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1、【知识目标】1.要求掌握卤素单质的化学性质及其递变规律，了解卤素单质的制备方法和用途。掌握卤化氢和氢卤酸的性质，理解氢卤酸的酸性及其递变规律。2.熟练掌握过氧化氢的不稳定性、氧化还原性。掌握硫化氢、硫化物、硫的含氧酸及其盐的主要性质。3.认识氮、磷、砷及其化合物的主要性质。4.了解碳、硅、硼及其化合物的主要性质。第1页/共42页【能力目标】1.能根据原子结构的递变规律初步推断同族非元素的性质及变化特点。2.有处理实验中有毒物质并进行防护的基本能力。第2页/共42页第一节卤素及其化合物1-1.卤素单质1.物理性质：表81 卤素的物理性质原子序数9173553价电子构型2S22P53S23P54S
2、24P55S25P5氧化值 -1-1.+1.+3.+5.+7-1.+1.+3.+5.+7-1.+1.+3.+5.+7共价半径 rcorpm6499114127电负性4.03.02.82.5电离能 IkJmol 11681125111401008熔点 t m-220-101-7.3113沸点 t b-188-34.559183物态气体气体液体固体颜色淡黄色黄绿色红棕色紫黑色第3页/共42页2.化学性质：X2+2e=2X-氧化性：F2Cl2Br2I2（1）与金属反应：F2可与所有元素剧烈反应生成氟化物（除He、Ne、Ar、O2、N2）；Cl2可与所有金属反应，剧烈程度不如F2；Br2、I2只与部分
3、金属反应，反应温度比与Cl2反应高。例：Fe+X2FeX3第4页/共42页（2）与非金属反应 与O2、N2不能直接化合F2：全部反应；Cl2：多数；Br2、I2：部分例：X2+H2=2HX+H2 F2 Cl2 Br2 I2 反应条件：在暗处爆炸 光照或点火Pt丝网，500KPt丝网，700K 第5页/共42页(3)与水、碱的反应卤素与水可发生两类反应：X2+H2O2H+2X-+1/2O2(1)X2+H2OH+X-+HXO(2)第6页/共42页例子：F2与水的反应主要按（1）式进行，能激烈的放出O2。Cl2与水主要按（2）式发生反应，生成盐酸和次氯酸，后者在日光照射下可以分解出O2光第7页/共4
4、2页光Cl2+H2O HCl+HClO 2HClO 2HCl+O2Br2和I2与纯水的反应极不明显，只是在碱性溶液中才能显著发生类似（2）的歧化反应：Br2+2KOH KBr+KBrO+H2OI2+6NaOH 5NaI+NaIO3+3H2O第8页/共42页3.卤素单质的制备 卤素大多以卤化物的形式存在，一般制备卤素单质的方法是将卤离子氧化。F2氧化性强，F-还原性极弱，目前还没有氧化剂可把它氧化成F2，只能用电解的方法，无水条件下，在溶有HF的KF熔盐中进行，阳极析出氟气，阴极析出氢气.Cl2：工业上：电解食盐水。实验室用MnO2或KMnO4与HCl作用:MnO2+4HCI(浓）MnCI2+C
5、I2(g)+2H2OBr2：海水中含溴，在一定条件下，通入Cl2置换出Br2，再纯化：Cl2+2Br-Br2+2Cl-I2：藻类植物中提取，I-还原性强，许多氧化剂可将其氧化。如：Cl2+2I-I2+2Cl-Br2+2I-I2+2Br-第9页/共42页1-2.卤化氢和氢卤酸 1.卤化氢的性质(1)(1)性质：无色，有刺激性气味的气体，极易溶于水。液态卤化氢不导电，说明它是共价型化合物。热稳定性:V2X2+V2H2(g)=HX H生成焓 HF HCI HBr HIHKJmoL-271-92.3-36.426.51000分解百分率不分解1.410-2%0.5%33%热稳定性递减还原性 HCl（g）
