常见非金属元素及其化合物.ppt

第九章 常见非金属元素及其重要化合物,内容提要,学习目的 主要介绍卤族元素、氧族元素、氮族元素、碳族元素中常见非金属元素及其重要化合物的性质，深刻认识物质结构与物质性质的关系，为分析化学、药物化学和药物分析等后续课程的学习打下基础。,内容提要,知识要求 1.掌握常见非金属元素及其重要化合物的性质；掌握非金属元素性质中的一些变化规律。2.熟悉卤素、氧族元素、氮族元素、碳族元素的通性。3.了解非金属元素在医药领域及生活、生产中的应用。,内容提要,能力要求 熟练掌握物质性质的实践技能，学会常见非金属离子的鉴定技术；学会运用物质的化学性质分析、解决实践、生活和工作中的化学问题，正确使用化学物质。,第一节 卤族元素(一)卤族元素的通性(二)卤化氢和卤化物(三)含氧酸及其盐(四)拟卤素第二节 氧族元素(一)氧族元素的通性(二)氧和氧的化合物(三)硫和硫的化合物,内容提要,内容提要,第三节 氮族元素(一)氮族元素的通性(二)氮的氧化物(三)氨和铵盐(四)硝酸及其盐(五)磷和砷第四节 碳硅硼(一)碳族元素的通性(二)碳及其化合物(三)硅和硼,引言,人体内非金属元素在周期表中的分布,注：人体必需宏量元素，人体必需微量元素，_为有害元素,引言,人体内非金属元素在周期表中的分布,引言,C、H、O、N、S、P组成了水、蛋白质、糖类、脂肪等人体的主要组成物质，P、O、F与金属元素Ca组成了骨组织。F以氟化钙的形式存在于人的骨骼和牙齿中，缺氟容易引起龋齿。碘是甲状腺激素的重要组成成分，缺碘造成甲状腺肿大，导致智力低下、聋哑、身材矮小等。是多种体液的主要成分，食物中缺少氯时会引起多种病症。,引言,P在人体和生命中具有重要的意义：骨骼中失去磷，人体就会缩成一团；肌肉失去磷，就会失去运动能力；脑子失去磷，人的一切思想活动就会立即停止。Se能够抑制过氧化、抗毒性、刺激免疫球蛋白及抗体的产生，具有抑制癌细胞的作用，并为智力发育的营养素。,第一节 卤族元素,第一节 卤族元素,卤素的基本性质,A：F Cl Br I At(X),第一节 卤族元素,非金属性逐渐增强,活泼的非金属元素。,F Cl Br I,在化合物中常见氧化数为1。氯、溴、碘还表现出1、3、5、7的氧化态。,一、卤族元素的通性,第一节 卤族元素,+1氧化态,+3氧化态,+5氧化态,+7氧化态,第一节 卤族元素,二、卤化氢和卤化物,卤化氢 氢卤酸 卤化物（HX）（HX）(MXn),卤化氢（HX）为无色、有强烈刺激性气味的气体，极易溶于水。,第一节 卤族元素,HIHBrHClHF,卤离子具有还原性，还原能力强弱顺序为：,I BrCl F,卤素单质的氧化能力强弱顺序为：,F2 Cl2 Br2 I 2,氢卤酸均为挥发性酸。酸性强弱顺序为：,第一节 卤族元素,溶于四氯化碳中显棕色,溶于四氯化碳中显紫红色或遇到淀粉显蓝（紫）色,第一节 卤族元素,氢氟酸能够腐蚀玻璃：,用于刻蚀玻璃制品上的标志和花纹，并贮存于塑料或铅制容器中。,第一节 卤族元素,大多数金属卤化物易溶于水，但氯、溴、碘的银盐则难溶于水、不溶于硝酸中。AgCl、AgBr、AgI的颜色和溶解性存在明显的差异。