第十一章p区元素Word下载.docx

1、P区各族元素性质的特点 各族的第一个元素（即第二周期元素）与同组其他元素性质相差较大。 各族的第四周期元素的性质稍有特殊性。11.2 硼、碳、硅单质11.2.1 硼单质硼砂：Na2B4O7.10H2O,硼镁矿： Mg2B2O5.H2O ,方硼石: 2Mg3B3O15.MgCl 2单质硼有两种同素异形体：无定形硼和晶形硼，晶形硼硬度很大。11.2.2 碳单质 金刚石是原子晶体，熔点高，硬度大，呈正四面体，不导电。 石墨是层状晶体，质软，金属光泽，可导电，六角形，混合型晶体。 无定形碳：石墨的微晶体，具有石墨六角形网状平面结构。11.2.3 硅单质硅在地壳中含量约27，仅次于氧。以二氧化硅，硅酸盐

2、形式存在，单质有无定形和晶形两种，晶体硅与金刚石相似，熔点沸点比较高，是半导体材料。硅的化学性质不活泼，常温下不与水、空气、酸反应，但与强碱反应。11.3 硼、碳、硅的重要化合物11.3.1 硼烷和硅烷1.硼烷硼烷：硼氢化物，两类：BnHn+4 和BnHn+6有臭味的无色气体或液体，化学性质不稳定，在空气中自燃，有毒性2. 硅烷硅烷：硅的氢化物SinH2n+2 最简单硅烷为：SiH4 无色无臭气体，可自燃。硅烷热稳定性差，且随硅烷相对分子质量增大而愈易分解。11.3.2卤化物 硼卤化物：BX3 （X=F,Cl,Br,I）,平面三角形分子,可水解。 碳卤化物：CX4 中，CF4 和CCl4是化学

3、惰性物质，常用作溶剂。 硅卤化物：SiX4都是无色的。常温下SiF4是气体，SiCl4，SiBr4是液体。11.3.3 氧化物（1）氧化硼：无定形单质硼与氧在加热条件下可生成三氧化二硼硼酸受热脱水也可得B2O3晶体，在B2O3晶体中，不存在单个B2O3分子。（2）一氧化碳：CO是等电子分子，既可作还原剂亦可作氧化剂，有毒性。（3）二氧化碳：无色无味的气体，易液化，干冰，干冰常用作制冷剂。（4）二氧化硅：硅石，有晶形和无定形之分。SiO2化学性质很不活泼，不溶于水。室温下仅与氢氟酸反应生成四氟化硅。11.3.4 含氧酸及其盐（1）硼酸：分子式H3BO3，白色晶体，平面三角形，是一元弱酸。（2）硼

4、酸盐：向硼酸盐中加入NaOH，在pH9.6的弱碱性条件下，生成四硼酸盐Na2B4O7；pH = 1112时，主要生成偏硼酸盐。硼砂是含十水的四硼酸盐Na2B4O7.10H2O，无色晶体，在空气中易风化失水。（3）碳酸及碳酸盐：碳酸是二元弱酸，故有两种类型的盐：正盐和酸式盐。碱金属碳酸盐和碳酸铵易溶于水，而他们相应的酸式碳酸盐溶解度较小，其他的碳酸盐难溶于水，而其相对应的酸式盐则溶解度较大。（4）硅酸及其盐：硅酸常以通式xSiO2.yH2O表示，其中x/y1的叫多硅酸，习惯上常用化学式H2SiO3代表，由可溶性硅酸盐与酸反应生成，初生硅酸是单分子的，缩聚成多硅酸，发生凝絮作用，生成硅酸凝胶，再经

5、老化和洗涤，烘干即得硅胶。硅胶：白色稍透明的多孔性固体物质，吸附性，防潮。硅酸钠：Na2SiO3，水玻璃：无机粘合剂。（5）分子筛：一类具有许多孔径均匀的孔道和内表面很大的孔穴的铝硅酸盐晶体，具有吸附作用，是高效干燥剂。11.4 高温结构陶瓷（省略，作为课外阅读材料）11.5 铝、锡、铅概述铝在地壳中的含量居第三位，约占8，锡、铅较少。铝、锡、铅性质活泼，但表面有一层致密保护膜，故在空气中稳定。属于两性元素。11.6 铝、锡、铅的重要化合物11.6.1 氧化物及其氢氧化物氧化铝有两种变体：-Al2O3: 由Al（OH）3脱水制得,是我们讲过的那种既可溶于酸，又可溶于碱的Al2O3。-Al2O3

