氧族元素2003

1、氧族元素氧族元素11-3-1 氧族元素概述氧族元素概述0AAAAA He 氦氦2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟Ne 氖氖3 Al 鋁鋁 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫Cl 氯氯 Ar 氬氬4 Ga 鎵鎵 Ge 鍺鍺 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪5 In 銦銦 Sn 錫錫 Sb 銻銻 Te 碲碲 I 碘碘 Xe 氙氙6 Tl 鉈鉈 Pb 鉛鉛 Bi 鉍鉍 Po 釙釙 At 砹砹Rn 氡氡氧族元素概述氧族元素概述氧族元素概述氧族元素概述A氧氧(O) 硫硫(S) 硒硒(Se) 碲碲(Te)(Po)原子序數(shù)原子序數(shù)816345284價層電子構(gòu)型價層電子構(gòu)型2s22

2、p43s23p44s24p45s25p46s26p4主要氧化數(shù)主要氧化數(shù)-1、-2 、 0-2 、0 、+4 、+6-2 、 0 、+2 、+4 +6-2 、 0 、+2 、+4 +6-原子半徑原子半徑/pm66104117137153離子離子半徑半徑r(M2-)/pm140184198221-r(M6+)/pm-29425667I1/(kJmol-1)1314 1000941869812電負(fù)性電負(fù)性( ) 3.52.52.42.12.0能以單質(zhì)存在。為分布能以單質(zhì)存在。為分布最廣的最廣的成礦元素成礦元素，很多，很多金屬在地殼中以氧化物、金屬在地殼中以氧化物、硫化物形式存在。硫化物形式存在。為

3、為稀散元素稀散元素。在自然界。在自然界無單質(zhì)存在，常存在于無單質(zhì)存在，常存在于重金屬硫化物礦中。重金屬硫化物礦中。 p放射性放射性元素元素氧族元素概述氧族元素概述A氧氧(O)硫硫(S)硒硒(Se)碲碲(Te) 釙釙(Po)原子序數(shù)原子序數(shù)816345284價層電子構(gòu)型價層電子構(gòu)型2s22p43s23p44s24p45s25p46s26p4主要氧化數(shù)主要氧化數(shù)-1、-2 、 0-2 、0 、+4 、+6-2 、 0 、+2 、+4 +6-2 、 0 、+2 、+4 +6-原子半徑原子半徑/pm66104117137153離子離子半徑半徑r(M2-)/pm140184198221-r(M6+)/p

4、m-29425667I1/(kJmol-1)13141000941869812電負(fù)性電負(fù)性( ) 3.52.52.42.12.0 p為生命元素。富氧空氣或為生命元素。富氧空氣或純氧用于醫(yī)療和高空飛行，純氧用于醫(yī)療和高空飛行，大量的純氧用于煉鋼。液大量的純氧用于煉鋼。液氧常用作制冷劑和火箭發(fā)氧常用作制冷劑和火箭發(fā)動機的助燃劑動機的助燃劑為黑火藥為黑火藥(KClO3、S、C)主角。有斜方硫、單斜硫主角。有斜方硫、單斜硫等二十多種等二十多種.(同素異形體同素異形體)少量硒對人體新陳代謝起少量硒對人體新陳代謝起調(diào)節(jié)作用，過量則有毒。調(diào)節(jié)作用，過量則有毒。有光電性質(zhì)，用于電影、有光電性質(zhì)，用于電影、傳真

5、和制造光電管。傳真和制造光電管?？芍圃旌辖?。在可制造合金。在所有金屬中電阻所有金屬中電阻最高，用于制造最高，用于制造電阻器材。電阻器材。半衰期為半衰期為138.7 天。天。是居里夫人于是居里夫人于1898年發(fā)現(xiàn)的。年發(fā)現(xiàn)的。氧族元素概述氧族元素概述A氧氧(O)硫硫(S)硒硒(Se)碲碲(Te) 釙釙(Po)原子序數(shù)原子序數(shù)816345284價層電子構(gòu)型價層電子構(gòu)型2s22p43s23p44s24p45s25p46s26p4主要氧化數(shù)主要氧化數(shù)-1、-2 、 0-2 、0 、+4 、+6-2 、 0 、+2 、+4 +6-2 、 0 、+2 、+4 +6-原子半徑原子半徑/pm661041171

