元素化学第一部分省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第七章氧族元素第1页元素元素氧氧硫硫硒硒碲碲钋钋原子序数原子序数价电子层结构价电子层结构主要氧化值主要氧化值原子半径原子半径/pm离子半径离子半径/pmX2-X6+第一电离能第一电离能/kJmol-1第一电子亲合势第一电子亲合势/kJmol-1第二电子亲合势第二电子亲合势/kJmol-1单键键能单键键能/kJmol-1电负性电负性熔点熔点沸点沸点82s22p4-26614091310141-7801423.50-218.6-183.0163s23p4-2,+2,+4,+6104184291000200-5902682.60112.8444.6344s24p4-2,+2,+4,+611719842941.0195-4201722.45221685525s25p4-2,+2,+4,+613722156870.01901262.304501009846s26p415323056812.02.002549621.通性通性第2页问题问题氧族元素非金属性比卤族强或弱？为何？氧族元素非金属性比卤族强或弱？为何？氧单键键能比同族其它元素小？氧单键键能比同族其它元素小？电负性规律、电子亲合能？电负性规律、电子亲合能？第3页氧第二亲合势是负值，说明成为氧第二亲合势是负值，说明成为-2价氧离子价氧离子时需要吸收能量，所以氧族元素非金属性比时需要吸收能量，所以氧族元素非金属性比卤族元素弱；卤族元素弱；因为上述原因，使常温下，氧与其它单质反因为上述原因，使常温下，氧与其它单质反应较慢；应较慢；氧键能小原因是：氧键能小原因是：a.氧原子半径小，原子之间排斥力大；氧原子半径小，原子之间排斥力大；b.氧原子没有氧原子没有d轨道，不能形成轨道，不能形成d-p 反馈键反馈键.电子亲合能与半径相关，情况类似于电子亲合能与半径相关，情况类似于Cl和和F关关系。系。第4页氧特殊性及其原因氧特殊性及其原因较高电负性，所以在化合物中有较强离子性；较高电负性，所以在化合物中有较强离子性；氧化物很多都有氢键，对物质性质影响较大；氧化物很多都有氢键，对物质性质影响较大；因为没有因为没有d轨道，配位数仅限为轨道，配位数仅限为4，不存在较高，不存在较高（正）氧化态；（正）氧化态；特殊反应活性，除稀有气体外，几乎能和全部元素特殊反应活性，除稀有气体外，几乎能和全部元素反应，且普通都是强反应，且普通都是强放热放热反应。反应。一定条件下氧反应活性！一定条件下氧反应活性！第5页硫、硒、碲性质及递变硫、硒、碲性质及递变单质含有单质含有中等中等活性，都能在空气中燃烧成活性，都能在空气中燃烧成氧化物；氧化物；能和许多金属和非金属化合，但不受非氧能和许多金属和非金属化合，但不受非氧化性酸所侵蚀；化性酸所侵蚀；从上到下：从上到下：1.金属性递增（金属性递增（？）；）；2.氢化物稳定性递减（氢化物稳定性递减（？）3.除水外，氢化物挥发性递降（除水外，氢化物挥发性递降（？）4.氢化物酸强度递增（氢化物酸强度递增（？）；第6页1.钋能溶解在硫酸、硝酸、盐酸中为证钋能溶解在硫酸、硝酸、盐酸中为证碱性递变碱性递变。2.因为从上到下，成键轨道越来越大及稀因为从上到下，成键轨道越来越大及稀散，因而同氢散，因而同氢1s轨道重合越来越不利轨道重合越来越不利氢化物稳定性递变氢化物稳定性递变。3.除水外，因其有强烈氢键作用。除水外，因其有强烈氢键作用。4.