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第7章 s区和p区元素


(ⅠA): ns1
(ІІA): ns2
电金原 离属子 能性半 、、径 电还增 负原大 性性 减增 小强
lithium
sodium potassium rubidium
caesium
beryllium
magnesium calcium strontium barium
francium
radium
原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大
2KO2 2H2O 2KOH H2O2 O2
● 与CO2的作用 Li2O + CO2
Li2CO3
2 Na2O2 + 2CO2
2 Na2CO3 + O2(g)
4 KO2 + 2 CO2
2 K2CO3 + 3 O2(g)
● 与矿石一起熔融分解矿物
2(FeO Cr2O3 ) 7Na2O2 熔融Fe2O3 4Na2CrO4 3H2O
4Sb 2S5
24OH-
3SbO
34
5SbS34-
12H 2O
Sb 2S5 3S2- 2SbS34-
876 962
离子性增强
(2) 颜色:一般无色或白色 (3) 溶 解 度:碱金属盐类一般易溶于水;碱 土金属盐类除卤化物、硝酸盐外多数溶解度 较小。
7.2 卤素的化合物
第七主族元素(包括氟、氯、溴、碘和砹)总称 为卤素,其中砹是放射性的元素。外层电子结构 ns2np5,其电负性较大,极易获得一个电子变成-1 价的阴离子。卤素能与活泼的金属结合生成离子化 合物,还几乎能与所有的非金属结合成共价化合物。 F是电负性最大的元素,其在化合物中只有-1价, 而其它卤素除有-1价外,还有+1,+3,+5和+ 7价。
氧化碱溶(Na2S2) SnS Na 2S2 Na 2SnS3 As 2S3 3Na2S2 2Na3AsS4 S
Sb2S3 3Na2S2 2Na3SbS4 S
碱溶(用 NaOH 或 Na2S )
SnS2
As2S3 As2S5 Sb 2S3 Sb 2S5
2SnS 2
6OH-
2SnO
23
元素 Li 颜色 深红
波长/nm 670.8
Na K Rb 黄 紫 红紫
589.2 766.5 780.0
Cs 蓝
455.5
Ca Sr Ba 橙红 深红 绿
714.9 687.8 553.5
7.1.1 氧化物
(1) 多样性
正常氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2-)
1s 2 2s 2 2 p8 KK(σ 2s )2 (σ * 2s )2 (σ 2 p )2 ( 2 p )4 (π * 2 p )4
第7章 s区和p区元素
7.1 碱金属和碱土金属的化合物 7.2 卤素的化合物 7.3 氧族元素的化合物 7.4 氮族元素的化合物 7.5 碳族和硼族元素的化合物
S区元素在周期表中的位置
p区元素在周 期表中的位置
7.1 碱金属和碱土金属的化合物
碱金属 (alkalin metals) 碱土金属 (alkalin earth metals)
7.3.1 过氧化氢 俗称双氧水,用途最广的过氧化物。 结构
H 95o52’
O
96Oo52'
96o52’ H
93o51’
H
H 孤对电子
1. 弱酸性
H2O2
HO2– + H+ ,
K1 = 2.2 × 10–12, K2 ≈ 10-25
H2O2 + Ba(OH)2
BaO2 + 2 H2O
2.不稳定性(由于分子中的特殊过氧键引起) 高纯 H2O2 在不太高的温度下还是相当稳ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的,
氢氟酸能与二氧化硅或硅酸盐反应,生成气态 的四氟化硅。
7.2.2 卤化物 除了氮、氖和氩,周期表中所有元素都能生成
卤化物。关于卤化物的离子型和共价型的变化, 请大家自己看书。
已知弱碱性的金属卤化物遇水能发生水解,非 金属的卤化物溶于水时,也能发生强烈的水解, 水解产物往往是卤素原子与水中的氢结合成氢卤 酸,另一些原子与水中的氢氧根结合成含氧酸。
● 介质:在碱性介质中的分解速率远比在酸性介质中快.
为了阻止分解,常采取的防范措施:市售约为 30 % 水溶液,用棕色瓶装,放置在避光及阴凉处,有 时加入少量酸 Na2SnO3 或 Na4P2O7 作稳定剂 。
3. 氧化还原性 有关的电势图如下
E
θ A
/V
O2
0.682V n =1
H2O2
1.77V n =1
K O2 KO2
2KNO3 10K 6K2O N2
MCO 3 MO CO 2 (g)
(3) 化学性质
● 与 H2O 的作用 (生成对应的碱):
M 2IO H 2O 2MOH (Li Cs剧烈程度 )
MIIO H2O M(OH)2 (BeO除外)
Na 2O2 2H2O 2NaOH H2O2
生成的氢气能自燃.
