十三章p区元素一ppt课件

1、平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院第十三章第十三章 p区元素区元素(一一) 13.3 碳族元素碳族元素 13.2 硼族元素硼族元素 13.1 p区元素概述区元素概述平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 13.1 p区元素概述区元素概述平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 第二周期元素具有反常性 (只需2s,2p轨道) 构成配合物时，配位数最多不超越4； 第二周期元素单键键能小于第三周期元 素单键键能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199p区

2、元素性质的特征区元素性质的特征各族元素性质由上到下呈现二次周期性平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院第周围期元素表现出异常性(d区插入)EV458. 1)/ClClO(23 V513. 1)/BrBrO(23E V209. 1)/IIO(23E V226. 1)/ClOClO(34E 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸(HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4，H5IO6)强。EV60. 1)/IOIOH(365EV763. 1)/BrOBrO(34平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院最后三个元素性质缓慢地递变 K+ Ca2+ Ga3+ Ge4+ As5+r/p

3、m 133 99 62 53 47 Rb+ Sr2+ In3+ Sn4+ Sb5+r/pm 148 113 81 71 62 Cs+ Ba2+ Tl3+ Pb4+ Bi5+r/pm 169 95 84 74(d区、f 区插入)平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院价电子构型：ns2np1-5 例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5，+7，-1，0等。惰性电子对效应：同族元素从上到下，低氧化值化合物比高氧化值化合物变得更稳定。 多种氧化值平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院例如：Si(II) Pb(IV) 价电子构造分别为Xe6s2，Xe电负性大，构成共价化合物平原大学化学与

4、环境工程学院新乡学院化学与化工学院 13.2 硼族元素硼族元素13.2.4 铝的化合物铝的化合物13.2.3 硼的化合物硼的化合物13.2.2 硼族元素的单质硼族元素的单质13.2.1 硼族元素概述硼族元素概述平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院13.2.1 硼族元素概述硼族元素概述硼族(A)：B，Al，Ga，In，Tl价电子构型：ns2np1缺电子元素：价电子数价层轨道数缺电子化合物：成键电子对数价层轨道数例如：BF3，H3BO3。 留意： HBF4不是缺电子化合物。平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院ClClAlClClClClAl缺电子化合物特点：b. 易构成双聚

5、物Al2Cl6HF BF3a. 易构成配位化合物HBF4平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院硼族元素的普通性质B为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金属氧化态：B，Al，Ga：+3 In：+1，+3 Tl：+1最大配位数：B：4 例：HBF4其它：6 例：Na3AlF6平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院13.2.2 硼族元素的单质硼族元素的单质平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院硼的单质同素异形体：无定形硼， 晶形硼 棕色粉末, 黑灰色 化学活性高， 硬度大 熔点，沸点都很高。-菱形硼B12原子晶体平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院13.2

6、.3 硼的化合物硼的化合物1.硼的氢化物硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6 例： B2H6 B4H10 乙硼烷 丁硼烷 有CH4，但无BH3 最简单的硼烷：B2H6 其构造并非如右图所示：HHBBHHHH平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 硼烷的构造 B：利用sp3杂化轨道，与氢构成三中心两电子键。氢桥记作：HHBBHHHH 要点：B的杂化方式，三中心两电子键、氢桥。平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院B4H10分子构造119pm110pm137pm143pm122。171pmHB( b )BBBBHHHHHHHHHHH( a )平原大学化学与环境工程学院新乡学院

7、化学与化工学院硼烷的性质 自燃高能燃料，剧毒 水解含硼化合物熄灭 火焰呈现绿色O(g)3H(s)OB(g)3O(g)HB232262(g)H6(s)BO2HO(l)3H(g)HB233262水下火箭燃料 mol-509.3kJ-1rHmrHm-1mol-2034kJ平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 加合反响COB2HCOHB362 被氯氯化6HCl(l)2BCl(g)6Cl(g)HB3262-1mol-1376kJrHm4622NaBHHB2NaH4622LiBHHB2LiHBH)(NHBH2NHHB4232362平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院B：sp2杂化O

