浙江大學無機及分析化學第10章課件

第十章元素化學（ChemistryofElement）ChemistryofElement8/3/20231無機及分析化學第十章第十章元素化學（ChemistryofElement

10.1元素概述

10.2s區(qū)元素

10.3p區(qū)元素

10.4d區(qū)元素

10.5ds區(qū)元素

10.6f區(qū)元素8/3/20232無機及分析化學第十章10.1元素概述7/31/20232無機及分析化學學習要求1．了解元素的分布及其分類2.了解f區(qū)元素的一般性質3．熟悉重要元素及其化合物的性質4．掌握s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素性質的一般規(guī)律5．了解元素化學的一些新進展8/3/20233無機及分析化學第十章學習要求1．了解元素的分布及其分類7/31/20233無元素化學是研究元素所組成的單質和化合物的制備、性質及其變化規(guī)律的一門學科，它是各門化學學科的基礎。元素及其化合物性質對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人類生活產(chǎn)生著巨大的影響意義。本章僅對各區(qū)元素的性質作一概述，并對一些重要元素及其化合物作簡單介紹。8/3/20234無機及分析化學第十章元素化學是研究元素所組成的單質和化合物的制備、性8/3/20235無機及分析化學第十章7/31/20235無機及分析化學第十章10.1元素概述10.1.1元素分布迄今為止，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素和人工合成的元素共112種，其中地球上天然存在的元素有92種。元素在地殼中的含量稱為豐度，常用質量分數(shù)來表示。地殼包括巖石圈、水圈、大氣圈，約占地球總重量的0.7%。地殼中含量居前十位元素見表10-1。8/3/20236無機及分析化學第十章10.1元素概述10.1.1元素分布7/31/2023元素OSiAlFeCaNaKMgHTi質量百分數(shù)

48.626.37.734.753.452.742.472.000.760.42

表10-1地殼中主要元素的質量百分數(shù)10種元素占了地殼總質量的99.2%。而且輕元素含量較高，重元素含量較低。8/3/20237無機及分析化學第十章元素OSiAlFe海洋是元素資源的巨大寶庫，人類一直在探索、開發(fā)海洋資源。

表11-2海水中元素含量（未計水和溶解氣體量）元素ClNaMgSCaKBr質量百分數(shù)1.89801.05610.12720.08840.04000.03800.0065

8/3/20238無機及分析化學第十章海洋是元素資源的巨大寶庫，人類一直在探索、開發(fā)海洋資源。除上表所列元素外，海水中尚含有微量的U、Zn、Cu、Mn、Ag、Au、Ra等，共約50余種元素。這些元素大多與其它元素結合成無機鹽的形式存在于海水中。由于海水總體積（約1.4×109Km3）十分巨大，雖然某些元素的百分含量極低，但在海水中的總含量卻十分驚人，如I2總量達7.0×1013Kg。因此，海洋是一個巨大的物資庫。8/3/20239無機及分析化學第十章除上表所列元素外，海水中尚含有微量的U、Zn、C氣體體積分數(shù)﹪質量分數(shù)﹪氣體體積分數(shù)﹪質量分數(shù)﹪N278.0975.51CH40.000220.00012O220.9523.15Kr0.000110.00029Ar0.9341.28N2O0.00010.00015CO20.03140.046H20.000050.000003Ne0.001820.00125Xe0.00000870.000036He0.000520.000072O30.0000010.000036大氣也是元素的重要自然資源，世界上向大氣索取的O2、N2、稀有氣體等物資，每年數(shù)以萬噸計。8/3/202310無機及分析化學第十章氣體體積分數(shù)﹪質量分數(shù)﹪氣體體積分數(shù)﹪質量分數(shù)﹪N278.010.1.2.元素分類根據(jù)研究目的的不同，元素的分類常見的有三種：

1．金屬與非金屬根據(jù)元素的性質進行分類，分為金屬與非金屬。在元素周期表中，以B—Si—As—Te—At和Al—Ge—Sb—Po兩條對角線為界，處于對角線左下方元素的單質均為金屬，包括s區(qū)、ds區(qū)、d區(qū)、f區(qū)及部分p區(qū)元素；處于對角線右上方元素的單質為非金屬，僅為p區(qū)的部分元素；處于對角線上的元素稱為準金屬，其性質介于金屬和非金屬之間，大多數(shù)的準金屬可作半導體。8/3/202311無機及分析化學第十章10.1.2.元素分類根據(jù)研究目的的不同，元素的分類常見的

2．普通元素和稀有元素

根據(jù)元素在自然界中的分布及應用情況，將元素分為普通元素和稀有元素。稀有元素一般指在自然界中含量少，或被人們發(fā)現(xiàn)的較晚，或對它們研究的較少，或提煉它們比較困難，以致在工業(yè)上應用也較晚的元素。前四周期（Li，Be，稀有氣體除外），ds區(qū)元素為普通元素，其余為稀有元素。通常稀有元素也可繼續(xù)分為：輕稀有金屬、高熔點稀有金屬、分散稀有元素、稀有氣體、稀土金屬、放射性稀有元素等。8/3/202312無機及分析化學第十章2．普通元素和稀有元素

根據(jù)元素在自然界中的分布3．生命元素與非生命元素根據(jù)元素的生物效應不同，又分為有生物活性的生命元素和非生命元素。生命元素又可根據(jù)在人體中的含量及作用再進行細分，可分為人體必需元素（essentialelements）（包括宏量元素和微量元素）和有毒元素（toxicelements）。8/3/202313無機及分析化學第十章3．生命元素與非生命元素7/31/202313無機及分析化學10.2s區(qū)元素10.2.1s區(qū)元素的通性

s區(qū)元素位于元素周期表中的IA族和IIA族，分別稱為堿金屬和堿土金屬。IA族除H外，有Li，Na，K，Rb，Cs，F(xiàn)r共6個元素；IIA族有Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Ra共6個元素。其中Fr和Ra為放射性元素。8/3/202314無機及分析化學第十章10.2s區(qū)元素10.2.1s區(qū)元素的通性7/31/28/3/202315無機及分析化學第十章7/31/202315無機及分析化學第十章1．電子構型

s區(qū)元素（除H外）的價電子構型分別為ns1、ns2，在同周期中，它們具有較小的電離能、較大的原子半徑，易失去外層電子，表現(xiàn)出金屬性，其穩(wěn)定氧化值為+1（IA）和+2（IIA）。它們的化合物（除Li、Be外）均為離子型化合物。8/3/202316無機及分析化學第十章1．電子構型s區(qū)元素（除H外）的價電子構型分別為2．物理性質s區(qū)元素（除H外）的單質均為金屬，具有金屬光澤。它們的金屬鍵較弱，因此，具有熔點低、硬度小、密度小等特點。另外，s區(qū)元素還具有良好的導電性能和傳熱性質。8/3/202317無機及分析化學第十章2．物理性質s區(qū)元素（除H外）的單質均為金屬，具3．化學性質

s區(qū)元素（除H外）的電負性和電離能均較小，表現(xiàn)出典型的金屬性。在同周期中，它們是最活潑的金屬，在同族中，其金屬活潑性從上到下依次增大，即還原性依次增強。它們可以與氧、鹵素、氫、水和酸等多種物質發(fā)生反應，在反應中，它們均是強還原劑。堿金屬與具有相同電子層的堿土金屬相比，堿金屬的核電荷少，原子半徑大，原子核吸引外層電子的能力弱，最外層電子更易失去，即堿金屬的還原性比堿土金屬的還原性強。8/3/202318無機及分析化學第十章3．化學性質s區(qū)元素（除H外）的電負性和電離能均10.2.2重要元素及其化合物1.氧化物堿金屬和堿土金屬與氧反應可以生成四種類型的氧化物：正常氧化物、過氧化物、超氧化物、臭氧化物。

