《氧族元素》课件.ppt
第 16 章氧族元素,氧族元素,161 氧及其化合物,162 硫及其化合物,163 硒、碲及其化合物,(1)氧族元素：O S Se Te Po,氧族元素表现出非金属元素特征，其非金属活泼性弱于卤素。,161 氧族元素概述,(4)存在:单质或矿物 共生于重金 属硫化物中,(6)氧族元素的电势图,(7)氧族元素的氢化物,1621 氧的单质,单质氧有两种同素异形体：O2和O3。,氧有三种同位素：O16、O17和 O18。,16 2 氧及其化合物,(1)氧气的制备,工业制备：主要是通过物理法液化空气，然后分馏制氧(纯度 高达99.5 的液态氧)。,氧的化学性质,在常温下，氧的化学性质不活泼，仅能使一些还原性强的物质如NO、SnCl2、KI、H2SO3等氧化。,2 O3(臭氧)氧气的同素异形体，因有一种特殊的腥臭味而得名。,(2)臭氧的分子结构,分子轨道理论,(3)臭氧的性质,不稳定性 臭氧在常温下就可分解:2 O3 3 O2 rHm 285.4 kJmol1 若无催化剂或紫外线照射时，它分解得很慢。,臭氧能氧化一些只具弱还原性的单质或化合物，并且有时可把某些元素氧化到高价状态。如 2 Ag 2 O3 Ag2O2 2 O2 PbS 4 O3 PbSO4 4 O2 O3 XeO3 2 H2O H4XeO6 O2,臭氧还能将CN 氧化成CO2 和 N2，因此常被用来治理电镀工业中的含氰废水。,(3)臭氧与大气污染,臭氧层最重要的意义在于吸收阳光中强烈的紫外线辐射，保护地球上的生命。大气中的还原性气体污染物，如SO2、CO、H2S、NO、NO2等同大气高层中的O3发生反应，导致O3浓度的降低。如：,1622 氧的成键特征,1 一般键型(1)离子键 氧原子以 O2离子构成离子型氧化物，如碱金属氧化物和大部分碱土金属的氧化物。(2)共价键 氧原子以共价键构成分子型化合物：与氟化合时，氧可呈2氧化态，如在OF2中；同电负性值小的元素化合时，氧常呈2氧化态。,3 以氧分子为基础的化学键,4 以臭氧分子为结构基础的成键情况 由O3 离子构成的离子型臭氧化物,如KO3和NH4O3;由共价的臭氧链OOO构成共价型臭氧化物，如O3F2。,16 2 3 氧化物,正常氧化物，O:2；二元氧化物，RxOy。,1 氧化物的分类、键型和结构 按组成:金属氧化物和非金属氧化物；按键型:离子型氧化物和共价型氧化物。按晶型分：离子晶体：如 BeO 熔点2 578 C MgO 熔点2 806 C(高)RuO4 熔点25.4 C(低)分子晶体：SO2、CO，C12O7(熔点911.5 C，低)原子晶体：SiO2(熔点l 713 C，高),2 氧化物的制备,3 氧化物的性质,离子晶体和原子晶体氧化物，其熔点一般都较高，如 BeO 2 578，MgO 2 806，SiO2 l 713。多数分子晶体和少数离子型氧化物的熔点是比较低的。如C12O7 911.5，RuO4 25.4。,(1)氧化物与水的作用 仅溶于水，如RuO4和OsO4等；生成可溶性氢氧化物，如Na2O，BaO，B2O2,CO2，P2O5和SO3等；生成难溶性氢氧化物，如BeO，MgO，Sc2O3和Sb2O3等；难溶于水，如Fe2O3和MnO2等。,1624 水,1 水分子 氢的同位素：1H或H和2H或D，3H或T，氧的同位素：16O，17O和18O。自然水中存在9种不同的水：H216O H217O H218O HD16O HD17O HD18O D216O D217O D218O,2 水分子的缔合现象,3 过氧化氢(H2O2),(1)H2O2的制备：,(2)过氧化氢的性质 淡蓝色的粘稠液体 极性溶剂 缔合作用 沸点(423 K)远比水高 与H2O以任何比例互溶。