第十八章 非金属元素小结之教案18-1 非金属元素单质的结构和性质18-1-1 非金属元素单质的结构特点(C 级掌握)非金属单质分子组成与晶体结构有人提出8-N 规则，N 代表非金属元素在周期表中的族数，则该元素在单质分子中的共价数等于8-N 。
18-1.1：非金属单质按其结构和性质大致分成哪三类？每一类具有哪些通性？各类并举出至少一例说明。
（C 级掌握）18-1-2 非金属元素单质的性质18-1.2：试举出六种可与强碱反应的非金属单质,这些反应都是歧化反应吗?（B 级了解） 18-2 分子型氢化物18-2-1 氢化物的熔沸点（C 级掌握）同一族中，沸点从上到下递增，但第2周期的NH 3、H 2O 及HF 的沸点异常地高，这是由于分子间存在着氢键，分子的缔合作用特别强的缘故。
18-2.1：简述H 2O,H 2S,H 2Se,H 2Te 熔点和沸点的变化规律并解释原因。
（C 级重点掌握） 18-2.2: 为什么H 2O 的沸点比HF 还高?(A 级掌握) 18-2-2 热稳定性一：变化规律（C 级重点掌握）同一周期中，从左到右热稳定性逐渐增加：在同一族中，自上而下热稳定性逐渐减小。
二：理论解释（B 级掌握） 1。
电负性差值的关系非金属与氢的电负性相差越远，所生成的氢化物越稳定；反之，不稳定。
2。
与△f G θ或△f H θ的关系这些氢化物的标准生成自由能△f G θ或标准生成焓△f H θ越负，氢化物越稳定。
18-2.3：HF,HCl,HBr,HI 热稳定性的变化规律如何?可用哪些热力学函数来进行判断?如何判断？（C 级掌握）18-2-3 还原性一：变化规律（C 级重点掌握）除了HF 以外，其它分子型氢化物都有还原性，且变化规律如下：CH 4 NH 3 H 20 HF SiH 4 PH 3 H 2S HCl GeH 4 AsH 3 H 2Se HBr (SnH 4) SbH 3H 2TeHI二：理论解释（B 级掌握）这与稳定性的增减规律刚好相反，稳定性大的，还原性小。
氢化物AH n的还原性来自A n-，而A n-失电子的能力与其半径和电负性的大小有关. 在周期表中, 从右到左, 自上而下, 元素A的半径增大，电负性减小，A n-失电子的能力依上述方向递增，所以氢化物的还原性也按此方向增强。
18-2.4：HF,HCl,HBr,HI还原性的变化规律如何?请定性解释原因。
（C级重点掌握）18-2-4 水溶液的酸碱性和无氧酸的强度一: 酸性变化规律（C级重点掌握）它们水溶液的酸性从上到下依次增强，从左到右也依次增强。
二：影响无氧酸强度的主要因素根据热力学循环推算:△i H = H + D + I + E + H c + H a把相关数据代入上式即可算出氢化物的pK a值。
由计算结果(P610)可知: 决定这些无氧酸强度的主要因素有（B级重点掌握）（1）HA的键能(D)：H—A键越弱，则HA越容易释放出H+。
（2）元素A的电子亲和势(E)：亲和势大，则HA分子的极性大，HA在水中易电离。
（3）阴离子A-的水合能(H a)大小: 半径小的阴离子，其水合能大，有利于HA在水中电离。
18-2.5：HF,HCl,HBr,HI酸性的变化规律如何?请定性解释原因。
（C级重点掌握）18-2.6: 定性解释HCl,H2S,PH3,SiH4的酸性变化规律.(C级重点掌握)18-3 含氧酸18-3-1 最高氧化态氢氧化物的酸碱性一：酸碱性强弱变化规律(C级重点掌握)1. 族价含氧酸同一周期, 从左到右, 族价含氧酸酸性依次增强。
同一族, 从上到下总趋势是酸性减弱, 但减弱程度不同。