二氧化碳吸收劑8/3/202319無機及分析化學第十章10.2.2重要元素及其化合物1.氧化物二氧化碳吸收劑7/（1）正常氧化物堿金屬中的鋰和所有堿土金屬在空氣中燃燒，生成正常氧化物：4Li+O2=2Li2O2M+O2=2MO其他堿金屬的正常氧化物是用金屬與它們的過氧化物或硝酸鹽作用而得到的。例如：Na2O2+2Na=2Na2O2KNO3+10K=6K2O+N2↑將堿土金屬的碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等熱分解也能得到氧化物MO：MCO3=MO+CO2↑8/3/202320無機及分析化學第十章（1）正常氧化物堿金屬中的鋰和所有堿土金屬在空氣中燃燒

堿金屬氧化物與水化合生成氫氧化物MOH。Li2O與水反應很慢，Rb2O和Cs2O與水發(fā)生劇烈反應。堿土金屬的氧化物都是難溶于水的白色粉末。堿土金屬氧化物中，唯有BeO是ZnS型晶體，其他氧化物都是NaCl型晶體。與M＋相比。M2＋電荷多，離子半徑小，所以堿土金屬氧化物具有較大的晶格能，熔點都很高，硬度也較大。除BeO外，由MgO到BaO，熔點依次降低。BeO和MgO可作耐高溫材料，CaO是重要的建筑材料。8/3/202321無機及分析化學第十章堿金屬氧化物與水化合生成氫氧化物MOH。Li2O

（2）過氧化物

除鈹和鎂外，所有堿金屬和所有堿土金屬都能分別形成相對應的過氧化物M2O2，MO2，其中只有鈉和鋇的過氧化物可由金屬在空氣中燃燒直接得到。Na2O2是最常見的堿金屬過氧化物。將金屬鈉在鋁制容器中加熱到300℃，并通入不含二氧化碳的干燥空氣，得到淡黃色的Na2O2粉末：2Na+O2=2Na2O2Na2O2與H2O或稀酸反應，生成過氧化氫：Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2Na2O2+H2SO4（稀）=Na2SO4+H2O2

Na2O2與CO2反應，放出氧氣：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑8/3/202322無機及分析化學第十章（2）過氧化物除鈹和鎂外，所有堿金屬和所有堿土金屬都能

Na2O2是一種強氧化劑，工業(yè)上用作漂白劑，也可用來作為制取O2的來源。在熔融時幾乎不分解，但遇到棉花、木炭或鋁粉等還原性物質時，就會發(fā)生爆炸，故使用時應注意安全。鈣、鍶、鋇的氧化物與過氧化氫作用，得到相應的過氧化物：MO+H2O2+7H2O=MO2·8H2O工業(yè)上把BaO在空氣中加熱到600℃以上使它轉化為過氧化鋇：2BaO+O2=2BaO28/3/202323無機及分析化學第十章Na2O2是一種強氧化劑，工業(yè)上用作漂白劑，也可（3）超氧化物

除了鋰、鈹、鎂外，堿金屬和堿土金屬都分別能形成超氧化物MO2和M(O2)2。其中，鉀、銣、銫在空氣中能直接生成超氧化物MO2。K+O2=KO2一般來說，金屬性很強的元素容易形成含氧較多的氧化物，因此鉀、銣、銫易生成超氧化物。超氧化物與水反應，產(chǎn)生O2和H2O2。例如：2KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O2↑因此，超氧化物也是強氧化劑。KO2與CO2作用放出氧氣：4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2↑過氧化物和超氧化物可用作高空飛行、深井作業(yè)、水下工作、宇宙航行和戰(zhàn)地醫(yī)院的供氧劑和二氧化碳吸收劑。KO2較易制備，常用于急救器中。8/3/202324無機及分析化學第十章（3）超氧化物除了鋰、鈹、鎂外，堿金屬和堿土金屬都分別能

（4）臭氧化物在冷凍條件下，O3可與KOH生成臭氧化鉀KO3：

3KOH(s)+2O3=2KO3(s)＋KOH·H2O(s)＋O2↑KO3與過氧化物、超氧化物相似，遇水反應放出氧氣：

4KO3+2H2O=4KOH+5O2↑8/3/202325無機及分析化學第十章（4）臭氧化物在冷凍條件下，O3可與KOH生成臭氧化鉀2.氫氧化物

s區(qū)元素的氧化物中，BeO幾乎不與水作用，Li2O與水作用生成LiOH，MgO與水作用生成Mg（OH）2，其他氧化物遇水都能發(fā)生劇烈反應，生成相應的氫氧化物。它們的氫氧化物均為白色固體，在空氣中易吸收水分而潮解，又易與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鹽，故應密閉保存。通常用橡皮塞而不用玻璃塞，因為堿對玻璃有腐蝕作用：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O

8/3/202326無機及分析化學第十章2.氫氧化物7/31/202326無機及分析化學第十章堿金屬氫氧化物中以NaOH最重要。氫氧化鈉又稱燒堿，它是實驗室常用的重要試劑，也是重要的工業(yè)原料。它能除去空氣中的酸性物質如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、硫化氫等，NaOH易于融化，能熔解某些金屬氧化物和非金屬氧化物，因此常用于熔解礦物試樣。

NaOH吸收二氧化碳8/3/202327無機及分析化學第十章堿金屬氫氧化物中以NaOH最重要。氫氧化鈉又稱燒堿土金屬氫氧化物中以Ca(OH)2較為重要。氫氧化物也稱熟石灰，在水中的溶解度較小且隨溫度升高而減小，所以通常使用的是它在水中的懸浮物或漿狀物，被大量應用于建筑業(yè)和化學工業(yè)。堿金屬氫氧化物中，除LiOH的溶解度較小外。都易溶于水。而堿土金屬氫氧化物的溶解度則較小，隨離子半徑的增大，溶解度從鈹?shù)戒^逐漸增大，其中Be(OH)2和Mg(OH)2是難溶的。熟石灰8/3/202328無機及分析化學第十章堿土金屬氫氧化物中以Ca(OH)2較為重要。氫氧

3.鹽類堿金屬、堿土金屬常見的鹽類有鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽等。其中堿土金屬中鈹鹽的毒性很大。堿金屬的鹽類大都是離子型化合物，Li＋半徑很小，故鋰的某些鹽具有一定程度的共價性。大多數(shù)堿金屬的鹽易溶于水，且在水中全部電離，但鋰的氟化物LiF，LiCO3等難溶。堿土金屬的鹽類也大都是離子型化合物。多數(shù)堿土金屬的鹽溶解度較小。它們的碳酸鹽、磷酸鹽以及草酸鹽等都難溶（BeC2O4除外），鈹鹽中多數(shù)是易溶的，鎂鹽有部分溶，而鈣、鍶、鋇的鹽多為難溶鹽，鈣鹽中以CaC2O4的溶解度最小，因此常用生成白色CaC2O4的沉淀反應來鑒定Ca2＋