,H2O2的化学性质是结构中OH和OO的体现,综上可见：H2O2是一种氧化性强，还原性弱，不造成二次污染的氧化还原剂。,还原性：在酸中还原性不强；在碱性，中等强度,16 硫及其化合物,161 单质硫,2 单质硫的物理性质,2 硫的化学性质,硫在空气中燃烧,1632 硫的成键特征 S：3s23p43d0 1 离子键：如Na2S、CaS、(NH4)2S等。2 共价键：(1)共价单键，H2S、SCl2；(2)共价双键，CS2；(3)3d成键，SOCl2、SF4、SO3、SF6等。3 多硫链：Sn 长硫链。过硫化物Na2S2、FeS2、H2S2、S2Cl2，多硫化氢H2Sn(硫烷)、多硫化物MSn和连多硫酸H2SnO6。,1633 硫化氢、硫化物和多硫化物,1 硫化氢,(3)硫化氢的性质,其还原性体现在：,2 硫化物和多硫化物,硫化物的难溶性 许多金属离子在溶液中与硫化氢或硫离子作用，生成溶解度很小的硫化物。,(2)重金属硫化物,硫化物的颜色 大多数为黑色，如FeS、CoS、NiS、Ag2S、CuS、HgS(也有红色的HgS)、PbS等。少数为其它颜色，如 ZnS白色，MnS浅粉色，CdS、SnS2黄色，Sb2S3、Sb2S5橙色，SnS褐色。,1634 硫的含氧化合物,(1)SO2的结构 S：sp2杂化，OSO119.5，SO键长143.2 pm SO2是极性分子,1 SO2,型晶体：石棉链状结构(SO3)n 分子，是由SO4四面体连成一个无限长链分子。,5 硫酸,(3)浓H2SO4的性质,(4)硫酸盐(正盐和酸式盐),硫酸盐的性质,易形成复盐 复盐是由两种或两种以上的简单盐类所组成的结晶化合物，常见的组成有两类：M2SO4MSO46 H2O：M：NH4,Na,K,Rb,Cs；M：Fe2,Co2,Ni2,Zn2,Cu2,Hg2；如摩尔盐(NH4)2SO4FeSO46 H2O 镁钾矾 K2SO4MgSO46 H2O。,MSO4 M2(SO4)324 H2O：M：V3,Cr3,Fe3,Co3,Al3,Ga3 等，如明矾 K2SO4A12(SO4)324 H2O、铬矾 K2SO4Cr2(SO4)324 H2O。,硫酸盐分解与温度的关系为：同族，等价金属硫酸盐的热分解温度从上到下升高:MgSO4(895)CaSO4(1 149)SrSO4(1 374)若同种元素能形成几种硫酸盐，则高氧化态硫酸盐 的分解温度低:Mn2(SO4)3(300)MnSO4(755)若金属阳离子的电荷相同、半径相近，则 8e 构型比18e 构型的阳离子硫酸盐的分解温度要高：CdSO4(816)CaSO4(1 149),6 其它价态的含氧化合物,Na2S2O4.2 H2O是染料工业上常用的还原剂，称为保险粉。,1635 硫的含氧酸的衍生物,1 酰卤,2 卤磺酸,1636 硫的卤化物,164 硒、碲及其化合物,1641 硒、碲的单质,1642 硒、碲的氢化物,H2Se、H2Te的水溶液是氢硒酸和氢碲酸。25，1105 Pa下饱和溶液中，H2Se的浓度为 0.084 molL3，H2Te为 0.09 molL3(H2S为 0.1 molL3)，其酸性均比H2S强。其次序为：H2Se Ka11.29104 Ka2 1.01011 H2Te Ka12.3103 Ka21.61011 比较：H2S Ka11.07107 Ka21.261013,1643 硒、碲的氧化物及含氧酸,H2SeO4、HSeO4、SeO42、SeO3都不如相应的硫化合物稳定。,作业：,166 168 169 1611 1614(2),(4),(6),(8),(10)1615(1),(3),(5),(7),(9)1619 1621 1623 1626,