6、：若将-Al2O3高温灼烧, 则变成-Al2O3， -Al2O3 既不溶于酸也不溶于碱. 硬度仅次于金刚石，称为“刚玉”。铝、锡、铅的氧化物及其氢氧化物都具有两性。11.6.2 氯化物无水三氯化铝为无色晶体，在水中溶解度很大，并发生水解，并通过羟基交联缩合成无机高分子，无色或黄色树脂状固体，用于净化饮用水和工业废水处理。二氯化锡在水中极易水解成白色碱式盐沉淀，常用作还原剂，能还原HgCl2为Hg2Cl2白色沉淀。用这一反应可以检验溶液中是否含有Sn2的存在。11.6.3 硫化物Al3+易极易水解，加于S2 于其溶液，得到沉淀的是Al（OH）3沉淀，不能得Al2S3。SnS2、SnS、PbS均是

7、难溶于水和稀酸的硫化物。11.7 氮族元素11.7.1 概述包括：氮、磷、砷、锑、铋。本族元素的原子结构特点:价电子层上有5个价电子，即nS2nP3。性质：随核电子数增加，本族元素的原子半径递增，电负性递减。氧化态：3、3、5，但和电负性比较大的元素（如氟、氯、氧）结合时，氧化态主要为3和5。氮无可利用的d轨道，只形成三卤化物无五卤化物。未有M5+ 的离子化合物，形成M3的可能性也小。11.7.2 氮气N2分子是叁键结合，总键能高，故很稳定。化学性质不活泼，常做保护性气体。11.7.3 氨及铵盐氨：特殊刺激气味的无色气体，存在氢键，极性分子，极易溶于极性溶剂，在常温下，1体积水可溶解约700体

8、积的氨，其水溶液叫做氨水。液氨汽化吸收大量的热，可作制冷剂。氨在氧气中燃烧生成N2，在催化剂作用下，氧化为NO，氨中的氢可被活泼金属取代。氨分子中有孤电子对，可进行加和反应。铵盐是含有NH4+化合物的总称，绝大多数溶于水，主要特征是受热易分解。但受热分解并非都有NH3放出。11.7.4 氮的氧化物主要有：N2O、NO、N2O3、NO2（N2O4）、N2O5, 氮的氧化态依次为 1、2、3、+4、+5，都有毒性。NO是无色气体，极易被氧化为棕色NO2，NO2溶于冷水生成HNO2和HNO3，HNO2本身不稳定，在热水中可歧化为HNO3和NO。11.7.5 硝酸及其盐 硝酸：纯硝酸为无色液体，沸点较

9、低，挥发性酸，市售硝酸含易HNO3为6870，受热或见光分解： 4HNO3 2 NO2 O2 H2O，故存放于棕色瓶中，避免阳光照射。发烟硝酸： 溶有1015 NO2的浓硝酸（含有HNO380）硝酸是强酸也是强氧化剂，还原产物比较复杂，浓硝酸主要产物为NO2 稀硝酸主要还原产物为NO，但如果是与活泼金属（如Zn、Mg）反应，主要产物为N2O,极稀硝酸与活泼金属（如锌）反应，主要产物为NH3（NH4）HNO3越稀，金属越活泼， HNO3被还原的氧化值越低。Cu + 4HNO3（浓）= 3Cu（NO3）2 + 2NO2 + 2H2O3Cu + 8HNO3（稀）= 3Cu（NO3）2 + 2NO +

10、 4H2O4Zn + 10HNO3（稀）= 4Zn（NO3）2 + N2O + 5H2O4Zn +10HNO3（极稀）= 4Zn（NO3）2 + NH4NO3 + 3H2O钝化：有些金属如铁、铝、铬等不溶于冷的浓硝酸，因为金属表面被浓硝酸氧化，生成了一层不溶于硝酸的致密氧化膜，即为钝化。王水：1体积硝酸与3体积盐酸组成的混合溶液。硝酸盐的热分解大致分为三种类型：1 电化序位于Mg以前的金属硝酸盐，受热分解为相应的亚硝酸盐和氧气。 2电化序位于Mg、Cu之间的金属硝酸盐，受热分解为相应的氧化物并放出NO2和O2 3电化序位于Cu之后的金属硝酸盐，受热分解为相应金属单质并放出NO2和O2一般硝酸盐

