1、7.2 主族元素的非金屬主族元素的非金屬7.1 主族元素的金屬主族元素的金屬第七章第七章 元素化學元素化學7.3 過渡金屬元素過渡金屬元素7.1.2 p區(qū)金屬元素區(qū)金屬元素7.1.1 s區(qū)金屬元素區(qū)金屬元素7.1 主族元素的金屬主族元素的金屬7.1.1 s區(qū)金屬元素區(qū)金屬元素1.原子結構與性質(zhì)原子結構與性質(zhì) 堿金屬(IA )：ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 堿土金屬(IIA )：ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, RaLiNaKRbCsBeMgCaSrBa原子半徑增大電離能、電負性減小金屬性、還原性增強Li BeNa MgK Ca Rb SrCs Ba原子半徑減

2、小電離能、電負性增大金屬性、還原性減弱它們都有金屬光澤，密度小，硬度小，它們都有金屬光澤，密度小，硬度小，熔點低，導電、導熱性好的特點熔點低，導電、導熱性好的特點. . 單質(zhì)的物理性質(zhì) 堿金屬： 價電子數(shù)目少 金屬鍵少 金屬鍵弱 熔點比較低 堿土金屬： 金屬鍵強度大 金屬鍵數(shù)目多 熔點相對較高堿金屬單質(zhì)的熔、沸點變化堿金屬單質(zhì)的熔、沸點變化 焰色反應堿金屬和堿土金屬的化合物在無色火焰中燃燒時，堿金屬和堿土金屬的化合物在無色火焰中燃燒時，會呈現(xiàn)出一定的顏色，稱為焰色反應會呈現(xiàn)出一定的顏色，稱為焰色反應. 可以用來鑒定可以用來鑒定化合物中某元素的存在，特別是在野外化合物中某元素的存在，特別是在野外

3、. Li Na K Rb Cs Ca Sr Ba 元元 素素 Li Na K Rb Cs Ca Sr Ba 顏顏 色色 深紅深紅 黃黃 紫紫 紅紫紅紫 藍藍 橙紅橙紅 深紅深紅 綠綠波長波長(nm) 670.8 589.2 766.5 780.0 455.5 714.9 687.8 553.5Na+Cl-(g) Na(g) + Cl(g)Na(g) Na*(g) Ne3s1 Ne3p1Na*(g) Na(g) + h(589nm)2.氫化物、氧化物和氫氧化物氫化物、氧化物和氫氧化物 堿金屬和堿土金屬中的鎂、鈣、鍶、鋇在氫氣流中加熱，可以分別生成相應的離子型氫化物，也稱類鹽型氫化物。(1) 氫化

4、物 均為白色晶體，均為白色晶體， 熱穩(wěn)定性差熱穩(wěn)定性差LiH NaH KH RbH CsH NaCl-90.4 -57.3 -57.7-54.3 -49.3 -441/ kJmol-1fHm 離子型氫化物（除離子型氫化物（除Be、Mg） 強還原性強還原性V)23. 2)/H(H(2-=-E(g)HMOHOHMH22(g)H2Ca(OH)OH2CaH2222 堿金屬和堿土金屬與氧能形成三種類型的重要氧化物，即正常氧化物O2-、過氧化物O22-和超氧化物O2-。(2) 氧化物穩(wěn)定性穩(wěn)定性:O2- O2- O22- 制備制備622p2s2s 142p4p22p222s22s)()()()()(*KK

5、正常氧化物(O2-)：過氧化物(O22-)：超氧化物(O2-)：順磁性32p4p22p222s22s)()()()()(*KK “能量效應能量效應”要求體積較大的過氧陰離子、超氧陰離要求體積較大的過氧陰離子、超氧陰離 子和臭氧陰離子更易被較大的金屬陽離子所穩(wěn)定子和臭氧陰離子更易被較大的金屬陽離子所穩(wěn)定. 化學性質(zhì)化學性質(zhì)直接：間接：222ONaO2Na22KOOKO2Na2NaONa222223NO6K10K2KNO(g)COMO MCO232MOHOHOM22（Li Cs劇烈程度）（BeO幾乎不反應）222M(OH)OHOM22222OH2NaOHO2HONa)g(OCO2Na2COO2Na