6、37153離子離子半徑半徑r(M2-)/pm140184198221-r(M6+)/pm-29425667I1/(kJmol-1)13141000941869812電負(fù)性電負(fù)性( ) 3.52.52.42.12.0 p增大增大增大增大減小減小減小減小金屬性增強，非金屬性減弱金屬性增強，非金屬性減弱典型非金屬典型非金屬 準(zhǔn)金屬準(zhǔn)金屬 金屬金屬臭氧的性質(zhì)和用途臭氧的性質(zhì)和用途1 臭氧是淡藍(lán)色氣體，有一種魚腥臭臭氧是淡藍(lán)色氣體，有一種魚腥臭 味，故稱為臭氧味，故稱為臭氧2 臭氧在臭氧在-112 C凝聚深藍(lán)色液體凝聚深藍(lán)色液體 在在-192.7 C凝結(jié)為黑紫色固體凝結(jié)為黑紫色固體3 臭氧比氧氣易溶于水

7、，臭氧比氧氣易溶于水，4 臭氧不穩(wěn)定：在常溫下緩慢分解，臭氧不穩(wěn)定：在常溫下緩慢分解， 200 C以上分解較快以上分解較快4 臭氧分解時放熱：臭氧分解時放熱：2O3 3O2 rHm = - 286 kJ/mol 純臭氧易爆炸。純臭氧易爆炸。5 O3的氧化性比的氧化性比O2強，能氧化許多強，能氧化許多不活潑單質(zhì)如不活潑單質(zhì)如Hg、Ag、S等。可從碘等。可從碘化鉀溶液中使碘析出，化鉀溶液中使碘析出， O3 + 2I- + 2H+ I2 + O2+ H2O11-3-4 過氧化氫過氧化氫（三）（三） 氫化物氫化物 1.1.過氧化氫過氧化氫( (H2O2) )分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu) 分子中有過氧鍵分子中有過氧

8、鍵 OO 物理性質(zhì)物理性質(zhì)1.1.無色粘稠液體無色粘稠液體, ,極性比水強。極性比水強。2.2.在固態(tài)和液態(tài)時分子易發(fā)生締合在固態(tài)和液態(tài)時分子易發(fā)生締合, ,沸點沸點(150(150 C C) )比水高比水高3.3.與水可以任何比例互混與水可以任何比例互混常用的常用的雙氧水雙氧水為過氧化氫水溶液為過氧化氫水溶液濃度為濃度為30%30%化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定性，易分解不穩(wěn)定性，易分解m2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g)加速分解因素加速分解因素(1)(1)微量雜質(zhì)或重金屬離子微量雜質(zhì)或重金屬離子(Fe(Fe3+3+、MnMn2+2+、CrCr3+3+、CuCu2+2+) )及及MnO

9、MnO2 2等以及粗糙活性表面等以及粗糙活性表面2H2O2 2H2O + O2MnO2(2)(2)在堿性介質(zhì)中分解較快在堿性介質(zhì)中分解較快(3)(3)光照可加速分解光照可加速分解(4)(4)常溫下分解緩慢，加熱促使分常溫下分解緩慢，加熱促使分解加快，解加快，153153時發(fā)生爆炸反應(yīng)。時發(fā)生爆炸反應(yīng)。rH = -196.06 kJmol-1不穩(wěn)定性，易分解不穩(wěn)定性，易分解2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g)mrH = -196.06 kJmol-1減緩分解方法減緩分解方法(1)(1)儲存在光滑塑料瓶或儲存在光滑塑料瓶或棕色棕色玻璃瓶中玻璃瓶中(2)(2)置于陰涼處置于陰涼處(3)(

10、3)加入穩(wěn)定劑加入穩(wěn)定劑, ,如錫酸鈉如錫酸鈉、焦磷酸鈉、焦磷酸鈉、 8-8-羥基喹啉等羥基喹啉等氧化還原性氧化還原性 O2 H2O2 H2O0 -1 0 -1 -2 -2氧化劑氧化劑 還原劑還原劑(1)(1)在酸性和堿性介質(zhì)中均有氧化性在酸性和堿性介質(zhì)中均有氧化性 氧化性氧化性 酸性介質(zhì)酸性介質(zhì) 堿性介質(zhì)堿性介質(zhì)E /VA O2 H2O2 H2O0.695 1.763E /VB O2 H2O2 HO2- -0.076 0.867氧化還原性氧化還原性 O2 H2O2 H2O0 -1 0 -1 -2 -2還原劑還原劑 氧化劑氧化劑(1)(1)在酸性和堿性介質(zhì)中均有氧化性在酸性和堿性介質(zhì)中均有氧化