8/3/202329無機及分析化學第十章3.鹽類7/31/202329無機及分析化學第十章

1.氯化鈉氯化鈉俗稱食鹽，是日常生活中和工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的化合物。氯化鈉也是制造其它鈉、氯化合物的常用原料。在自然界中，氯化鈉資源非常豐富，海水、內陸鹽湖、地下鹵水及鹽礦都蘊藏著豐富的鹽資源。8/3/202330無機及分析化學第十章1.氯化鈉7/31/202330無機及分析化學第十氯化鈉為透明晶體，味咸，易溶于水，其溶解度受溫度影響較小。它是人和動物所必需的物質，在人體中NaCl的含量約占0.9%。NaCl可作食品調味劑和防腐劑，其冰鹽混合物還可作致冷劑。它是制取金屬Na、NaOH、Na2CO3、Cl2和HCl等多種化工產(chǎn)品的基本原料。8/3/202331無機及分析化學第十章氯化鈉為透明晶體，味咸，易溶于水，其溶解度受溫度2.氯化鎂與氯化鈣

氯化鎂常以MgCl2·6H2O形式存在，其為無色晶體，味苦，易吸水。MgCl2·6H2O受熱到530℃以上，分解為MgO和HCl氣體。MgCl2·6H2O=MgO+2HCl↑+5H2O

8/3/202332無機及分析化學第十章2.氯化鎂與氯化鈣7/31/202332無機及分析化學第十因此，欲得到無水MgCl2，必須在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O，使其脫水。無水MgCl2是制取金屬鎂的原料。紡織工業(yè)中用MgCl2來保持棉紗的濕度而使其柔軟。從海水中制得不純MgCl2·6H2O的鹽鹵塊，工業(yè)上常用于制造MgCO3和其它鎂的化合物。8/3/202333無機及分析化學第十章因此，欲得到無水MgCl2，必須在干燥的HCl氣

氧化鈣俗稱生石灰，是一種白色塊狀或粉末狀固體，熔點為2615℃，也可作耐火材料。氧化鈣吸濕性強，可作干燥劑。它微溶于水，并與水作用生成Ca(OH)2，放出大量的熱。氧化鈣也具有堿性氧化物的通性，高溫下能與SiO2、P2O5等化合：CaO+SiO2→

CaSiO33CaO+P2O5→

Ca3(PO4)28/3/202334無機及分析化學第十章氧化鈣俗稱生石灰，是一種白色塊狀或粉末狀固體，熔

氯化鈣極易溶于水，也溶于乙醇。將CaCl2·6H2O加熱脫水，可得到白色多孔的無水CaCl2。無水CaCl2有很強的吸水性，實驗室常用作干燥劑。但不能干燥NH3氣及酒精，因為它們會形成CaCl2·4NH3、CaCl2·4C2H5OH等。CaCl2水溶液的冰點很低（當質量分數(shù)為32.5%時，其冰點為-50℃），它是常用的冷凍液，工業(yè)上稱其為冷凍鹽水。8/3/202335無機及分析化學第十章氯化鈣極易溶于水，也溶于乙醇。將CaCl2·6H3.碳酸鈉與碳酸氫鈉碳酸鈉俗稱純堿或蘇打，通常是含10個結晶水的白色晶體（Na2CO3·10H2O），在空氣中易風化而逐漸碎裂為疏松的粉末，易溶于水，其水溶液有較強的堿性，可在不同反應中作堿使用，這也是人們稱其為純堿的原因。

8/3/202336無機及分析化學第十章3.碳酸鈉與碳酸氫鈉7/31/202336無機及分析化學第十碳酸氫鈉俗稱小蘇打，白色粉末，可溶于水，但溶解度不大，其水溶液呈弱堿性。主要用于醫(yī)藥和食品工業(yè)中。8/3/202337無機及分析化學第十章碳酸氫鈉俗稱小蘇打，白色粉末，可溶

碳酸鈉是一種基本化工原料，大量用于玻璃、搪瓷、肥皂、造紙、紡織、洗滌劑的生產(chǎn)和有色金屬的冶煉中，它還是制備其它鈉鹽或碳酸鹽的原料。工業(yè)上常用氨堿法生產(chǎn)碳酸鈉：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑8/3/202338無機及分析化學第十章碳酸鈉是一種基本化工原料，大量用于玻璃、搪瓷、肥（4）硫酸鈣和碳酸鈣

硫酸鈣常含結晶水，CaSO4·2H2O俗稱石膏，為無色晶體，微溶于水，將其加熱到120℃左右，部分脫水轉變?yōu)槭焓唷?CaSO4·2H2O=（CaSO4）2·H2O+3H2O此為可逆反應，若將熟石膏加水混合成糊狀后放置一段時間，又會變成CaSO4·2H2O，逐漸硬化并膨脹，故用以制模型、塑像、粉筆和石膏繃帶。還用于生產(chǎn)水泥和輕質建筑材料。8/3/202339無機及分析化學第十章（4）硫酸鈣和碳酸鈣7/31/202339無機及分析化學第十碳酸鈣為白色粉末，難溶于水，溶于酸和NH4Cl溶液。碳酸鈣也很容易溶解在含有二氧化碳的水中。形成易溶于水的碳酸氫鈣：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)28/3/202340無機及分析化學第十章碳酸鈣為白色粉末，難溶于水，溶于酸和NH4Cl溶而在一定條件下，含有Ca(HCO3)2的水流經(jīng)巖石又會分解：Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O石灰?guī)r溶洞及鐘乳石的形成就是基于上述反應。碳酸鈣常用于制CaO、CO2、發(fā)酵粉和涂料等。8/3/202341無機及分析化學第十章而在一定條件下，含有Ca(HCO3)2的水流經(jīng)巖10.3p區(qū)元素

10.3.1p區(qū)元素的通性p區(qū)元素包括ⅢA至VⅢA六個主族，目前共有31個元素，是元素周期表中唯一包含金屬和非金屬的一個區(qū)。因此，該區(qū)元素具有十分豐富的性質。8/3/202342無機及分析化學第十章10.3p區(qū)元素

10.3.1p區(qū)元素的通性7/311．電子構型p區(qū)元素價電子構型為ns2np1～6，在同周期元素中，由于p軌道上電子數(shù)的不同而呈現(xiàn)出明顯不同的性質，如13號元素鋁是金屬，而16號元素硫卻是典型的非金屬。在同一族元素中，原子半徑從上到下逐漸增大，而有效核電荷只是略有增加。因此，金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。8/3/202343無機及分析化學第十章1．電子構型p區(qū)元素價電子構型為ns2np1～62．物理性質p區(qū)元素由于其電子構型的特殊性，因而既包含有金屬固體、非金屬固體，也有非金屬液體及非金屬氣體（雙原子分子）。因此，它們的物理性質差異很大。一般地，同周期元素中，熔、沸點從左到右逐漸減小，同族元素中，熔、沸點從上到下逐漸增大。8/3/202344無機及分析化學第十章2．物理性質p區(qū)元素由于其電子構型的特殊性，因而3．化學性質p區(qū)元素的電負性較s區(qū)元素的大，所以，p區(qū)元素在許多化合物中常以共價鍵結合。p區(qū)元素大多具有多種氧化值，其最高正氧化值等于其最外層電子數(shù)（即族數(shù)）。除此之外，還可顯示可變氧化值，且正氧化值彼此之間的差值為2，例如，硫原子的正氧化值分別為+2、+4、+6等。8/3/202345無機及分析化學第十章3．化學性質p區(qū)元素的電負性較s區(qū)元素的大，所以p區(qū)非金屬元素（除稀有氣體外），在單質狀態(tài)以非極性共價鍵結合。當非金屬元素的原子半徑較小，成單價電子數(shù)較小時，可形成獨立的少原子分子，如Cl2、O2、N2等；而當非金屬元素的原子半徑較大，成鍵電子較多時，則形成多原子的巨形分子，如C、Si、B等。p區(qū)金屬元素由于其電負性相對s區(qū)元素要大，所以其金屬性比堿金屬和堿土金屬要弱。某些元素甚至表現(xiàn)出兩性。如Si、Al等。8/3/202346無機及分析化學第十章p區(qū)非金屬元素（除稀有氣體外），在單質狀態(tài)以非極10.3.2重要元素及其化合物

