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1、族 A族 0族 2He氧 8O 氟 9F 10Ne硫 16S 氯17Cl 18Ar硒 34Se 溴 35Br 36Kr碲 52Te 碘 53I 54Xe钋 84Po 砹85At 86Rn,第十五章 氧族元素 Oxygen Family Elements,氮族元素概述,氧族元素,价电子层结构,电负性：氧仅次于氟,熔点、沸点、随半径的增大而增大；第一电离势和电负性则变小。,与氟相似，氧的第一电子亲合势，离解能反常变小，表现出它的强氧化性,1-2 氧族元素的电势图,酸性溶液中，H2O2、O2、O3均为强氧化剂,由此你应该能判断出谁会发生歧化反应!,体系溶液中，H2O2、O2、O3氧化剂都很弱！,酸性
2、条件下过氧化氢很不稳定，容易分解,低价硫化物不论在酸性还是在碱性溶液中都是强还原剂,酸介质中，过硫酸盐是强氧化剂,第二节 氧和臭氧(Oxygen and Ozone),O2:(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)1(*2pz)1,氧气分子是唯一呈顺磁性的气态双原子分子，说明其分子中有成单电子。这可用分子轨道理论解释。,尽管有三个键，但由于有反键电子，仍很活泼，主要表现氧化性,O2的分子轨道式,分子轨道电子排布式:O2KK(2s)2(2s*)2(2p)2(2p)4(2p*)2,氧气分子中共有三个键:一个键,两个三电子键.,O2中有成单电子,是
3、顺磁性物质.,O2的两个三电子键中有反键电子,能量较高，所以O2较活泼.,形成两个单键-O-，如H2O,形成一个双键 O=O，如O2,、氧原子在化合物中的成键特征,(1)离子键-与活泼金属元素结合形成O2-的离子化合物。如：Na2O，CaO,(3)配位键 1.作为电子对受体形成配位键：两个成单电子归并空出一个2P轨道，接受外来配位电子对而形成O。如SO42-的结构：,(2)共价键-形成2 价共价化合物：共价单键(-O-)如：H2O,Cl2O。,2.作为电子对供体形成配位键：氧原子上有孤电子对，可形成d-p反馈键，如：ClO4-中的Cl O键。,、以臭氧分子成键的化合物（称臭氧化合物）如:离子化
4、合物KO3,、以氧分子成键的化合物 O2 分子得到一个电子形成超氧离子(O2-)如：KO2(2)O2 分子得到两个电子形成过氧离子(O22-)如H-O-O-H。,臭氧化物、过氧化物和超氧化物都是强氧化剂,在酸性和中性环境下氧气是很好的氧化剂,臭氧（O3）,有鱼腥味的淡蓝色气体。,其中含有一个大键，是几中心多少电子键？,离域键由三个或三个以上原子形成的键称为离域键,生成离域键的条件：,1.这些原子都在同一平面上;,2.每一原子有一互相平行的p轨道;,3.p电子的数目小于p轨道的数目的两倍。,臭氧是比氧更强的氧化剂，氧化能力仅次于氟，可用作污水净化剂,脱色剂,杀菌剂和漂白剂.PbS+2O3PbSO
5、4+O2 O3+KCN=KOCN+N2 2KI+H2SO4+O3I2+O2+H2O+K2SO4,想一想：SO2的分子结构应当是什么样的？O3有无磁性?比较O3和O2的化学性质谁更活泼,在离地面20-40km处有个臭氧层，为0.2ppm。,高空臭氧层的形成原理,一、臭氧的存在,破坏臭氧层的污染气体主要有,为保护臭氧层，1987年签定蒙特列尔议定，禁止生产使用氟里昂，但由于其不活泼性和扩散进入平流层速度慢，科学家预测，其对臭氧的破坏将延续至21世纪！,Na2O+HCl2NaCl+H2OCuO+H2SO4=CuSO4+H2O,氧化物的分类及性质,SO2+2NaOHNa2SO3+H2OCO2+Ca(O