,卤化银 颜 色 加入硝酸 加入氨水 加入硫代 硫酸钠 AgCl白 色 不溶解 溶 解 溶 解 AgBr淡黄色 不溶解 部分溶解 溶 解 AgI 黄 色 不溶解 不溶解 不溶解,第一节 卤族元素,第一节 卤族元素,三、卤素含氧酸及其盐,卤素含氧酸：名 称 氧化数 氯 溴 碘 次卤酸 1HClO HBrO HIO 亚卤酸 3 HClO2 HBrO2 卤 酸 5 HClO3 HBrO3 HIO3 高卤酸 7 HClO4 HBrO4 HIO4、HIO6,第一节 卤族元素,性质：强氧化性、不稳定性。,(一)次氯酸（HClO）及其盐,次氯酸因强氧化性而具有杀菌和漂白作用。,Cl2 H2O HClHClO,第一节 卤族元素,氯气、漂白粉常用作消毒剂和漂白剂。,次氯酸是一种弱酸，很不稳定，室温即分解放出氧气。,第一节 卤族元素,(二)氯酸（)及其盐,在催化剂存在下，氯酸钾受热分解：,用于实验室中氧气的制备。,第一节 卤族元素,氯酸钾与硫、磷、碳等易燃物质混合，极易爆炸，用于制造炸药、火柴、烟火等。,第一节 卤族元素,(三)高氯酸（)及其盐,高氯酸为最强的无机酸，比较稳定。,高氯酸的冰醋酸溶液为分析化学中非水酸碱滴定的标准溶液。,高氯酸因其钾盐难溶于水而用于鉴定K。,第一节配合物的基本概念,第一节 卤族元素,四、拟卤素 拟卤素 拟卤离子(CN)2(氰)CN-(氰离子)(SCN)2(硫氰)SCN-(硫氰酸根离子)(一)氰化氢（HCN）和氰化物 氰化氢 氢氰酸 氰化物（HCN）（HCN）M(CN)n,第一节配合物的基本概念,第一节 卤族元素,氰化钾和氰化钠均为剧毒品。,毫克数量级即可致死。,工业废水中氰化物排放标准：,0.05mgL-1。,氰离子（）具有还原性：,氯气可以氧化废水中的氰化物。,第一节 卤族元素,氰离子（）具有强配位性:,工业上，使用硫酸亚铁和消石灰除去废水中的氰化物。,铁氰化钾（）和亚铁氰化钾（）为、的鉴定试剂。,第一节 卤族元素,(二)硫氰化物（硫氰酸盐）,血红色,该反应为 与 的特效鉴定反应。,第一节 卤族元素,课堂练习,1.不能用玻璃瓶盛放的酸是（）,AHCl BHF CHNO3 DH2SO4,2除去液溴中溶解的少量氯气，可向其中加入的物质是（）,A氯化钠 B液溴C氯气 D溴化钾,答案：1.B、2.D,第一节 卤族元素,4下列物质具有漂白作用的是（）,A.氯水 B.次氯酸钙 C.氯化钙 D.碳酸钙 E.氟化氢,3.下列物质能使淀粉KI试纸变蓝的是（）,A.氢氟酸 B.碘溶液 C.碘化钾溶液 D.氯化钠溶液 E.溴水,答案：3.B、E 4.A、B,第二节 氧族元素,第二节 氧族元素,A：O S Se Te Po,氧族元素的基本性质：,第二节 氧族元素,一、氧族元素的通性,比较活泼的非金属性。,O S Se Te Po,典型非金属 金属,在化合物中常见氧化数为2。硫、硒、碲还表现出2、4、6的氧化数。,非金属性逐渐增强,第二节 氧族元素,+2氧化态,+4氧化态,+6氧化态,第二节 氧族元素,二、氧和氧的化合物,第二节 氧族元素,(一)臭氧（）,3O2 2O3,大气平流层中存在的臭氧层能够吸收太阳光的紫外辐射，保护着地球表面上的一切生物。