同卤族氢化物酸性原理。同卤族氢化物酸性原理。第7页S S、SeSe、TeTe及其化合物性质变规律及其化合物性质变规律二氧化物及其水合物：二氧化物及其水合物：SO2SeO2TeO2还原性（氧化性）：还原性（氧化性）：含氧酸酸性（碱性）：含氧酸酸性（碱性）：最高氧化态稳定性：最高氧化态稳定性：减弱（增强）减弱（增强）减弱减弱（递增）（递增）递降递降第8页2.氧成键方式与结构及性质关系氧成键方式与结构及性质关系(1)氧原子成键特征：氧原子成键特征：离子键：与金属离子形成离子键；离子键：与金属离子形成离子键；形成共价键：形成共价键：a.O原子采取原子采取sp3杂化，形成两个共价单键，如杂化，形成两个共价单键，如Cl2O、H2O、OF2；b.O原子采取原子采取sp3杂化，形成两个共价单键杂化，形成两个共价单键,同时同时提供一对孤对电子形成一个配位键，如提供一对孤对电子形成一个配位键，如H3O+；第9页c.氧原子以氧原子以sp2杂化，形成一个共价双键，如甲杂化，形成一个共价双键，如甲醛醛H2CO分子空间构型是平面三角；分子空间构型是平面三角；d.氧原子采取氧原子采取sp杂化，形成一个共价双键，同杂化，形成一个共价双键，同时又提供一对孤对电子形成一个时又提供一对孤对电子形成一个键，如键，如CO、NO等；等；第10页(2)氧分子成键特征：氧分子成键特征：氧分子在成键过程中，结合一个电子形成超氧离子氧分子在成键过程中，结合一个电子形成超氧离子O2-，在，在O2-离子中，氧氧化数为离子中，氧氧化数为-1/2，如，如KO2；氧分子结合两个电子，形成过氧离子氧分子结合两个电子，形成过氧离子O22-，形成离子，形成离子型过氧化物，如型过氧化物，如Na2O2，BaO2，其中，氧氧化数是，其中，氧氧化数是-1；氧分子失去一个电子，形成二氧基阳离子氧分子失去一个电子，形成二氧基阳离子O2+化合物，化合物，氧氧化数为氧氧化数为+1/2：第11页形成配位键：形成配位键：第12页关于过氧化物、超氧化物、过氧基盐关于过氧化物、超氧化物、过氧基盐1.过氧化物类型：过氧化物类型：离子型离子型很强氧化性，甚至能把很强氧化性，甚至能把Fe氧氧化成化成FeO42（什么介质？什么介质？）；）；过渡过渡金属金属过渡型过渡型过氧化物过氧化物稳定性显稳定性显著不如上一类型；著不如上一类型；共价型过氧化物共价型过氧化物经典代表为经典代表为S过氧酸，过氧酸，含有含有OO链；链；过氧基：过氧基：第13页该系列用于过氧化氢判定，其中第一个反应该系列用于过氧化氢判定，其中第一个反应在强酸介质中，第二在弱酸介质中。在强酸介质中，第二在弱酸介质中。第14页超氧离子中含有超氧离子中含有O2，OO间距为间距为132135pm，有色、顺磁性（，有色、顺磁性（？）；）；O2中，中，OO距离为距离为11717pm，比，比O2中中键长键长短（短（？），二氧基），二氧基盐顺盐顺磁性（磁性（？），强强烈水解烈水解为为O2，O3；比比较较：O22、O2、O2、O2稳稳定性以定性以及其化合物及其化合物稳稳定性？定性？O O2 2、O O2 2+、O O2 2-、O O2 22-2-稳定性比较稳定性比较第15页（3）臭氧分子成键特征：）臭氧分子成键特征：臭氧分子能够结合一个电子，形成臭氧分子能够结合一个电子，形成O3-，组成，组成离子型臭氧化合物，如离子型臭氧化合物，如KO3；或者，形成有；或者，形成有两个共价单链臭氧链两个共价单链臭氧链OOO，形成共，形成共价型臭氧化合物如：价型臭氧化合物如：O3F2；臭氧强氧化性：臭氧强氧化性：臭氧键级和磁性？