11、性 氧化性氧化性 酸性介質(zhì)酸性介質(zhì) 堿性介質(zhì)堿性介質(zhì)E /VA O2 H2O2 H2O0.695 1.763E /VB O2 H2O2 HO2- -0.076 0.867酸性介質(zhì)酸性介質(zhì) H2O2+2I- -+2H+ I2+ 2H2O PbS+4H2O2 PbSO4 + 4H2O例例此反應(yīng)用于油畫的漂白此反應(yīng)用于油畫的漂白氧化還原性氧化還原性 O2 H2O2 H2O0 -1 0 -1 -2 -2還原劑還原劑 氧化劑氧化劑(1)(1)在酸性和堿性介質(zhì)中均有氧化性在酸性和堿性介質(zhì)中均有氧化性 氧化性氧化性 酸性介質(zhì)酸性介質(zhì) 堿性介質(zhì)堿性介質(zhì)E /VA O2 H2O2 H2O0.695 1.763E

12、 /VB O2 H2O2 HO2- -0.076 0.867堿性介質(zhì)堿性介質(zhì) 2Cr(OH)4- -+3H2O2+2OH- - 2CrO42- - + 8H2O例例氧化還原性氧化還原性 O2 H2O2 H2O0 -1 0 -1 -2 -2還原劑還原劑 氧化劑氧化劑E /V A O2 H2O2 H2O0.695 1.763E /V B O2 H2O2 HO2- -0.076 0.867(2)(2)還原性較弱，只有遇到比它更強還原性較弱，只有遇到比它更強 的氧化劑才表現(xiàn)出還原性。的氧化劑才表現(xiàn)出還原性。MnOMnO4 4- -+5H+5H2 2O O2 2+6H+6H+ + 2Mn2Mn2+2+

13、5O+ 5O2 2 +8H+8H2 2O O Cl Cl2 2 + H+ H2 2O O2 2 2HCl + O 2HCl + O2 2 例例用用 途途優(yōu)點：優(yōu)點：1.1.還原產(chǎn)物為水，不會引入雜質(zhì)；還原產(chǎn)物為水，不會引入雜質(zhì)；2.2.過量部分在加熱下即可分解為過量部分在加熱下即可分解為 水和氧氣逸出。水和氧氣逸出。主要用作氧化劑主要用作氧化劑11-3-5 硫化氫、硫化物和多硫化物硫化氫、硫化物和多硫化物硫化氫和硫化物硫化氫和硫化物硫化氫硫化氫1.1.制?。褐迫。簩嶒炇页Ｓ昧蚧瘉嗚F和稀鹽酸反應(yīng)實驗室常用硫化亞鐵和稀鹽酸反應(yīng)FeS + 2H+ Fe2+ + H2S 2.性質(zhì)：性質(zhì)： 無色有腐蛋臭

14、味的有毒氣體無色有腐蛋臭味的有毒氣體,有麻有麻醉中樞神經(jīng)作用，吸入大量醉中樞神經(jīng)作用，吸入大量H2S會造會造成昏迷甚至死亡?？諝庵性试S的最大成昏迷甚至死亡。空氣中允許的最大含量為含量為0.01mgL-1 含含H2S的工業(yè)尾氣和實驗室廢氣的工業(yè)尾氣和實驗室廢氣不不允許直接放空允許直接放空，可通入，可通入NaOH溶液。溶液。H2S + 2NaOH Na2S + 2H2O為存放和使用方便，為存放和使用方便， 常以硫代乙酰胺代替常以硫代乙酰胺代替H2SCH3CSNH2 + 2H2O CH3COO- -+ NH4+ + H2S 無色有腐蛋臭味的有毒氣體無色有腐蛋臭味的有毒氣體,有麻有麻醉中樞神經(jīng)作用，吸

15、入大量醉中樞神經(jīng)作用，吸入大量H2S會造會造成昏迷甚至死亡。空氣中允許的最大成昏迷甚至死亡?？諝庵性试S的最大含量為含量為0.01mgL-1 * * 無色有腐蛋臭味的有毒氣體無色有腐蛋臭味的有毒氣體分子間氫鍵弱，熔、沸點比水低分子間氫鍵弱，熔、沸點比水低 * * 還原性還原性 * * 為極性分子，極性比水弱為極性分子，極性比水弱H2S在空氣中燃燒在空氣中燃燒空氣充足空氣充足 2H2S+3O2 2SO2 +2H2O空氣不足空氣不足 2H2S + O2 2S +2H2O * * 能溶于水，其水溶液即為能溶于水，其水溶液即為氫硫酸氫硫酸. .氫硫酸氫硫酸1.1.二元弱酸二元弱酸 HS- - H+ +