6、HBr（g）HI（g）生成的I2用PbAc4试纸检验第10页/共42页2.卤化氢的制备(1).直接合成H2+CI22HCI(工业）（但在日光货250易爆炸）(2).浓H2SO4+卤化物（用高沸点酸取代低沸点酸）CaF2或NaCl等，但HI，HBr不能用此法CaF2（s）+H2SO4（浓）-CaSO4+2HF(3）卤化物水解（实验室）（主要制HBr和HI）PX3+3H2O-H3PO3+3HX(g)第11页/共42页3.氢卤酸酸性：盐酸、氢溴酸、氢碘酸都是强酸，氢氟酸是弱酸，因为HF分子之间以氢键缔合的缘故。酸性强弱：HCl HBr HI。第12页/共42页第二节 氧、硫、硒及其化合物氧族元素通性
7、 1.价电子层结构ns2np4，氧化态-2、+2、+4、+6，氧仅显-2价(除H2O2及OF2外)。2.氧族元素原子最外层6个电子，因而它们是非金属(钋除外)，但不及卤素活泼。3.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。(4)反应原理：碘酸钾和亚硫酸氢钠在水溶液中发生如下反应：2KIO3+5NaHSO3 Na2SO4+3NaHSO4+K2SO4+I2+H2O在反应物中预先加入淀粉作指示剂，反应中生成的碘遇淀粉变为蓝色。第13页/共42页2-1.氧、臭氧、过氧化氢1.氧氧是地壳中含量最多的元素，约
8、占总质量的48.6%;游离氧在空气中的体积分数约为21%；它的化合物广泛分布于地壳岩石和江、河、湖、海中。氧有16O，17O，18O三种同位素，能形成O2和O3两种单质。2.臭氧臭氧是浅蓝色气体，因它有特殊的鱼腥臭味，故名臭氧。O3是O2的同素异形体。空气中放电或电焊时，都会有部分氧气转变成臭氧。在距离地面2040 km的天空中存在一个臭氧层。臭氧层能吸收来自太阳的强紫外辐射而保护场面的生物少受辐射的损害。O2-2OO2+O-O3第14页/共42页许多还原性气体，尤其是NO和氟里昂（CCl2F2）对臭氧层的破坏力最大。臭氧是比氧气更强的氧化剂，它能氧化硫化氢及单质硫成硫酸并放出氧气；能被单质汞
9、、银等还原为过氧化物和氧气 2Ag +2O3 Ag2O2 +2O2，S +3O3 +H2O H2SO4 +3O2第15页/共42页能被碘化钾还原为氧气和氢氧化钾使湿润的KI的淀粉试纸变蓝，故可用此检出臭氧：2KI+O3+H2O I2+O2+2KOH 臭氧既具有强氧化能力，也有好的漂白能力，可用作纸浆、棉麻、油脂、面粉等的漂白剂，饮水的消毒剂及废水、废气的净化剂。第16页/共42页3.过氧化氢现在国内市场有市售的30%和3%两种，后者多为医用双氧水。国外还有60%的高浓度商品。1.制备：电解60H2SO4溶液，减压蒸馏得H2S2O8，水解可得H2O2。H2S2O8+2H2O=2H2SO4+H2O
10、2 2.性质：过氧化氢俗称双氧水。纯品是无色粘稠液体，能合水以任意比例混合。H2O2的结构是HOOH,中间部分的OO称为过氧碱(1)热不稳定性：易分解生成氧气和水，150以上猛烈分解。变价金属离子能起催化作用。如Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cr3+。其氧化电位：E(H2O2/H2O)=1.76V,而其还原电位:E(O2/H2O2)=0.682V;E(MnO2/Mn2+)=1.23V,光照及少量金属离子存在都能促进分解。第17页/共42页(2)(2)氧化还原性：由于H H2 2O O2 2氧化数处于中间，既是强氧化剂,又是中等强度的还原剂:能被锰离子或二氧化锰催化分解.H2O2+Mn2+MnO