11、分解都有O2放出，故可助燃。11.7.6 亚硝酸及其盐亚硝酸是HNO2弱酸，由亚硝酸盐与稀硫酸反应制得。亚硝酸极不稳定，如将其溶液加热则会分解。亚硝酸盐绝大部分无色, 易溶于水的固体（AgNO2浅黄色不溶）,有毒。是致癌物质。硝酸根NO3及亚硝酸根NO2离子的特征反应NO3 + 3 Fe2+ + 4H+ = 3Fe3+ + NO + 2H2OHNO2 + Fe2+ + H+ = Fe + NO + 2H2O两者都是在酸性介质中，被硫酸亚铁还原，但前者生成的NO再与过量的FeSO4生成棕色的FeSO4. NO，但后者在醋酸介质中与FeSO4作用不显色。11.8 磷及其化合物11.8.1 磷单质磷

12、单质：黄磷（白磷）、红磷和黑磷，红磷和黑磷是巨分子结构，而黄磷是由P4分子构成的分子晶体，是正四面体结构。黄磷的化学性质比氮气活泼得多，在空气中自燃，需保存在水中。白磷放置或加热可以转变成红磷，红磷长期与空气接触也会发生缓慢氧化,生成极易吸水的氧化物, 这就是红磷易潮解的原因.所以红磷应保存在密闭容器中元素性质来说，氮的非金属性比磷强，但单质的性质除决定于元素性质外，还决定于分子结构，因此注意元素与单质的区别。11.8.2 磷的氧化物P4分子中受弯曲应力的PP键在O2分子的进攻下很易断裂,在每对P原子间嵌入一个氧原子,形成一个稠环分子的P4O6分子，接近球形，彼此之间易滚动，故P2O3分子有滑

13、腻感。白色吸潮性蜡状固体。每个P上有孤对电子，还可以再结合氧，形成P4O10，又简称五氧化二磷。P4O10是强脱水剂，是吸水性最强的干燥剂。P4O10和水作用： 水少、低温时：P4O10 + 2H2O （HPO3）4 环偏磷酸 水多时：4HPO3 + 2H2O 2H4P2O7 焦磷酸 当有硝酸催化，热水H2O量大于P4O10 的6倍时，很快的生成H3PO4 P4O10 + 6H2O=4H3PO4 正磷酸 11.8.3 磷的含氧酸（1）磷酸：含氧酸中最稳定的酸，非挥发性酸，市售产品为粘稠液状，含H3PO48398，中强三元酸。加热脱水成多磷酸。（2）亚磷酸 无色晶体，易溶于水，是二元酸，强还原剂

14、。11.8.4 磷酸盐及多聚磷酸盐 磷酸盐有磷酸一氢盐和磷酸二氢盐，除碱土金属（锂例外）和铵盐以及碱土金属得磷酸二氢盐能溶于水外，其他的磷酸盐均不溶于水。易溶的碱金属磷酸盐和磷酸一氢盐水解，溶液显碱性；二氢盐水解显酸性。几种磷酸根的鉴别：另磷酸盐与过量的钼酸铵（NH4）2MoO4，在含有硝酸的水溶液中加热，慢慢析出黄色的磷钼酸铵沉淀，此反应可以用来鉴别PO43- PO43- 12 MoO4 224H3NH4（NH4）3 PO4.12MoO312 H2O多聚磷酸盐中重要的有三聚磷酸钠Na5P3O10 和六偏磷酸钠（NaPO3）6 。11.8.5 磷的氯化物 有PCl3 , PCl5 , 是磷在干

15、燥得氯气中燃烧生成，氯气与过量磷反应生成PCl3。PCl5为无色晶体，易分解为PCl3和Cl2。11.9 砷、锑、铋 11.9.1 概述砷、锑、铋在自然界主要以硫化矿存在，锑是我国丰产元素，储藏量居世界首位。其单质是将矿石先焙烧成氧化物，然后再用碳还原。As2O3（俗称砒霜）易升华而进入空气污染环境。能与大多数金属形成合金和化合物。可作为半导体材料。11.9.2 氢化物砷、锑、铋都能形成有毒、有大蒜气味的气体氢化物。稳定性依次降低。BiH3在室温下几乎不能稳定存在。11.9.3 氧化物及其水合物 3价化合物：As2O3、H3AsO3，两性偏酸，Sb2O3 、Sb（OH）3，两性偏碱，Bi2O3