,人类大量使用的矿物燃料和氯氟烃，臭氧层正遭到破坏。,第二节 氧族元素,蓝色气体，强氧化剂。用于饮水消毒、空气净化以及含有机物废水的处理。,(二)过氧化氢,俗称双氧水，常用其水溶液。,过氧基：O O,过氧化氢：H O O H,第二节 氧族元素,中O的氧化数为1：,H2O（2）氧化剂,O2（0）还原剂,（1）,第二节 氧族元素,实验室中常用的氧化剂，不会引入杂质。,常用作漂白剂和消毒剂。,不稳定性：,置棕色瓶中于阴凉处保存,第二节 氧族元素,过氧化氢的鉴定：,稳定存在于乙醚中，显蓝色。,第二节 氧族元素,实例解析实例：药物分析中，通过在酸性溶液中加入过量的过氧化氢、煮沸至溶液无色后，再加入硝酸和硝酸银试液，并与标准氯化钠溶液比浊的方法检查碘化物中的氯化物。,第二节 氧族元素,实例解析,解析：,（无色溶液）,（白色）,溶液的浑浊度与 的含量成正比。溶液的浑浊度不超过标准溶液，则氯化物的含量符合要求。,第二节 氧族元素,课堂互动,1.碘化物中氯化物的检查，能否直接加入硝酸和硝酸银试液进行？为什么？,2.醚等有机物因在空气中氧化产生过氧化物，极易发生爆炸，使用时常通过加入,或KI检测过氧化物的存在，请解释检测原理。,第二节 氧族元素,三、硫和硫的化合物,(一)单质硫,(二)硫的化合物,第二节 氧族元素,1.金属硫化物,常见金属硫化物的溶解性和颜色：,溶于水,溶于稀盐酸,溶于浓盐酸,溶于浓硝酸,仅溶于王水,Na2S(白色)K2S(白色)(NH4)2S(白色),MnS(肉色)ZnS(白色)FeS(黑色),CdS(黄色)PbS(黑色)SnS(褐色),CuS(黑色)Cu2S(黑色)Ag2S(黑色),Hg2S(黑色)HgS(黑色),第二节 氧族元素,硫离子（）的鉴定反应：,2.硫代硫酸钠,商品名：海波；俗称：大苏打,遇酸分解：,（淡黄色）,该反应可作为 的鉴定反应。,第二节 氧族元素,还原性：,该反应为碘量法的基本反应。,硫代硫酸钠常用作药物制剂中的抗氧化剂。,医药上用作卤素、重金属、氰化物中毒时的解毒剂。,第二节 氧族元素,3.过二硫酸盐,强氧化剂，在银离子(Ag+)催化下，可将 氧化为：,第二节 氧族元素,如何区别硫化物、亚硫酸盐、硫酸盐、硫代硫酸盐？,【难点释疑】,硫化物、亚硫酸盐、硫酸盐、硫代硫酸盐是最常见的四种含硫化合物。其中，硫化物、亚硫酸盐、硫代硫酸盐在酸性溶液中均不稳定而分解。它们之间的比较见表。,第二节 氧族元素,化合物,硫化物,亚硫酸盐,硫代硫酸盐,硫酸盐,与盐酸的反应,试纸变黑，无色 H2S 臭鸡蛋气味，使湿润醋酸铅,试纸变黑，无色 SO2 刺激性气味，使湿润硝酸亚汞,无色SO2和黄色 S，刺激的气味,不 反 应,利用四种含硫化合物与盐酸作用的差异，使用盐酸、醋酸铅试纸、硝酸亚汞试纸，可以将硫化物、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、硫酸盐及其溶液区别开。,第三节 氮族元素,第三节 氮族元素,A：N P As Sb Bi,氮族元素的基本性质：,第三节 氮族元素,一、氮族元素的通性,N P As Sb Bi,典型非金属 典型金属,非金属性逐渐增强,主要氧化数为3、3和5，形成正氧化数的趋势明显。