第6章单质化合物及应用
内容提要：
本章应用物质结构等基本理论，分析、探讨金属元素单质、非金属元素单质及其化合物的物理性质、化学性质及其递变规律，并介绍高分子化合物的基本概念、结构和特性。
学习要求：
（1）了解单质物理性质、化学性质的一般规律，并能利用物质结构基础知识进行简单分析；
（2）了解典型无机化合物基本性质的一般规律及特性；
（3）了解高分子化合物的基本概念及基本性质。
·220·第6章单质化合物及应用
6.1单质(Simple Substance)
众所周知，大千世界的万物都是由化学元素（chemical element）组成的。虽然目前世界上已知物质的种类高达2000多万种，但构成所有物质的化学元素种类迄今为止却只有115种。单质即是由同种元素组成的物质，是元素在自然界中的一种存在形式。在了解单质和化合物的性质之前，我们先回顾一下元素的概念。
6.1.1 化学元素概述
元素这一概念早在远古就已经产生了，历经了世世代代的演绎，直到原子结构理论完善，才使化学元素的概念与物质原子的概念联系起来，元素的概念才更明确、更具有科学性。
早在我国战国时代就有以水、火、木、金、土为5种基本元素的“五行”学说，认为多姿多彩的物质世界是由水、火、木、金、土这5种基本元素组成的。
在古希腊，思想先进的学者也提出了类似的元素学说。先是泰勒斯（Thales，约公元前625年～公元前547年）认为水是万物之源；阿那克西米尼（Anaximenes，约公元前588—前525年）认为空气是万物之源；而赫拉克利特（Heraclitus，约公元前540～前470）认为火才是万物之源。恩培多克勒则综合前人的几种说法，提出了四元素说。认为水、火、土、空气是组成世间万物的4个基本元素。后来，亚里斯多德（Aristotle，公元前384~322）又进一步提出了性质—元素学说，认为自然界存在着分成2对的4种基本性质：冷和热、干和湿。这四种基本性质两两组合起来，可以得到4个基本元素。湿和冷组合起来得到水，干和热组合起来得到火，干和冷两者组合成为土，湿和热组合便是空气。亚里斯多德认为每一种元素只是某2个性质的体现，改变一种元素的性质就可以把一种元素变成另外一种元素思想。亚里斯多德的性质—元素学说对欧洲的炼金术产生了很大的影响，是后来的炼金术士们梦想把碱金属变成黄金的理论基础。
6.1 单质·221·
13~14世纪，西方的炼金术士们认为一切物质由硫、汞、盐组成。这里的硫不是今天所说的硫黄，而是指任何物质中可燃烧的部分，同样汞是指可蒸馏的部分，盐是指留下的残渣部分。在此基础上，到16世纪，瑞士医生、化学家帕拉塞尔苏斯（P.A.Paracelsus，约1793~1541）提出“三要素”论，即认为世界上万物是由硫、汞、盐这3种元素组成的。他还把炼金术和医学结合起来，形成了医疗化学，并认为化学的目的并不是炼制贵金属金和银，而是为了制造药品，为医学服务。显然，他的三元素学说比亚里斯多德的四元素说要具体得多，也更实际。虽然如此，他对“元素”这一概念还是没有明确的定义。
直到17世纪中叶，著名的英国物理学家和化学家波义耳做了大量研究物质组成的化学实验。通过实验研究，他认识到世上万物既不是由亚里斯多德的“水、火、土、空气”四种元素组成的，也不是由帕拉塞尔苏斯提出的“硫、汞、盐”3种要素组成的。1661年，波义耳在《怀疑派化学家》（The Sceptical Chemist）一书中第1次对“化学元素”这一概念提出了明确的定义：“元素是那些原始的、简单的或者丝毫没有混杂的物质；它们既不由任何其他物质造成，也不由彼此相互造成，它们是这样一些物质，所有称之为混合物的物质都是由它们直接化合而成，并且最终分解成为它们。”按照他提出的元素定义，当时人们实际上已经认识了金、银、铜、碳、硫等13种元素。
随后在18世纪70年代，著名的法国化学家拉瓦锡（https://www.doczj.com/doc/4918206831.html,voisier，1743~1794）对碳、磷、硫等物质的燃烧过程进行了系统、细致的实验研究，还对多种金属的锻烧过程和煅烧生成的煅灰进行了对照分析。之后，他把那些无法再分解的物质称为简单物质，也就是元素，并在1789年他发表的著名的《化学纲要》（Traite Elementaire de Chimie）一书，第1次具体指出了33个化学元素，从而使“化学元素”有了明确而具体的形象。但在他提出的元素表中，除了当时所有已经知道的真正的24种化学元素外，还包含了光和热，以及应该是化合物的7种物质。
此后在很长的一段时期里，元素被认为是用化学方法不能再分的简单物质。这就把元素和单质两个概念混淆或等同起来了。而且，在后来的一段时期里，由于缺乏精确的实验材料，究竟哪些物质应当归属于化学元素，或者
·222·第6章单质化合物及应用
说究竟哪些物质是不能再分的简单物质，这个问题也未能获得解决。
19世纪初，道尔顿创立了化学中的原子学说，并着手测定原子量，化学元素的概念开始和物质组成的原子量联系起来，使每一种元素成为具有一定质量的同类原子。
1841年，贝齐里乌斯（J．J．Berzelius，1779~1848）根据已经发现的一些元素，如硫、磷能以不同的形式存在的事实（硫有菱形硫、单斜硫，磷有白磷和红磷）创立了同素异形体(allotrope)的概念，即相同的元素能形成不同的单质。这就表明元素和单质的概念是有区别的，不相同的。
19世纪后半叶，门捷列夫在建立化学元素周期系的同时，明确指出元素的基本属性是原子量。他认为元素之间的差别集中表现在不同的原子量上。他提出应当区分单质和元素两个不同概念，指出在红色氧化汞（HgO）中并不存在金属汞和气体氧，只是元素汞和元素氧。只有当元素汞和元素氧以单质形式存在时才表现为金属和气体。至此，人们才对“化学元素”有了一个比较明确的概念。
1923年，国际原子量委员会规定：将核电荷数相同的一类原子称为一种元素。
当然，直到今天，人们对化学元素的认识过程也没有完结。化学中关于分子结构的研究，物理学中关于核粒子的研究等都还在深入开展，可以预料它们将带来对化学元素的新认识。
6.1.2单质的晶体结构
在元素周期表中，从ⅠA到IIIA族（包括中间的B族）化学元素的最外层电子数较少（≤3），原子核对最外层电子的吸引力较小，这些元素为金属元素（氢、硼除外）。金属元素的单质在常温、常压下均以金属晶体的形式存在（汞除外）。随着元素族序数的增加，化学元素的最外层电子数逐渐增多，（从ⅣA到0族化学元素的最外层电子数较多，≥4），原子核对最外层电子的吸引力也逐渐增大，这些元素大多为非金属元素。非金属元素单质在常温、常压下的晶体结构呈现多样化，部分非金属元素还存在同素异形体现象。单
6.1 单质·223·质的晶体结构见表6.1。
表6-1 单质的晶体结构
族ⅠA ⅡA?
ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
价电子
构型
ns1ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5ns2np6
1
H2
分子晶体
He
分子晶体
2
Li
金属晶体
B
近原子
晶体
金刚石C
原子晶体
石墨C
层状晶体
N2
分子晶体
O2
分子晶体
F2
分子晶体
Ne
分子晶体
3
Na
金属晶体
Al
金属晶体
S i
原子晶体
白磷P4
分子晶体
黑磷P x
层状晶体
斜方硫S8
分子晶体
弹性硫Sx
链状晶体
Cl2
分子晶体
Ar
分子晶体
4
K
金属晶体
Ga
金属晶体
Ge
原子晶体
黄砷As4
分子晶体
灰砷As x
层状晶体
红硒Se8
分子晶体
灰硒Se x
链状晶体
Br2
分子晶体
Kr
分子晶体
5
Rb
金属晶体
In
金属晶体
灰锡Sn
原子晶体
白锡Sn
金属晶体
黑锑Sb4
分子晶体
灰锑Sb x
层状晶体
灰碲Te
链状晶体
I2
分子晶体
Xe
分子晶体
周期
6
Cs
金属晶体
金
属
晶
体Tl
金属晶体
Pb
金属晶体
Bi层状晶
体（近于金
属晶体）
Po
金属晶体
At
Rn
分子晶体
从表中可以看出，同一周期化学元素单质的晶体结构从左到右大体呈现由金属晶体经原子晶体或过渡型晶体逐渐成为分子晶体的变化趋势。在ⅣA 到ⅥA族内，元素单质的晶体结构呈现由上而下从原子晶体或分子晶体逐渐向金属晶体转变的趋势。
在金属晶体中，金属原子紧密堆集，分别以面心立方、体心立方、密集六方等晶格形式结合起来，金属原子间的结合力是金属键。
在非金属晶体中，非金属元素单质的晶体结构可按分子中含有原子数目的多少分成3类：一类是由许多原子组成的巨型分子物质，如金刚石、单晶硅等原子晶体，及灰硒等无限的链状晶体，石墨、灰砷等层状晶体；再一类
·224·第6章单质化合物及应用
是由多个原子组成的分子物质，如斜方硫S8、红硒Se8、白磷P4、、、黄砷 As4等分子晶体；还有一类是由1个或2个原子组成的小分子物质，如卤素、稀有气体等分子晶体。
部分非金属单质的晶体构型如图6.1所示。
6.1.3单质的物理性质
1．单质的熔点、沸点
6.1 单质·225·
单质熔点、沸点的大小主要由单质的晶体结构所决定。一般情况下，金属单质为金属晶体，其晶格粒子间的结合力为键能较大的金属键，故其熔点、沸点较高。如：大多数的金属单质沸点都在973K以上（Rb、Cs、Hg除外），最高可达5900K。而非金属单质因其晶体类型复杂，故其熔点、沸点相差很大。如：原子晶体的金刚石熔点高达4100K，而分子晶体的单质氯熔点只有172K。单质的沸点见表6.2，单质的熔点见表6.3。
从表6.3可以看出，同一周期金属单质的熔点从左到右呈现曲线式变化：中间高两头低。这是因为金属键的键能大小主要与金属元素的价电子数及未成对d电子数有关。通常，金属元素的价电子数越多，尤其是成单d电子数越多，形成的金属键就越强，熔点就越高。同时也要考虑金属元素的原子半径对金属单质熔点的影响。对同一主族来讲，金属元素的原子半径越小，熔点就越高。
每一周期开始的ⅠA族金属的原子半径是同周期中最大的，价电子数又是最少的，因而金属键较弱，所需的熔化热小，熔点低。除锂外，钠、钾、铷、铯的熔点都在100℃以下。从第IIA族开始同周期金属元素从左向右原子半径逐渐减小，参与成键的价电子数逐渐增加，尤其是原子的次外层d电子数的增加及因原子核电荷数的增加导致核对外层电子作用力的逐渐增强，使金属键的键能逐渐增大，因而熔点也逐渐增高。第VIB族原子最外s层和次外d层的成单电子数目最多，原子半径又较小，所以这些元素单质的熔点在同周期中最高。第VII副族以后，未成对的d电子数逐渐减小，因而金属单质的熔点逐渐降低。值得注意的是：部分族数较高的金属，其晶体类型有从金属晶体向分子晶体过渡的趋向，这些金属的熔点就较低。
从表6.3中还可以看出，同一周期非金属单质的熔点从左到右递减。这是因为非金属单质熔点、沸点的大小主要与非金属的晶体结构有关。通常，原子晶体的熔点最高，过渡型晶体的熔点低一些，分子晶体的熔点就更低了。
单质的沸点的递变规律与熔点相似。
·226· 第6章 单质 化合物及应用
表6-2 单质的沸点（单位：℃） * 系在减压下 ** 升华
6.1 单质·227·
）
℃
：
位
单
（
点
熔
的
质
单
3
-
6
表
·228· 第6章 单质 化合物及应用
表6 – 4 ：单质的电导率（单位：S ·m -1）
6.1 单质·229·
2 单质的导电性
单质的导电性(conductivity)差别很大。一般来说，由于金属元素的单质是金属晶体，其导电性能较好，故称为良导体，如：铜（Cu）、铝（Al）、银（Ag）。但是由于个别高族数、与非金属元素交界的金属单质的导电性较差，则称为半导体，如：锗（Ge）、锑（Sb）。非金属元素的单质如若是典型的分子晶体或原子晶体，则其导电性非常差，称为绝缘体，如：氮（N2）、碘（I2）氩（Ar）、金刚石。如若非金属元素单质的晶体结构是过渡型，则其导电性介于良导体与绝缘体之间，称为半导体，如：硅（Si）、砷（As）（个别除外，如：石墨为良导体）。在所有化学元素中，银的导电性最强，铜、金、铝次之。
科学界常用电导率作为衡量物质导电能力大小的标准。电导率是物质电阻率的倒数，物质的电导率越大，物质的电阻率就越小，电子越容易通过，则导电能力就越强。反之，若某物质的电导率越小，即该物质的电阻率越大，电子越不容易通过，则导电能力就越弱。表6.4列出了单质的电导率。