臭氧键级和磁性？第16页第17页臭臭氧氧分分子子偶偶极极矩矩研研究究 刘刘洋洋臭氧是由氧元素组成单质，但它却含有偶极矩，臭氧是由氧元素组成单质，但它却含有偶极矩，是一个很尤其现象（是一个很尤其现象（S也能够形成类似结构）。也能够形成类似结构）。经过经过ADF（AmsterdamDensityFunctional）计算软件对臭氧性质进行计算分析，发觉臭氧中计算软件对臭氧性质进行计算分析，发觉臭氧中三个氧原子化学性质并不一样，三个氧原子化学性质并不一样，中间中间一个氧原子一个氧原子带一定带一定正电荷正电荷，两边两边两个氧原子化学性质一样，两个氧原子化学性质一样，带相同带相同负电荷负电荷，整个分子不带电荷。，整个分子不带电荷。第18页对于臭氧分子含有偶极矩解释：对于臭氧分子含有偶极矩解释：臭氧分子形成臭氧分子形成非定域三中心四电子键非定域三中心四电子键中四个电中四个电子，两个是由中间那个子，两个是由中间那个O原子提供，其余两个原子提供，其余两个电子由两侧两个电子由两侧两个O原子分别提供；原子分别提供；形成离域键后，近似认为四个电子在三个形成离域键后，近似认为四个电子在三个O原原子上平均分布，可见中间那个氧原子提供了两子上平均分布，可见中间那个氧原子提供了两个电子，只好到了个电子，只好到了4/3个电子，所以带正电，两个电子，所以带正电，两侧两个电子提供了一个电子，分别得到了侧两个电子提供了一个电子，分别得到了4/3个个电子，所以带负电；电子，所以带负电；第19页（4）过氧化氢：）过氧化氢：结构：结构：氧原子采取杂化形式？氧原子采取杂化形式？第20页过氧化氢特征性质：过氧化氢特征性质：a.氧化性，在酸性溶液中是强氧化剂：氧化性，在酸性溶液中是强氧化剂：其中第一个反应是过氧化氢判定反应，其中第一个反应是过氧化氢判定反应，第二个反应呢？第二个反应呢？第21页 在碱性介质中也展现一定氧化性：在碱性介质中也展现一定氧化性：b.还原性，在碱性溶液中是中等强度还原剂：还原性，在碱性溶液中是中等强度还原剂：还原性随不一样介质中而不一样：还原性随不一样介质中而不一样：第22页b.不稳定性：不稳定性：加速过氧化氢分解原因：介质（碱性快）、金加速过氧化氢分解原因：介质（碱性快）、金属离子、紫外光。属离子、紫外光。c.判定反应：判定反应：在乙醚溶液中形成蓝色化合物：在乙醚溶液中形成蓝色化合物：此为过氧化氢特征判定反应。此为过氧化氢特征判定反应。第23页3.关于氧化物及其水合物酸碱性关于氧化物及其水合物酸碱性（1）氧化物分类：）氧化物分类：酸性氧化物酸性氧化物与水反应生成含氧酸与水反应生成含氧酸B2O3,CO2,NO2,P4O10,SO2,SO3只能与碱共熔生成盐只能与碱共熔生成盐SiO2碱性氧化物碱性氧化物与水反应生成可溶性碱与水反应生成可溶性碱Li2O,Na2O,k2O,BaO与水反应生成难溶性碱与水反应生成难溶性碱MgO，CaO，SrO只能与酸反应生成盐只能与酸反应生成盐BI2O3,CuO,Ag2O,HgO,FeO,MnO两性氧化物两性氧化物与酸碱反应生成盐与酸碱反应生成盐BeO,Al2O3,SnO2.TiO2,Cr2O3,ZnO中性氧化物中性氧化物不与酸或碱反应不与酸或碱反应CO,N2O,NO第24页（2）氧化物、水合物酸碱性及元素周期系）氧化物、水合物酸碱性及元素周期系（依据何在？依据何在？）