,第三节 氮族元素,二、氮的氧化物,重要：、。,工业尾气、燃料废气和汽车尾气中含有的 和 是大气污染的主要来源。,第三节 氮族元素,三、氨和铵盐,(一)氨（）,无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水，水溶液称氨水。,氨水显碱性，是最常用的弱碱溶液。,常见的配位体。,第三节 氮族元素,H3 N:,H3NAgNH3,第三节 氮族元素,用于难溶金属盐和氢氧化物的溶解。,(二)铵盐,无色晶体，易溶于水。,第三节 氮族元素,遇强碱分解：,实验室制备氨气的反应。,鉴定铵离子的特效反应：使红色石蕊试纸变蓝。,2NH4NO3 N2 O2 4H2O,(NH4)2SO4 NH3 NH4HSO4,第三节 氮族元素,受热分解，产物视酸的性质而不同：,挥发性酸：,NH4Cl NH3 HCl,非挥发性酸：,氧化性酸：,第三节 氮族元素,四、硝酸及其盐,（一）硝酸,硝酸为挥发性强酸，见光或受热分解。,4HNO3 4NO2 O2 2H2O,硝酸具有强氧化性。,能够与几乎所有金属（金、铂等除外）反应，还原产物一般为：,第三节 氮族元素,浓硝酸 稀硝酸 活泼金属与极稀硝酸,王水(浓硝酸与浓盐酸1:3的混合物)具有比硝酸更强的氧化性，可溶解金、铂等贵金属。,第三节 氮族元素,（二）硝酸盐,均为无色晶体，易溶于水。,受热分解产生氧气:,可为高温供氧剂。,第二节 氮族元素,五、磷和砷,(一)磷,1.磷酸酐(),与水反应生成各种磷酸：,强烈的吸水性，是实验室常用的、吸水性最强的干燥剂。,第三节 氮族元素,2.磷的含氧酸及其盐,正磷酸 焦磷酸 三磷酸 偏磷酸 亚磷酸次磷酸,化学式 P的氧化数+5+5+5+5+3+1,磷酸为非挥发性的中强三元酸。可形成正盐、一氢盐和二氢盐三级盐。,磷酸二氢盐易溶于水，磷酸一氢盐中仅有钾、钠、铵盐易溶于水。磷酸一氢盐和磷酸二氢盐为常用的缓冲对。,第三节 氮族元素,磷酸根离子的鉴定：磷酸盐和过量的钼酸铵在含硝酸的溶液中受热，慢慢析出黄色沉淀。,(二)砷,1.氧化物及含氧酸,As的氧化数 3 5,氧化物(三氧化二砷）(五氧化二砷),含氧酸（亚砷酸）(砷酸),第三节 氮族元素,剧毒品!致死量约为0.1g。,三氧化二砷()，俗称吡霜。,白色粉未状固体。,三氧化二砷和亚砷酸()为偏酸性的两性化合物。,在碱性溶液中，亚砷酸盐为还原剂:,第三节 氮族元素,在酸性溶液，砷酸表现出氧化性：,2.砷化氢（）,马氏试砷法：用于砷的检验。,加热部位形成亮黑色的“砷斑”,第四节 碳、硅和硼,第四节 碳、硅和硼,A：C、Si、Ge、Sn、PbA：B、Al、Ga、In、Tl,碳族元素的基本性质：,第四节碳、硅和硼,一、碳族元素的通性,CSiGeSnPb,典型非金属 准金属 典型金属,金属性逐渐增强,主要氧化数为4和2。,第四节 碳、硅和硼,二、碳及其化合物,二氧化碳,第四节 碳、硅和硼,1.活性炭,具有很强的吸附能力，是药物生产中常用的吸附剂,2.二氧化碳和碳酸,通过加热、煮沸的方法可以除去水中溶解的二氧化碳。