同一主族不同周期的成酸元素，酸性强弱变化规律为：第二周期>>第三周期≈第四周期>>第五周期例如: H4GeO4<H3AsO4<H2SeO4<HBrO4 HNO3>>H3PO4≈H3AsO4>>HSb(OH)62. 同一元素不同价态的含氧酸一般高氧化态的含氧酸酸性比低氧化态的强。
例如：HClO4>HClO3>HClO2>HClO；HNO3>HNO2例外：H2TeO3＞[Te(OH)6], H3PO3，H3PO2＞H3PO43. 同一元素同一价态的含氧酸缩合酸的酸性比单酸强。
如焦硫酸＞硫酸，焦(或偏)磷酸＞磷酸二：含氧酸强度的理论解释(C级重点掌握)1. 离子势与含氧酸强度的关系以R-O-H表示脱水后的氢氧化物，它在水中有两种离解方式：ROH → R+ + OH- 碱式离解ROH → RO- + H+ 酸式离解ROH按碱式还是按酸式离解，与阳离子的离子势(阳离子电荷与阳离子半径之比)大小有关。
阳离子的电荷高，半径越小，即离子势大，所以ROH以酸式离解为主。
且φ越大，酸性越强；而离子势小，R-O 键比较弱，则ROH倾向于作碱式离解。
且φ越小，碱性越强。
有人找出用φ值判断ROH酸碱性的经验公式如下：当Φ＞10时，ROH显酸性 7＜Φ＜10时，ROH显两性Φ＜7时， ROH显碱性18-3.1: 试比较HClO3和HBrO3的酸性强弱,并简述理由。
(C级重点掌握)18-3.2: 比较H3BO3,H2CO3,HNO3的酸性强弱,并定性解释之(C级重点掌握)18-3-2 含氧酸及其酸根阴离子的结构一：第2周期的成酸元素(B级掌握)中心原子采用sp2杂化（除硼酸根离子外），价电子对空间构型为平面三角形。
配位数为3的RO3n-离子空间构型为平面三角形，并有一个π46大π键，配位数为2的RO2n-离子(如NO2-)空间构型为角形，有一个π34大π键。
二：第3周期的成酸非金属元素(B级掌握)它们的中心原子R均以sp3杂化轨道成键，价电子对空间构型为四面体。
形成的RO4n-型离子为正四面体。
RO3n-型离子(如ClO3-)为三角锥型，RO2n-型离子(如ClO2-)为角型，RO n-型离子(如ClO-)为直线型。
注意：在P、S、Cl等多电子原子形成的含氧阴离子中，R-O键的键长比单键短又比双键长，表明在形成R→Oσ键的同时，还可能形成d-pπ配键，即R O多重键。
三：第4周期元素(B级掌握)第4周期元素的含氧酸与第3周期元素含氧酸的结构相似，价电子对构型为四面体，成酸原子的配位数为4。
四：第5周期的元素(B级掌握)第5周期元素的含氧酸既有配位数为6的，也有为4的。
前者成酸原子采用sp3d2杂化轨道成键，形成八面体构型，后者采用sp3杂化轨道成键，形成四面体构型。
18-3.3: 试从结构因素简述HClO4和HClO3的酸性强弱及原因。
(A级掌握)18-3-3 含氧酸的强度一：鲍林规则(C级重点掌握)鲍林提出的非羟基氧数目的半定量规则含氧酸H n RO m可写为RO m-n(OH)n，分子中的非羟基氧原子数N＝m-n。
N值越大，含氧酸酸性越强。
K1≈105N-7，即pKa≈7-5N二：该规则的局限性1。
N值相同时无法比较酸性大小2。
有时按RO m-n(OH)n表观式求算的N值与实际的不符，导致结构错误。
如H3PO3和H3PO2按RO m-n(OH)n计算的N =0，但实际为1，pK1落在2的范围内。
在实际应用中，一般先使用非羟基氧原子数N值大小判断酸性强弱（N值越大，酸性越强）。
如果N 值相同，则转用离子势φ来判断（φ值越大，酸性越强）。