6、232222 過氧化物與水反應生成相應的氫氧化物和過氧化氫，與二氧化碳反應，放出氧氣 超氧化物與水反應會生成相應的氫氧化物、過氧化氫和氧氣，與二氧化碳反應，放出氧氣22222OOH2KOHO2H2KO)(g3OCO2K2CO4KO23222 堿金屬和堿土金屬的氫氧化物都是白色固體，它們在空氣中容易吸水潮解（干燥劑）。溶解度增大 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2堿性增強(3) 氫氧化物規(guī)律：規(guī)律：陰、陽離子半徑相差較大的離子型化合物在水中溶解度較大，相近的溶解度較小，即 “相差溶解” 規(guī)律. LiCl NaCl KCl RbCl CsCl熔點/ 61

7、3 800.8 771 715 6463.重要的鹽類重要的鹽類 絕大多數(shù)是離子晶體，但堿土金屬鹵化物有一定的共價性。Be2+極化力強，極化力強， BeCl2已過渡為共價化已過渡為共價化合物。合物。(1) 晶體類型晶格能減小 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔點/ 415 714 775 874 962離子性增強 堿金屬的鹽類大多數(shù)易溶于水，少數(shù)堿金屬的鹽難溶于水。例如LiF（晶格能過大）、Li2CO3、Li3PO4 （離子極化）等。(2) 溶解度 堿土金屬的鹽比相應的堿金屬的鹽溶解度小。(3) 熱穩(wěn)定性 堿金屬的鹽一般具有很好的熱穩(wěn)定性，硝酸鹽的熱穩(wěn)定性比較差。223

8、O2NaNO2NaNO 堿土金屬碳酸鹽的穩(wěn)定性隨金屬離子半徑的增大而增強。 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3T分 / 100 540 900 1290 1360COOO2-M2+ r(M2+) 愈小，M2+ 極化力愈大，MCO3 愈不穩(wěn)定。MCO3 MO + CO27.1.2 p區(qū)金屬元素區(qū)金屬元素1.原子結構與性質(zhì)原子結構與性質(zhì) 硼族(A )： ns2np1 Al，Ga，In，Tl 碳族(A )： ns2np2 Ge，Sn，Pb 氮族(A )： ns2np2 As，Sb，Bi缺電子元素缺電子元素:價電子數(shù)價層軌道數(shù)惰性電子對效應惰性電子對效應:ns2電子很難失去，低

9、氧化值化合物穩(wěn)定低氧化態(tài)化合物比高氧化態(tài)化合物穩(wěn)定主要成分主要成分: 剛玉剛玉 Al2O3紅寶石紅寶石: 含雜質(zhì)含雜質(zhì)Cr3+ (紅至粉紅色紅至粉紅色)藍寶石藍寶石:含雜質(zhì)含雜質(zhì)Ti4+或或Fe2+ 1885年建立的華盛頓紀念年建立的華盛頓紀念碑的錐形尖端使用了當時碑的錐形尖端使用了當時非常昂貴的金屬材料非常昂貴的金屬材料- 鋁。鋁。一年后，一年后，Hall發(fā)明電解制發(fā)明電解制備鋁的方法，使金屬備鋁的方法，使金屬鋁進入尋常百姓家。鋁進入尋常百姓家。錫石方鉛礦錫：錫石 SnO2鉛：方鉛礦 PbS，白鉛礦 PbCO3砷，銻，鉍親硫元素，以硫化物礦形式存在2.氫化物、氧化物和氫氧化物氫化物、氧化物和

10、氫氧化物(1) 氫化物穩(wěn)定性增強還原性減弱水溶液酸性增強穩(wěn)定性減弱還原性增強水溶液酸性增強CH4NH3H2OSiH4PH3H2SGeH4AsH3H2SeSnH4SbH3H2TeAlH3GaH3InH3 AsH3（胂）的性質(zhì)應用O3HOAs3O2AsH23223自燃：233H2As2AsH缺氧分解：馬氏試砷法: 試樣、鋅和鹽酸混合，產(chǎn)生氣體導入熱玻璃管。12Ag(s)12HNOOAs O3H12AgNO2AsH332233古氏試砷法： - Al2O3 ：剛玉，硬度大，不溶于水、酸、堿。 - Al2O3 ：活性氧化鋁，可溶于酸、堿，可作為催化劑載體。(2) 氧化物 氧化鋁氧化鋁 錫和鉛的氧化物錫和