1．硼的含氧酸鹽—硼砂硼砂為無色透明晶體，在空氣中容易失去部分水而風化，加熱至380～400℃，完全失水成為無水鹽Na2B4O7，若加熱到878℃，則熔化為玻璃狀物。溶化的硼砂能溶解許多金屬氧化物，生成具有特征顏色的偏硼酸的復鹽。例如：Na2B4O7+CoO=2Na2BO2.Co（BO2）2（寶藍色）硼砂的這一性質用在定性分析上鑒定某些金屬離子，稱為硼砂珠試驗。8/3/202347無機及分析化學第十章10.3.2重要元素及其化合物1．硼的含氧酸鹽硼砂易溶于水，水解而呈堿性，20℃時，硼砂溶液的pH值為9.24。硼砂是一種用途很廣的重要化工原料，大量用在陶瓷、玻璃工業(yè)中，還作為硼肥，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上起著重要作用。硼砂是硼在自然界主要的礦石，它是制造單質硼和其它硼化物的主要原料。8/3/202348無機及分析化學第十章硼砂易溶于水，水解而呈堿性，20℃時，硼砂溶液的2．鋁

鋁是典型的兩性金屬，具有銀白色光澤，質軟。具有良好的導電導熱和延展性能。鋁的電離能較小，電負性為1.5。鋁的標準電極電位為-1.66V，但卻不能從水中置換出氫氣，因為它與水接觸時表面易生成一層難溶解的氫氧化鋁。鋁與氧氣的結合能力很強，鋁暴露在空氣中，其表面會形成一層致密的氧化膜。8/3/202349無機及分析化學第十章2．鋁7/31/202349無機及分析化學第十章

鋁在冷的濃H2SO4、濃HNO3中呈鈍化狀態(tài)，因此常用鋁制品貯運濃H2SO4、濃HNO3。但鋁可與稀HCl、稀H2SO4及堿發(fā)生反應放出氫氣：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑2Al+NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑8/3/202350無機及分析化學第十章鋁在冷的濃H2SO4、濃HNO3中呈鈍化狀態(tài)，因鋁是一種很重要的金屬材料，廣泛用來作導線、結構材料和日用器皿。特別是鋁合金質輕而又堅硬，大量用于飛機制造和其它構件上。8/3/202351無機及分析化學第十章鋁是一種很重要的金屬材料，廣泛用來作3．氧化鋁氧化鋁可由氫氧化鋁加熱脫水而制得。在不同的溫度條件下，制得的Al2O3可以有不同的形態(tài)和不同的用途。一般常用希臘字母分別表示α、β、γ…等Al2O3。氧化鋁是離子晶體，具有很高的熔點和硬度。8/3/202352無機及分析化學第十章3．氧化鋁7/31/202352無機及分析化學第十章自然界存在的結晶氧化鋁是α-Al2O3，稱為剛玉。而Al（OH）3熱分解得到的α-Al2O3稱人造剛玉。α-Al2O3不溶于水，也不溶于酸，在催化劑中常用作載體。8/3/202353無機及分析化學第十章自然界存在的結晶氧化鋁是α-Al2O3，稱為剛玉含有少量雜質的α-Al2O3常呈鮮明的顏色。如紅寶石就是含極微量Cr2O3的α-Al2O3，常用作制造耐磨的微型軸承（如手表中的“鉆”）。藍寶石則是含鐵和鈦氧化物的α-Al2O3。8/3/202354無機及分析化學第十章含有少量雜質的α-Al2O3常呈鮮明的顏色。如

α-Al2O3是一種多孔性物質，有很大的表面積，并有優(yōu)異的吸附性、表面活性和熱穩(wěn)定性，因而常常被用作催化劑的活性成分，又稱活性氧化鋁。γ-Al2O3不溶于水，但能溶于稀酸。8/3/202355無機及分析化學第十章α-Al2O3是一種多孔性物質，有很大的表面積4.碳的化合物

(1)碳的氧化物CO2為無色、無臭的氣體。大氣中含有約0.03%（體積）的CO2，它主要來自于生物的呼吸，有機化合物的燃燒，動植物的腐敗分解等。同時又通過植物的光合作用、碳酸鹽巖石的形成等而消耗。目前，世界各國工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展使空氣中CO2濃度逐漸增加，這已被認為是造成“溫室效應”的主要原因之一。

8/3/202356無機及分析化學第十章4.碳的化合物7/31/202356無機及分析化學第十章固態(tài)CO2是分子晶體，它的熔點很低（-78.5℃），固態(tài)CO2會直接升華，故稱干冰。干冰常用作致冷劑，其冷凍溫度可達-70℃到-80℃；干冰還常被用于易腐食品的保存和運輸中。

8/3/202357無機及分析化學第十章固態(tài)CO2是分子晶體，它的熔點很低7/31/20

CO2不能自燃，又不助燃。密度比空氣大，可使物質與空氣隔絕，所以常用作滅火劑，也可作為防腐劑和滅蟲劑。CO2還是一種重要的化工原料。如CO2與鹽可制成堿；CO2與氨可制成尿素、碳酸氫銨；CO2也可用于制甲醇等。CO2可溶于水，溶于水的CO2部分與水作用生成碳酸。因而敞口貯放的蒸餾水會因溶入空氣中的CO2而顯微酸性。