良导体金属单质的导电性随温度降低而增强。对不少金属单质来说，温度每降低1度，导电率将会增大0.4%。当温度降低到一定数值时，金属单质的电阻会完全消失，这种现象称为超导(superconduct )。电阻消失后的金属单质称为超导体(superconductor)，超导体的电阻为零。金属单质电阻突然消失时的温度称为临界温度(critical temperature)（Tc）。不同的金属单质其临界温度不同，如铌（Nb）的临界温度Tc = 9.2K。半导体的导电性随温度升高或光照而增强。金属单质中若有杂质，则将大大降低其导电率。
3. 稀有气体(Rare Gas)
在元素周期表中有一族特殊的元素，即第0族的氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡（Rn）。该族各元素在自然界中存量极小（见表6.5），故统称为稀有气体。各稀有气体均为单原子分子，这主要是因为各元素的电子层结构为ns2或ns2 np6的全充满稳定结构，第一电离能大，化学性质稳定，在一般情况下稀有气体很难形成电子转移或以共用电子对形式形成化学键，部分稀有气体可与氧或氟、氯结合生成氧化物、卤化物。如：XeF6、KrF2、XeO4。其熔点、沸点（见表6-5）及临界温度都很低；容
·230·第6章单质化合物及应用易发光放电。
表6-5 稀有气体的熔点、沸点
元素第一电离能
/kJ.mol–1
熔点
/K
沸点
/K
在干燥空气中的
体积分数/%
He 2372 4.22 0.000524 Ne 2081 24.54 26.09 0.001818 Ar 1521 83.78 88.29 0.934 Kr 1351 115.95 119.80 0.000114 Xe 1170 155.15 165.02 0.0000087 Rn 1037 102.15 111.15 Trace
第一个被发现的稀有气体是“氦”，是由法国天文学家严森（P.J.C.Janssen，1824~1907）和英国天文学家洛克耶（J.N.Lockyer，1836~1920）在1868年
观察日全食时发现的。科学家为这个新发现的元素取名为“Helium”，元素
符号是“He”，意思是太阳上的元素。根据天体物理学家的估算，在太阳里
氦的含量高达18.7%，仅次于氢的含量。27年后即1895年，英国化学家拉
姆塞在地球上发现了它。拉姆塞于1894~1898年先后还发现了氩（Argon）、
氪（Krypton）、氖（Neon）、氙（Xenon），1908年发现了最后一个稀有气
体“氡”（Radon）。为表彰拉姆塞在发现稀有气体上的贡献，1904年的诺
贝尔化学奖授予了拉姆塞。
稀有气体主要应用领域是在电光源、激光技术方面。近年来应用范围又
扩大到钢的冶炼、医学、原子反应堆以及飞船等领域。
氦因其具有导热率高、既不生成放射性同位素也不侵蚀反应堆材料等
特点，已成功地用作大型原子能反应堆的冷却剂和导热介质。利用氦的溶解
度很小的性质，可以代替氮气制成“氦空气”（含He 79%, O2 21%）供潜水
员水下呼吸之用，以预防“气塞病”。若用空气，深水下压力很大，氮气在血
液中溶解度增大，当潜水员浮出水面时，外压突然降低，氮从血液中迅速逸出，形成气泡，会产生“气塞病”。氦还是理想的飞船浮升气体。除氢气外氦
是最轻的气体，虽然浮升力比氢小8%，但不象氢那样着火爆炸，故可用氦
代替氢气填充气球和飞船。氦的正常沸点（4.215K）和临界温度（5.25K）都
是所有已知物质中最低的，是最难液化的气体。在2.2K以下液氦具有超导性，
6.1 单质·231·又是研究低温物理不可缺少的冷却剂。
氖封入放电管中，放电时氖原子被激发而产生很美丽的红光，被广泛用作霓虹灯、信号灯或仪器中的指示灯。氖灯不仅费用低于普通电灯，而且它的红光能更好地穿透雾层，故而用作信灯号。
氩用作白炽灯泡的填充气体，以减弱钨丝的挥发和热的散失，从而提高发光率和延长灯泡寿命。荧光灯管通常充填氩和汞蒸气。氩还是大型色谱仪的载气。氩因其化学惰性还用作难熔金属铌、钼、锆等的冶炼过程，铝和铝合金、不锈钢的电弧焊接过程，以及半导体材料单晶成长过程的保护气体。近年来新发展的氩—氧混合脱碳炼钢法，已投入工业生产。这种方法可把钢水中的氢、氮等杂质吸除干净，提高钢材的耐氧化性、抗腐蚀性和机械强度，被列为一种新的炼钢法。
氪和氙在电弧激发下都能产生几乎是连续的光谱。把它们封入电弧灯中，在高压电弧放电下，产生极为明亮且类似日光的光线，被称为“小太阳”。此外，氪、氙本身又是激光工作物质，氙—氧混合气体还是医药中性能极好的麻醉剂。
6.1.4单质的化学性质
单质的化学性质主要表现在氧化还原方面。金属单质在进行化学反应时倾向于失去电子，其主要的化学性质为还原性。非金属单质在进行化学反应时不仅倾向于得到电子，也可失去电子，因而非金属单质的化学性质表现为既具有氧化性，也具有还原性。
一般来说，同周期元素单质的还原性从左到右递减，氧化性从左到右递增。同主族金属元素单质的还原性从上到下递增，同主族非金属元素单质的氧化性从上到下递减，
1．金属单质的化学性质
（1）s区金属
s区金属的标准电极电位代数值均为负值，具有很强的还原性。用H2O
·232·第6章单质化合物及应用
作氧化剂即能将其溶解，生成相应的氢氧化物，并放出大量的热。例如：
Na + H2O === NaOH + 1/2H2（g）
铍和镁由于表面形成致密的氧化物保护膜对水较为稳定。
