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第十三章 氧族元素 本章要求 Chapter 13 The Oxygen Family Elements Oxygen (O) Sulfur (S) Selenium (Se) Tellurium (Te) Polonium (Po) 基本性质 O S Se Te 价层电子构型 ns2np4 主要氧化数 -2 -2 +4 +6 第一电离能/kJ·mol-1 由大到 小变化 电负性 (Pauling) 3.44 2.58 2.55 2．1 EA1/kJ·mol-1 141.0 200.4 195.0 190.1 EA2 /kJ·mol- -780.7 -590.4 -420.5 单键解离能/kJ·mol-1 142 268 172 126 氧族元素基本性质 价层电子构型为ns2np4，其原子获两个电子可达到稳定电子层结构，即有较强的非金属性。 常见的氧化数为-2 硫、硒、碲还可利用外层d轨道形 成氧化数为+2、+4、+6的化合物。 §13-1 氧族元素的通性 ⅥA 氧(O) 硫(S) 硒(Se) 碲(Te) (Po) 放射性 元素 ⅥA 氧(O) 硫(S) 硒(Se) 碲(Te) (Po) 为生命元素。富氧空气或 纯氧用于医疗和高空飞行， 大量的纯氧用于炼钢。液 氧常用作制冷剂和火箭发 动机的助燃剂 为黑火药(KClO3、S、C) 主角。有斜方硫、单斜硫 、弹性硫等同素异形体。 少量硒对人体新陈代谢起 调节作用，过量则有毒。 有光电性质，用于电影、 传真和制造光电管。 可制造合金。在 所有金属中电阻 最高，用于制造 电阻器材。 ?氧与大多数金属元素 形成二元离子型化合物， 与非金属、金属性较弱的元素形成共价化合物， ?硫、硒、碲与大多数金属元素形成共价型化合物。 H2R H2O H2S H2Se H2Te 工业上：主要通过液化空气，然后分馏制氧，纯度高达99.5% 的液态氧。 液化原理：绝热膨胀降低温度，通过多次压缩、膨胀，使空气达到临界温度133k以下而液化。通过分馏获得纯氧。 实验室：2KClO3 MnO2 2KCl + 3O2↑ 2NaNO3 → 2NaNO2 + O2 ↑ 2HgO → 2Hg + O2 ↑ 2-1 氧在自然界中的分布 O2、O3 互为同素异形体。自然界丰度最高的元素，占 48%，中大气中占23%(质量)，水中占89%，矿物中占15%。 2-2 氧的制备和空气液化 97%的氧从空气中提取，3%的氧由电解水。 §13-2 氧和臭氧 O2分子磁矩 2-3 氧的结构、性质和用途 2. 氧的性质和用途 氧易溶于有机溶剂，在有机溶剂中测定时应注意。 化学性质：氧化性（主要），由氧族元素元素电势图、 △G ? /F-Z图讨论可知。 O2 + 4H+ + e- = 2H2O， ??A =1.229V； O2 + 2H2O = 4OH- ， ??B= 0.401V 物理性质： 氧是无色、无臭气体。在室温加压下，有抗磁性 物质O4生成，光学实验证明在溶有氧气的水中存在氧的水 合物O2·H2O和O2·2H2O。 (1) 氧化性 ?? （O2/H2O）= +1.23V, ?? (O2/OH-) = +0.40V Fe ? Fe3O4, FeO, Fe2O3 S ? SO2(g) —催化氧化制硫酸 H2S ? S 或 SO2(g) NH3 ? H2O + N2 或 NO—制硝酸 HI ? I2 CH4 ? CO2、CO 或 C (2) 配位性质 人血红蛋白中的血红素Hb是卟啉衍生物与Fe(II)形成的配合物，具有与O2络合的功能： HbFe(II) + O2 === HbFe(II) ?O2 第一激发态的单重态氧具有更高的活泼性。 在有光敏物质(氧杂蒽酮染料、荧光黄等)存在时光照下有此激发而产生。 动植物界的呼吸作用；氧在水中溶解度虽小但却是水生动植物在水中生存的基础。江河湖泊水污染日益严重，水中溶解氧量明显减小，水质下降，鱼类产量明显下降甚至绝迹，防治水系污染已是我国的一项迫在眉睫的任务。 氧作为氧化剂应用广泛，炼钢工业吹氧，切割焊接氢氧焰，氧炔焰，航天器中的高能燃料，医疗中急救等。 18O常作为示踪原子用于化学反应机理的研究中。如： (a)