8/3/202358無機及分析化學第十章7/31/202358無機及分析化學第十章（2）碳酸及其碳酸鹽

CO2溶于水，生成碳酸.飽和CO2水溶液中碳酸的濃度約為0.04mol.L-1。碳酸為二元弱酸，其Ka1θ=4.47×10-7,Ka2θ=4.68×10-11。碳酸能形成兩種類型的鹽，即碳酸鹽（carbonate）和碳酸氫鹽。銨和堿金屬的碳酸鹽（除Li2CO3外）易溶于水，其它金屬的碳酸鹽則難溶于水。碳酸氫鹽在水中一般都能溶解。一般來說，難溶碳酸鹽對應的碳酸氫鹽的溶解度較大。例如Ca(HCO3)2溶解度比CaCO3的溶解度大，因而CaCO3溶于H2CO3中，但對于易溶的碳酸鹽來說，它對應的碳酸氫鹽的溶解度反而小，例如NaHCO3溶解度就比NaCO3的小。8/3/202359無機及分析化學第十章（2）碳酸及其碳酸鹽7/31/202359無機及分析化學金屬離子可與可溶性碳酸鹽作用，一般有三種不同的沉淀形式。若金屬（如Al3+,Fe3+,Cr3+等）氫氧化物的溶解度小于相應的碳酸鹽，則加入Na2CO3溶液后，生成氫氧化物：2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑若金屬（如Zn2+,Cu2+,Pb2+等）氫氧化物與碳酸鹽溶解度相差不多，則得堿式碳酸鹽沉淀：2Cu2++2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑8/3/202360無機及分析化學第十章金屬離子可與可溶性碳酸鹽作用，一般有三種不同的沉若金屬（如Ca2+,Sr2+,Ba2+,Ag+等）得碳酸鹽的溶解度小于其氫氧化物，則加入Na2CO3即得碳酸鹽沉淀：Ca2++CO32-=CaCO3↓碳酸鹽的另一重要性質是熱不穩(wěn)定性，一般來說，碳酸鹽的熱穩(wěn)定性高于碳酸氫鹽。在碳酸鹽中，以鈉、鉀、鈣的碳酸鹽最為重要。碳酸鈉俗名純堿。碳酸氫鹽中以NaHCO3（小蘇打）最為重要。在食品工業(yè)中，它與碳酸氫銨、碳酸銨等作為蓬松劑。8/3/202361無機及分析化學第十章若金屬（如Ca2+,Sr2+,Ba2+,Ag+等5．硅的氧化物SiO2是主要的氧化物，有晶形和無定形兩種狀態(tài)，硅藻土和燧石都是無定形的二氧化硅。SiO2晶體石原子晶體，其中Si原子通過sp3雜化形式與4個氧原子相連接，形成SiO2正四面體，其中Si原子在四面體的中心，4個氧原子分占四面體的四個頂角。由于原子之間以共價鍵結合，故SiO2晶體熔點高、硬度大，且不溶于水。8/3/202362無機及分析化學第十章5．硅的氧化物7/31/202362無機及分析化學第十章自然界常見的石英石二氧化硅晶體。無色透明的純石英叫做水晶。紫水晶、茶晶和碧玉等是含有雜質的有色石英晶體。石英在1900K左右熔化成黏稠液體，其內部結構變?yōu)椴灰?guī)則狀態(tài)，如果急劇冷卻，因為黏度大不易再結晶而形成石英玻璃。石英玻璃有許多特殊性能，如驟冷不易破裂，能透過紫外光，因此常用于制作高級的化學儀器和玻璃器皿8/3/202363無機及分析化學第十章自然界常見的石英石二氧化硅晶體。無色透明的純石英二氧化硅（silicondioxide）性質穩(wěn)定，與一般的酸不起反應，但能與氫氟酸反應：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O高溫時，二氧化硅和氫氧化鈉或純堿共熔即得硅酸鈉：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑8/3/202364無機及分析化學第十章二氧化硅（silicondioxide）性質穩(wěn)6．氨和銨鹽

（1）氨

氨是無色有強烈刺激性臭味的氣體，比空氣輕，沸點-33℃，熔點-77℃。氨易溶于水，常溫常壓下1體積水可溶解700體積氨。氨的水溶液叫氨水（NH3·H2O），氨水不穩(wěn)定，易分解為氨與水。氨水會部分電離，相當于弱堿：NH3·H2O=NH4++OH－Kb=1.8×10－58/3/202365無機及分析化學第十章6．氨和銨鹽7/31/202365無機及分析化學第十章氨的化學性質很活潑，可以與許多物質發(fā)生化學反應，其反應類型包括加合、氧化與取代三種。加合反應：NH3+HCl=NH4ClNH3+H3PO4=NH4H2PO4氧化反應：4NH3+5O2=4NO+6H2O2NH3+3Cl2=N2↑+6HCl取代反應：2NH3+2Na=2NaNH2+H28/3/202366無機及分析化學第十章氨的化學性質很活潑，可以與許多物質發(fā)生化學反應，氨有著廣泛的用途，它是氮肥工業(yè)的基礎，也是制造硝酸、銨鹽、純堿等化工產(chǎn)品的基本原料。氨也是有機合成（如合成纖維、塑料、染料、尿素等）常用的原料，也用于醫(yī)藥（如安乃近，氨基比林等）的制備。液氨還是常用的致冷劑。8/3/202367無機及分析化學第十章氨有著廣泛的用途，它是氮肥工業(yè)的基礎(2)銨鹽

氨與酸作用可得到相應的銨鹽（ammonium）。銨鹽一般是無色的晶狀化合物，易溶于水，而且是強電解質，NH4+的半徑為143pm，K+半徑為133pm，Rb+半徑為148pm，它們的半徑很接近，因此，有些性質如晶型、顏色、溶解度等方面很相似。銨鹽加熱極易分解，其分解產(chǎn)物因酸根性質不同而異，如由揮發(fā)性的酸組成的銨鹽，一般分解為NH3和相應的酸：NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2ONH4Cl=NH3↑+HCl↑8/3/202368無機及分析化學第十章(2)銨鹽7/31/202368無機及分析化學第十章如果酸是不揮發(fā)性的，一般分解為NH3和酸或酸式鹽：（NH4）2SO4=NH3↑+NH4HSO4(NH4)3PO4=3NH3↑+H3PO4如果酸有氧化性，則分解出來的NH3會立即被氧化成氮或氮的氧化物：NH4NO3(s)=N2O(g)+2H2O2NH4NO3(s)=2N2(g)+4H2O+O2(g)由于分解時產(chǎn)生大量的熱和氣體，故硝酸銨可用于制造炸藥。8/3/202369無機及分析化學第十章如果酸是不揮發(fā)性的，一般分解為NH3和酸或酸式鹽7.硝酸及其鹽純硝酸為無色液體，熔點-42℃，沸點83℃。溶有過多NO2的濃HNO3叫發(fā)煙硝酸。硝酸可以任何比例與水混合，稀硝酸較穩(wěn)定，濃硝酸見光或加熱會按下式分解：

4HNO3(濃)=4NO2+O2+2H2O分解產(chǎn)生的NO2溶于濃硝酸中，使它的顏色呈現(xiàn)黃色到紅色。8/3/202370無機及分析化學第十章7.硝酸及其鹽7/31/202370無機及分析化學第十章硝酸是一種強氧化劑，其還原產(chǎn)物相當復雜，不僅與還原劑的本性有關，還與硝酸的濃度有關。硝酸與非金屬硫、磷、碳、硼等反應時，不論濃、稀硝酸，它被還原的產(chǎn)物主要為NO。硝酸與大多數(shù)金屬反應時，其還原產(chǎn)物常較復雜，濃硝酸一般皆被硝酸還原到NO2，稀硝酸可被還原到NO，N2O直到NH4+。8/3/202371無機及分析化學第十章硝酸是一種強氧化劑，其還原產(chǎn)物相當復雜，不僅與還一般地硝酸愈稀，金屬愈活潑，硝酸被還原的程度愈大。如：Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2+2H2OMg+4HNO3（濃）=Mg（NO3）2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO+4H2O4Mg+10HNO3（?。?4Mg（NO3）2+N2O+5H2O4Mg+10HNO3（極?。?4Mg（NO3）2+NH4NO3+3H2O8/3/202372無機及分析化學第十章一般地硝酸愈稀，金屬愈活潑，硝酸被還原的程度愈大1體積濃硝酸與3體積濃鹽酸的混合物稱為王水，可溶解金、鉑等惰性貴金屬。這時位于王水中大量存在的Cl-與金屬離子結合成配離子的緣故。硝酸是強酸，在稀溶液中完全電離。硝酸和堿作用生成硝酸鹽，其水溶液沒有氧化性。8/3/202373無機及分析化學第十章1體積濃硝酸與3體積濃鹽酸的混合物稱為王水，可溶硝酸是工業(yè)上重要的三酸（鹽酸、硫酸、硝酸）之一。它是制造化肥、炸藥、染料、人造纖維、藥劑、塑料和分離貴金屬的重要化工原料。硝酸主要通過氨空氣氧化路線生產(chǎn)：4NH3+5O2=

4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO8/3/202374無機及分析化學第十章硝酸是工業(yè)上重要的三酸（鹽酸、硫酸、硝酸）之一。