s区金属很容易与氧化合，与氧化合的能力基本上符合周期系中元素金属性的递变规律。碱金属在空气中燃烧时，随其金属活泼性增加，可得不同的氧化物，见表6-6。
表6-6 碱金属与氧化合的产物
碱金属氧化物过氧化物超氧化物
Li Li2O (Li2O2)
Na (Na2O) Na2O2
K KO2
Rb RbO2
Cs CsO2
（注：括号内的物质为次要产物。）
同样，碱土金属在空气中燃烧时除了能生成正常的氧化物(Oxide)，如：BeO、 MgO 外，还能在含氧气量较高的空气中燃烧生成过氧化物(Peroxide)，如： BaO2 。钙、锶、钡等碱土金属在过量的氧气中燃烧时还会生成超氧化物(Superoxide)，如BaO4等。
在过氧化物中存在过氧键—O—O—。过氧化物、超氧化物都是强氧化剂，遇到棉花、木炭或银粉等还原性物质时，会发生爆炸。
过氧化物和超氧化物都是固体储氧物质，它们与水及二氧化碳反应可直接或间接地生成氧气。例如：
Na2O2 + 2H2O === 2NaOH + H2O2
2Na2O2 + 2CO2 === 2Na2CO3+ O2（g）
2KO2（s）+ 2H2O === 2KOH + H2O2 + O2（g）
4KO2（s）+ 2CO2=== 2K2CO3+ 3O2（g）
2 H2O2 === 2 H2O + O2（g）
（2）p区金属
p区（除锑、铋外）金属的标准电极电位值虽也为负值，但其代数值比s区金属的大，因此p区金属的活泼性一般比s区金属的要弱。这类金属不
6.1 单质·233·能溶解在水中，只能溶于盐酸或稀硫酸等非氧化性酸中，而置换出氢气。
p区的铝、镓、锡、铅等金属单质还能与碱溶液作用。例如：
2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2(g)
Sn+2NaOH====Na2SnO2+H2(g)
这是由于这些金属的氧化物保护膜能与过量NaOH作用生成配离子。例如，AlO2－实质上可认为是配离子Al(OH)4－的简写。
p区金属与氧反应的能力较差。如：锡、铅、锑、铋等在常温下与空气无显著作用；铝虽较活泼，容易与氧化合，但在空气中铝能立即生成一层致密的氧化物保护膜，阻止氧化反应的进一步进行，因而在常温下，铝在空气中很稳定。
（3）d区和ds区金属
d区（除第IIIB族外）和ds区金属的活泼性也较弱。除第4周期d区和ds区金属的标准电极电位还为负值外，第5、6周期d区和ds区金属的标准电极电位大多数为正值。这些金属单质不溶于非氧化性酸（如盐酸或稀硫酸）中，一些不活泼的金属如铂、金只能用王水溶解，这是因为王水中的浓盐酸可提供配位体Cl?与金属离子形成配离子，从而使金属的电极电位代数值大为减小的缘故。反应式如下：
3Pt + 4HNO3 + 18HCl === 3H2[PtCl6] + 4NO(g) + 8H2O
Au + HNO3 + 4HCl === H[AuCl4] + NO(g) + 2H2O
铌、钽、钌、铑、锇、铱等不溶于王水中，但可溶解在浓硝酸和浓氢氟酸组成的混合液中。
同周期中d区和ds区金属单质活泼性从左到右一般有逐渐减弱的趋势，但这种变化趋势比主族的小得多，因而同周期金属表现出许多相似性。如：第4周期金属单质，在空气中一般能与氧作用，除了钪常温下能在空气中迅速氧化外；钛、钒对空气都较稳定；铬、锰能在空气中缓慢被氧化，但铬与氧气作用后，表面形成的三氧化二铬（Cr2O3）也具有阻碍进一步氧化的作用；铁、钴、镍在没有潮气的环境中与空气中氧气的作用并不显著，镍也能形成氧化物保护膜；铜的化学性质比较稳定，而锌的活泼性较强，但锌与氧气作用生成的氧化锌薄膜也具有一定的保护性能。
·234·第6章单质化合物及应用
d区和ds区中同族金属单质的还原性一般有自上而下逐渐减弱的趋势。第4周期中金属的活泼性较第5和第6周期金属的强。例如：第I副族的铜（第4周期），在常温下不与干燥空气中的氧结合，但加热时则生成黑色CuO，而银（第5周期）在空气中加热并不变暗，金（第6周期）在高温下也不与氧气作用。
第5和第6周期中，第IVB副族的锆、铪，第V副族的铌、钽，第VIB 族的钼、钨以及第VIIB族的锝、铼等金属不与氧气、氯气、硫化氢等气体反应，也不受一般酸碱的浸蚀，且能保持原金属或合金的强度和硬度。它们都是耐蚀合金元素，掺入钢中可提高钢在高温时的强度、耐磨性和耐蚀性。其中铌、钽不溶于王水中，钽可用于制造化学工业中的耐酸设备。
第VIII族的钌、铑、钯、锇、铱、铂以及第IB族的银、金，化学性质最为不活泼（除银外），统称为贵金属。这些金属在常温，甚至在一定的高温下也不与氟、氯、氧等强氧化性非金属单质作用，其中钌、铑、饿和铱甚至不与王水作用。铂即使在它的熔化温度下也具有抗氧化的性能，常用于制造化学器皿或仪器零件，例如铂坩埚、铂蒸发皿、铂电极等。保存在巴黎的国际标准米尺也是用质量分数为10%Ir和90%Pt的合金制成的。铂系金属在石油化学工业中广泛用作催化剂。
d区和ds区金属的化学性质还表现在同一种元素有多种氧化值；其水合离子常有颜色；易生成配合物等特点。
（4）f区金属
f区元素包含镧系和锕系元素。元素周期表中第57号位置上排列的镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，共15个元素的统称为镧系元素（Lanthanides Element）。由于ⅢB族的钪（Sc）元素和钇（Y）元素与镧系元素性质相似，在矿物中常共生，因此镧系的15个元素与钪和钇元素统称为稀土元素（Rare Earth Element），简称稀土（RE或R）。元素周期表中第89号位置上排列的锕（Ac）、钍（Th）、镤(Pa)、铀(U)、镎(Np)、钚(Pu)、镅(Am)、锔(Cm)、锫(Bk)、锎(Cf)、锿(Es)、镄(Fm)、钔(Md)、铹(No)、锘(Lr)等15个元素统称锕系元素(Actinides Element)。