16、，Bi（OH）3碱性。5价化合物：As2O5, Sb2O5, Bi2O5, H3AsO4, H3SbO4, HBiO3 均为酸性物质As2O5的氧化性最强，而 H3AsO3则具有较强的还原性。11.11 氧和硫11.11.1 氧的单质氧是活泼的非金属单质，但氧气O2分子的键能大，所以比较稳定。臭氧O3是氧气的同素异形体，已知唯一偶极矩不为零的单质分子；很强的氧化剂，具有杀菌能力。11.11.2 过氧化氢俗称双氧水，分子式H2O2，分子中有一过氧键OO，是极性分子，无色液体，密度比水大。化学性质主要表现在:A 对热不稳定性在常温无杂质的情况下，分解速度不快。重金属离子、碱性介质、加热、曝光都能加

17、快双氧水分解 2 H2O2 2 H2O + O2 B 氧化还原性既有氧化性又有还原性，在酸中, 碱中氧化性都很强，但酸性介质中的氧化性大于碱性介质中的氧化性。而在碱性介质中，双氧水的还原性则较为显著。C 弱酸性 在水溶液中，可微弱的解离出，故显弱酸性。H2O2 H + HO2 K1.551012（293K）11.11.3 硫单质单质硫有多种同素异形体，主要的是斜方硫和单斜硫，结构单元是一S8分子。11.11.4 硫化氢和金属硫化物（1）硫化氢：无色带有臭鸡蛋气味的有毒气体，饱和水溶液的浓度约为0.1mol/L，其水溶液为硫氢酸，二元弱酸，在空气中具有还原性。其溶液在空气中放置一段时间会出现白色

18、浑浊（析出硫）。反应式如下： 2 H2S + O2 = 2 H2O + 2 S H2S在空气中燃烧会生成SO2和H2O。（2）金属硫化物：大多数为黑色，根据溶解度主要分为三类：P224A 溶于水的硫化物：如（NH4） 2SB 不溶于水，但溶于稀酸的硫化物：如 FeSC 既不溶于水又不溶于稀酸的硫化物:如 CuS 、PbS 大多数金属硫化物具有特征颜色，利用其溶解性和颜色可以初步鉴别各种金属离子。11.11.5 多硫化物碱金属和碱土金属硫化物的水溶液与硫共沸，可得到多硫化物，如Na2S （x-1）S Na2Sx 多硫离子具有氧化性，多硫化物和酸反应生成H2Sx，但不稳定分解为H2S和S。11.1

19、1.6二氧化硫、亚硫酸及其盐二氧化硫是一种具有刺激性气味的气体，容易被液化，液态SO2是一种很好的溶剂，既显还原性又显氧化性，但以还原性为主。SO2是溶于水即为亚硫酸，H2SO3是二元弱酸，亚硫酸只存在于水溶液中，具有还原性。用作漂白剂。除碱土金属的亚硫酸正盐外，其余几乎不溶于水，而酸式亚硫酸盐则大多溶于水，亚硫酸盐溶液具有还原性，容易被氧化成硫酸盐。亚硫酸钠用过还原剂。11.11.7 硫酸及其盐纯硫酸为无色稠状液体，市售硫酸含H2SO4 98，密度1.84g.cm-3 ,c（H2SO4）18mol. L-1，浓硫酸具有强腐蚀性和危害性，强吸水性可作干燥剂。稀硫酸不显氧化性，但热的浓硫酸具有很

20、强氧化性，能溶解铜。 FeH2SO4（稀） = FeSO4H2 Cu2 H2SO4（浓）= CuSO4SO22H2O C2 H2SO4（浓） = CO22SO22H2O硫酸盐有正盐和酸式盐两类，酸式硫酸盐大多溶于水，但正盐中除CaSO4、SrSO4 、BaSO4 、PbSO4等不溶于水外，其余都溶于水。含结晶水的硫酸盐通常成为矾。硫酸盐对热一般较稳定，但一些重金属的硫酸盐，如CuSO4在强热时会分解为金属氧化物和SO3。如 CuSO4CuO SO3K Na NH4的硫酸盐易分别与Al3 Cr3 Fe3的硫酸盐生成复盐，如明矾 K2SO4 .Al2 （SO4 ） 3.24H2O 。11.11.8

