无机及分析化学-第十四章课件.ppt
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- 无机 分析化学 第十四 课件
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1、知识目标:u了解卤素单质及其化合物的物理性质;理解它们性质变化规律,了解卤素单质及其化合物的物理性质;理解它们性质变化规律,掌握它们的单质及其重要化合物的化学性质和用途;掌握它们的单质及其重要化合物的化学性质和用途;u了解氧、硫、硒单质及其化合物的物理性质;理解它们性质变了解氧、硫、硒单质及其化合物的物理性质;理解它们性质变化规律;掌握它们的单质及其重要化合物的化学性质和用途;化规律;掌握它们的单质及其重要化合物的化学性质和用途;u了解氮、磷、砷单质及其化合物的物理性质;理解它们性质变了解氮、磷、砷单质及其化合物的物理性质;理解它们性质变化规律;掌握它们的单质及其重要化合物的化学性质和用途;化
2、规律;掌握它们的单质及其重要化合物的化学性质和用途;u了解碳、硅、硼单质及其化合物的物理性质;理解它们性质变了解碳、硅、硼单质及其化合物的物理性质;理解它们性质变化规律;掌握它们的单质及其重要化合物的化学性质和用途;化规律;掌握它们的单质及其重要化合物的化学性质和用途;非金属元素选述能力目标:u能说出重要非金属元素单质及化合物的性质及其主要用途;能说出重要非金属元素单质及化合物的性质及其主要用途;u能解释与上述物质化学性质相关的实际问题;能解释与上述物质化学性质相关的实际问题;u能说出重要金属元素及其化合物的药用价值;能说出重要金属元素及其化合物的药用价值;u能说出重要离子的鉴定方法。能说出重
3、要离子的鉴定方法。第一节第一节 卤素及其化合物卤素及其化合物一、卤素的通性一、卤素的通性元素周期表中的VIIA族元素称为卤族元素,包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)五种元素。在自然界中都以盐的形式存在。卤素的价层电子构型为ns2np5,是典型的非金属,且族内元素性质十分相似,随原子序数的增加其原子半径,离子半径递增,而元素的电负性递减。二、卤素单质二、卤素单质卤素单质为双原子分子,分子间以色散力结合,随着原子序数的增加,色散力增加熔点、沸点依次升高。常温下F2和Cl2是气体,Br2是液体,I2为易升华的固体。卤素为非极性化合物,故难溶于水等极性溶剂,易溶于乙醇、三氯甲烷
4、等有机溶剂,卤素单质均有颜色,Br2溶于以上溶剂,颜色随着Br2浓度增大由黄色到棕色。I2溶于以上溶剂,以有力的分子形态存在,溶液呈紫色。I2易溶于KI或其他可溶性碘化物溶液,是由于I2与I-生成易溶于水的加合物I3-。I2的溶解度越大,溶液的颜色越深。卤素单质的化学性质卤素单质的化学性质卤素单质的活泼性很强,主要的性质是氧化性,反应活性随F2Cl2 Br2 I2递减。1.与金属和非金属的反应与金属和非金属的反应F2可与除O2、He、Ne和Ar外几乎所有的单质作用,大多数反应非常剧烈。Cl2也可以发生反应,但活泼性差些。Br2及I2的反应活性小于Cl2,常温下只能与活泼金属作用,与其他金属反应
5、需加热。2.与与H2的反应的反应卤素单质可以与氢单质直接化合,但氟与氢作用激烈,氯在暗处室温下发生反应较慢,溴和碘在一定条件下才能反应。3.置换反应置换反应置换反应有两种情况,一般的取代反应为:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-利用卤素及相应离子的电极电势大小判断反应进行的方向。特殊的置换反应,实质是氧化还原反应。如:I2+2ClO3-=Cl2+2IO3-4.与与H2O的反应的反应卤素单质与水可以发生如下的两类反应:(1)对水的氧化反应:2X2+2H2O=4H+4X-+O2X2是氧化剂,中性条件下,卤素单质反应速率不一致,氟较激烈,Cl2较缓慢,I2与H2O不反应。(2)卤素在水中的歧化反应:
6、X2+H2O=H+X-+HXOF2不发生反应,Cl2可反应,但是不完全。升温及碱性介质有利于歧化反应。三、卤素的氢化物和氢卤酸三、卤素的氢化物和氢卤酸1.卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸A:制备制备实验室用浓硫酸和氯化钠或氟化钠制取HCl和HF:2NaF+H2SO4=Na2SO4+2HFNaCl+H2SO4=NaHSO4+HCl由于会发生氧化还原反应,故本法不宜用来制备HBr及HI,而用磷酸代替硫酸制备HBr和HI。B:性质性质卤化氢通产情况下是具有刺激性气味的无色气体,易溶于水,空气中与水结合而发烟。卤化氢的性质一般按照HF-HCl-HBr-Hi的次序成规则性变化,但是由于HF分子间存在氢键,熔