6.1 单质·235·
镧系元素的最外层和次外层电子排布基本相同，都是5d16s2或5d06s2。但是从镧到镥4f轨道上的电子数依次递增。各镧系元素的原子半径比较相近，见表6-7。
表6-7 镧系元素的价电子层结构
原子序数元素
符号
价电子
结构
原子半径
/pm
Ln3+
4f电子数
57 La 5d16s2 169 4f0
58 Ce 4f15d16s2 165 4f1
59 Pr 4f36s2 164 4f2
60 Nd 4f46s2 164 4f3
61 Pm 4f56s2 163 4f4
62 Sm 4f66s2 162 4f5
63 Eu 4f76s2 185 4f6
64 Gd 4f75d16s2 162 4f7
65 Tb 4f96s2 161 4f8
66 Dy 4f106s2 160 4f9
67 Ho 4f116s2 158 4f10
68 Er 4f126s2 158 4f11
69 Tm 4f136s2 158 4f12
70 Yb 4f146s2 170 4f13
71 Lu 4f145d16s2 158 4f14
由于镧系元素的外层、次外层的电子构型基本相同，因此它们的化学性质非常相似。镧系元素在形成化合物时，最外层的s电子，次外层的d电子都容易失去，因此它们都是活泼金属元素，其单质均为金属晶体。镧系元素的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，与金属镁相当。在15个镧系元素中，镧元素最活泼，由镧元素到镥元素金属活泼性递减。它们都是强还原剂，和水作用可放出氢。在不很高的温度下可和氧、硫、氯等反应，形成稳定的氧化物、硫化物、卤化物。镧系元素还可以和氮、氢、碳、磷发生反应，易溶于盐酸、硫酸和硝酸中。
镧系元素可应用于冶金工业，在冶炼过程中常被用做还原剂、脱氧剂、脱硫剂等。在难熔金属或合金中加进镧系元素可提高其抗氧化能力、耐腐蚀性、高温强度及抗裂性等。镧系元素还可作为多种催化剂广泛应用于石油和
·236·第6章单质化合物及应用
化学工业中。
镧系元素也可以应用于玻璃和陶瓷工业。它们是光学玻璃中不可缺少的重要成分。应用镧系元素还可以制造许多新型玻璃，如着色感光玻璃、光敏微晶玻璃、光致变色玻璃、旋光玻璃、有色玻璃、红外玻璃和防辐射玻璃等。现在，镧系元素已成为光功能玻璃、光学纤维等的重要组成部分。同时镧系元素是性能优良的陶瓷颜料，它能使陶瓷制品光彩明亮，鲜艳柔和。
镧系元素还广泛应用在贮氢材料、磁性材料、超导材料等领域。在已开发的一系列贮氢材料中，镧系贮氢材料性能最佳，应用也最为广泛。其应用领域已扩大到能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面。
锕系元素的最外层和次外层的电子构型基本相同都是6d17s2或6d07s2 ,其5f轨道上的电子数为5f0-14。同镧系元素相似，锕系元素的化学性质也相似，也单独组成一个系列，在元素周期表中占有特殊位置。
锕系元素中铀元素以后是人工合成的11种超铀元素，它们是用人工核反应合成的。
2. 非金属单质的化学性质
大多数非金属单质既具有氧化性，又具有还原性。例如氢气在高温下能与活泼金属反应生成离子型氢化物，呈现出氧化性；也能与部分非金属反应呈现出还原性，如与氧气反应生成水或与氮气反应生成氨。
H2（g）+ 2Li === 2LiH
3H2（g）+ N2（g） === 2NH3（g）
H2（g）+ 1/2O2（g）=== H2O（g）
少数非金属单质如氮气、稀有气体，化学稳定性很好，一般条件下不与其它物质反应，常用作惰性介质或保护性气体。
（1）氧化性
大多数非金属单质都具有氧化性，其中ⅥA、ⅦA族F2、O2、Cl2、Br2等的标准电极电位值较大，属于活泼非金属单质，具有较强的氧化性，常作为氧化剂。它们都可以与金属、非金属作用，其反应的剧烈程度与氧化能力成顺变关系。卤素单质之间也可以发生氧化还原反应。例如：
6.3 高分子化合物·237·
Cl2 + F2== 2ClF T == 500K
I2+ 5F2== 2IF5室温
（2）还原性
ⅣA族的C、Si单质属于不活泼非金属单质，具有一定的还原性，常作为还原剂。
碳作为还原剂在高温下可与单质氧、金属氧化物、硫等发生氧化还原反应。例如：
MgO + C === Mg + CO↑T ≥ 2273K
ZnO + C === Zn + CO↑ T > 700K
PbO + C === Pb + CO↑ T > 700K
硅作为还原剂在高温下能与氧及所有的卤素反应。硅还能溶于混合酸中，也能与强碱作用。例如：
Si + O2 === SiO2T ≥ 973K
3Si +18HF +4HNO3 === 3H2[SiF6] +4NO(g) + 8H2O
Si + 2NaOH + H2O === Na2SiO3 + 2H2(g)
（3）歧化反应
卤素单质（氟除外）还能在水中发生歧化反应（自身氧化还原反应，即自身既是氧化剂又是还原剂）。反应通式为：
X2+ H2O === HX + HXO
6.2无机化合物(Inorganic Compound)