11、2+2H+;H2O2+MnO2+2H+Mn2+O2+2H2O;2H2O2 2H2O+O2 MnO22H2O2 2H2O+O2能被I-、Sn2+、Fe2+、甚至CrO2-、PbS等还原：2I+H2O2+2H+I2+2H2OSn2+H2O2+2H+Sn4+2 H2O2Fe2+H2O2+4OH 2Fe（OH）32CrO2+2H2O2+2OH-2CrO42-+4H2OPbS+4H2O2 PbSO4+4H2O能被高锰酸钾、二氧化锰、氯气等氧化：测定过氧化氢的含量：5H2O2+2MnO4+6H+2 Mn2+5O2+8H2O;清除器皿上MnO2污迹：H2O2+MnO2+2H+Mn2+O2+2H2O;除去残留
12、氯：H2O2+Cl2 O2+2HCl;(3)弱酸性：与强碱如氢氧化钙、氢氧化钡等生成过氧化物，过氧根能转移。H2O2+Ba（OH）2BaO2+2H2OBaO2可看作是H2O2的盐。第18页/共42页3.用途：1）漂白：用于棉、麻、毛、丝绸、纸、木制家具等的漂白2）消毒：3%的过氧化氢为外用医药消毒剂，食品工业的消毒剂；工业强氧化剂：用于合成无机和有机过氧化物。如用于洗涤剂的过硼酸钠和过碳酸钠，用于医药消毒的过氧乙酸；用于合成维生素B1、B2及激素类药物；还用于燃料电池的燃料、防毒面具中的氧源及液体燃料推进剂等。；第19页/共42页2-2.硫及其化合物1单质硫1.物理性质及溶解性：单质硫主要有斜
13、方硫（菱形硫）、单斜硫和弹性硫三种同素异形体。斜方硫(柠檬黄)单斜硫(深黄色)95.5斜方硫和单斜硫都是环状S8的分子晶体,易溶于CS2和CCl4等有机溶剂。当加热熔融时成为浅黄色的液体,160以上环发生断裂,成为长链状分子。若将加热到大约200时的熔融硫迅速倒入冷水中得到棕黄色的玻璃状弹性硫。弹性硫不溶于任何溶剂，在室温下的空气中需要一年的时间才能慢慢转变为晶态硫。第20页/共42页2化学性质：与铝和碳在加热时生成三硫化二铝和二硫化碳；在加热时能被浓硫酸氧化成二氧化硫，被硝酸氧化生成硫酸和一氧化氮；在碱中发生歧化反应生成硫化钠和亚硫Al+3SAl2S3C+2SCS2酸钠。硫还能与热的浓硫酸和
14、硝酸反应S+H2SO4(浓)3SO2+2H2OS+2HNO3H2SO4+2NO第21页/共42页2硫的氧化物和含氧酸1.SO2 和H2SO3 氧化硫是具有强刺二激气味的无色气体。具有漂白作用。易溶于水生成亚硫酸，亚硫酸具有弱酸SO2极易性，强的还原性。也是烟雾中的主要污染物。液化（0，193KPa）(1)制备方法 工业：S+O2 SO2 3FeS2 +8O2 Fe3O4 +6SO2硫铁矿（黄铁矿）实验室：Na2SO3(s)+2HCl(浓)SO2+2NaCl +H2O。H2SO3为二元中强酸 H2SO3H+HSO3 K1=1.3102HSO3 H+SO32 K2 =6.1108。第22页/共42
15、页(2)化学性质 酸性溶液：H2SO3+4H+4eS+3H2O；E=0.45VSO42+4H+2eH2SO3+H2O；E=0.17V碱性溶液：SO42+H2O+2eSO32+2OH；E=-0.93V第23页/共42页2.SO3 和H2SO4(1)SO3制备(2)H2SO4的性质 物理性质吸水性和和脱水性：化学性质：浓硫酸能被铜、磷、碳还原为二氧化硫，被锌还原为S或H2S。酸性：为二元强酸，K2=1.210-2。H2SO4H+HSO4完全电离HSO4H+SO42，K2=1.210-2。浓H2SO4具有吸水性，用作干燥剂。（放热）浓H2SO4具有脱水性，（还能夺取H、O生成H2O）热的浓H2SO4
