第15章-氧族元素PPT资料.ppt

1、然然而而离离子子型型的的氧氧化化物物是是很很普普遍遍的的，碱碱金金属属、碱碱土土金金属属的的硫硫化化物物也也都都是是离离子子型型的的。这是是因因为晶晶体体的的巨巨大大晶晶格格能能补偿了了第第二二电子子亲合能所需能量的合能所需能量的缘故。故。本本族族元元素素单键的的键能能依依次次降降低低。氧氧具具有有较低低键能能的的原原因因是是因因为：氧氧的的原原子子半半径径很很小小，孤孤电子子对之之间有有较大大的的排排斥斥作作用用。氧氧原原子子没没有有空空的的d轨道道，它它不不能能形形成成dp键，所以所以OO单键较弱。弱。13 氧族元素的氧族元素的电势图 酸性溶液中，H2O2、O2、O3均为强氧化剂氧族元素的

2、氧族元素的电势图 低价硫化合物不论在低价硫化合物不论在酸性还是在碱性溶液酸性还是在碱性溶液中都是强还原剂中都是强还原剂酸介质中，酸介质中，过硫酸盐是过硫酸盐是强氧化剂强氧化剂152 氧及其化合物氧及其化合物 21 氧气单质氧气单质 一、成一、成键特征特征 夺取两个电夺取两个电子形成子形成O2-共共用用两两个个电电子子形成两个形成两个单键单键-O-形成一个形成一个双键双键 O=O2s22px22py12pz1接受电子接受电子对形成配对形成配键键O1以氧原子以氧原子为基基础.O2eO2-，离子型：，离子型：Na2O、MgO.O 两两个个共共价价单键：H2O、Cl2O，O采采取取sp3杂化化，V型型

3、.重重键倾向向很很强强：O，H2CO，（H2N）2CO（尿素）（尿素）.共价三共价三键，CO、NO、O2.ROR、O：，均均由由两两对孤孤对电子子，形形成成配配合合物，物，H3O+等。等。.配位配位键：受体：RO，d-p，“酰氧氧”，含氧酸。，含氧酸。配位原子：氧原子上有孤电子对，可给出氧原子上有孤电子对，可给出形成水形成水合物，醚合物，醇合物和氢键等。合物，醚合物，醇合物和氢键等。2O3可得一可得一电子成子成O3-，离子性臭氧化物。，离子性臭氧化物。Na、K、Rb、Cs，MO3.3O22eO22-或或OO,过氧氧化化物物，离离子子型型：Na2O2、BaO2；共价性：H2O2。4O2eO2-，

4、离子型超氧化物，离子型超氧化物:KO2等。5O2eO2+，生成二氧基，生成二氧基O2+阳离子化合物。阳离子化合物。O2Pt3F2O2+PtF6-还有：有：O2AsF6、O2SbF6、O2BF4 二、基本性质、制备和应用二、基本性质、制备和应用2O（1s22s22p4）O2KK（2s）2（2s*）2（2px*）2（2p）4（2p*）2氧气是无色无味，氧气是无色无味，90K：淡：淡蓝色液体，色液体，54K：淡蓝色固体。色固体。非极性分子，非极性分子，293K时100cm3水中溶解水中溶解3.08cm3。水中：存。存在在O2H2O、O22H2O。因因单电子而呈子而呈顺磁性磁性制法：工业上是通过空气的

5、低温分馏制法：工业上是通过空气的低温分馏来制备氧气；实验室主要利用氯酸钾来制备氧气；实验室主要利用氯酸钾分解来制备。分解来制备。应用：氧作用：氧作为氧化氧化剂有着广泛的有着广泛的应用，用，如如炼钢工工业中的吹氧、切割中的吹氧、切割焊接中的接中的氢氧焰、氧炔焰、航天器中的高能燃氧焰、氧炔焰、航天器中的高能燃料氧化料氧化剂、医、医疗中急救等。中急救等。*三三单线态氧及其性氧及其性质 量子力学中用公式（量子力学中用公式（2S+1）来表示原子光谱中的谱线条数。）来表示原子光谱中的谱线条数。如正旋为如正旋为1/2，逆旋为，逆旋为-1/2，当两个电子都为顺旋则，当两个电子都为顺旋则2S+1=3（即三线态）