16、S2- - H2S H+ + HS- -飽和溶液中，飽和溶液中，c(H2S)=0.1molL-1KKc2(H+)c (S2-)=1.410-20用調(diào)節(jié)溶液酸度，改變用調(diào)節(jié)溶液酸度，改變c (S2-) 進行金屬離子的分離進行金屬離子的分離K =1.110-7a(1)K =1.310-13a(2)c2(H+)c (S2-)= c(H2S) a(1)a(2)2. 還原性還原性 易被空氣中氧氧化易被空氣中氧氧化, 使溶液變渾濁。使溶液變渾濁。2H2S + O2 2S + 2H2O 2H2S + 2FeCl3 2S +FeCl2+2HCl H2S + H2O2 S + 2H2O H2S +4Cl2 +4

17、H2O H2SO4+8HCl 在酸性和堿性介質(zhì)中均有還原性在酸性和堿性介質(zhì)中均有還原性 但但 堿性介質(zhì)堿性介質(zhì)酸性介質(zhì)酸性介質(zhì)E (S/H2S)= 0.144VAE (S/S2-)= -0.407VB 產(chǎn)物視氧化劑強度而定，一般為產(chǎn)物視氧化劑強度而定，一般為S。11-3-6 硫的氧化物、含氧酸及其硫的氧化物、含氧酸及其鹽鹽( (二氧化硫二氧化硫, ,三氧化硫三氧化硫) )SO2(1)(1)無色無色, ,具有強烈刺激性氣味的氣體具有強烈刺激性氣味的氣體, ,易液化易液化, ,液液態(tài)是良好的非水溶劑。態(tài)是良好的非水溶劑。 (2)(2)既有氧化性又有還原性，但還原性較為顯著既有氧化性又有還原性，但還

18、原性較為顯著 (3)能與有機物發(fā)生加成反應(yīng)，生成無色的加成能與有機物發(fā)生加成反應(yīng)，生成無色的加成物，故物，故SO2具有漂白作用。具有漂白作用。(4)大氣中的大氣中的SO2遇水蒸氣形成的酸霧隨雨水降落，遇水蒸氣形成的酸霧隨雨水降落，稱為稱為酸雨酸雨。硫的氧化物硫的氧化物（5）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu): 34 ，V型型 （為什么？）（為什么？） 11-3-6 硫的氧化物、含氧酸及硫的氧化物、含氧酸及其鹽其鹽SO3(1)(1)純凈的純凈的SO3是易揮發(fā)的無色固體是易揮發(fā)的無色固體 (2)(2)強氧化劑，可以使單質(zhì)磷燃燒強氧化劑，可以使單質(zhì)磷燃燒, 將將碘化物氧化為單質(zhì)碘碘化物氧化為單質(zhì)碘5SO3 + 2P 5SO

19、2 + P2O5 SO3 + 2KI K2SO3 + I2(3)(3)結(jié)構(gòu)：平面三角形，結(jié)構(gòu)：平面三角形，46 （S: sp2 和 pd2 雜化）含氧酸系列含氧酸系列分類分類名稱名稱化學(xué)式化學(xué)式硫平均硫平均氧化數(shù)氧化數(shù)存在形式存在形式亞硫酸亞硫酸 系列系列亞硫酸亞硫酸H2SO3+4鹽鹽連二亞硫酸連二亞硫酸 H2S2O4+3鹽鹽硫酸硫酸系列系列硫酸硫酸H2SO4+6酸、鹽酸、鹽硫代硫酸硫代硫酸H2S2O3+2鹽鹽焦硫酸焦硫酸H2S2O7+6酸、鹽酸、鹽連硫酸連硫酸 系列系列連四硫酸連四硫酸H2S4O6+2.5鹽鹽連多硫酸連多硫酸H2SxO6鹽鹽過硫酸過硫酸 系列系列過一硫酸過一硫酸H2SO5+6

20、酸、鹽酸、鹽過二硫酸過二硫酸H2S2O8+6酸、鹽酸、鹽OHO S OHO O HO S S OH O O HO S O S OH O OOHO S OHOOHO S OHS O O HO S S S S OH O O O O HO S (S)x-2 S OH O O O HO S O OH O O O HO S O O S OH O O1.亞硫酸及其鹽亞硫酸及其鹽1.1.亞硫酸及其鹽亞硫酸及其鹽亞硫酸亞硫酸SO2溶于水即得亞硫酸溶于水即得亞硫酸 有人認(rèn)為有人認(rèn)為SO2在水溶液中在水溶液中,基本上是以基本上是以SO2H2O形式存在形式存在 SO2 + H2O H2SO3不穩(wěn)定，易發(fā)生分解不穩(wěn)定