Li
Na
K
●碱土金属被水氧化的反应为:
M(s) + 2 H2O (l)→ M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钙、锶、钡与水的反应远不如相邻碱金属那
样剧烈,镁和铍在水和空气中因生成致密的氧
化物保护膜而显得十分稳定.
Ca
(3) 焰色反应 (flame reaction) 碱金属和碱土金属的化合物在无色火焰中燃烧时, 会呈现出一定的颜色,称为焰色反应 (flame reaction). 可以用来鉴定化合物中某元素的存在,特别是在野外.
卤素结合电子的能力很强,都是强氧化剂,氟是 最强的氧化剂。
7.2.1 氢卤酸 卤素与氢直接化合生成卤化氢HX,卤化氢的
水溶液叫做氢卤酸,氢卤酸能离解出氢离子和卤 素离子,因而酸性和卤素离子的还原性是其主要 特征。
氢卤酸的还原能力依次增强,HF最弱,HI最强; 除氢氟酸外都是强酸,其他的依次(HCl,HBr, HI)增强。
例如 90 % H2O2 在 325 K 时每小时仅分解 0.001 %. 它的分解与外界条件有密切关系:
● 温度: 2H2O2(l) > 426 K 2H2O(l) + O2(g) , DrHm= - 195.9 kJ•mol-1
● 杂质:重金属离子Fe2+、Cu2+等以及有机物的混入; ● 光照:波长为 320~380 nm 的光可促使分解;
氢氧化物碱性的强弱以及是否具有两性按照离 子势(Φ)的数据判断,Φ是离子的电荷Z与离子 半径r的比值,即Φ=Z/r。
Φ值越大,静电引力越强,碱以酸式离解为主, 相反则以碱式离解为主:
ROH ROH
R++OH-,碱式离解 RO-+H+,酸式离解
0.22 0.22 0.32
金属氢氧化物是碱性 金属氢氧化物是两性
(不溶于水)
(可溶于水)
MnO2 Na 2O2 熔融 Na 2MnO4
(不溶于水)
(可溶于水)
熔矿时要使用铁或镍制坩埚,陶瓷、石英和铂制坩 埚容易被腐蚀. 熔融的 Na2O2 与棉花、硫粉、铝粉等 还原性物质会爆炸,使用时要倍加小心。
7.1.2 氢氧化物
氢氧化物的强碱性是碱金属和碱土金属性质的重 要特点。碱金属氢氧化物易溶于水,在水中全部离 解而形成强碱,CsOH是最强的碱。碱土金属氢氧 化物的碱性弱于碱金属氢氧化物的碱性。
2 Na2CrO4 + 4 H2O
H2O2 + PbS(黑)
PbSO4 (白) + H2O
● 用作还原剂
5 H2O2 + 2 MnO-4 + 6 H3O+
2 Mn2+ + 5 O2 + 14 H2O
7.3.2. 金属硫化物 颜色:(大多数为黑色,少数需要特殊记忆)
SnS 棕,SnS2 黄,As2S3 黄,As2S5 黄,Sb2S3橙, Sb2S5橙,MnS 肉,ZnS 白,CdS 黄 易水解, 最易水解的:Cr2S3,Al2S3
Li2O BeO
Na2O2 MgO
KO2 CaO
RbO2 SrO
CsO2 Ba2O2
Li2O Gc2-706-18.12
Na2O2
镁 带 的 燃 烧
KO2
(2) 与水作用 ●碱金属被水氧化的反应为:
2 M(s) + 2 H2O (l) → 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈,过程中
0.32 金属氢氧化物是酸性
7.1.3盐类化合物 重要盐类:卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐
(1) 键型和晶型:绝大多数是离子型晶体,但锂和铍 的某些盐有一定的共价性.由于Be2+极化力强, BeCl2的共价性非常明显.
BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2
熔点 / ℃ 405 714 782
SnS
23
3H 2O
SnS 2
S2-
SnS
23
As 2S3
6OH-
AsO
33
AsS
33
3H 2O
As 2S3
3S2-
2AsS
23
4As 2S5
24OH-
3AsO
34
5AsS
34
12H 2O
As 2S5
3S2-
2AsS
34
Sb 2S3
6OH-
SbO
33
SbS33-
3H 2O
Sb 2S3 3S2- 2SbS33-
SnS
4HCl
SnCl
24
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