11、鉛的氧化物 氧化亞錫SnO為黑色，不溶于水，兩性氧化物；氧化錫SnO2為白色，難溶于水、稀酸和堿，能溶于濃硫酸或濃鹽酸。 氧化鉛PbO為橙黃色，可溶于硝酸、醋酸或熱的堿液。 氧化高鉛PbO2為黑褐色，是一種很強的氧化劑。2222O2HClPbCl)4HCl(PbO濃22-422O2H5Pb2MnO4H2Mn5PbO PbO2受熱分解：2432OOPbPbO四氧化三鉛(Pb3O4)-鉛丹：鮮紅色三氧化二鉛(Pb2O3)：橙色 砷、銻、鉍的氧化物砷、銻、鉍的氧化物M(III)的氧化物M(V)的氧化物：比同元素+3氧化值氧化物的酸性略強。 隨著原子序數(shù)的增加，同一主族金屬的氫氧化物的堿性都是由上至下

12、逐漸增強。(3) 氫氧化物3.重要的鹽類重要的鹽類由于Al是缺電子原子，所以兩個氣態(tài)的AlCl3分子會發(fā)生聚合，生成Al2Cl6雙聚分子 鋁的鹽類鋁的鹽類 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3 離子鍵 共價鍵 離子晶體 分子晶體 由于Al3+的極化力很大，因此可溶性鋁鹽會發(fā)生水解，使溶液呈酸性；如果是鋁的弱酸鹽，則會發(fā)生雙水解。 Sn(II)的還原性HCl3Al(OH)O3HAlCl323 S3H2Al(OH)O6H3SAl2232-23 錫和鉛的鹽錫和鉛的鹽3Sn(OH)42 + 3Bi3+ + 6OH 3Sn(OH)62 + 3Bi Pb(IV)的氧化性22-422O2H5Pb2Mn

13、O4H2Mn5PbO 與Al3+一樣，錫和鉛不同氧化值的可溶鹽在水中也會發(fā)生水解。 銻和鉍的鹽銻和鉍的鹽 Sb3+和Bi3+具有一定的氧化性，可與強還原劑發(fā)生反應，鉍酸鹽在酸性溶液中則是很強的氧化劑。HCl),Sn(OH)Cl(sOHSnCl22白2Sb3+ + 3Sn 2Sb + 3Sn2+ 2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H+ 2MnO4 + 5Bi3+ + 5Na+ 7H2O水解： BiCl3 + H2O BiOCl(s) + 2HCl7.2.2 非金屬元素的氫化物非金屬元素的氫化物7.2.1 非金屬元素單質(zhì)的結構和性質(zhì)非金屬元素單質(zhì)的結構和性質(zhì)7.2 主族非金屬元素主族非金屬元

14、素7.2.3 非金屬元素的含氧酸非金屬元素的含氧酸7.2.4 非金屬元素的含氧酸鹽非金屬元素的含氧酸鹽小分子單質(zhì)：分子晶體小分子單質(zhì)：分子晶體 He, Ne, Ar, Kr,Xe, O2, N2, X2 沸點低，可用作低溫介質(zhì)沸點低，可用作低溫介質(zhì)。 多原子分子組成的單質(zhì)：分子晶體 P4, S8硼單質(zhì) ：無定形硼，晶形硼化學活性高， 硬度大 熔點，沸點都很高。大分子單質(zhì)：原子晶體，金剛石，晶態(tài)硅，單質(zhì)硼等結構：S：sp3雜化形成環(huán)狀S8分子。 物理性質(zhì)：硫有幾種同素異形體 斜方硫 單斜硫 彈性硫密度/gcm-3 2.06 1.99顏色 黃色 淺黃色 190的熔融硫穩(wěn)定性 94.5 用冷水速冷

15、單質(zhì)硫C190)S( )S(單斜斜方彈性硫94.5oC硫的同素異形體：斜方硫單斜硫石墨和金剛石白磷 紅磷磷的同素異形體磷的同素異形體紅磷白磷黑磷隔絕空氣高溫高壓C400 P4化學性質(zhì)活潑，空氣中自燃，溶于非極性溶劑。 較穩(wěn)定，400以上燃燒，不溶于有機溶劑。磷的燃燒紅磷的結構7.2.1非金屬元素單質(zhì)的結構和性質(zhì)非金屬元素單質(zhì)的結構和性質(zhì)1.非金屬單質(zhì)與水的作用非金屬單質(zhì)與水的作用 氧化反應：222O4HXOH2X 歧化反應：222IBrClHXHXO OHX2242104.2)(Cl-=K92107.2)(Br-=K132102.0)(I-=K(g)H3(s)BO2HO(g)H62B(s)23