16、是强氧化剂棉纤维、淀粉、糖脱水而炭化。钝化作用浓度90%的浓H2SO4，在Fe、Al表面形成薄膜。制备生产：用98.3%的浓硫酸吸收SO3生成发烟硫酸，再用稀硫酸稀释为98%的产品浓硫酸。若用水直接吸收则会生成难溶于水的H2SO4酸雾。用途：是和要的三酸两碱之一酸，在化工、石油、轻工、纺织、冶金、医药等许多领域都有和要应用。3.硫的含氧酸盐 硫的含氧酸盐种类繁多，其相应的含氧酸多数只能存在于溶液中，但盐却比较稳定。P239表11-1列出了一些主要类型的酸和盐。第24页/共42页3硫化氢硫化氢(1)制备：FeS+2HClFeCl2+H2SH2S是一种有毒气体，需在通风橱中制备。实验室中以硫代乙酰
17、胺水解产生H2S。CH3CSNH2+2H2OCH3COONH4+H2S(2)性质：还原性:硫化氢水溶液不能长久保存，可被空气中的氧气氧化析出S。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+Pd（Ac）2 PdS+2 HAc第25页/共42页2-3.硒及其化合物单质硒与硫的化学性质相似。硒的氧化物有SeO2和SeO3，SeO2溶于水形成H2SeO3，比亚硫酸的酸性弱，SeO3强烈吸水形成H2SeO4，是强酸，氧化性高于硫酸。第26页/共42页2.硫化物为什么大多数金属硫化物难溶于水，从结构观点
18、来看，由于S2-变形性大，如果阳离子的外电子构型是18、18+2或818电子构型，由于它们的极化能力大，变形性也大，与硫离子间有强烈的相互极化作用，由离子键向共价键过渡，因而生成难溶的有色硫化物。第27页/共42页第三节 氮、磷、砷及其化合物N:2s22p3NN：，键，稳定性，作保护气。3-1氮的重要化合物1.氨和铵盐1.氨（1）制备方法 工业：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）H=-92.38KJ/mol增大压力，降低温度，中温，中压：2.03104KPa，500。Fe作催化剂。实验室：2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3+2H2O（2）结构和物性 电负性：N3.0H2.1极
19、性分子，易溶于水。溶于水后，体积增大，密度下降。市售氨水：25-28%，0.9g/ml液氨：缔合分子，-33液化，存在氢键。液氨减压阀不能用Cu，易腐蚀。气化热高，23.35KJ/mol，致冷剂，常温下（25）990KPa液化第28页/共42页（3）化学性质 加合性（配位键）氧化反应N：-3，0，+2，+5，NH3为-3价2，故具有还原性。使用氨气时须注意明火，以防爆炸。取代反应液氨+金属NaNH2氨基钠，Ag2NH亚氨基银，Li3H氮化锂2.铵盐（1）易溶于水，无色晶体（2）热稳定性差非氧化性酸的铵盐氧化性酸的铵盐（3）水解性第29页/共42页2 硝酸和硝酸盐 1.硝酸 三大强酸之一，主要用
20、于染料、塑料、制硝酸盐及其它化工原料。HNO3，N为+5价，具有强氧化性。市售：试剂68%d=1.4216mol/L为普通硝酸，实验室用。工业：发烟HNO3，98%d1.5，含少量NO2红色发烟HNO3，100%HNO3中溶过量NO2，用于军工。（1）制法：工业：氨催化氧化法：实验室：NaNO3+H2SO4（浓）NaHSO4+HNO3（2）化学性质 酸性（强酸）纯HNO3会缓慢分解（纯硝酸长久放置，为什么颜色发黄？）4HNO3 4NO2+O2+2H2O 红棕色的NO2又溶于硝酸，使硝酸呈黄色到红色，实验室将硝酸存于棕色瓶中。氧化性：与非金属反应，生成相应的含氧酸;第30页/共42页与金属反应F
