一非金属单质结构特点非金属单质的化学质ppt课件

1、( (一一) ) 非金属单质构造特点非金属单质构造特点, ,非金属单质的化学非金属单质的化学性质性质( (二二) ) 无机含氧酸的构造特点和酸性强弱变化无机含氧酸的构造特点和酸性强弱变化规律规律( (三三) ) 无机含氧酸的溶解性、热稳定性、氧化复无机含氧酸的溶解性、热稳定性、氧化复原性的规律原性的规律非金属元素总结非金属元素总结 周期表中的位置周期表中的位置非金属共非金属共22种种(五种准金属五种准金属)III A IVA VA VIA VII A VIIIA (H) HeB C N O F Ne Al Si P S Cl ArGa Ge As Se Br KrIn Sn Sb Te I X

2、eTl Pb Bi Po At Rn金金 属属非金属共非金属共22种，种， 常温压下常温压下气体气体11种种 A族族6种、种、F2、Cl2、O2、N2、 H2液体液体1种种 Br2固体固体10种种 I2 At S8 Se Te P4 As B C Si 存在形状存在形状Si: 理想半导体资料理想半导体资料Si或或Ge (P, As, Sb, Bi): n型半导体型半导体Si或或Ge (B, Al, Ga, In): p型半导体型半导体8-N 规那么规那么: N代表族数代表族数,每个原子的每个原子的8-N 个价电子可与个价电子可与8-N个个原子衔接原子衔接, 构成构成 8-N个共价键个共价键,

3、即共价数为即共价数为8-N 非金属单质的成键规那么非金属单质的成键规那么 非金属单质的构造非金属单质的构造第八主族第八主族 稀有气体稀有气体 8-8=0为单原子分子为单原子分子,范德华力为内聚力范德华力为内聚力,分子型晶体分子型晶体第七主族第七主族 卤素卤素 8-7=1双原子分子双原子分子,范德华力为内聚力范德华力为内聚力,分子型晶体分子型晶体第六主族第六主族 氧族元素氧族元素 8-6=2氧原子可构成复键氧原子可构成复键,为双原子分子为双原子分子.硫硫,硒硒,碲半径较大碲半径较大,不易构成不易构成p-p键键,而倾向于构成尽能够多的单键而倾向于构成尽能够多的单键S8第五主族第五主族 氮族元素氮族

4、元素 8-5=3氮原子可构成复键氮原子可构成复键,为多重键双原子分子为多重键双原子分子.磷磷,砷砷,锑为三配位的有限分子锑为三配位的有限分子 P4 As4PPPP600第四主族第四主族 8-4=4 碳、硅易碳、硅易sp3杂化杂化,四配位金刚石构造四配位金刚石构造, 原子晶体原子晶体有些单质由于构成大有些单质由于构成大键键,多中心键多中心键,键型发生变化，不键型发生变化，不遵守此规那么遵守此规那么,如硼单质中的多中心键的数目不等于如硼单质中的多中心键的数目不等于8-N 小分子物质小分子物质, 如单原子稀有气体如单原子稀有气体, 双原子分子双原子分子 多原子分子物质多原子分子物质S8 P4 As4

5、大分子大分子(巨型分子巨型分子)物质物质金刚石、晶体硅、硼等原子晶体金刚石、晶体硅、硼等原子晶体混合型晶体混合型晶体: 石墨石墨 非金属元素的分类非金属元素的分类(按构造和性质按构造和性质)1. 常温常压下性质常温常压下性质 常温常压下常温常压下, F2、Cl2、Br2、O2 、S、P较活泼，较活泼，其他在高温下可与其它物质反响。其他在高温下可与其它物质反响。N2、C、Si、B不活不活泼泼 非金属单质的性质非金属单质的性质2. 与酸反响与酸反响 (1) 不与非氧化性酸反响不与非氧化性酸反响(2) C，B， S，P，I2等单质与氧化性酸作用等单质与氧化性酸作用P + 5HNO3(浓浓) = H3