16、32 高溫下：(g)H(s)COO(g)HC(s)222.非金屬單質(zhì)與堿的作用非金屬單質(zhì)與堿的作用 歧化反應：-O3HXO5X6OH3XOHXOXOH2X23222_ 常溫 加熱 低溫9PHI2-3IO-3IO-3IO6PHBr2-3BrO-3BrOC)(0BrOO-Cl24PHClO-3ClO ClO-O3HOSNaS2Na6NaOH)4S(O3HSONaS2Na6NaOH3S232222322過量在熱的堿液中： 性質(zhì)：無色氣體，似大蒜臭味，劇毒強還原性：22324PO3KHPHO3H3KOHP次磷酸鉀4323POH2OPH3.非金屬單質(zhì)與酸的作用非金屬單質(zhì)與酸的作用O2H4NO(g)(g)

17、3CO3C4HNO223OH5SO5OP)(SOH52P225242濃7.2.2非金屬元素的氫化物非金屬元素的氫化物1.氫化物的酸堿性氫化物的酸堿性 CH4 NH3 H2O HF同周期從左到右，水溶液酸性增強 HF HCl HBr HI同族由上至下，水溶液酸性增強2.氫化物的還原性氫化物的還原性 非金屬元素的氫化物的還原性隨非金屬元素電負性的減小而增強。在空氣中燃燒：SO2HOS2H2SOO2H3OS2H2222222 不完全完全在純氧中燃燒：O(g)3H(s)OB(g)3O(g)HB232262rHm-1mol-2034kJ=自燃：O(g)2H(s)CO(g)2O(g)CH2224O(g)6

18、H(s)2N(g)3O(g)4NH2223 氫氧化物或含氧酸，可記作： ROm (OH)n m：非羥基氧的個數(shù) n：羥基氧的個數(shù) 例：HClO4 即 HOClO3 m=3，n=1 酸性的強弱取決于羥基氫的釋放難易，而羥基氫的釋放又取決于羥基氧的電子密度。7.2.3非金屬元素的含氧酸非金屬元素的含氧酸1.含氧酸的酸性含氧酸的酸性Pauling規(guī)則：(定性) 若 R 的電負性大、半徑小、氧化值高則羥基氧電子密度小，酸性強；非羥基氧的數(shù)目多，可使羥基氧上的電子密度小，酸性強。羥基氧的電子密度取決于：中心原子R的電負性、半徑、氧化值非羥基氧的數(shù)目H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4R電負性

19、 1.90 2.19 2.58 3.16 半徑 氧化值非羥基氧 0 1 2 3酸性酸性： HClO HClO2 HClO3 HClO4 n(非羥基氧) 0 1 2 3 酸性 HClO4 HNO3電負性 3.16 3.04n(非羥基氧) 3 2Pauling規(guī)則(半定量)：K am=3 特強酸 ( 103) HClO4K am=2 強酸 ( =10-1103) H2SO4,HNO3K am=1 中強酸 ( =10-410-2) H2SO3,HNO2K am=0 弱酸 ( 10-5) HClO, HBrO2.含氧酸的氧化還原性含氧酸的氧化還原性 硝酸硝酸O2H2NO)Cu(NO)濃(4HNOCu2

20、2233O4H2NO)3Cu(NO)稀(8HNO3Cu2233銅與濃硝酸反應冷的濃硝酸使Fe, Al, Cr鈍化O2H2NO)Zn(NO)(4HNOZn22233濃O4H2NO)3Zn(NO)2:1(HNO83Zn2233稀OH5ON)4Zn(NO)L,2mol(0HNO14Zn22231 -3較稀O3HNONH)4Zn(NO10):1 ,(0HNO14Zn234233很稀規(guī)律：HNO3越稀，金屬越活潑， HNO3 被還原的氧化值越低。O8H4NOPtCl3H18HCl4HNO3PtO2HNOHAuCl4HClHNOAu2623243 亞硫酸亞硫酸= 0.1576V)(EA-24SO/32SO

21、H-24SO-23SO/0.9362V)(EB=4223222422232SO2HOSO2H)Br ,(Cl 2HISOHOHISOHO3H3SS2HSOH2232O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234-還原性：氧化性：7.2.4非金屬元素的含氧酸鹽非金屬元素的含氧酸鹽1.含氧酸鹽的溶解性和熱穩(wěn)定性含氧酸鹽的溶解性和熱穩(wěn)定性 碳酸鹽碳酸鹽 易溶鹽：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3100溶解度 45 16 156 60(g/100g H2O)氫鍵存在，形成二聚物或多聚物COOOHOOC2-HO 其它金屬(含Li)碳酸鹽難溶于水，且酸式鹽溶解度大于正鹽。 同一種金屬，