21、e、Al、Cr在冷的浓HNO3中钝化其它：HNO3被还原的过程主要取决于HNO3的浓度和金属的活泼性，还原产物不是单一的以某种为主。12-16mol/L浓硝酸与金属反应（不论是否活泼），都生成NO2；稀硝酸的主要还原产物是NO，但如果是与活泼金属反应，其主要产物是N2O；极稀硝酸（2mol/L）与活泼金属反应，还原产物是NH+4A）与不活泼金属B）与活泼金属C）与极不活泼金属王水：浓硝酸+浓盐酸，体积比13Au+HNO3+4HClHAuCl4+2NO+2H2O3Pt+4HNO3+18HCl3H2PtCl6+4NO+8H2O在有机工业中作硝化剂硝基化合物大多为黄色，皮肤接触浓硝酸后显黄色，硝化作
22、用的结果。第31页/共42页2.硝酸盐:大多数为无色晶体，易溶于水。固体在常温下稳定，受热易分解。分解形式：都有O2产生，受热迅速燃烧甚至爆炸，利用这一性质，可用来做焰火。如：红色火焰：KClO3，Sr（NO3）2，C，Mg，松香3亚硝酸和亚硝酸盐1.亚硝酸的性质（1）弱酸，极不稳定,K=7.210-4热、浓：2HNO2NO2+NO+H2O只能以冷的稀溶液存在，一般用NaNO2+HCl当时制备。氧化还原性HNO2+H+e-NO+H2O;E=1.00VNO3-+3H+2e-HNO2+H2O;E=0.94V可见，在酸性溶液中HNO2以氧化性为主。2I-+2HNO2+2H+I2+2NO+2H2OFe
23、2+HNO2+2H+Fe3+NO+2H2O第32页/共42页2.亚硝酸盐 除AgNO2外，一般都易溶于水。制备：利用生产硝酸的尾气（废气黄烟，公害，含NO，NO2）歧化：2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O逆歧化：NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O经重结晶两次，可得95-98%的NaNO2注意：NO，NO2不是HNO2或HNO3的酸酐。亚硝酸盐有毒，致癌。大量用于染料工业和有机合成工业。第33页/共42页3-2磷及其化合物1.单质磷在地壳中广泛分布：磷矿石Ca3(PO4)2，磷灰矿石Ca5F(PO4)3也存在于人体或动物细胞、蛋白质、骨骼、牙齿中。制备：2Ca3(PO4
24、)2+6SiO26CaSiO3+P4O105+5P4O10+10CP4+10COSiO2:石英砂，助溶剂C:焦炭，还原剂总反应：2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C6CaSiO3+P4+10CO有许多同素异形体，常见的有红磷、白磷(3)分组：每2-4人一组。将制得的P4导入水中，冷却白磷（不稳定）密闭容器，300红磷（稳定）白磷晶体的基本单元：P4，一般写作P纯白磷（白色蜡状固体）见光会部分氧化呈黄白色，故又称黄磷；在潮湿空气中缓慢氧化，放出部分能量，在暗处产生磷光，甚至自燃；和氧化剂（O2，卤素，浓HNO3等）反应非常剧烈。红磷，黑磷是巨分子结构。第34页/共42页2 磷的氧化物.P2O
25、3:亚磷酸酐P2O3+3H2O2H3PO3歧化反应：2P2O3+6H2O(热)3H3PO4+PH3（膦，剧毒）P2O5:磷酸酐P2O5+3H2O（热）2H3P04结构稳定，吸水性强，工业上称“无水磷酸”，P2O52HPO3H4P2O72H3PO4偏磷酸焦磷酸（正）磷酸第35页/共42页3 磷的含氧酸及其盐名称正磷酸焦磷酸偏磷酸 亚磷酸 次磷酸化学式H3PO4H4P2O7(HPO3)nH3PO3H3PO2氧化数+5+5+5+3+3 结构式 见P255表11-6 酸性强弱 三元酸,中强酸，K1=7.110-3四元酸，K1=73.010-2一元酸K1=1.010-1 二元酸K1=76.310-2一元