在化学科学建立前，人类已了解了某些无机化合物的性质，掌握了一些无机化合物的知识和制备技术。如早在公元前17世纪的殷商时代就知食盐（氯化钠）是调味品；公元前5世纪已有了琉璃（聚硅酸盐）器皿；公元7世纪已能用焰硝（硝酸钾）、硫磺和木炭做火药；到了明朝，在《天工开物》一书中已详细记载了食盐、陶瓷器、焰硝、红黄矾等几十种无机化合物的生产过程。
美国麻省理工学院化学系主任李帕德（S.J.Lippard）院士曾指出：“化
·238·第6章单质化合物及应用
学最重要的是制造新物质。化学不但显示自然界的本质，而且创造新分子、新催化剂以及具有特殊反应性的新化合物。”由此得之，我们不仅要了解化学元素、单质的性质，而且还应了解化合物的基本性质并能联系前面学过的理论知识做适当解释。
本节将介绍典型无机化合物：卤化物、氧化物和氢氧化物。
6.2.1卤化物
1. 卤化物概述
卤素（元素周期表的第ⅦA族元素）与电负性比卤素小的化学元素组成的二元化合物被称为卤化物(halide)。除少数稀有气体外，几乎所有的元素都能与卤素生成卤化物。自然界天然存在的卤化物有100多种，其中数量最多的有：NaCl 、KCl、 MgCl2等。卤化物有以下2种分类方式。
卤化物按结构特征可分为离子型卤化物和共价型卤化物。离子型卤化物是卤素与电负性较小的碱金属、碱土金属、镧系金属或低价过渡元素离子之间以正常离子键形成的卤化物。离子型卤化物为离子晶体，其熔点、沸点较高，挥发性很低，易溶于水，其熔融态或水溶液可以导电。共价型卤化物由两部分组成：一部分是卤素与电负性较大的非金属元素之间以正常共价键形成的卤化物，它们一般是分子晶体，熔点、沸点较低，挥发性高；另一部分是卤素与某些高价的金属离子或ⅠB、ⅡB族部分金属离子形成的卤化物，它们的键型也是共价键，熔点、沸点较低。
经验表明，沸点在673K以上的卤化物多为离子型卤化物，沸点低于673K 的卤化物多为共价型卤化物。
按组成分卤化物又可分为金属卤化物和非金属卤化物两大类。金属卤化物的键型因金属电负性、离子半径、电荷以及卤素本身电负性、离子半径的不同而呈多样化：既有典型的离子键，也有介于离子键和共价键之间的过渡键，甚至还有些金属卤化物的键型为共价键。由于金属卤化物的键型差异大，因此金属卤化物的性质差异也很大。非金属卤化物均以共价键结合，熔点和沸点低，具有挥发性。部分非金属卤化物可溶于水，并且往往发生强烈水解。
第十七章 杂环化合物 （heterocyclic Ring compounds ） 一、教学目的和要求 1．掌握杂环化合物的分类和命名。 2．掌握五元单杂环、六元单杂环化合物的化学性质。 3．理解杂环化合物的结构与芳香性。 4．理解吡咯、吡啶的结构与性质的关系。 二、教学重点与重点 重点：杂环化合物、甾体化合物结构特征与命名（俗名）。 难点：杂环化合物的结构。 三、教学方法和教学学时 （1）教学方法：以课堂讲授为主，结合必要的课堂讨论。教学手段以板书和多媒体相结合。 （2）教学学时：4学时 四、教学内容 1、杂环化合物 （1）杂环化合物概述 （2）吡咯及其衍生物 （3）吡啶及其衍生物 （4）吲哚及其衍生物 （5）苯并吡喃及其衍生物 （6）嘧啶和嘌呤及其衍生物 2、生物碱 （1）生物碱概述 （2）生物碱举例 五、总结、布置作业 17.1 几种基本杂环 (分类和命名) 杂环化合物定义 ：杂环化合物是指环比较稳定、含杂原子的环状化合物，包括芳香性杂环和非芳香杂环。 杂环化合物的种类很多，有单环，也有与芳香环或其他杂环并联成的稠杂环。环上的杂原子可以是一个、两个或更多个，而且可以是相同的或是不同的。一般最常见的杂环是五元或六元环。 根据1980年中国化学会颁布的有机化学命名原则，杂环化合物的命名按外文名称音译，并以一口字旁表示是环状化合物。以下是几种常见的杂环化合物的结构与名称。 O S N S N N N H H 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 咪唑 Furan Thiophene Pyrrole Thiazole Imidazole N O N N N N N N
吡啶 吡喃 哒嗪 嘧啶 吡嗪 Pyridine Pyran Pyridazine Pyrimidine Pyrazine H N O N N N N 吲哚 苯并呋喃 嘌呤 N N N 喹啉 异喹啉 吖啶 17.2 几种重要杂环化合物的结构 吡咯、吡啶 、呋喃、噻吩 ----C 、N 、O 、S 皆为 SP2 杂化 ，符合休克尔规则，有芳香性。但根据具体情况的不同，有的是富电子芳杂环，有的是缺电子芳杂环。 1. 1. 五元杂环 吡咯的共轭体系及比例模型如下： 吡咯是富电子芳杂环。 2. 2. 六元杂环 吡啶的共轭体系及比例模型如下： 吡啶是缺电子芳杂环。 富电子芳杂环与缺电子芳杂环因为结构特点的不同而表现出不同的化学 性质，其中亲电取代反应的差异尤为明显。