8、HBOOHH硼酸 H3BO3构造：2.硼的含氧化合物平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院性质： 一元弱酸 (固体酸) 与多羟基化合物加合-O C HO C HRRBH C OH C ORRO3HH2H O C HH O C HRRHOHOBOHH C O HH C O HRR 受热易分解)(OBHBOBOH32O-H2O-H3322玻璃态 OHBOH233HB(OH)-4K=5.810-10OH C H2BOH33OH C HRR平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 硼砂O10HOBNa2742O8H(OH)OBNa24542硼酸根的构造：平原大学化学与环境工程学院新乡

9、学院化学与化工学院性质：构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ) 水解呈碱性 与酸反响制H3BO34233242742SONaBOH4O5HSOHOBNa O5H(OH)OB22454-332OHBO4H-4332B(OH)BO2H-332OHBO4H 脱水O10H2NaBOOBOH10OBNa22328782742 硼砂珠实验：)( 2NaBO)Co(BOCoOOBNa222742蓝色)(2NaBO)Ni(BONiOOBNa222742棕色平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院3.硼的卤化物 BX3构造：B：sp2杂化 BX3性质：BXXX BF3 BCl3 BBr3 BI3 室温

10、下聚集态 g g l s 熔点/ -127.1 -107 -46 49.9 沸点/ -100.4 12.7 91.3 210 平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院水解：I)Br,Cl,(X 3HXBOHO3HBX332333BFHFHFBF3HBFBOHO3H4BF43323平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院1.氧化铝和氢氧化铝 氧化铝：Al2O3 - Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱。 - Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体。13.2.4 铝的化合物铝的化合物平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院红宝石(Cr3+) 蓝宝石

11、(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+) 有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院在碱性溶液中存在Al(OH)4-或Al(OH)63- 简便书写为332AlOAlO 或 氢氧化铝：Al(OH)3两性： Al(OH)3+ 3H+ Al3+ + 3H2OAl(OH)3+ OH- Al(OH)4-平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院2.铝的卤化物离子晶体 分子晶体分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机 溶剂，易构成双聚物。水解猛烈：HCl3Al(OH)O3HAlCl323AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3离子键 共价键平原

12、大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院用干法合成AlCl3：322AlCl(g)3ClAl2 潮湿空气中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl。白烟为NH4ClCO32AlCl3Cl3COAl3232(g)3H2AlCl6HCl(g)2Al23平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院3.铝的含氧酸盐硫酸铝：342)(SOAlOH12)KAl(SO224S(g)3H(s)2Al(OH)O6H2S2Al232-23Al3+易水解：K=10-5.03(g)3CO(s)2Al(OH)OH3CO32Al232-233Al(H2O)63+ Al(OH)(H2O)52+ + H+铝钾矾(明矾)：

13、平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院Al3+的鉴定：在氨碱性条件下，参与茜素O3H)()OHAl(C234714红色茜素3NH(s)Al(OH)OH3NHAl43233(OH)OHC3Al(OH)226143平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 13.3 碳族元素碳族元素13.3.5 锡、铅的化合物锡、铅的化合物13.3.4 硅的化合物硅的化合物13.3.3 碳的化合物碳的化合物13.3.2 碳族元素的单质碳族元素的单质13.3.1 碳族元素概述碳族元素概述平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院13.3.1 碳族元素概述碳族元素概述价电子构型：ns2np2CS

14、iG eSnPb-4+2+4(+2)+2+2+4+4+4(+4)46666氧化值最大配位数单质可构成原子晶体 金属晶体碳族(IVA)：C, Si, Ge, Sn, Pb平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院存在方式：碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气； 碳酸盐； CO2 。硅：SiO2和各种硅酸盐。锗：硫银锗矿 4Ag2SGeS2 ， 硫铅锗矿2PbS GeS2 。锡：锡石 SnO2 。铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3 。平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院锡石SnO2方铅矿 PbS 平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院13.3.2 碳族元素的单质碳族元