26、酸K1=1.010-2化学性质 无氧化性无挥发性PO43-强配位能力。大量用来生产肥料在冷水中逐渐转变为H3PO4有3个或3个以上PO4四面体通过O连接成环状结构 P2O3 在 冷水中生成H3PO3，在热水中岐化 还原性（酸及盐）没有相应酸酐 常见盐NaH2PO4易溶于水Na2HPO4Na3PO4除A族、NH4+外大多不溶于水K2Cr2O7(NaPO3)4(NaPO3)6第36页/共42页3-3砷的重要化合物砷的氧化物有AsO3和AsO5，AsO3是砒霜，剧毒，是两性偏酸性氧化物。微溶于水得亚砷酸H3AsO3。AsO5溶于水得砷酸H3AsO4，酸性比亚砷酸强的多，近似于磷酸。第37页/共42页
27、 第四节 碳、硅、硼及其化合物4-1碳及其化合物1.碳单质A族2s22p同位素：12C，13C，14C同素异形体：金刚石：原子晶体，每个C均以sp3杂化轨道与其相邻的四个C原子以键结合，呈正四面体。所有单质中熔点最高，所有物质中，硬度最大。由于晶体内没有自由电子，所以不导电。石墨：层状的混合型晶体。无定形碳，实际上是石墨的微晶体。C60：群集态。称作富勒烯（Fullerene）一方面具有石墨所固有的碳原子的平面结构，另一方面又从平面向立体过渡，形成60个C原子相结合的坚固外壳的球状物，中间是空的。与碱金属组成具有超导性能的化合物。2.CO：C与O通过一个键，二个键相连，二个键中有一个是由O原子
28、提供一孤对电子形成配键。CO与血液中血红蛋白结合，破坏其输氧能力；CO用于燃料，还原剂第38页/共42页3.CO2：O=C=O,sp3杂化，=0，非极性温室效应，对CO2进行综合利用，改变燃料结构（不用煤、汽油作燃料）易液化，909KPa液化，气化时吸收大量热，使一部分气化，余下部分凝固成雪花状固态，称作干冰。溶于水生成H2CO3，极不稳定，弱酸，饱和时，PH=4Ka1=4.410-7，Ka2=4.710-114.碳酸盐溶解性A族（除Li2CO3外）、NH4+的碳酸盐易溶难溶碳酸盐，相应酸式盐比正盐溶解度大一点；易溶碳酸盐，相应酸式盐比正盐溶解度小一点。热稳定性大部分遇热易分解。CaCO3Ca
29、O+CO22NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O热稳定性：铵盐过渡金属盐碱土金属盐碱金属碳酸盐酸式盐正盐第39页/共42页4-2 SiO2和硅酸盐 1.SiO2晶体SiO2称为石英，原子晶体石英1600熔化成粘稠液体急速冷却石英玻璃2.硅酸及其盐硅酸不能由SiO2与水直接反应制得，而只能从相应的可溶性硅酸盐与酸反应制得。溶解度小。硅胶，干燥剂，浸以氯化钴溶液烘干后，得变色硅胶。除A族的硅酸盐外，其余都不溶于水。硅酸盐：Na2OnSiO2，其中最简单的为Na2SiO3即水玻璃，工业上称泡花碱。第40页/共42页4-3 硼的化合物1.硼原子2s22p1共价半径80pm小；电负性2.0又I1=800.4KJ/mol大B易生成的是共价型化合物，成键特性：形成的BF3、BCl3等称缺电子化合物，sp2杂化后，还有一条空轨道（轨道数多于电子对），使分子具有下列性质：有加合性BF3+:F-BF4-BF3+:NH3BF3NH32.硼砂Na2B4O710H2OB4O72-+H2O=4H3BO3+2OH-酸性条件，平衡右移无色透明晶体，含金属氧化物呈颜色，可作硼砂珠试验，鉴定金属离子：第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页