6、H)2=CaCO3+H2O,Al2O3 ZnO,Cr2O3 PbO2等 Al2O3+HCl=AlCl3+H2O Al2O3+NaOH=NaAl(OH)4+H2O Cr2O3+NaOH=NaCr(OH)4+H2O,中性氧化物:CO N2O,氧化物性质变化规律、同周期元素氧化物从左到右，酸性增强，碱性减弱。,Li2O BeO B2O3 CO2 N2O5Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 酸性增强 碱性减弱,酸性逐渐降低还是升高？,碱性如何变化？,酸性如何变化？,、同主族元素氧化物自上而下，碱性增强，酸性减弱。,、同元素不同价态氧化物，高价态呈酸性，低价态呈碱性。,本章作业：1
7、5.1 15.3 15.4 15.12 15.10,2、同元素不同价态氧化物或其相应的酸，高价态物质的酸性强，低价态物质的酸性相对弱。,更正,SO2 SO3,O2与O3的性质比较谁更活泼？,氧气分子中共有三个键:一个键,两个三电子键.,O2的两个三电子键中各有一个反键电子,键级=（6-2）/2=2,臭氧中的大 键由三个原子共有，成键时三个原子各提供一条轨道，形成成键、非键和反键轨道，四个电子分别填充在成键和非键轨道上，呈抗磁性,只有两个成键电子,因此 34 的键级为1。,O3的键级=1+1/2=1.5,O2与O3的更稳定！,15.3 过氧化氢（Hydrogen Peroxide）,结构,是极性
8、还是非极性分子？,氧原子采用何种杂化方式？,与水任意比溶解，沸点较高,原因?,乙基蒽醌法,H2O2是一种重要的化学试剂，常用做漂白剂和消毒剂，3%的过氧化氢称为双氧水，用于伤口消毒。在航天工业上，可作为火箭发射的燃料。,只要求了解,E(A)0.67 V 1.77 V O2H2O2H2OE(B)-0.08 V 0.87 V O2HO2-2OH-,性 质,H2O2的元素电势图,在酸介质中是氧化剂，碱介质中主要表现还原性，用它作氧化剂或还原剂，不会给体系带来杂质。不稳定,容易歧化!,用H2O2清洗油画原理,过量H2O2可煮沸溶液除去。,2KMnO4+5H2O2+3H2SO42MnSO4+K2SO4+
9、5O2+8H2OH2O2+KMnO4 MnO2+KOH+O2+H2O,重点:H2O2遇强氧化剂现还原性,遇还原剂则现氧化性,根据元素电势图你能判断出其有何化学性质？,(蓝色加合物),此反应用于铬酸根的检验，加合物不稳定，在水溶液中很快分解,常加入一些乙醚萃取,使其稳定.,乙醚 Cr2O72+2H2O2+2H+=5H2O+2CrO5,过氧化氢受热、遇光或重金属离子Mn2+、Fe3+、Cr3+分解：2H2O2=2H2O+O2它在碱性介质中的分解更快，应保存在棕色瓶中，放于阴凉地方，还可加入些稳定剂如锡酸钠、焦磷酸钠或8-羟基喹啉等。,15.4 硫及其化合物（Sulfur and compounds
10、 of sulfur）,单质 S8,结构：S原子采用sp3杂化形成环状S8分子,硫原子半径较大，变形性大，以共价单键为主要成键特征。它的另一个成键特点是S原子间可以形成硫链：-S-S-S-S-,当温度升高时，S8环断裂形成链状分子，颜色变深。,硫的同素异性体,你能分析出S采用的成键形式吗?,钠硫蓄电池,放电负极：熔融Na 2Na 2e 2Na+充电 放电 正极：熔融S xS+2Na+2e Na2Sx 充电,充总反应：2Na+xS Na2Sx 放,电解质：-Al2O3,问题：1.工作温度300500，Na，S8要处于熔融;2.固体电解质管容易损坏.,优点：蓄电量是铅电池的5倍，质量仅是其1/5，
11、能大电流放电,运行平稳，无污染，寿命长(600次以上),原材料丰富。,应用:空间领域,导弹,潜艇等,应用之一,利用无机多硫化物能发生断裂和键合!,H2S,H2S+H2SO4=SO2+S+H2O H2S+I2=HI+S,H2S是一种无色有臭鸡蛋气味有毒气体，使人迟钝、消瘦、头疼等慢性中毒。,酸的强度决定于与其直接相连的原子的电子密度,半径及电荷数,对氢离子的引力越强,与氢原子间的电荷密度越大,酸式离解越难,酸性就越弱.,4-2 硫化物和多硫化物,碱金属硫化物溶于水,溶解度小，具有特征颜色,CuS,Ag2S HgS PbS,Na2S K2S,Al2S3+H2O=Al(OH)3+H2S(剧烈水解,在
