B-Chap05氧族元素解答.ppt

第五章 氧族元素 元素 O，Oxygen S，Sulfur Se，Selenium Te，Tellurium Po，Polonium 本族开始没有真正的金属元素 本族元素同样以丰富的氧化还原化学行为为特征 5.1 O的化学 1. O的成键特征 氧的基本信息 氧原子O和氧分子O2中都有成单电子，臭氧分子O3中有离域 ?34 O、O2和O3都可以作为形成化合物的基础 氧化物、过氧化物、超氧化物、臭氧化物 以O作为结构基础的成键情况 从电负性很小的原子处夺取电子，形成O2-或OH-离子，构成离子型氧化物 同电负性相近的元素原子共用电子，形成共价键，构成共价型化合物 当同F结合时，O呈+2氧化态(OF2) 当同其它元素结合时，O呈-2氧化态 O形成共价键的类型 O2作为结构基础的成键情况 1. 结合1个电子，形成超氧根离子 KO2等 2. 结合2个电子，形成离子型或共价型过氧化物 Na2O2，BaO2、H2O2、K2S2O8等 3．失去一个电子，生成二氧正离子化合物 O2+[PtF6]- 4. O2中O上孤电子对向具有空轨道金属离子配位 O2与血红蛋白中Fe2+结合 O3作为结构基础的成键情况 O3可以结合1个电子，形成臭氧链-O-O-O-，构成离子型或共价型臭氧化物 KO3，NH4O3、O3F2 2. O的单质 O3和O2的分子特征 O3的化学反应 O3可将某些难于氧化的单质或化合物氧化 2Ag + 2O3 = Ag2O2 + 2O2 XeO3 + O3 + 2H2O = H4XeO6 + O2 其他应用 O3 + I- ? O2 + I2 O3 + CN- ? O2 + CO2 + N2 ? O3作为氧化剂，一般生成O2 3. 氧化物 结构和分类（略） 酸碱性 金属氧化态?，多为碱性氧化物；氧化态?，多为酸性氧化物 同一周期内元素特征氧化物酸性从左至右显著增强 同族氧化物的酸性从上到下减弱 同一元素的氧化物酸性随着元素氧化态的降低而减弱 氧化物的颜色 短周期元素特征氧化物多是无色的 一般不稳定物种会呈现颜色 CO2无色、NO2棕红色；SO2无色、ClO2黄色 长周期中相当多的氧化物是有颜色的 电荷跃迁（P754）和d-d跃迁、甚至f-f跃迁（P754） PbO2显色原因是d-d跃迁，Mn2O7显色原因是电荷跃迁 4. H2O2 请自学P547~551 注意点 H2O2与H2O在键角、极性等方面的比较 H2O2的氧化还原特征 H2O2的催化分解 思考 专题：氧化物水合物经验规律 氧化物水合物 氧化物水合物的一般通式：HmROm，或记做R(OH)m 对于H2SO4之类，可考虑成H6SO6，实质是H2SO4·2H2O 内容 氧化物水合物的酸碱性判据（离子势规则） 含氧酸强度变化的经验规律（Pauling规则） 含氧酸的命名、结构 含氧酸氧化性递变规律 含氧酸盐的稳定性、水解性 1. 离子势?规则判断ROH酸碱性 课本P428、P638 ?=Z/r ?越大，ROH越易酸式电离；?越大，ROH越易碱式电离 ROH酸碱性的离子势判据 实际应用中，r以pm为单位，使用 离子势判据 0.22时 ROH为碱性 0.22 0.32时 ROH为两性 0.32时 ROH为酸性 注：有的资料中r以?为单位，则相应两个特征值为2.2和3.2 所有元素最高价离子的 ROH离子势变化趋势 对于同周期元素，从IA?VIIA， 从小至大，ROH从碱性经两性过渡到酸性 对于同族元素，从上到下， 逐渐减小，ROH碱性增强，从两性过渡到碱性，或者从酸性过渡到两性 离子势判据的局限性 利用?判定ROH的酸碱性简明易行，但只考虑离子的电荷（没有考虑离子的电子层结构），必然有着局限性 Zn2+的 =0.16，则Zn(OH)2应为碱性，但实为两性。这显然与d10构型有关 2. Pauling规则确定含氧酸强度 P640 此处讨论的含氧酸通式HnXOm，且mn。讨论范围仅限于含氧酸的在水介质中的表现 Pauling规则1 对于多元酸，其逐级解离常数K1、K2、K3······满足K1:K2:K3:···=1:10-5:10-10:··· 或者说，每多一级解离，pKi约增加5 以H3PO4为例 Pauling规则1示例 Pauling规则2 对于含氧酸，其一级解离常数K1由分子中非羟基氧的数目决定 将酸写作XOm-n(OH)n，根据m-n将酸分类 m-n=0，酸极弱，pKa17，Ka110-7 m-n=1，为弱酸，pKa1=2~3，Ka1=10-2~10-3 m-n=2，为强酸，pKa1=-2~-3，Ka1=102~103 m-n=3，极强酸，pKa1-8，Ka1108 简而言之，m-n每增加1，pKa1约增加5 Pa