6、（即三线态）,若一个为顺旋一个为逆旋则若一个为顺旋一个为逆旋则2S+1=1（即单线态或激发态即单线态或激发态）这种状态是在一定特殊条件形这种状态是在一定特殊条件形成的成的（如：氯气通入如：氯气通入NaOH中产生红色荧光中产生红色荧光）。电子态电子态 2p*轨道电轨道电子排布子排布符号符号高出基态的能高出基态的能量量（kJ/mol）第二激发态第二激发态第一激发态第一激发态基态基态 _1 g+（1O2）1 g（1O2）3 g-（2O2）154.892.022 氧化物氧化物 1.酸性氧化物：酸性氧化物：大多数非金属氧化物与某些高价金属氧化物。2.碱性氧化物：碱性氧化物：大多数金属氧化物氧化物大多数金

7、属氧化物氧化物显碱性。碱性。3.两两性性氧氧化化物物：某某些些金金属属氧氧化化物物（如如Al2O3、ZnO、Cr2O3、Ga2O3）和和少少数数非非金金属属氧氧化化物物（As4O6、Sb4O6、TeO2）显两性。两性。4.中中性性氧氧化化物物:它它们既既不不与与酸酸，也也不不与与碱碱作作用用，例例如如CO、N2O等。5.复复杂氧氧化化物物:例例如如Fe3O4、Pb2O3等等，它它们分分别由由其其低低价价氧氧化化物和高价氧化物混合物和高价氧化物混合组成。成。6.规律律.同周期各元素最高氧化同周期各元素最高氧化态从左到右碱性从左到右碱性两性两性酸性：酸性：Na2O MgO Al2O3 SiO2 P

8、4O10 SO3 Cl2O7 碱性碱性 两性两性 酸性酸性.相同氧化相同氧化态的同族元素的氧化物从上到下碱性增的同族元素的氧化物从上到下碱性增强强：N2O3 P4O6 As4O6 Sb4O6 Bi2O3 酸性酸性 两性两性 碱性碱性.同元素不同氧化同元素不同氧化态的氧化物，随氧化的氧化物，随氧化态的升高酸性增的升高酸性增强强：As4O6 两性两性 PbO 碱性碱性 As4O10 酸性酸性 PbO2 两性两性.键型：型：离子型离子型：碱金属、碱土金属。：共价型共价型：Ag2O、SnO、Mn2O7。过渡性渡性：其他。选H2O（两性）做（两性）做标准，以各氧化物与其反准，以各氧化物与其反应的的rG值

9、来来判断氧化物的酸碱性之相判断氧化物的酸碱性之相对强强弱：弱：Na2O（s）+H2O（l）=2NaOH（s）rG=-148kJmol-1 MgO（s）+H2O（l）=Mg（OH）2（s）rG=-27kJmol-1 1/3Al2O3（s）+H2O（l）=2/3Al（OH）3（s）rG=7kJmol-1 rG0值依次增大，碱性减弱。依次增大，碱性减弱。1/3P2O5（s）+H2O（l）=2/3H3PO4（s）rG=-59kJmol-1 SO3（l）+H2O（l）=H2SO4（l）rG=-70kJmol-1 Cl2O7（g）+H2O（l）=2HClO4（l）rG=-329kJmol-1 rG0值依次

10、减小，酸性增依次减小，酸性增强强。23 臭氧臭氧离地面离地面20-40km 处有臭氧层，处有臭氧层，0.2ppm。1制制备：大气：大气层中中O3的生成与消去的生成与消去 地面大气层含量极地面大气层含量极微，仅微，仅0.001ppm由于上述反应，使由于上述反应，使太阳光的大部分紫太阳光的大部分紫外线被吸收，从而外线被吸收，从而使地面的生物免遭使地面的生物免遭紫外线的伤害。紫外线的伤害。人类应当如何保护臭氧层？氧气在紫外线的作用下发生如下平衡：O2+hv O+O O+O2 O3O3+hv O2+O破坏臭氧层的污破坏臭氧层的污染气体主要有：染气体主要有：NO2、CO、H2S、SO2.氟氯烃氟氯烃俗名