6、PO4 + 5NO2 + H2O2B + 3H2SO4( 浓浓) = 2H3BO3 + 3SO23. 与碱反响与碱反响 (1) Cl2、Br2 、 I2 、 S、P等遇碱歧化等遇碱歧化Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O 3S + 6OH- = 2S2- + SO32 - + 3H2OP4 + 3KOH + 3H2O = PH3 + 3KH2PO2(2) Si B As等与碱反响放出氢气等与碱反响放出氢气Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2此类单质多为两性和准金属此类单质多为两性和准金属亲氧性强亲氧性强, 与氧构成含氧酸与氧构成含氧酸4. 与水

7、反响与水反响 多数非金属单质不与水反响多数非金属单质不与水反响(1) 卤素卤素F2 氧化水氧化水, 其他微弱反响其他微弱反响(2) C, B赤热与水蒸气反响赤热与水蒸气反响F2+ H2O = 2HF + O221C + H2O(g) = CO + H2 B + 3H2O(g) = B(OH)3 + 3H2 分子型氢化物分子型氢化物 无机含氧酸无机含氧酸 熔沸点熔沸点B2H6 CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl AsH3 H2Se HBr SbH3 H2Te HI同一族氢化物同一族氢化物 从上到下熔沸点升高从上到下熔沸点升高. 第二周期第二周期NH3 H2O HF反常

8、高反常高2. 同一周期同一周期, 不太规律不太规律. 与分子极性有关与分子极性有关 热稳定性热稳定性电负性减小，与氢结合才干减弱，稳定性减弱电负性减小，与氢结合才干减弱，稳定性减弱NH3很稳定，很稳定， PH3加热那么分解。加热那么分解。AsH3和和SbH3在室温时逐渐自动分解，在室温时逐渐自动分解，BiH3很容易分很容易分解解 3.04 3.44 3.98CH4 NH3 H2O HF 3.98 SiH4 PH3 H2S HCl 3.16 AsH3 H2Se HBr 2.96 SbH3 H2Te HI 2.66从左到右从左到右, 热稳定性添加热稳定性添加由由上上到到下下热热稳稳定定性性降降低低

9、除除HF外外, 其它分子型氢化物都有复原性其它分子型氢化物都有复原性CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl GeH4 AsH3 H2Se HBr SbH3 H2Te HI 复原性依次加强复原性依次加强复原性依次加强复原性依次加强 还还 原原 性性电负性减小，半径增大电负性减小，半径增大, 失电子才干递增，复原性加强失电子才干递增，复原性加强3222222HIFeIFeH 影响酸性的要素很多影响酸性的要素很多,主要反响在与质子直接相主要反响在与质子直接相连原子对它的束缚力上。束缚力强弱与该原子的电连原子对它的束缚力上。束缚力强弱与该原子的电子密度的大小有直接关系子密度的大

10、小有直接关系. 电子密度的大小与原子所带负电荷数以及原子电子密度的大小与原子所带负电荷数以及原子半径有关系半径有关系. .阐明的是某原子吸引带正电荷原子或阐明的是某原子吸引带正电荷原子或原子团的才干原子团的才干. .与质子相连的原子的电子密度与质子相连的原子的电子密度,决议无机酸强度决议无机酸强度H3O+ H2O OH - 水溶液酸碱性水溶液酸碱性 同一周期同一周期, 从左到右从左到右, 酸性依次加强酸性依次加强CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl GeH4 AsH3 H2Se HBr SbH3 H2Te HI 酸性依次加强酸性依次加强酸性依次加强酸性依次加强 原子原

11、子 所带负电荷依次减少所带负电荷依次减少, 原子的电子密度越原子的电子密度越来越小来越小,氢化物酸性依次加强氢化物酸性依次加强酸性酸性: NH3 H2O : NH3 H2O HFHF 同一主族同一主族, 从上到下从上到下, 酸性依次加强酸性依次加强原子所带电荷一样原子所带电荷一样,但它们的原子半径增大但它们的原子半径增大, 电子密度逐渐变小电子密度逐渐变小,相应氢化物酸性依次加强相应氢化物酸性依次加强.HF HCl HBr HIH2O H2S H2Se 0.32 酸式电离酸式电离 0.22 碱式电离碱式电离 = 0.220.32 两两 性性f ff ff ff 减小，碱性加强减小，碱性加强例例