22、正鹽比酸式鹽穩(wěn)定。H2CO3MHCO3M2CO32.含氧酸鹽的氧化還原性含氧酸鹽的氧化還原性 亞硝酸鹽亞硝酸鹽性質(zhì)： 絕大部分無色, 易溶于水, (AgNO2 淺黃色不溶)極毒是致癌物。 氧化還原性 1.04V)/NO)(HNO(2A=E主O2HI2NO 4H2I2NO22-2OHFeNO 2HFe NO232-2O3H2Mn5NO 6H2MnO5NO22-3 -4-2 過二硫酸鹽過二硫酸鹽強氧化劑：過二硫酸過一硫酸OSOHOOOHOSOHOOOSOHOO磺酸基= 1.939V)(-24SO/-282OSE-16H10SOMnO2 O8HO5S2Mn-24-4Ag22822過二硫酸鹽：K2S2

23、O87.3.2 錳錳7.3.1 鉻鉻7.3 過渡過渡元素元素7.3.3 銅銅 d區(qū)元素原子的價電子層構型 (n-1)d1-10ns1-2 (Pd為5s0) 水合離子呈現(xiàn)多種顏色 d-d躍遷躍遷Mn () Fe() Co() Ni() Fe() Cu()過渡元素的原子半徑熔點、沸點高 熔點最高的單質(zhì)：鎢(W)硬度大 硬度最大的金屬：鉻(Cr)密度大 密度最大的單質(zhì)：鋨(Os)導電性，導熱性，延展性好。7.3.1 鉻鉻 3d54s11. Cr()的化合物的化合物 Cr() 化合物的制備：堿熔法1000 1300H2O浸取H2SO4酸化Fe(CrO2)2(s)Na2CO3 (s)Na2CrO4(s)

24、Fe2O3 (s)Na2CrO4(aq)Na2Cr2O7(aq)Na2Cr2O7K2Cr2O7KCl242328COCrO8NaO2Fe232227OCO8Na)4Fe(CrO2427224242OHSONaOCrNaSOHCrO2Na 以K2Cr2O7為原料制備CrO3(鉻酐)OH(s)2CrOSOK)(SOHOCrK234242722濃(暗紅色,針狀) Cr() 含氧酸離子在溶液中的轉(zhuǎn)化pH6：CrO42-為主。OHOCr 2HCrO 2H2CrO2272424-(黃)(橙) 鉻酸鹽沉淀的生成2H)(s,CrO2AgOHOCr4Ag4222-72磚紅 K2Cr2O7的強氧化性= 1.33V

25、)(3Cr/-272OCrEO4H3SO2Cr8H3SOOCr224323272-O7H6Fe2CrH416FeOCr2332272- 過氧化鉻配合物的生成O5H)2CrO(O2HO4HOCr22222272-O)H(C)CrO(O)CrO(O2522222 乙醚2. Cr()的化合物的化合物 Cr() 化合物的制備O4HNOCrOCr)(NHO2Cr3O4Cr22327224322(鉻綠)3Cr-4Cr(OH) s (Cr(OH)3)(OCrOH322綠-OH)(適量-OHH(灰綠)(亮綠色)H 氫氧化鉻為兩性氫氧化物7.3.2 錳錳3d54s21. Mn()的化合物的化合物 Mn()化合物

26、的制備軟錳礦）O(xHMnO223KClOMnOHOMn24342MnOKMn4KMnO2MnO530AlC中性還原Cl2熔融水浸2HKOH Mn()的強氧化性1.51V)/MnMnO(24=-EA可氧化物種SO32-I-Cl-H2SFe2+Sn2+產(chǎn)物SO42-I2Cl2S或SO42-Fe3+Sn4+O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234-24222342OHSO32MnOOH3SO2MnO- KMnO4(見光)遇酸/受熱分解 OH23O4MnO)(H44MnO2224-微酸22424O(s)MnOMnOKC2202KMnO2. Mn()的化合物的化合物 K2MnO4暗綠色晶體，在強堿性溶液中以 形式存在。-24MnO-2342224242242CO2MnOMnO2CO3MnOO2H2MnOMnO4H3MnO-3. Mn()的化合物的化合物強氧化性：V229. 1)/MnMnO(22A=EO2HOMnSO2)(SOH22MnOO2HMnClCl)4HCl(MnO2244222222濃濃 制取低氧化值錳的化合物2432OOMn3MnOC530OHMnOHMnO222C500C5044. Mn()的化合物的化合物)(s,Mn(OH)2OHMn222O白無-OyHMnOOxHOMnMn(OH)22O232O222), s (2MnO(OH)O2Mn(OH)