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第七章 氧族元素 一 氧和臭氧分子的结构、性质和用途 1 氧和臭氧的分子结构： O2分子轨道表示式：KK (σ2s)2(σ*2s)2(σ2p)2(π2p)4(π*2p)2 分子结构表示式：O——O O——O 成键情况：一个σ键，两个三电子π键；键级=2（两个三电子π键相当于一个二电子π键） 磁性：分子中有两个成单电子，顺磁性分子。 分子极性：非极性分子 O3分子结构： O —反键 O O — — — —非键 —成键 O3分子键级=1.5（中心氧原子以sp2杂化轨道分别与两个氧原子形成两个σ键，另外每个氧原子剩余的P轨道形成一个π34键） O3分子磁性：抗磁性分子（不纯的臭氧常呈现磁性是因为其中混有少量氧分子的缘故） O3分子极性：极性分子（由于大π键是离域的，即平均分布在三个氧原子上，由于中心氧原子提供一对电子，从而造成其显正电性，其余两个氧原子显负电性，而且O3的V形结构使分子中正负电荷重心不重合。） 2 氧和臭氧的性质和用途： (1) 氧化性：O2O3 O2和O3都能氧化H2S、HIFe2+、Sn2+、H2SO3、Cr2+、CN-等，但O3与这些还原性物质反应迅速。上述溶液在空气中久置会变质。 O3 + 2I- + H2O = I2 + O2 + 2OH-(用于测定O3含量) O3 + CN- = OCN- + O2 2OCN- + 3O3 + H2O = 2HCO3- + N2 + 3O2(饮水消毒和含氰废水处理) (2) 稳定性：O2O3 2O3 = 3O2 △H0=-284kj.mol-1 (3) 高空臭氧层的破坏：（氟氯烃、NOx和CO、H2S、SO2、CH4等还原性气体） CF2Cl2　→ CF2Cl* + Cl* NO2 → NO + O Cl* + O3 → ClO* + O2 NO + O3 → NO2 + O2 ClO* + O3 → Cl* + 2O2 NO2 + O → NO + O2 …… 1974年，墨西哥的Molina和美国的Rowland提出氟氯烃破坏臭氧层理论并发现臭氧洞。1978年荷兰的Crutzen提出NOX破坏臭氧层的机理。三人获得了1995年诺贝尔化学奖。 二 H2O2的结构、性质、制备和用途 1 H2O2的分子结构： H2O2是极性分子，偶极矩很大；由于分子间形成氢键，缔合度大，粘度大，熔沸点高；刺激皮肤。H2O2既是酸又是碱；既是氧化剂，又是还原剂。 2 性质与用途 （1） 稳定性：见光、受热或有杂质存在时易分解 2H2O2 == 2H2O + O2 △H0=-196kj.mol-1(应保存在棕色瓶中) （2） 酸碱性：H2O2 == H+ +HO-2 K=1.55×10-12 H2O2 + H+ == H3O2+（H2O2既是酸又是碱） （3） 氧化还原性： H2O2 + 2H+ + 2I- == I2 + 2H2O H2O2 + 2I- == I2 + 2OH- H2O2 + H2SO3 == H2SO4 + H2O H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ == 2Fe3+ + 2H2O(除Fe2+时，先用H2O2氧化成Fe3+，然后用碱沉淀) PbS + 4H2O2 == PbSO4 + 4H2O （颜料中的铅白长期接触空气中的H2S生成黑色的PbS,用H2O2水溶液可使古代壁画复原） 2CrO-2 + 3H2O2 + 2OH- == 2CrO2-4 + 4H2O（制备铬酸盐或重铬酸盐） 2MnO-4 + 5H2O2 + 6H+ == 2Mn2+ + 5O2↑ + 8H2O（实验室制备氧气） H2O2 + Cl2 == 2HCl + O2（除去漂白后织物上残存的氯气） 用途：漂白剂、消毒杀菌剂（医用双氧水治中耳炎）、火箭燃料的氧化剂是含氧量最高的化合物。 3 制法： 实验室制法：Na2O2 + H2SO4(冷) == Na2SO4 + H2O2 BaO2 + H2SO4 == BaSO4↓+ H2O2 工业电解法：2NH4HSO4 === (NH4)2S2O8 + H2↑ (NH4)2S2O8 + 2H2O == 2NH4HSO4 + H2O2 三 硫化氢和硫化物 1 H2S的性质：不稳定性、弱酸性、还原性。 2 金属硫化物的颜色与溶解性 颜色 水 稀酸 浓酸