21、，易發(fā)生分解 (無游離無游離H2SO3)SO32- - + 2H+ SO2 + H2O H2SO3 H+ + HSO3- -K =1.310-2a(1) HSO3- - H+ + SO32- -K =6.210-8a(2)以還原性為主以還原性為主,如如 2H2SO3+O2 2H2SO4 H2SO3 + I2 + H2O H2SO4+ 2HI 中強酸中強酸 氧化還原性氧化還原性S+6 S+4 S還原性還原性 氧化性氧化性只能與較強還原劑反應(yīng)只能與較強還原劑反應(yīng) H2SO3 + 2H2S 3S +3H2O亞硫酸鹽亞硫酸鹽在難溶鈣鹽溶液中通入在難溶鈣鹽溶液中通入SO2 可使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹芩崾禁}可使其轉(zhuǎn)

22、變?yōu)橐兹芩崾禁}CaSO3 + SO2 + H2O Ca(HSO3)22Na2SO3 + O2 2Na2SO44Na2SO3 3Na2SO4 + Na2S酸式鹽易溶于水，絕大多數(shù)正鹽酸式鹽易溶于水，絕大多數(shù)正鹽難溶于水難溶于水(K+、Na+、NH4+除外除外)還原性還原性受熱易分解受熱易分解硫酸的性質(zhì)硫酸的性質(zhì)H2SO4 SO3 + H2O純硫酸是無色油狀液體純硫酸是無色油狀液體強酸強酸 H2SO4 H+ + HSO4- - HSO4- - H+ + SO42- -K =1.010-2a(2)一般溫度不分解一般溫度不分解, 沸點以上高溫分解沸點以上高溫分解濃硫酸與水混合時放出大量熱，使?jié)饬蛩崤c水

23、混合時放出大量熱，使水局部沸騰而飛濺，所以水局部沸騰而飛濺，所以只能將濃只能將濃硫酸倒入水中，不可將水倒入酸中硫酸倒入水中，不可將水倒入酸中純硫酸是無色油狀液體純硫酸是無色油狀液體強酸強酸一般溫度不分解一般溫度不分解, 沸點以上高溫分解沸點以上高溫分解濃硫酸有強吸水性和脫水性濃硫酸有強吸水性和脫水性可用來干燥不與其起反應(yīng)的氣體可用來干燥不與其起反應(yīng)的氣體如如 ClCl2 2、H H2 2、COCO2 2等等從一些有機化合物中奪取與從一些有機化合物中奪取與水分子相當(dāng)?shù)臍浜脱跛肿酉喈?dāng)?shù)臍浜脱?C12H22O11 12C+11H2O濃硫酸能燒壞皮膚和衣服使用時必須小心濃硫酸能燒壞皮膚和衣服使用時必

24、須小心萬一濺到皮膚上，應(yīng)立即用大量水沖洗，萬一濺到皮膚上，應(yīng)立即用大量水沖洗，然后用然后用2%小蘇打或稀氨水沖洗小蘇打或稀氨水沖洗純硫酸是無色油狀液體純硫酸是無色油狀液體強酸強酸一般溫度不分解一般溫度不分解, 沸點以上高溫分解沸點以上高溫分解濃硫酸有強吸水性和脫水性濃硫酸有強吸水性和脫水性濃、熱硫酸是強氧化劑濃、熱硫酸是強氧化劑 一般被還原為一般被還原為SO2Al、Fe、Cr在冷、濃硫酸中被鈍化在冷、濃硫酸中被鈍化 Cu+2H2SO4(濃濃) CuSO4+SO2 +2H2O C+2H2SO4(濃濃) CO2 +2SO2 +2H2O Zn+2H2SO4(濃濃) ZnSO4+SO2 +2H2O 3Zn+4H2SO4(濃濃) 3ZnSO4+S +4H2O 4Zn+5H2SO4(濃濃) 4ZnSO4+H2S +4H2O 三種反應(yīng)可同時發(fā)生。三種反應(yīng)可同時發(fā)生。 Zn+H2SO4(稀稀) ？ 硫酸鹽除硫酸鹽除BaSO4、PbSO4、CaSO4、等難溶，等難溶，Ag2SO4稍溶于水外，其余稍溶于水外，其余都易溶。都易溶。溶解性溶解性酸式鹽大多易溶于水酸式鹽大多易溶于水硫酸鹽和礬硫酸鹽和礬易形成含結(jié)晶水硫酸鹽