7、点、沸点均较高。卤化氢是极性分子,易溶于水形成氢卤酸。氢卤酸具有还原性,能与金属离子作用生成难溶于水的金属卤化物、除氢氟酸外其他均为强酸。2.卤化物卤化物卤素与颠覆性较小的元素组成的化合物称为卤化物。一般卤化物并不显示出特殊的颜色(除非金属离子有颜色),但碘化物除外,如AgI微黄色,HgCl2为红色,卤化物的主要性质表现为共价卤化物的水解和卤负离子的配位作用:FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HClBCl+3H2O=H3BO3+3HCl3.卤素的含氧酸及其盐卤素的含氧酸及其盐(1)次氯酸及其盐氯气和水作用生成次氯酸和盐酸:Cl2+H2O=HClO+HCl为加速反应,得到浓度较大的次氯酸,
8、可往绿水中加入HgO、CaCO3等可与HCl作用的物质。常温下HClO具有刺鼻的气味,其稀溶液无色,浓溶液显黄色,主要化学性质表现为不稳定性和强氧化性。次氯酸在溶液中的分解有两种方式:2HClO=2HCl+O23HClO=2HCl+HClO3(2)氯酸及其盐氯酸可由氯酸钡与稀硫酸反应制得:Ba(ClO3)2+H2SO4=BaSO4+2HClO3氯酸仅可存在于溶液中,若将其含量提高到40%即分解,含量再高,就会迅速分解并发生爆炸。氯酸是强酸,其强度接近于盐酸和硝酸,氯酸又是强氧化剂,它能将单质碘氧化:2HClO3+I2=2HClO3+Cl2(3)高氯酸及其盐用浓硫酸与高氯酸钾作用,可制得高氯酸:
9、KClO4+H2SO4=KHSO4+HClO4然减压蒸馏方法,可以将HClO4从反应混合物中分离出来。高氯酸是最强的无机酸。浓高氯酸具有强氧化性,但冷的稀酸没有明显的氧化性。四、拟卤素四、拟卤素1.拟卤素拟卤素某些原子团形成的分子与卤素单质具有相似的性质,它们处于自由状态时,也显示与卤素但值得性质相似,称这些原子团为拟卤素。重要的拟卤素有氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2及相应的离子。卤素的相似性:卤素的相似性:1.游离状态二聚体,通常具有挥发性和刺激性气味;2.氢化物的水溶液均具有酸性,除HCN为弱酸外,其他皆为中强酸,酸性均比氢卤酸若;3.可形成配合物;4.歧化反应;5.单质
10、具有氧化性,阴离子有还原性。常见的拟卤素:常见的拟卤素:1.氰化物氰化物氰化氢(HCN)是一种挥发性的无色透明液体,剧毒,与水互溶,其水溶液为氢氰酸。氢氰酸是一种很弱的酸,稀溶液具有苦杏仁味,有剧毒。氢氰酸的盐又称为氰化物,重金属的氰化物除Hg(CN)2外,多数不溶于水,但它却溶于过量的氰离子溶液,生成可溶性的配合物。常见的拟卤素:常见的拟卤素:2.硫氰和硫氰化物硫氰和硫氰化物硫氰是黄色液体,不稳定,其氧化能力与溴相仿,硫氰酸在零度以下是稳定的固体,气水溶液呈强酸性。硫氰化物又称为硫氰酸盐。其中硫氰化钾和硫氰化铵是常用的试剂。第二节第二节 氧、硫、硒及其化合物氧、硫、硒及其化合物一、通性一、通
11、性元素周期表第VIA族元素称为氧族元素,包括氧(O),硫(S),硒(Se),碲(Te),钋(Po)五种原色,其中硫和氧是最重要的元素。硒、碲为稀有元素,钋为放射性元素。氧族元素的电子构型为ns2np4,表现为较强的非金属性,其中氧的非金属性最强,电负性大(仅次于氟)。所以,在一般的化合物(H2O2和OF2除外)中,氧的氧化数为-2。氧族元素单质的化学活泼性质按O2S Se Te递减,O2和S比较活泼。氧气几乎与所有的元素化合,单质硫能与与多金属接触即能 反应,高温下与氢、碳、氧等非金属作用。二、氧及其化合物二、氧及其化合物氧存在的形式包括单质氧、化合物和水。1.单质氧单质氧氧单质有O2和O3两
12、种同素异形体,最稳定的形式是O2。氧是非极性分子,难溶于水,293K时,1mL水仅能溶解0.03mL氧。标准状况下,氧是无色、无味、活性较大的气体。液态氧和股太阳显淡蓝色,O2最主要的化学性质是氧化性。常温下,臭氧是浅蓝色的气体,因有特殊气味而得名,它是单质中唯一的极性分子。臭氧不稳定,易分解为氧气。2.过氧化氢过氧化氢纯的过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,与水以任意比例混合,气水溶液呈为双氧水,含量在3%-30%。由于过氧化氢分子间存在较强的氢键,故在液态和固态中存在缔合分子,使它具有较高的沸点(423K)和熔点(272K)。过氧化氢的化学性质与结构密切相关。H2O2分子中含有过氧键(OO)不稳定
13、,氧的氧化数为-1.具有氧化还原性,分子中两个氢原子,可以分别解离,显酸性。三、硫及其化合物三、硫及其化合物1.硫单质硫单质硫有很多同素异形体,最常见的有斜方硫和单斜硫等。硫的化学性质也比较活泼,主要会发生如下反应:A:硫与金属、氢、碳、磷等还原性较强的物质反应,呈现出氧化性。S+H2=H2SHg+S=HgS 与非金属反应是呈现还原性S+F2=SF2B:与具有氧化性的酸反应,例如:S+6HNO3=H2SO4+6NO2+2H2OC:在碱性条件下可以发生歧化反应,例如:3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O2.硫化氢硫化氢硫化氢通常由金属硫化物和稀酸反应来制备:FeS+H2SO4=H
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