11、氟里昂俗名氟里昂如如CFClCFCl3 3CFCF2 2ClCl2 2 这些物质在臭氧层中能产生单原子这些物质在臭氧层中能产生单原子自由基，并与臭氧分子反应：自由基，并与臭氧分子反应：保卫可爱家园，减少毒气排放！CF2 Cl2+hv CF2 Cl+Cl NO2+hv NO+O Cl+O3ClO+O2 ClO+OCl+O2 NO+O3NO2+O2 NO2+O NO+O2想一想：为什么说保护臭氧层就是保护人类自已？想一想：南南 极极 臭臭 氧氧 洞洞南极地区出现了全球臭南极地区出现了全球臭南极地区出现了全球臭南极地区出现了全球臭氧量最低值，大约低于氧量最低值，大约低于氧量最低值，大约低于氧量最低值

12、，大约低于全球臭氧平均值的全球臭氧平均值的全球臭氧平均值的全球臭氧平均值的30%40%30%40%，相对于其，相对于其，相对于其，相对于其他地区来说，就像是一他地区来说，就像是一他地区来说，就像是一他地区来说，就像是一个洞。个洞。“南极臭氧洞南极臭氧洞南极臭氧洞南极臭氧洞”只在南极地区的春季只在南极地区的春季只在南极地区的春季只在南极地区的春季（911911月月月月）出现，持续）出现，持续）出现，持续）出现，持续1 1个月左右。图中展示了个月左右。图中展示了19791979年年年年1010月月月月19921992年年年年10 10 月，月，月，月，“南极臭氧洞南极臭氧洞南极臭氧洞南极臭氧洞”大

13、大大大小的变化。小的变化。实验室里制室里制备臭氧臭氧 在在实验室里制室里制备臭氧主要靠紫外光臭氧主要靠紫外光（185nm照射氧或使氧通照射氧或使氧通过静静电放放电装置而装置而获得臭氧与氧的混合物，含臭氧可达得臭氧与氧的混合物，含臭氧可达310。臭氧。臭氧发生器由两根玻璃套管所生器由两根玻璃套管所组成的，中成的，中间玻璃管内玻璃管内壁壁镶有有锡箔，外管外壁箔，外管外壁绕有有铜线，当，当锡箔与箔与铜线间接上高接上高电压时，两管的管壁之，两管的管壁之间发生生无声放无声放电（没有火花的放没有火花的放电），O2就部分就部分转变成了成了O3。2结构：结构：O3 中心中心O采取采取sp2不等性杂化不等性杂化

14、：2个个键，1个个34，无，无单电子，反磁性。子，反磁性。物物 理理 性性 质质氧氧氧氧臭氧臭氧臭氧臭氧气体颜色气体颜色气体颜色气体颜色液体颜色液体颜色液体颜色液体颜色熔点熔点熔点熔点/K/K沸点沸点沸点沸点/K/K临界温度临界温度临界温度临界温度273K273K时水中的溶解度时水中的溶解度时水中的溶解度时水中的溶解度（ml/L）（ml/L）无无无无 色色色色淡篮色淡篮色淡篮色淡篮色54.654.6909015415449.149.1淡篮色淡篮色淡篮色淡篮色暗篮色暗篮色暗篮色暗篮色21.621.6160.6160.62682684944943性性质：不不稳定定：常常温温下下分分解解慢慢，437K以以上上快快，MnO2、PbO2、Pt粉等作催化粉等作催化剂或紫外或紫外线辐射都会促使分射都会促使分O3解：解：2O3 3O2 rH-284 kJmol-1 O3能量比能量比O2高，不高，不稳定，故有更定，故有更强强的氧化性：的氧化性：氧化性：PbS4O3PbSO44O2 2NO2O3N2O5O2臭氧从