常见元素氧化物水合物酸碱性分类常见元素氧化物水合物酸碱性分类第25页 要注意：要注意：价态，同一元素氧化物水合物，低价态更价态，同一元素氧化物水合物，低价态更偏碱性而高价态偏酸性偏碱性而高价态偏酸性;改变规律，对于长周期有两个酸碱性改变改变规律，对于长周期有两个酸碱性改变周期。周期。第26页（3）氧化物酸碱性规律）氧化物酸碱性规律同周期元素最高氧化态从左到右，氧化物碱性依次减同周期元素最高氧化态从左到右，氧化物碱性依次减弱，而酸性依次增加：弱，而酸性依次增加：同一族元素同氧化态氧化物碱性从上到下依次增强：同一族元素同氧化态氧化物碱性从上到下依次增强：同一主族最高氧化态氧化物酸性（同一主族最高氧化态氧化物酸性（？）有各种氧化态，酸性随氧化态增高而增大：有各种氧化态，酸性随氧化态增高而增大：Na2O MgO Al2O3 SiO2 P4O10 SO3 Cl2O7 B B AB A A A AN2O3 P4O6 As4O6 Sb2O3 Bi2O3 A A AB AB BMnO MnO2 MnO3 Mn2O7 B AB A A第27页（4）普通氧化物制备）普通氧化物制备单质在空气或纯氧气中燃烧（单质在空气或纯氧气中燃烧（C、P、S、Zn、Cd、Fe、Co、Ru、Rh）；）；赤热状态下被水蒸气氧化：赤热状态下被水蒸气氧化：单质被硝酸氧化：单质被硝酸氧化：第28页在空气或氧气燃烧化合物：在空气或氧气燃烧化合物：还原高氧化态氧化物为低氧化态化合物还原高氧化态氧化物为低氧化态化合物碱化一些盐溶液：碱化一些盐溶液：第29页热分解氢氧化物、碳酸盐、草酸盐、硝酸盐：热分解氢氧化物、碳酸盐、草酸盐、硝酸盐：第30页4.氧分析化学氧分析化学（1）游离）游离O2测定：测定：基于基于O2是少数含有顺磁性气体性质；是少数含有顺磁性气体性质；利用色层分离法测定；利用色层分离法测定；碱性溶液中氧化碱性溶液中氧化Mn(II)至至Mn(III)，再用后者氧，再用后者氧化碘化物，再用碘法测定；化碘化物，再用碘法测定；极谱法测定。极谱法测定。（2）氧化物中氧含量测定：）氧化物中氧含量测定：活化分析；活化分析；处理氧化物，然后用间接氧化还原方法测定。处理氧化物，然后用间接氧化还原方法测定。第31页5.水及其特征水及其特征（1）水特殊性：）水特殊性：很大生成热，很稳定；很大生成热，很稳定；凝固时密度减小，在凝固时密度减小，在277.4K时有一个最时有一个最大值；大值；比热和介电常数尤其大；比热和介电常数尤其大；凝固点、沸点高。凝固点、沸点高。第32页（2）和水相关反应：）和水相关反应：同单质作用（参考单质性质）：同单质作用（参考单质性质）：第33页同化合物反应：同化合物反应：a.与氧化物反应：与氧化物反应：b.盐类水解反应：盐类水解反应：阴离子水解：阴离子水解：阳离子水解阳离子水解:共价化合物水解：共价化合物水解：第34页水合作用水合作用结晶水结晶水羟基水：存在于金属氢氧化物中。羟基水：存在于金属氢氧化物中。配位水：水以配体与金属离子结合。配位水：水以配体与金属离子结合。阴离子水：以氢键与阴离子结合。阴离子水：以氢键与阴离子结合。晶格水：在晶格中占有确定位置，既不一晶格水：在晶格中占有确定位置，既不一样样阳离子结合也不一样阴离子结合。阳离子结合也不一样阴离子结合。沸石水：在晶格中相对无固定位置，加热沸石水：在晶格中相对无固定位置，加热脱水后不破坏晶格。脱水后不破坏晶格。第35页配配位位水水阴阴离离子子水水Cu(H2O)42+阴离子水阴离子水SO42-(H2O)2-氢键氢键氢键氢键第36页