,第四节 碳、硅和硼,碳酸为二元弱酸，可以形成碳酸盐和碳酸氢盐。,碳酸氢盐均溶于水，碳酸盐只有碱金属和铵盐易于水。,碳酸盐和碳酸氢盐在一定条件下，可以相互转化：,第四节 碳、硅和硼,这是自然界中溶洞及乳石、石笋等形成的原理。,碳酸盐和碳酸氢盐遇强酸分解：,是检验碳酸根和碳酸氢根的特效反应。,第四节 碳、硅和硼,三、硅和硼,(一)硅,硅胶具有很强的吸附能力，为常用吸附剂和干燥剂。,含 的硅胶称变色硅胶，用于实验室中精密仪器的防潮。,第四节 碳、硅和硼,(二)硼,1.硼酸（）,一元弱酸：,加入多元醇，酸性大大增强。,硼酸及其盐的特效鉴定反应：硼酸与醇生成的硼酸酯，燃烧时产生边缘显绿色的火焰。,第四节 碳、硅和硼,2.硼砂(),为分析化学中标定盐酸溶液的基准物。,硼砂珠试验：铁、钴、镍、锰等金属氧化物或盐类，熔解在硼砂熔体中，显出各自的特征颜色。,FeCo Cr Ni,黄色 蓝色 绿色 紫(热)或棕色(冷),学 习 小 结,本章主要介绍卤素、氧族元素、氮族元素、碳族元素中常见的非金属元素及其重要化合物。,一、卤素,1.卤化氢和卤化物,氢卤酸的酸性：HIHBrHClHF,卤离子（X）的还原性：IBrClF,与卤素单质（X2）的置换反应：F2Cl2Br2I2,学 习 小 结,卤化银,AgCl（白色），不溶于硝酸，溶于氨水和硫代硫酸钠溶液中,AgBr（浅黄色），不溶于硝酸，溶于硫代硫酸钠溶液中,AgI（黄色），不溶于硝酸，氨水，硫代硫酸钠溶液中,2.含氧酸及其盐,主要类型,次氯酸（HClO）、次氯酸盐,氯酸（HClO3）、氯酸盐,高氯酸（HClO4）、氯酸盐,主要性质,不稳定性：易分解产生氧气,强氧化性,学 习 小 结,3.拟卤素,氢氰酸（HCN）,氰化物（CN）,硫氰化物（SCN）：,剧毒性还原性：碱性溶液中，被氯气氧化强配位性：与金属离子生成无毒性的配合物,与Fe3生成血红色的配合物,二、氧族元素,1.和氧的化合物,臭氧（O3）：强氧化性，并具有杀菌作用。,过氧化氢,不稳定性：易分解产生氧气,氧化性：被还原为水，是实验室常用的氧化剂,还原性：被强氧化剂氧化，放出氧气,学 习 小 结,2.硫的化合物,金属硫化物：溶解性及特征颜色,硫代硫酸钠,遇酸分解，产生SO2气体和单质S,还原性：被X2、CN氧化,配位性：与重金属离子形成配合物,三、氮族元素,氨（NH3）,弱碱性：氨水具有碱的通性,配位性：与金属离子形成配合物,学 习 小 结,铵盐,水溶性：铵盐易溶于水,遇碱、受热分解产生氨气,硝酸（HNO3）：三大强酸之一，强氧化性酸,硝酸盐：易溶于水，受热分解产生氧气,磷酸（H3PO4）：中强酸,磷酸盐（磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐）：水溶性,三氧化二砷亚砷酸盐,剧毒性,氧化性和还原性,学 习 小 结,四、碳、硅和硼,碳酸（H2CO3）：二元弱酸，易分解放出二氧化碳。,碳酸盐（碳酸盐、碳酸氢盐）：遇酸分解产生二氧化碳气体。,硅胶：强烈吸附作用。,硼酸（H3BO3）：一元弱酸。,硼砂（Na4B2O7）：硼砂珠试验。,86,谢谢观看！,