15、素的单质平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院碳单质的同素异形体：金刚石：原子晶体,硬度最大,熔点最高。石墨：层状晶体 ，质软，有金属光泽。足球烯或富勒烯： C60， C70 等。 C60 是1985年用激光轰击石墨作碳的气化实验时发现的。 C60 是由12个五边形和20个六边形组成的32面体。碳纤维平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院石墨(sp2杂化)金刚石(sp3杂化)平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院足球烯，富勒烯，C60 (sp2杂化)平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 硅单质有无定形体和晶体两种，其晶体类似金刚石。 锗单质是灰白色金属

16、，硬而脆，构造类似于金刚石。 锡单质有三种同素异形体： 铅单质：质软，能阻挠X射线。可作电缆的包皮，核反响堆的防护屏。13.2161灰锡(锡) 白锡(锡) 脆锡平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院13.3.3 碳的化合物碳的化合物构造： CO(6+8=14e-)与N227=14e-是等电子体, 构造类似。一个键两个键:C O: 1.碳的氧化物一氧化碳(CO):C O:平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院性质：作配位体，构成羰基配合物 Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8 其中C是配位原子。复原剂：(g)CO(g)O21CO(g)22(g)3CO2Fe(s

17、)3CO(g)(s)OFe232剧毒平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院2.二氧化碳 (CO2)43 ：O C O ：经典的分子构造：O=C=OOC=O双键键长124pm (在CH3-C-CH3中)C O叁键键长113pmCO2中，碳、氧之间键长116pmC：sp杂化固体二氧化碳干冰平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院OOC43 43 平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 3.碳酸及其盐 CO2溶于水，大部分CO2H2O，极小部分H2CO3CO32-的构造：CO32-(6+38+2=32e-)与BF3(5+39=32e-)为等电子体。C：sp2杂化COOO2

18、-64 -71-332104.4 HCOH COHK11-2-23-3104.7 COH HCOK平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院碳酸及其盐的热稳定性： H2CO3MHCO3M2CO3 (g)COOMCOMCOOHCOMHCO2M(g)COOHCOH2II3II223I23I2232同一族金属的碳酸盐稳定性从上到下添加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3分解T/ 100 540 900 1290 0平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院过渡金属碳酸盐稳定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解T / 900 315 350 2

19、82价电子构型 8e_ (18+2)e_ 18e_ (9-17)e_离子极化观念：COOO2-M2+MCO3 MO + CO2 r(M2+) 愈小，M2+ 极化力愈大，MCO3 愈不稳定； M2+ 为18e_，(18+2)e_ ，(9-17)e_ 构型相对于 8e_构型的极化力大， 其 MCO3 相对不稳定。平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院碳酸盐的溶解度： 易溶盐：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3100溶解度 45 16 156 60(g/100g H2O)COOOHOOHOC2-COOOCOOOHOCOOHH- 其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐溶解

20、度大于正盐。氢键存在，构成二聚物或多聚物平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 金属离子参与可溶性碳酸盐时，生成沉淀的类型：(s)BaCOCOBa3-232氢氧化物碱性较弱的金属离子与之反响生成碳酸羟盐(碱式碳酸盐)沉淀。 例如：Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+、Co2+、Ni2+和Mg2+等。 氢氧化物碱性较强的金属离子与之反响生成碳酸盐沉淀。 例如：Ba2+、Sr2+、Ca2+和Ag+等。平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院 水解性强、两性的金属离子与之反响生成氢氧化物沉淀。例如：Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+和Sb3+等。(g)3CO(s)Al(OH)2O3H3COAl2232-233(g)CO(s)CO(OH)MgOH2CO2Mg23222-232(g)CO(s)CO(OH)CuOH2CO2Cu23222-232平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院13.3.4 硅的化合物硅的化合物1.硅的氧化物无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石晶体：天然晶体为石英，属于原子晶体纯石英：水晶含有杂质的石英：玛瑙，紫晶平原大学化学与环境工程学院新乡学院化学与化工学院水晶石英盐黑曜石紫晶缟玛瑙玛瑙平原大学化学与环境工程学院新乡