第十六章 杂环化合物、生物碱 杂环化合物的定义：在环状有机化合物中，构成环的原子除了碳原子外还含有其他原子，这环状种化合物就叫做杂环化合物（heterocyclic compound ）。除碳以外的其他原子叫做杂原子。常见的杂原子有：氮、氧、硫。 第一节 杂环化合物的分类和命名 一、 分类 按照环的大小和环的数目可分为： 杂环 单杂环 五元环 六元环 苯环与单杂环的稠合杂环(苯并杂环) 两个或两个以上单杂环的稠合杂环O S N H 稠杂环 N N N N N H N 二、 命名 1、音译法：根据外文译音，选用同音汉字，加“口”字旁表示杂环。 O S N H 吡咯呋喃噻吩吡啶N pyrrole furan thiophene pyridine N H 吲哚indole N N 咪啶pyrimidine 取代杂环的命名： ① 杂环的编号从杂原子起依次1,2,3 ……（或：α,β,γ……）。 ② 如环上不止一个杂原子时，则从O 、S 、N 的顺序依次编号。 ③ 有两个相同杂原子的，应从连有H 原子或取代基的开始编号。 ④ 编号时注意杂原子或取代基的位次之和最小。 ⑤ 稠杂环是特定的母体和固定的编号。 N S 5 1 2 4 3 5-乙基噻唑N N H 1 23454-甲基咪唑 CH 3 C 2H 5 N CH 31 23 4563-甲基吡啶 2、根据结构命名：
即根据相应于杂环的碳环来命名，把杂环看作是相应的碳环中的碳原子被杂原子置换而形成的。例如，吡啶可看作是苯环上一个碳原子被氮原子置换而成的，所以叫做氮杂苯。 O S N H N 茂 (环戊二烯)氮茂 氧茂 硫茂 N N 苯氮苯 1,3-二氮苯 第二节 一杂五元杂环化合物 含有一个杂原子的典型五元杂环是呋喃、噻吩、吡咯。 O S N H 一、 呋喃、噻吩、吡咯的结构 1、据现代物理方法证明： ① 呋喃、噻吩、吡咯都是一个平面的五元环结构，即成环的四个C 原子和一个杂原子都是以SP 2杂化轨道成键的。 ②环上每个碳原子的P 轨道有一个电子，杂原子P 轨道上有两个电子。 ③ P 轨道垂直于五元环的平面，互相侧面重叠而形成一个与苯环相似的闭合共轭体系。 ④ 五元环的六个π电子分布在包括环上五个原子在内的分子轨道。 2、分子结构符合休克尔(Huckel)规则（4n+2=6,n=1），π电子数为6。具有芳香性。但芳性比苯弱，环的稳定性差。 3、芳香性秩序： 苯 ＞ 噻吩 ＞ 吡咯 ＞ 呋喃 呋喃的芳香性最弱，实际上它可以进行双烯加成反应，表现出共轭二烯烃的性质。 4、它们的键长数据如下[单位（ppm ）]： O S N 140 145 135 172 143 137 138144 135 137 5、吡咯、呋喃、噻吩环上杂原子氮、氧、硫的未共用电子对参与环的共轭体系，使环上的电子云密 度增大。因此，它们都比苯活泼，比苯容易进行亲电取代反应，而且它们进行亲电取代反应的活泼性顺序是： 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯 X +(CF 3CO)2O X COCF 3 +CF 3COOH 三氟乙酐酰化 二、 呋喃、噻吩、吡咯的性质 1、亲电取代反应——主要在杂原子的α位： 它是呋喃、吡咯、噻吩的典型反应。由于它们环上的电子云密度比苯大，比苯容易发生亲电取代反应。同时环稳定性比苯差，因此反应条件与苯不同，需要在较温和的条件下反应，以避免氧化、开环或聚合等副反应。
金属元素单质及其重要化合物 (限时：45分钟) 一、选择题 1．(2016·榆林三模)往浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是( ) A．颜色变浅B．逐渐变深 C．没有改变D．变棕黄色 答案：D 2．(2016·保定模拟)下列有关物质的性质与应用不相对应的是( ) A．Na2O2能分别与H2O、CO2反应，可用作供氧剂 B．Na2CO3的水溶液呈碱性，医学上能用于治疗胃酸过多 C．硅胶多孔、吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂 D．铝是活泼的金属单质，铝可用于冶炼某些熔点较高的金属 答案：B 3．下列关于金属冶炼的叙述正确的是( ) A．工业上可利用铝热反应大量冶炼金属铁 B．金属钠、铝和铜都可用还原法制备 C．电解饱和氯化镁溶液可得金属镁 D．用足量CO还原磁铁矿得到9 mol铁时转移24 mol电子 解析：选项A，金属铝的价格远远高于铁的，所以工业上不用铝热反应来大量冶炼铁；选项B，钠、铝属于活泼金属，应采用电解熔融NaCl、Al2O3的方法来制备Na、Al；选项C，电解饱和MgCl2溶液得到Mg(OH)2；选项D，磁铁矿的主要成分为Fe3O4，根据Fe3O4―→3Fe，生成3 mol Fe时转移8 mol电子，则得到9 mol铁时转移24 mol电子。 答案：D 4．Z反应的是( ) A.①③ C．②④ D．②③ 解析：Al(OH)3显两性，既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，①正确；SiO2与盐酸不反应，②错误；N2与O2在放电条件下反应生成NO，N2在高温、高压及催化剂存在条件下与H2反应生成NH3，但在常温时N2与O2、H2均不反应，③错误；Cu与FeCl3溶液和浓硝酸分别发生如下反应：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2、Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，④正确。 答案：B
