化学竞赛无机化学绝密课件-氢和稀有气体.ppt

IVA 族，VA 族其他金属元素的氧化物基本稳定在两种价态： 一种是失去 ns2np2~3 全部价电子 的最高价态，它们分别等于各自的族 数 +4 和 +5 。 另一种是仅失去 np2~3 电子时 的价态，分别为 +2 和 +3。例如 IVA 族的 SnO，SnO2，VA 族的 Sb2O3，Sb2O5 等。 17. 4 主族元素的总结 17. 4. 1 主族单质 1. 非金属单质 非金属单质的分子可以分成 几种类型 一种是稀有气体的单原子分子， F2，Cl2，O2，H2 等的双原子分子， 属于小分子。 它们依靠分子间的范德华力结合，通常情况下形成气体单质，温 度低时形成分子晶体。 第二种是多原子分子，如 P4， As4，S8，Se8 等，通常形成固体单 质，仍属于分子晶体。 第三种是大分子，如晶体硼、 晶体硅、金刚石等，属于原子晶 体，具有很高的熔沸点。 层状结构的石墨也属于大分 子单质，但是层与层之间的作用 不属于共价键。 非金属单质一般不与非氧化性的 酸作用，但可以被氧化性的酸氧化成 高价的含氧酸。 有些非金属单质在碱性水溶液中 发生歧化反应。 Cl2 + 2 OH－ ==== Cl－ + ClO－ + H2O 4 P + 3 NaOH + 3 H2O ===== 3 NaH2PO2 + PH3↑ 也有的与碱反应生成 H2，如： Si + 2 NaOH + H2O ==== Na2SiO3 + 2 H2↑ 非金属元素在其所形成的含氧酸 中，经常表现出不同的氧化数。 如 H2SO4 中 S 的氧化数为 +6， H2SO3 中 S 的氧化数为 +4； H3PO4 中的氧化数为 +5， H3PO3 中的氧化数为 +3， H3PO2 中的氧化数为 +1。 2. 金属单质 主族金属单质均为金属晶体，金属 单质的原子或离子以紧密堆积的方式被 自由电子紧紧地束缚在一起，形成较强 的内聚力，金属键的强度就体现在这种 内聚力上。 金属的内聚力可以其原子化热来 衡量。 显然原子化热越高，金属的内聚力越大，金属键越强，其熔点也就越高。 自由电子的存在和紧密堆积结 构使金属具有良好的导电性、导热 性、延展性以及金属光泽等物理性 质。 活泼金属最主要的共性，是易 失去最外层的电子形成金属正离子， 因而表现出较强的还原性。 IA，IIA 和 IIIA 族（除 Tl 外） 金属在化学反应中分别显示 +1，+2 价和 +3 价。 IVA 和 VA 族金属的电子构型 分别为 ns2np2 和 ns2np3。 Ge，Sn，Sb 等在化学反应中有 两种表现： 一是仅失去外层的 np 电子显示 较低的氧化数， 二是失去外层所有的 nsnp 电子， 显示与其族数一致的氧化数。 金属 Tl，Pb，Bi 等在化学反应 中经常失去外层的 np 电子显示较低 的价态，极难失去外层的 ns 电子而 显示高价。 总之主族元素随着周期数的增高 6s 轨道中的两个电子越难于参与化学 反应，即所谓的“惰性电子对”效应。 故 Tl（III），Pb（IV），Bi（V）具有很强的氧化性； In（I），Ge（II），Sn（II）， Sb（III）具有还原性 若能得到 Al（I），Ga（I）， Si（II）化合物，那将是极强的还 原剂。 主族金属中的钠、钾、镁、钙、锶、 钡、铝等为轻有色金属，它们多以氯化 物、硫酸盐、碳酸盐等化合态的形式在 自然界存在。 如常见的食盐，光卤石、菱镁矿、 重晶石、石膏等。 铅、锡、锑、铋等为重有色金 属，在自然界主要形成氧化物和硫 化物，如锡石矿、方铅矿等。 此外还有各种硅酸盐矿物。 锂、铷、铯、铍、镓、铟、铊、 锗等为稀有金属。 活泼的主族金属单质 Na，K， Mg，Al 等可以与非金属单质氧气、 卤素等剧烈反应。 活性稍差金属单质在高温下也 可以与反应活性较高的非金属单质 发生反应。