12、1Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2例例2 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 添加，碱性渐弱，酸性渐强添加，碱性渐弱，酸性渐强f阅历规那么阅历规那么r用用pm为单位为单位2. 鲍林规那么半定量阅历规那么鲍林规那么半定量阅历规那么 (2) 含氧酸的含氧酸的K1与非羟基氧原子数目与非羟基氧原子数目N有如下关系有如下关系 K1=10 5N-7 即即 pKa 7 -5N氧的电负性大氧的电负性大,对中心原子有较强吸引力对中心原子有较强吸引力,使中心原子正电场添加使中心原子正电场添加(1) 多元酸逐级离解常数：多元酸逐级离解常数： K1

13、: K2 : K3 1 : 10-5 : 10-10 例：例：H3PO4、H3AsO4、H2SO3、H2CO3 但有机酸和许多无机酸不适用。但有机酸和许多无机酸不适用。 强酸强酸 pKa 0； 弱酸弱酸 pKa = 0 7 很弱的酸很弱的酸 pKa = 7 143. 非金属含氧酸酸性变化规律非金属含氧酸酸性变化规律(2). 同一族元素构成的同种类型含氧酸同一族元素构成的同种类型含氧酸,从上到下从上到下,酸性减弱酸性减弱(1). 同一周期元素构成的最高含氧酸同一周期元素构成的最高含氧酸, 从左到右从左到右, 酸性加强酸性加强H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HOBr HOI(3). 同一元素

14、构成的含氧酸酸性随着氧化数的升高而加强同一元素构成的含氧酸酸性随着氧化数的升高而加强(4). 从第三周期开场从第三周期开场,假设干含氧酸失水构成链状假设干含氧酸失水构成链状,环状及网环状及网状状 构造的多酸构造的多酸,缩和度越高缩和度越高,酸强度越大酸强度越大例例 含氧酸含氧酸 N Ka HClO 0 3.210-8 HClO2 1 1.110-2 HClO3 2 103 HClO4 3 108从构造上分析：从构造上分析：N = X O 键数目，键数目，N,那么那么X原子原子+，对，对羟基氧原子上价电子束缚力羟基氧原子上价电子束缚力，使，使O H键更容易断开键更容易断开电子诱导效应电子诱导效应

15、 - +OClOOHOOOOPHHHOOOOPHHOOOPHHO例例 正磷酸正磷酸H3PO4和焦磷酸和焦磷酸H4P2O7酸性：正酸酸性：正酸 焦酸焦酸 类似有：酸性类似有：酸性 H2SO4 H2S2O7N=1, Ka1 = 7.510 -3 N=2, Ka1 =1.410 -1正酸缩合为焦酸，酸性正酸缩合为焦酸，酸性离子化合物的溶解度决议于晶格能及离子的水合能离子化合物的溶解度决议于晶格能及离子的水合能1. 晶格能大，溶解度小。晶格能大，溶解度小。 Ca(H2PO4)2 CaHPO4 Ca2(PO4)3 易溶易溶 难溶难溶 难溶难溶阴离子电荷高，晶格能大，溶解度小阴离子电荷高，晶格能大，溶解度

16、小2. 水合能小，溶解度小水合能小，溶解度小水合能与离子势有关，离子电荷低，半径大，离子水合能与离子势有关，离子电荷低，半径大，离子势那么小，水合能小，那么溶解度小。势那么小，水合能小，那么溶解度小。 NaClO4KClO4RbClO4 碱金属的盐类易溶于水，碱金属的盐类易溶于水， 仅少数碱金属盐是难溶仅少数碱金属盐是难溶的的, 这些难溶盐普通都是由大的阴离子组成这些难溶盐普通都是由大的阴离子组成. 碱金属离碱金属离子越大，难溶盐的数目越多子越大，难溶盐的数目越多-阴阳离子大小悬殊时，阴阳离子大小悬殊时，离子水协作用在溶解过程中占优势离子水协作用在溶解过程中占优势. Mg2+ Ba2+ 半径增