硝酸鹽（nitrate）在常溫下比較穩(wěn)定，但在高溫時固體硝酸鹽都易分解，受熱分解情況如下。最活潑金屬（活潑性比Mg強）的硝酸鹽分解產(chǎn)生硝酸鹽和氧氣：2NaNO3=2NaNO2+O2↑活潑性較小的金屬（活潑性在Mg和Cu之間）的硝酸鹽分解產(chǎn)生相應的金屬氧化物：2Pb(NO3)2=2PbO+4NO2↑+O2↑活潑性更小的金屬（活潑性比Cu差）的硝酸鹽分解產(chǎn)生金屬單質：2AgNO3=2Ag+2NO2↑+O2↑硝酸鹽在高溫時容易放出氧，所以它們和可燃性物質混合會極迅速地燃燒，根據(jù)這種性質，硝酸鹽可用來制造煙火及黑火藥8/3/202375無機及分析化學第十章硝酸鹽（nitrate）在常溫下比較穩(wěn)定，但在高溫時固體8.磷酸及其鹽純磷酸（phosphoricacid）是無色晶體，熔點42.35℃。市售的磷酸為黏稠狀溶液，含H3PO4約83％，相當于14mol·L-1。磷酸是一種三元中強酸。將磷酸加熱至210℃，兩分子H3PO4失去一分子H2O后即成焦磷酸H4P2O7，繼續(xù)加熱至400℃，則H4P2O7又失去一分子H2O成偏磷酸HPO3，而HPO3吸收水分后又可恢復到磷酸。磷酸的酸度隨磷酸的縮合程度增加，酸性增強。8/3/202376無機及分析化學第十章8.磷酸及其鹽7/31/202376無機及分析化學第十章磷酸鹽有如下三種類型。磷酸正鹽：如Na3PO4;磷酸一氫鹽：如Na2HPO4；磷酸二氫鹽：如NaH2PO4。磷酸根離子具有強的配位能力，能與許多金屬離子形成可溶性配位化合物，如與Fe3＋生成可溶性無色配位物H3〔Fe(PO4)2〕H〔Fe(HPO4)2〕。所有的磷酸二氫鹽都能溶于水，而磷酸氫鹽和磷酸正鹽除K+,Na+,NH4+的鹽外，一般不溶于水。8/3/202377無機及分析化學第十章磷酸鹽有如下三種類型。7/31/202377無機及分析化9．過氧化氫純過氧化氫為無色粘稠液體，在0.40℃凝固，151℃沸騰，沸騰時伴有爆炸分解。過氧化氫在液態(tài)和固態(tài)時，由于氫鍵的存在而產(chǎn)生分子的締合。這也是其沸點較高的原因。過氧化氫可以與水以任何比例混溶，其水溶液俗稱雙氧水，在水溶液中表現(xiàn)為一種極弱的二元酸：H2O2→H++HO2-HO2-→H++O22-8/3/202378無機及分析化學第十章9．過氧化氫7/31/202378無機及分析化學第十章過氧化氫的化學性質除了其弱酸性外，主要表現(xiàn)為氧化還原性。H2O2既可作氧化劑，也可作還原劑。H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O

PbS+4H2O2=PbSO4+4H2O2MnO4-+5H2O2+16H+=2Mn2++5O2+8H2OCl2+H2O2=2HCl+O2過氧化氫的分解反應也是一個氧化還原反應，而且是一個歧化反應：2H2O2=2H2O+O28/3/202379無機及分析化學第十章過氧化氫的化學性質除了其弱酸性外，主要表現(xiàn)為氧化過氧化氫是重要的無機化工原料，也是實驗室常用試劑。由于其氧化還原產(chǎn)物為O2或H2O，使用時不會引入其它雜質，所以過氧化氫是一種理想的氧化還原試劑。過氧化氫能將有色物質氧化為無色，所以可用來作漂白劑，它還具有殺菌作用，3%的溶液在醫(yī)學上用作消毒劑和食品的防霉劑。90%的H2O2曾作為火箭燃料的氧化劑。過氧化氫消毒劑的應用8/3/202380無機及分析化學第十章過氧化氫是重要的無機化工原料，也是實驗室常用試劑10．硫化氫和氫硫酸硫化氫的分子結構與水分子相類似，是一種有毒氣體?？諝庵腥绻?.1％的H2S就會迅速引起頭疼暈眩等病癥。吸入大量H2S會造成昏迷甚至死亡。經(jīng)常接觸H2S則會引起慢性中毒。所以在制取和使用H2S時要注意通風。由于H2S的毒性，所以分析化學中常以硫代乙酰胺CH3CSNH2作代用品。硫代乙酰胺乙溶于水，它的水溶液比較穩(wěn)定，水解極慢，能放置2～3周不變，但水解作用隨著溶液中的酸度或堿度的增加以及溫度升高而加快。水解反應如下：CH3CSNH2+2H2O=CH3COO-+NH4++H2S↑

8/3/202381無機及分析化學第十章10．硫化氫和氫硫酸7/31/202381無機及分析化學第十硫化氫微溶于水，其溶液稱為氫硫酸。飽和的硫化氫溶液的濃度約為0.1mol·L-1氫硫酸時二元弱酸。硫化氫中硫的氧化數(shù)為－2，所以H2S只具有還原性。當硫化氫溶液在空氣中放置時，H2S被空氣中氧所氧化，有硫析出。2H2S+O2=2S↓+2H2O一般來說，S2-易被氧化為單質硫，但強氧化劑可使它氧化成H2SO4：H2S+4Cl2+4H2O=H2SO4+8Cl8/3/202382無機及分析化學第十章硫化氫微溶于水，其溶液稱為氫硫酸。飽和的硫化氫溶11．硫化物

氫硫酸可形成正鹽和酸式鹽，酸式鹽均易溶于水，而正鹽中除堿金屬以外，大多難溶于水，并具有特征的顏色。

根據(jù)硫化物在酸中的溶解情況，將其情況分為四類（表10-5）：溶于稀鹽酸（0.3mol·L-1）溶于濃鹽酸溶于濃硝酸溶于王水MnS（肉色）ZnS（白色）CoS（黑色）NiS（黑色）FeS（黑色）SnS（褐色）Sb2S3（橙紅色）SnS2（黃色）Sb2S5（橙紅色）PbS（黑色）CdS（黃色）Bi2S3（暗棕色）CuS（黑色）As2S3（黃色）Ag2S（黑色）As2S5（黃色）HgS（黑色）8/3/202383無機及分析化學第十章11．硫化物溶于稀鹽酸溶于濃鹽酸溶于濃硝酸溶于王水Mn硫化物在酸中的溶解情況與其溶度積的大小有一定關系。（1）溶于稀鹽酸（0.3mol.L-1）的硫化物它們的Kspθ＞10-24，加入稀鹽酸能有效降低S2-濃度，從而促進硫化物溶解：ZnS+2H+=Zn2++H2S↑（2）溶于濃鹽酸的硫化物它們的Kspθ為10-30～10-25加入濃鹽酸除降低S2-濃度外，還可以降低金屬離子濃度：PbS+4HCl=H2〔PbCl4〕+H2S↑

8/3/202384無機及分析化學第十章硫化物在酸中的溶解情況與其溶度積的大小有一定關系。7/3（3）溶于濃硝酸的硫化物它們的Kspθ＜10-30濃硝酸可將S2-氧化，使S2-濃度大大降低（4）溶于王水的硫化物王水是濃硝酸和濃鹽酸的混合物。王水能使S2-氧化，Cl-還能與Hg2+結合，促進硫化物溶解：