12、溶液中不能稳定存在,因此不能用湿法制备)S2-+Cu2+=CuS(黑色)S2-+Cd2+=CdS(黄色),硫化锌 ZnS白色 1.210-23易溶硫化锰 MnS肉红色 1.410-25易溶硫化镉 CdS黄色 3.610-20不溶硫化亚铁 FeS黑色 3.710-19易溶硫化铅 PbS黑色 3.410-28不溶硫化亚锑 Sb2S3桔红色 2.910-59不溶硫化亚锡 SnS褐色 1.210-25不溶硫化汞 HgS黑色 4.010-53不溶硫化银 Ag2S黑色 1.610-49不溶硫化铜 CuS黑色 8.510-45不溶,表15-1 难溶硫化物的颜色和溶度积,名 称 化学式 颜色 溶度积 稀酸中的
13、溶解,利用硫化物的溶解性差别可以进行物质的分离，利用硫化物的颜色不同可以进行物质的鉴别。(离子极化导致溶解度小),这类硫化物大多数都有特征的颜色，溶解度小.,HgS的Ksp最小，它只能溶于王水，由于形成配合物HgS还可以溶于Na2S,。,3HgS+8H+2NO3+12Cl=3HgCl42+3S+2NO+4H2O HgS+Na2S=Na2HgS2,三、多硫化物 Na2S+(x-1)SNa2Sx 无色 红色 Sx+2H+=H2S+(x-1)S(多硫化物不稳定,遇酸很容易分解产生单质硫),可溶性硫化物空气中久置后颜色加深至橙红色,2S2-+O2+4H+S2H2O(酸性溶液中被空气氧化),Na2S2+
14、SnS SnS2+Na2S 棕色 橙红,Na2S2=Ma2S+S,与S2-不同，Sx2-具有一定的氧化性,多硫化物还可以发生歧化反应,黄橙红,Na2S+（x1）S=Na2Sx(Sx)2随着硫链的变长颜色：,性质：,遇酸不稳定：,弱氧化性：,还原性：,黄橙红,一、二氧化硫 亚硫酸和亚硫酸盐,硫的含氧化合物 SO2与SO3,S或H2S燃烧,二氧化硫,亚硫酸,亚硫酸盐,水吸收,酸化,碱吸收,微酸化,碱化,分解,SO2+H2O=H2SO3 SO2+2OH-=SO32-+H2O,燃烧S+O2=SO2 燃烧 2H2S+3O2=2SO2+2H2ONa2SO3+2H2SO4(浓)=2NaHSO4+SO2+H2
15、O 燃烧 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2,二氧化硫和亚硫酸是中间氧化态物质,具有氧化性,又有还原性,以还原性为主.,SO2+KIO3+H2O=KI+H2SO4Br2+SO2+H2O=HBr+H2SO4Cl2+H2SO3+H2O=HCl+H2SO4(去氯剂)SO2+H2S=S+H2O(氧化性),2Na2SO3+O22Na2SO4Br2+SO32-+H2O2Br-+SO42-+2H+Cl2+SO32-+H2O2Cl-+SO42-+2H+,、SO2的性质,二氧化硫的结构,如图所示，它与O3的结构是相似的，中心原子采用sp2杂化，分子中有两个键和一个三中心四电子键34因此S-O键有双键性质.抗磁
16、性物质.,SO2是具有剌激性气味的气体，无色有毒，容易液化（常压，263K）,液态SO2 是一种良好的溶剂。,（1）酸性氧化物（2）还原性氧化物（3）与有机物色素发生加合起漂白作用,用途：二氧化 硫主要用于制备硫酸和亚硫酸盐。,SO3的结构,固态有、三种变体,变体为环状三聚体结构，变体是链状结构，为层状结构。,(a)-SO3冰状三聚体,(b)-SO3链状聚合体,分子中有一个四中心六电子大键46因此S-O键有双键性质.,二、三氧化硫 硫酸和硫酸盐,SO2氧化,三氧化硫SO3,硫酸盐,硫酸H2SO4,催化氧化,浓硫酸吸收,与碱反应,有关反应:,V2O5 723K SO2+O2=2SO3,由于用水吸
17、收会产生酸雾而得不到浓酸,因此实际是用浓硫酸吸收SO3得发烟硫酸，稀释得98%的浓硫酸。,SO3+H2O=H2SO4,1.制备,、硫酸和硫酸根的结构,SO42-的结构,H2SO4的结构,SO42-是很稳定的对称正四面体结构，只有在浓酸中才具有氧化性,所有硫酸盐基本上是离子性的,因此大部分的硫酸盐易溶于水.,硫酸根离子SO42是四面体结构中心原子硫采用sp3杂化，形成四个键，其SO键长为144pm，比双键的键长（149pm）短，这说明在SO键中存在额外的dp成份。,分子间存在氢键,化学性质,强酸性,硫酸的第一级电离是完全的，第二电离常数是K=1.210-2。是三大强酸之一。,、硫酸的性质,强氧化