17、大，离子势减小，水合能减半径增大，离子势减小，水合能减小那么小那么MgSO4 BaSO4的溶解度成小。的溶解度成小。3. 共价成份大，溶解度小。共价成份大，溶解度小。 ZnS CdS HgS 溶解度减小溶解度减小 (溶于稀盐酸溶于稀盐酸) (溶于浓盐酸溶于浓盐酸) (溶于王水溶于王水) 18e构型构型. 随着随着Zn2+,Cd2+,Hg2+半径增大半径增大, 变形性增变形性增大，附加极化效应增大，共价成分增大，大，附加极化效应增大，共价成分增大， 溶解度减小溶解度减小. 4. 聚合程度大，溶解度小，聚合程度大，溶解度小， H3BO3 由于氢键联成大片由于氢键联成大片,为固体酸，在冷水为固体酸，

18、在冷水中溶解度小，可溶于热水。中溶解度小，可溶于热水。 溶解度溶解度: NaHCO3 443KN2 + 2H2OAgNO2431KAg +NO2 歧化反响歧化反响4NaSO3强热强热Na2S + 3Na2SO4 同一金属稳定性同一金属稳定性 正盐正盐酸式盐酸式盐酸酸Na2CO3 NaHCO3 H2CO3 极化才干大的金属离子其盐易分解极化才干大的金属离子其盐易分解BaCO3 SrCO3 CaCO3 MgCO3 BeCO32. 无机含氧酸盐热分解的规律无机含氧酸盐热分解的规律 同一金属离子不同含氧酸盐稳定性同一金属离子不同含氧酸盐稳定性硝酸盐硝酸盐,卤酸盐卤酸盐碳酸盐碳酸盐,硫酸盐硫酸盐 低氧化

19、态低氧化态KClO4 KClO3 KClO2 KClO1. 影响氧化性的主要要素影响氧化性的主要要素 中心原子结合电子的才干中心原子结合电子的才干 电负性大电负性大,原子半径小原子半径小,氧化态高的中心原子氧化态高的中心原子,获获得电子才干强得电子才干强, 酸氧化性高酸氧化性高 分子稳定性分子稳定性 中心原子与氧之间的中心原子与氧之间的R-O键强度越高键强度越高,键越多键越多,分分子越稳定子越稳定,氧化性弱氧化性弱 其它外在要素其它外在要素 溶液的酸碱性溶液的酸碱性,浓度浓度,温度等外界要素温度等外界要素2. 氧化性规律氧化性规律 同一周期从左到右同一周期从左到右,氧化性加强氧化性加强H4Si

20、O4 H3PO4 H2SO4 HClO4几乎无氧化性几乎无氧化性浓酸强氧化性浓酸强氧化性 同一主族同一主族,从上到下从上到下,氧化性成锯齿状上升氧化性成锯齿状上升 HClO4 H5IO6 H2SO3 高氧化态含氧酸高氧化态含氧酸X-O键数目键数目，断开这些键所需的能量，断开这些键所需的能量, 越难越难被复原被复原,越稳定，越稳定，HClO HClO3 HClO4 浓酸比稀酸氧化性强浓酸比稀酸氧化性强,酸又比相应盐氧化性强酸又比相应盐氧化性强XOOOO_H+H + X -O 键 断 开 趋 势 X O n-氧 化 性 , X-OnHXO键断开趋势氧化性N O F 的含氢化合物容易生成氢键，离子性

21、较强的含氢化合物容易生成氢键，离子性较强2. 最高配位数为最高配位数为4, 以后各周期元素配位数可超越以后各周期元素配位数可超越4元素均有自成链特性元素均有自成链特性,C-C 自成链最强自成链最强4. 多数有生成重键的特性多数有生成重键的特性 原子半径小原子半径小, 构成构成键键 + 键键5. 与第与第3周期相比较，化学活泼性的差别大周期相比较，化学活泼性的差别大 键离解能：键离解能： N-N P-P , O-O S-S , F-F Cl-Cl 6. 同素异形体在性质上的差别较大同素异形体在性质上的差别较大 主要表达在某些化合物的氧化性特别高主要表达在某些化合物的氧化性特别高HClO4 H5I