(C级重点掌握)问题:根据鲍林规则, 估算出各酸的Ka值,并按其Ka值由大到小的顺序进行排列: (C级重点掌握) (1) HClO2 HClO4 HClO3 (2) H3BO3 H3AsO4 H2SeO4 (3) HNO3 H2SO3 H3AsO318-4 非金属含氧酸盐18-4-1 溶解性一：溶解性的总体规律(C级掌握)含氧酸盐属于离子化合物，它们的绝大部分钠盐、钾盐和铵盐以及酸式盐都易溶于水。
其它含氧酸盐在水中的溶解性可以归纳如下：（一）硝酸盐、氯酸盐都易溶于水，且溶解度随温度的升高而迅速地增加。
（二）硫酸盐：大部分溶于水，但SrSO4、BaSO4和PbSO4难溶于水，CaSO4、Ag2SO4和Hg2SO4微溶于水。
（三）碳酸盐：大多数都不溶于水，其中又以Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+的碳酸盐最难溶。
（四）磷酸盐：大多数都不溶于水。
二：溶解性的理论解释(B 级掌握) 1. 溶解性与溶解焓变(△s H)的关系 盐溶解反应的玻恩-哈伯循环如下即晶格能和离子水合能对离子化合物的溶解性产生影响.因此离子电荷高,半径小,即Z/r 值大的离子所形成的盐的晶格能大,则溶解时破坏晶格能所需要的能量也大.但Z/r 值大的离子的水合热也大,即放出热量多,有利于溶解,两者作用相反.所以当离子的Z/r 增大时,究竟是晶格能增加得多一些,还是离子水合能增加得多一些,那要看阴阳离子大小匹配的情况.一般规律是：阴阳离子半径相差大的比相差小的易溶,如MgSO 4比BaSO 4易溶.因为当阴阳离子大小相差悬殊(即r -》r +)时,离子水合作用在溶解过程中居优势,所以在性质相似的盐系列中,阳离子的半径越小,该盐越容易溶解,如:NaClO 4＞KClO 4＞RbClO 4.若阴阳离子的半径相差不多,则晶格能的大小在溶解过程中有较大的影响,也就是离子势(Z/r)大的离子所组成的盐较难溶解,如碱土金属和许多过渡金属的碳酸盐、磷酸盐等;而碱金属的硝酸盐和氯酸盐等易溶.2. 溶解性与溶解自由能变(△s G θ)的关系仅仅从溶解焓来考虑离子化合物的溶解性，那是不完全可靠的，因为溶解焓效应一般都很小，而溶解熵效应对物质的溶解性却往往有较大的影响，所以需要从溶解自由能变来全面分析离子化合物的溶解性。
当无机盐MX 在水中建立下列溶解平衡时， MX(s)==M +(aq) + X -(aq)这过程的自由能变是：△s G θ =△s H θ - T△s S θ溶解过程的熵效应既有熵增又有熵减.一般说来,离子的电荷低、半径大,其溶解熵为正值;而电荷高、半径较小的离子的溶解熵大多为负值.s θs θs θ18-4.1: 根据上表数据解释为什么KNO 3的溶解过程是吸热的,但却可以自发进行?(C 级掌握)能否只用溶解反应的焓变△s H θ数据来判断其溶解性?为什么?(C 级掌握)18-4.2:在上表中Ba(NO 3)2的△s G θ值大于0,为什么仍确定为易溶?(A 级掌握)18-4-2水解性(C 级掌握)结论：一种阴离子的水解能力与它的共轭酸的强度成反比。
阳离子的水解能力与离子的极化能力有关，离子极化能力越强，则水解程度越大。
18-4.3:浓度均为0.1mol/L 的下列盐溶液,请比较其水解程度的大小和溶液pH 值的顺序. (C 级掌握) Na 3PO 4;Na 2CO 3;NaAc;Na 2S. (已知:H 3PO 4的K a3=4.5×10-13,H 2CO 3的K a2=5.6×10-11,HAc 的K a =1.76×10-5,H 2S 的K a2=1.2×10-15) 18-4-3 热稳定性(C 级重点掌握) 一：酸根阴离子对盐热稳定性的影响含氧酸盐如果阳离子相同而酸根离子不同时，酸根离子稳定性越差，则盐的稳定性也越差。