18、性,浓硫酸具有强氧化性，腐蚀性很强，但稀的硫酸几乎没有氧化性。Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2+2H2O,想一想：（1）稀硫酸可以溶解铁，但是却可以用铁桶来盛放浓硫酸，为什么？,稀硫酸具有酸的通性，但是冷的浓硫酸对铁、铝金属产生纯化作用，因此可以用铁罐存放浓硫酸，但不能放稀硫酸。,浓硫酸 C12H22O11=12C+11H2O,吸水性和脱水性,浓硫酸,吸水性作CO2、H2、Cl2等的干燥剂。,脱水性常用于有机反应中作催化剂以利于帮助脱水。,1273K CuSO4=CuO+SO3 加热 Ag2SO4=Ag2O+SO3而 K2SO4 Na2SO4等热稳定性高是因为其相应的阳离子半径大,电荷低
19、,极化弱.,热稳定性,碱金属和碱土金属如Na2SO4、CaSO4的硫酸盐热稳定性很强，受热不容易分解。18或(18+2)电子构型的金属离子硫酸盐稳定性较差。,阳离子极化作用大,则夺取氧原子的能力强,因此,加热分解得到的产物是金属氧化物.,硫酸盐,煮沸 Na2SO3+SNa2S2O3 2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2 2H2S+2NaHSO33Na2S2O3+3H2O,性 质,硫代硫酸盐,制 备,S,S,O,O,O,在S2O32-的结构中,可以看作是硫酸根中的一个O原子被S原子取代,中心S原子是+4氧化数,另一个S原子是0氧化数,平均氧化数是2,所以它具有还原性。,2-
20、,Na2S2O35H2O(大苏打，海波)无色透明，易溶于水，碱性。,配位能力强遇酸不稳定,2S2O32-+Ag+Ag(S2O323-Hg2+2S2O32-=Hg(S2O32-)22-,S2O32-是一种很强的配位离子,配合物很稳定.想一想:(1)把硝酸银溶液滴到硫代硫酸钠溶液中现象是什么?与把硫代硫酸钠溶液滴入到硝酸银溶液中对比,结果相同吗?,硝酸银滴入硫代硫酸钠溶液,则硫代硫酸钠过量,得到无色的硫代硫酸银配离子溶液。,性质,若是反过来，把硫代硫酸银溶液滴入硝酸银溶液，则开始银过量，生成白色硫代硫酸银沉淀，它很不稳定，水解，发生白黄棕黑的颜色变化，最后水解主物是硫化银：Ag2S2O3+H2OA
21、g2S+H2SO4。此现象用于硫代硫酸根的检验。,硫代硫酸盐遇酸分解 S2O32-+2H+SO2+H2O+S（变浑浊，可用于检验S2O32-）此性质与多硫化物类似,配位能力强遇酸不稳定,在硝酸银中加入食盐，然后加入NaBr保持一段时间后再缓慢滴入硫代硫酸钠溶液,现象各是什么？,思考,Ag+Cl-AgCl(白色)AgCl+Br-AgBr（黄色）AgBr+S2O32-Ag(S2O3）2(白色)2S2O32-+Ag+Ag(S2O3）23-(溶解),焦硫酸及其盐,可看作是二分子硫酸脱一分子水而得到，冷却发烟硫酸可以析出无色的焦硫酸晶体，它溶于水成为硫酸。H2S2O7+H2O=2H2SO4,焦硫酸的性质
22、 焦硫酸具有比浓硫酸更强的氧化性、吸水性和腐蚀性。,焦硫酸盐,加热KHSO4=K2S2O7+H2O,重要的焦硫酸盐是焦硫酸钾，它由硫酸氢钾加热至熔点以上而制得：,K2S2O7与一些难溶的碱性金属氧化物共熔使其转化成可溶性硫酸盐：,3K2S2O7+Fe2O3Fe2(SO4)3+3K2SO43K2S2O7+Al2O3Al2(SO4)3+3K2SO4,过硫酸及其盐,、过二硫酸钾的性质,、过硫酸的结构,过二硫酸可以看作是过氧化氢的氢原子被磺基-SO3H取代的产物，,过一硫酸,过二硫酸,过二硫酸中存在有过氧键，因此具有强氧化性。,加热 2K2S2O8=2K2SO4+2SO3+O2,过二硫酸盐不稳定，加热分解,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