8/3/202385無機及分析化學第十章（3）溶于濃硝酸的硫化物它們的Kspθ＜10-30濃硝酸12．硫酸及其鹽純硫酸是無色油狀液體，凝固點和沸點分別為10.4℃和338℃，化學上常利用其高沸點性質將揮發(fā)性酸從其鹽溶液中置換出來。例如，濃H2SO4與硝酸鹽作用，可制得易揮發(fā)的HNO3。硫酸的化學性質主要表現(xiàn)在以下三個方面：

吸水性 濃硫酸能和水結合為一系列的穩(wěn)定水化物，因此它具有極強的吸水性，常用作干燥劑。它還能從有機化合物中奪取水分子而具脫水性。這一性質常用于炸藥、油漆和一些化學藥品的制造中8/3/202386無機及分析化學第十章12．硫酸及其鹽7/31/202386無機及分析化學第十章

氧化性 濃硫酸是一種相當強的氧化劑，特別是在加熱時它能氧化很多金屬和非金屬，而其本身被還原為SO2、S或S2-。鐵和鋁易被濃硫酸鈍化，可用來運輸硫酸。不過，稀硫酸沒有氧化性，金屬活潑性在氫以上的金屬與稀硫酸作用產(chǎn)生氫氣。

酸性硫酸是二元酸，稀硫酸能完全解離為H+和HSO4－，其二級解離較不完全，Ka2=1.2×10-2。硫酸是化學工業(yè)最重要的產(chǎn)品之一，它的用途極廣，硫酸大量用以制造化肥，也大量用于炸藥生產(chǎn)、石油煉制上。硫酸還用來制造其它各種酸、各種礬類及顏料、染料等。

8/3/202387無機及分析化學第十章7/31/202387無機及分析化學第十章硫酸能生成兩類鹽：正鹽和酸式鹽。酸式鹽和大多數(shù)正鹽均溶于水，但PbSO4,BaSO4,CaSO4的溶解度較小，難溶于水。多數(shù)硫酸鹽還具有生成復鹽的傾向，如摩爾鹽(NH4)2SO4·FeSO4·12H2O,鋁鉀礬K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O等。許多硫酸鹽有很多用途，例如Al2(SO4)3是凈水劑、造紙充填劑和媒染劑。CuSO4.5H2O是消毒劑和農(nóng)藥。FeSO4·7H2O是農(nóng)藥和治療貧血的藥劑，也是制造藍黑墨水的原料，Na2SO4·10H2O是重要的化學原料等。8/3/202388無機及分析化學第十章硫酸能生成兩類鹽：正鹽和酸式鹽。酸式鹽和大多數(shù)正鹽均此外，還有一種特殊的鹽—硫代硫酸鹽，如硫代硫酸鈉。硫代硫酸鈉常含結晶水，Na2S2O3·5H2O俗名海波或大蘇打。它是無色晶體，無臭，有清涼帶苦的味道，易溶于水，在潮濕的空氣中潮解，在干燥空氣中易風化。Na2S2O3晶體熱穩(wěn)定性高，在中性或堿性水溶液中也很穩(wěn)定，但在酸性溶液中易分解：S2O32-+2H+=H2O+S↓+SO2↑Na2S2O3具有還原性，是中等強度的還原劑，例如：Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+H2SO4+8HCl2Na2S2O3+I2=2Na2I+Na2S4O68/3/202389無機及分析化學第十章此外，還有一種特殊的鹽—硫代硫酸鹽，如硫代硫酸鈉因此，Na2S2O3在紡織、造紙等工業(yè)中用作除氯劑；在分析化學中用來測定碘含量。Na2S2O3的應用非常廣泛，除了上述應用外，在照相行業(yè)中作定影劑，在采礦業(yè)中用來從礦石中萃取銀，在三廢治理中用于處理含CN－的廢水。在醫(yī)藥行業(yè)中用來做重金屬、砷化物、氰化物的解毒劑。另外，它還應用于制革、電鍍、飲水凈化等方面，也是分析化學中常用的試劑。8/3/202390無機及分析化學第十章因此，Na2S2O3在紡織、造紙等工業(yè)中用作除氯13．鹵素單質鹵素的單質都是以雙原子分子存在的，以X2表示，通常指F2、Cl2、Br2、I2這四種。鹵素在水中的溶解度不大（F2與H2O劇烈反應除外），Cl2、Br2、I2的水溶液分別稱為氯水、溴水和碘水，顏色分別為黃綠色、橙色和棕黃色。鹵素單質在有機溶劑中的溶解度比在水中的溶解度要大得多。如Br2可溶于乙醚、氯仿、乙醇、四氯化碳、二硫化碳等溶劑中。另外，I2由于能與I－形成I3－而易溶于水：I2+I－=I3－8/3/202391無機及分析化學第十章13．鹵素單質7/31/202391無機及分析化學第十章鹵素單質均有刺激性氣味，強烈刺激眼、鼻、氣管等粘膜，吸入少量時，會引起胸部疼痛和強烈咳嗽；吸入較多蒸氣會發(fā)生嚴重中毒，甚至造成死亡。鹵素單質均為活潑的非金屬，氧化性較強，能與金屬、非金屬、水和堿等發(fā)生反應，并且鹵素的氧化性越強，所發(fā)生的反應就越劇烈。鹵素單質的化學性質比較見表10-68/3/202392無機及分析化學第十章鹵素單質均有刺激性氣味，強烈刺激眼、鼻、氣管等粘膜，鹵素單質F2Cl2Br2I2與H2反應反應條件及現(xiàn)象低溫、暗處，劇烈，爆炸強光，爆炸加熱，緩慢強熱，緩慢，同時發(fā)生分解HX的穩(wěn)定性很穩(wěn)定穩(wěn)定較不穩(wěn)定不穩(wěn)定與水反應反應現(xiàn)象劇烈、爆炸歧化反應，較慢歧化反應，緩慢歧化反應，很慢生成物HF和O2HCl和HClO(Cl2)HBr和HBrO(Br2)HI和HIO（I2）與金屬反應能氧化所有金屬能氧化除Pt、Au以外的金屬能與多數(shù)金屬化合，有的需加熱可與多數(shù)金屬化合，有的需加熱或催化劑X2的氧化性

逐漸減弱X－的還原性逐漸增強

8/3/202393無機及分析化學第十章鹵素單質F2Cl2Br2I2與H2反應反應條件及現(xiàn)象低溫、暗鹵素的用途非常廣泛。F2大量用來制取有機氟化物，如高效滅火劉（CF2ClBr、CBr2F2等），殺蟲劑（CCl3F）、塑料（聚四氟乙?。┑取７蓟衔锎t細胞制劑可作為血液代用品應用于臨床。此外，液態(tài)F2還是航天燃料的高能氧化劑。

Cl2是一種重要的化工原料，主要用于鹽酸、農(nóng)藥、炸藥、有機染料、有機溶劑及化學試劑的制備，用于漂白紙張、布匹等。

Br2是制取有機和無機化合物的工業(yè)原料，廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、感光材料、含溴染料、香料等方面。它也是制取催淚性毒氣和高效低毒滅火劑的主要原料。用Br2制取的二溴乙烷（C2H4Br2）是汽油抗震劑中的添加劑。8/3/202394無機及分析化學第十章鹵素的用途非常廣泛。F2大量用來制取有機氟化物，

