微弱反应其余微弱反应(2)C,B赤热与水蒸气反应赤热与水蒸气反应F2+H2O =2HF +O221C+H2O(g)=CO+H2 B+3H2O(g)=B(OH)3 +3H2第9页3 无机酸结构和强度无机酸结构和强度 分子型氢化物分子型氢化物 无机含氧酸无机含氧酸 熔沸点熔沸点B2H6 CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl AsH3 H2Se HBr SbH3 H2Te HI3.1 分子型氢化物分子型氢化物1.同一族氢化物同一族氢化物 从上到下熔沸点升高从上到下熔沸点升高.2.第二周期第二周期NH3 H2O HF
8、反常高反常高2.同一周期同一周期,不太规律不太规律.与分子极性相关与分子极性相关第10页 热稳定性热稳定性电负性减小,与氢结合能力减弱,稳定性减弱电负性减小,与氢结合能力减弱,稳定性减弱NH3很稳定,很稳定,PH3加热则分解。加热则分解。AsH3和和SbH3在室温时逐步自动分解,在室温时逐步自动分解,BiH3很轻易分解很轻易分解 3.04 3.44 3.98CH4 NH3 H2O HF 3.98 SiH4 PH3 H2S HCl 3.16 AsH3 H2Se HBr 2.96 SbH3 H2Te HI 2.66从左到右从左到右,热稳定性增加热稳定性增加由由上上到到下下热热稳稳定定性性降降低低第
9、11页除除HF外外,其它分子型氢化物都有还原性其它分子型氢化物都有还原性CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl GeH4 AsH3 H2Se HBr SbH3 H2Te HI 还原性依次增强还原性依次增强还原性依次增强还原性依次增强 还还 原原 性性电负性减小,半径增大电负性减小,半径增大,失电子能力递增,还原性增强失电子能力递增,还原性增强第12页 影响酸性原因很多影响酸性原因很多,主要反应在与质子直接相连主要反应在与质子直接相连原子对它束缚力上。束缚力强弱与该原子电子密度原子对它束缚力上。束缚力强弱与该原子电子密度大小有直接关系大小有直接关系.电子密度大小与原子所带
10、负电荷数以及原子电子密度大小与原子所带负电荷数以及原子半径相关系半径相关系.表明是某原子吸引带正电荷原子或表明是某原子吸引带正电荷原子或原子团能力原子团能力.与质子相连原子电子密度与质子相连原子电子密度,决定无机酸强度决定无机酸强度H3O+H2O OH-水溶液酸碱性水溶液酸碱性第13页 同一周期同一周期,从左到右从左到右,酸性依次增强酸性依次增强CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl GeH4 AsH3 H2Se HBr SbH3 H2Te HI 酸性依次增强酸性依次增强酸性依次增强酸性依次增强 原子原子 所带负电荷所带负电荷依次降低依次降低,原子电子密度越来原子电子密
11、度越来越小越小,氢化物酸性依次增强氢化物酸性依次增强酸性酸性:NH3 H2O HF第14页 同一主族同一主族,从上到下从上到下,酸性依次增强酸性依次增强原子所带电荷相同原子所带电荷相同,但它们原子半径增大但它们原子半径增大,电子密度逐步变小电子密度逐步变小,对应氢化物酸性依次增强对应氢化物酸性依次增强.HF HCl HBr HIH2O H2S H2Se 0.32 酸式电离酸式电离 0.22 碱式电离碱式电离 =0.220.32 两两 性性f ff ff f 减小,碱性增强减小,碱性增强例例1Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2例例2 NaOH Mg(O
12、H)2 Al(OH)3 Si(OH)4 增加,碱性渐弱,酸性渐强增加,碱性渐弱,酸性渐强经验规则经验规则(r用用pm为单位)为单位)第21页2.鲍林规则(半定量经验规则)鲍林规则(半定量经验规则)(2)含氧酸含氧酸K1与非羟基氧原子数目与非羟基氧原子数目N有以下关系有以下关系 K1=10 5N-7 即即 pKa 7-5N氧电负性大氧电负性大,对中心原子有较强吸引力对中心原子有较强吸引力,使中心原子正电场增加使中心原子正电场增加(1)多元酸逐层离解常数多元酸逐层离解常数:K1:K2:K3 1:10-5:10-10 例:例:H3PO4、H3AsO4、H2SO3、H2CO3 但有机酸和许多无机酸不适
13、用。但有机酸和许多无机酸不适用。强酸强酸 pKa 0;弱酸弱酸 pKa=0 7 很弱酸很弱酸 pKa=7 14第22页3.非金属含氧酸酸性改变规律非金属含氧酸酸性改变规律(2).同一族元素形成同种类型含氧酸同一族元素形成同种类型含氧酸,从上到下从上到下,酸性减弱酸性减弱(1).同一周期元素形成最高含氧酸同一周期元素形成最高含氧酸,从左到右从左到右,酸性增强酸性增强H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HOBr HOI(3).同一元素形成含氧酸酸性伴随氧化数升高而增强同一元素形成含氧酸酸性伴随氧化数升高而增强(4).从第三周期开始从第三周期开始,若干含氧酸失水形成链状若干含氧酸失水形成链状,环状
14、及网环状及网状状 结构多酸结构多酸,缩和度越高缩和度越高,酸强度越大酸强度越大第23页例例 含氧酸含氧酸 N Ka HClO 0 3.210-8 HClO2 1 1.110-2 HClO3 2 103 HClO4 3 108从结构上分析:从结构上分析:N=X O 键数目,键数目,N,则则X原子原子+,对羟,对羟基氧原子上价电子束缚力基氧原子上价电子束缚力,使,使O H键更轻易断开键更轻易断开电子诱导效应电子诱导效应第24页例例 正磷酸正磷酸H3PO4和焦磷酸和焦磷酸H4P2O7酸性:正酸酸性:正酸 焦酸焦酸 类似有:酸性类似有:酸性 H2SO4 H2S2O7N=1,Ka1=7.510-3 N=
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