22、O6SO2 TeO2H2SO4 H6TeO6H3PO4非氧化性酸非氧化性酸 H2SO4; B. H2SO4 H3PO4; D. HClO HClO31. HClO, HClO3 , HClO4 酸性大小陈列顺序是酸性大小陈列顺序是:( ) A. HClO HClO3 HClO4 B. HClO HClO4 HClO3 C. HClO4 HClO HClO3 D. HClO4 HClO3 HClO D B4. 同物质的量浓度的以下离子在酸性介质中，同物质的量浓度的以下离子在酸性介质中， 氧化性最强的是氧化性最强的是 ( ) A. SO4 2-; B. ClO-; C. ClO4- ; D. H3

23、IO6 2-3. 以下物质中，复原性最强的是以下物质中，复原性最强的是 ( ) A. HF; B. PH3; C. NH3; D. H2S5以下含氧酸中，哪一种酸性最弱以下含氧酸中，哪一种酸性最弱( ) (A) 氯酸氯酸 (B) 碳酸碳酸 (C) 碲酸碲酸 (D) 亚磷酸亚磷酸BBC 6在酸性介质中，欲使在酸性介质中，欲使Mn2+氧化为氧化为MnO4-，可加以下，可加以下哪种氧化剂哪种氧化剂( ) A. KClO3 B. H2O2 C. 王水王水 D. (NH4)2S2O8 (AgNO3 催化催化) E. K2Cr2O77亚磷酸溶液呈什么性亚磷酸溶液呈什么性( ) (A)强酸强酸 (B)中强酸

24、中强酸 (C)弱酸弱酸 (D)中性中性8以下氯化物中，哪一种不能水解以下氯化物中，哪一种不能水解( ) (A)四氯化碳四氯化碳 (B)四氯化硅四氯化硅 (C)四氯化锡四氯化锡 (D)四氯化锗四氯化锗DBA9以下碳酸盐中，对热最不稳定的是以下碳酸盐中，对热最不稳定的是( ) (A) CaCO3 (B) PbCO3 (C) Na2CO3 (D) K2CO310. 完成以下反响的化学方程式或离子方程式：完成以下反响的化学方程式或离子方程式： (1) 以规范硫代硫酸钠溶液测定溶液中的以规范硫代硫酸钠溶液测定溶液中的I2含量含量 2S2O32- + I2 = S4O62- + 2I-(2) 以以K2Cr

25、2O7鉴定鉴定H2O2的反响以戊醇萃取的反响以戊醇萃取Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+ = 2CrO5 + 5H2OB(5) 把氯气通入把氯气通入BiIII的的NaOH溶液中溶液中(3) 铋酸钠与铋酸钠与MnSO4在稀硫酸介质中反响在稀硫酸介质中反响5NaBiO3+2Mn2+14H+=2MnO4-+5Bi3+5Na+7H2O(4) 碘放入足量碘放入足量NaOH溶液中溶液中Bi(OH)3+3NaOH+Cl2 = NaBiO3(s)+2NaCl+3H2O3I2 + 6OH = 5I- + IO3- + 3H2OC 和和O 的电负性相差较大，但的电负性相差较大，但CO 分子的偶极矩分子的偶

26、极矩却很小，请阐明缘由。却很小，请阐明缘由。按分子轨道实际，按分子轨道实际，CO 中中C 与与O 间为三重键：一间为三重键：一个个 键，一个键，一个 键，一个键，一个 配键。配键。 配键是由氧提配键是由氧提供电子对向供电子对向C 的空轨道配位。这种配键的存在，的空轨道配位。这种配键的存在，使电负性大的氧原子周围电子密度降低，呵斥使电负性大的氧原子周围电子密度降低，呵斥CO 偶极矩很小。偶极矩很小。N2 和和CO具有一样的分子轨道和类似的分子构造，但具有一样的分子轨道和类似的分子构造，但CO与过渡金属构成配合物的才干比与过渡金属构成配合物的才干比N2 强得多，请解强得多，请解释缘由。释缘由。加热条件下，为什么加热条件下，为什么Si 易溶于易溶于NaOH 溶液和溶液和HF 溶溶液，而难溶于液，而难溶于HNO3 溶液？溶液？Si + 2NaOH + H2ONa2SiO3 + 2H2，产物，产物Na2SiO3 易溶于易溶于NaOH 溶液，使反响能