I2在醫(yī)藥上有重要用途，如制備消毒劑（碘酒）、防腐劑（碘仿CHI3）、鎮(zhèn)痛劑等。碘還用于制造偏光玻璃，在偏光顯微鏡、車燈、車窗上得到應用。碘化銀為照相工業(yè)的感光材料，還可作人工降雨的“晶種”。當人體缺碘時，會導致甲狀腺腫大、生長停滯等病癥。8/3/202395無機及分析化學第十章I2在醫(yī)藥上有重要用途，如制備消毒劑（碘酒）、防14．鹵化氫和鹵化物鹵化氫（hydrogenhalide）是具有強烈刺激性氣味的無色氣體，易溶于水。鹵化氫的水溶液叫做氫鹵酸。除氫氟酸是弱酸外，其余都是強酸，其酸性按HF-HCl-HBr-HI而遞增。HF幾乎不具有還原性，而其他鹵化氫通常被氧化成鹵素單質。

鹽酸是氫鹵酸中最重要的一種酸。純凈的鹽酸是無色透明液體，有刺激性氣味。工業(yè)品因含有鐵離子而顯黃色。市售的濃鹽酸中HCl的質量分數(shù)為36%～38%，密度是1.19g·cm－3，工業(yè)濃鹽酸含HCl僅32%左右。8/3/202396無機及分析化學第十章14．鹵化氫和鹵化物7/31/202396無機及分析化學第十鹽酸是三大強酸之一，具有酸的通性，它可以跟活潑金屬、金屬氧化物、堿等反應。此外，鹽酸還具有一定的還原性，它可以跟強氧化劑（如KMnO4）反應：

8/3/202397無機及分析化學第十章鹽酸是三大強酸之一，具有酸的通性，它可以跟活潑金鹽酸是一種重要的工業(yè)原料和化學試劑，在醫(yī)藥、化工、機械、電子、冶金、紡織、皮革及食品工業(yè)中，都有著廣泛的用途。例如，在食品工業(yè)上常用來制造葡萄糖、醬油、味精等；在機械熱加工中，常用于鋼鐵制品的酸洗以除去鐵銹；在化工工業(yè)中，鹽酸常用于制備多種氯化物及其它各種含氯產(chǎn)品。

含氯漂白劑8/3/202398無機及分析化學第十章含氯漂白劑7/31/202398無機及分析化學第十章

鹽酸是通過將制得的氯化氫溶于水中而制備得到的。氯化氫的制備在工業(yè)上通常采用直接化合法，即將氯堿工業(yè)的副產(chǎn)品氫氣和氯氣，通入合成爐中，讓氫氣流在氯氣中平靜地燃燒生成氯化氫。實驗室中通常是用濃硫酸與氯化鈉在加熱條件下制備氯化氫。H2SO4（濃）+12NaCl=NaHSO4+HCl8/3/202399無機及分析化學第十章鹽酸是通過將制得的氯化氫溶于水中而制備氫氟酸能與二氧化硅和硅酸反應：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OCaSiO3+6HF=SiF4↑+CaF2+3H2O上述反應可用來蝕刻玻璃，溶解硅酸鹽。制備氟化氫以及少量氯化氫，可用濃硫酸與相應的鹵化物如CaF2和NaCl等作用，加熱使鹵化氫氣體從反應的混合物中逸出：H2SO4（濃）+NaCl==NaHSO4+HClNaCl+NaHSO4==Na2SO4+HCl↑8/3/2023100無機及分析化學第十章氫氟酸能與二氧化硅和硅酸反應：7/31/2023100無用這種方法不能制取溴化氫和碘化氫，因為HBr，HI的還原性增加，能被濃硫酸進一步氧化成溴或碘，同時還有SO2,H2S等生成：2HBr+H2SO4（濃）=SO2↑+Br2+2H2O8HI+H2SO4（濃）=H2S↑+4I2+4H2O可以用H3PO4來代替硫酸制備HBr或HI：NaBr+H3PO4=NaH2PO4+HBr也可用非金屬鹵化物水解的方法制備HBr或HI：PBr3+3H2O=H3PO3+3HBr↑PI3+3H2O=H3PO3+3HI↑8/3/2023101無機及分析化學第十章用這種方法不能制取溴化氫和碘化氫，因為HBr，H鹵化物可分為離子型鹵化物和共價型鹵化物兩類。鹵素和活潑金屬之間電負性差值較大，形成的是離子型鹵化物，如NaF、SnCl2、AgF等；鹵素和非金屬元素和部分不活潑金屬之間，形成的是共價型的分子。如BF3、AlCl3等。非金屬鹵化物水解常生成相應的氫鹵酸和該非金屬的含氧酸。例如：SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HClPCl5+4H2O=H3PO4+5HCl8/3/2023102無機及分析化學第十章鹵化物可分為離子型鹵化物和共價型鹵化物兩類。鹵素15．次氯酸及次氯酸鹽次氯酸（hypochlorousacid）是很弱的酸，Kaθ＝3.98×10－8，比碳酸還弱。且不穩(wěn)定，有下列兩種分解方式：2HClO=2HCl+O23HClO=2HCl+HClO3次氯酸的殺菌及漂白能力就是基于第一個反應。將氯氣通入冷堿溶液，可生成次氯酸鹽：Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O漂白粉是Ca(ClO)2,CaCl2,Ca(OH)2的混合物，其有效成分是Ca(ClO)2。次氯酸鹽的漂白作用主要基于次氯酸的氧化性，所以漂白粉加酸后才能有較好的使用效果。8/3/2023103無機及分析化學第十章15．次氯酸及次氯酸鹽7/31/2023103無機及分析化學10.4d區(qū)元素10.4.1d區(qū)元素的通性d區(qū)元素包括IIIB～VIIIB族所有元素，又稱過渡系列元素，四、五、六周期分別稱為第一、第二、第三過渡系列。

1．電子構型d區(qū)元素的價電子構型一般為(n-1)1～8ns1～2，與其它四區(qū)元素相比，其最大特點是具有未充滿的d軌道（Pd除外）。由于(n-1)d軌道和ns軌道的能量相近，d電子可部分或全部參與化學反應。而其最外層只有1～2個電子，較易失去，因此，d區(qū)元素均為金屬元素。8/3/2023104無機及分析化學第十章10.4d區(qū)元素10.4.1d區(qū)元素的通性7/31/2．物理性質由于d區(qū)元素中的d電子可參與成鍵，單質的金屬鍵很強，其金屬單質一般質地堅硬，色澤光亮，是電和熱的良導體，其密度、硬度、熔點、沸點一般較高。在所有元素中，鉻的硬度最大（9），鎢的熔點最高（3407℃），鋨的密度最大（22.61g·cm-3），錸的沸點最高（5687℃）。8/3/2023105無機及分析化學第十章2．物理性質7/31/2023105無機及分析化學第十章3．化學性質d區(qū)元素因其特殊的電子構型，從而表現(xiàn)出以下幾方面特性：可變的氧化值由于(n-1)d、ns軌道能量相近，不僅ns電子可作為價電子，(n-1)d電子也可部分或全部作為價電子，因此，該區(qū)元素常具有多種氧化值，一般從+2變到和元素所在族數(shù)相同的最高氧化值。8/3/2023106無機及分析化學第十章3．化學性質7/31/2023106無機及分析化學第十章較強的配位性由于d區(qū)元素的原子或離子具有未充滿的(n-1)d軌道及ns、np空軌道，并且有較大的有效核電荷；同時其原子或離子的半徑又較主族元素為小，因此它們不僅具有接受電子對的空軌道，同時還具有較強的吸引配位體的能力。因