21、 过硫酸及其盐含氧酸分子中含有过氧键者称为过酸，如K2S 2O8 、（NH4）2S2O8很强的氧化剂。11.11.9 硫代硫酸钠 五水硫代硫酸钠 Na2S 2O3 .5 H2O 俗称大苏打或海波，易溶于水，溶液呈弱碱性，在中性、碱性溶液中稳定，在酸性溶液中易分解为 S、SO2、H2O 。Na2S 2O3中的硫平均氧化态为2价。可失去电子故显还原性。Na2S 2O3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + S + 2 HCl Na2S 2O3 + 4Cl2 + 5H2O = 2H2SO4 + 2NaCl + 6HCl11.11.10 连二亚硫酸钠 含氧酸中成酸元素的两个原子或两个以上原子直

22、接相连者，称为连某酸，连二亚硫酸钠的二水盐 Na2S2O42H2O，称保险粉，在无氧条件下发生岐化反应，受热易分解。还原性极强。是印染工业中非常重要的还原剂。11.12 卤素11.12.1 概述卤素位于周期表第17（）族, 价层电子构型nS2nP5，包括F、Cl、Br、I、At五种元素，因它与稀有气体外层的8电子稳定结构只差一个e，卤素都有获得一个电子以X-负一价离子的形式存在于矿石和海水中。原子结构和主要性质如下：元素符号FClBrI价电子层结构2S22P53S23P53d104S24P54d105S25P5 主要氧化数1,01,0,+1,+3, +4,+5,6，+7+5，6，+7+5,+7

23、电子亲和能/（KJ.mol1 ）322348.7324.5295分子离解能/（KJ.mol1）155240190149电负性（Pauling）3.963.162.962.66卤素在同周期中表现出最强的非金属性。卤素的核电荷和原子半径都从上到下依次增加，故非金属性由氟到碘逐渐减弱。氟在所有元素中非金属性最强。只有-1的氧化态。11.12.2 卤素单质卤素单质是双原子的非极性分子，卤素分子内原子间以共价键相结合，分子间仅存在微弱的分子间作用力（色散力），所以熔点、沸点都不高，卤素的气体或蒸汽都具有强烈的刺激性臭味和毒性。卤素难溶于极性溶剂，易溶于非极性的有机溶剂。卤素单质最突出的性质是氧化性，其氧

24、化性强弱顺序为：F2 Cl2 Br2I2卤素与水反应有两种类型：一是置换水中的氧；二是被水分解。卤素化学性质活泼，大都以卤化物的形式存在。11.12.3 卤化氢和卤化物卤化氢均为无色气体，具有刺激性臭味，他们熔点沸点除HF相对特别高外，按HCl、 HBr、HI的顺序升高，液态卤化氢不导电，不显酸性，表明它们是共价化合物，其水溶液称为氢卤酸，HF是弱酸，其余皆是强酸，酸性的强弱顺序为HF HCl HBr HI，氢卤酸中的X-具有还原性。卤化氢的制备，除HCl可用H2和Cl2直接合成外，其余均用卤化物制取相应的卤化氢。大多数金属卤化物溶于水，但AgX （X=Cl、Br、I），PbX2, Hg2X2

25、，CuX则难溶于水。大部分非金属卤化物遇水发生完全水解。11.12.4 卤素的氧化物 P236大多数卤氧化物是不稳定的，振动、撞击或有还原剂存在时都有可能发生爆炸。其中I2O5 的稳定性最高，用途较广的是Cl2O5，一种相当强的氧化剂，腐蚀性很强。11.12.5 卤素含氧酸及其盐氟的电负性最大，不能形成含氧酸，其他卤素都可形成如下所示通式的含氧酸。随着成酸元素的氧化态升高，酸性增强；卤素氧化态相同的含氧酸，随着卤素原子序数增大而酸性变弱。氯的含氧酸都是强氧化剂。次氯酸对热很不稳定，易分解为HCl和O2，仅在稀溶液中存在。受热会发生歧化反应。氯酸是强酸又是强氧化剂；通Cl2于热水中即有氯酸生成。通Cl2于热烧碱中即有氯酸钠生成高氯酸是最强酸之一，也是一种强氧化剂。