铁及其化合物的性质》学案 【教学目标】 1. 了解铁在自然界中的存在、铁的物理性质及用途。 2. 掌握铁的化学性质、Fe2+M Fe3+的检验及性质、铁的氢氧化物的制备及性质。 3. 了解铁盐的净水原理。 【教学重点】 1. 铁与水蒸气 2. Fe2+及Fe3+的检验及性质。 3. 铁的氢氧化物的制备及性质。 【突破方法】 立足初中所学相关基础知识，运用物质间相互转化的基本反应规律及氧化还原反应中的基本概念和规律来进行指导学习，并以此设计相关实验进行探究验证学习。 【教学方法】 实验探究教学法。 【教学过程】 阅读并回答问题： 人类用铁的历史 人类使用铁的历史可以追溯到4500 多年前，不过那时的铁是从天而降的陨铁（其中含铁90％以上）。铁是天体演化过程中的一个重要产物。在漫长的岁月中，宇宙中的氢、氦经一代又一代的、聚变，产生了碳氧、氖、镁，镁再聚合成硅，最后形成铁。铁很稳定，是浩渺宇宙中普遍存在的一种重要元素。铁在地球的生物进化过程中也至关重要。距地面 3 000 km 深处的地心就是铁和镍的熔融体（含铁90％），但目前还无法开采。目前，铁的主要来源是 蕴藏在地表层的铁矿石。 铁（Fe）这元素占地壳元素总量的 5.5 %，世界上的金属总产量中钢铁占99.5 %。自然 界中自然铁极少，大部份和氧结合成铁矿石。纯铁呈灰白色，强度不是很大，故用处不大。 通常我们所说的铁，或钢，其实是一种合金，这种合金主要成份为纯铁（Fe,含有锰，铬，钨等金属元素及碳，硅，硫磷等非金属元素。其中碳所扮演的角色最为重要，它决定铁是否有展延性，是不是很
脆，容不容易熔化。 将铁矿石加入高炉还原而得的"熔铳”（hotmetal，即熔融生铁）含碳2到7.5 %。将熔 铳浇注到模中得一定的形状，称为铸铁（castiro n ）。铳铁（或生铁）无法锻造、轧制或压 制，换句话说，它不允许作任何形式的机械变形。铳铁有白铳（whitepig iron ）和灰铳（grey pig iron ）的区别。白铳中的碳以碳化铁（Fe3C）的形式存在，故新的断口呈银白色；且因 碳化铁硬而脆，所以白铳较硬且脆。至于灰铳中的碳以石墨的形式出现，故断口为灰色，且较白铳软且勒。 磷与硫对铁来说，是很令人讨厌的元素，虽然磷可使铁之流动性变佳，但也使得铁变脆（此因磷与铁结合或硬脆的Fe s P）。至于硫呢？如果铁中含硫过多，则有热脆现象发生，即 铁在高温加工的操作下脆裂（这是因为硫与铁结合成为硫化铁，铁与硫化铁成为共晶，形成网状，围绕在铁的晶体周围，因为共晶体的熔点较铁为低，所以在高温加工的温度下，铁与硫的共晶体熔融而铁未熔；此时若加以外力，铁即生裂痕）。 如果加入某些特定的合金元素一一锰、铬、镍、钼等等，可以增加钢铁的延性、抗拉强度，硬度，改进其铸造性质，增加其对腐蚀与热的抵抗力。经过热处理（即将钢料加热至某一预定高温，再以各种速率使其冷却），可以改变钢料的机械性质和物理性质。再者，钢铁容易施以机械加工而得到所需要的尺寸和形状。钢铁因为具有这些特性，所以广泛地用来制造各种机械，设备及建筑楼房。一般将含碳量高于2%的铳铁或铸铁称为铁，而将含量少于2% 的称为钢。 1、铁在自然界中以____________________ 存在，这是因为其化学性 质_______________________________ 。 2、纯铁具有__________________________ 金属光泽，质_______________ ，有良好 3 的_____________________ 性，铁的密度是7.86g/cm，熔点1535 C,沸点2750 C。铁还是电和 热的导体。鉴别铁和铜最简单的方法是 ________________________________ 。 3、赤铁矿主要成分________________________________ ，黄铁矿主要成 分_____________________________ ，菱铁矿主要成分_______________________ （写化学式），由赤铁矿炼铁的化学反应方程式 为__________________________________________________________________________ 4、完成下列表格： 设计思想：通过对铁的历史回顾，不仅让学生了解铁的性质，以及铁与人类生活、社会发展紧密联系在一起，更重要的是通过这样的教学设计，尝试探索培养学生阅读能力，自学能力，获取信息的能力的有效途径。 【实验探究】
第十二讲常见元素的单质及其化合物 ————————————————————————————————————————————一、知识补充： 一、单质的性质 1．单质的物理性质 单质的物理性质有状态、颜色、气味、味道、导热性、导电性、延展性；以及熔点、沸点、溶解度、密度、硬度等。其中前者不能用物理量描述，后者则可以。 金属单质与非金属单质在金属光泽、导热性、导电性和延展性上一般各有明显的特征；但在熔沸点和硬度等性质上却有着较复杂的情况。这是因为不同单质的晶体在晶体类型及其组成晶体粒子有所不同。 2．单质化学性质 化学性质主要指活泼性。其活泼性的表现是在空气中的稳定性，同水、卤素、硫、酸（氧化性酸和非氧化性酸）、碱和盐等的特征反应。 对金属单质而言，活泼性是指其还原性；对非金属单质而言，是指其氧化性。这些性质的变化，基本上可用元素周期律的递变规律解释。 二、无机化合物的性质 无机化合物包括酸碱盐。由于盐种类多，考查也多。我们主要论述盐。 1．物理性质 （1）颜色 无机化合物的颜色取决于组成化合物的阳离子颜色（一般情况下，大多数阴离子是无色的）。而离子的颜色又取决于离子的电子构型。 此外，极化能力很强的不显色阳离子与变形性很大的阴离子所形成的化合物，由于有很强的相互极化作用，这类化合物也显色。 （2）熔沸点 主要取决于物质的晶体结构。晶格能越大，熔沸点越高。离子晶体、原子晶体熔沸点高，分子晶体熔沸点低。 （3）溶解性 相似相溶原理。即极性溶质易溶于极性溶剂；非极性溶质易溶于非极性溶剂。 对于8e构型金属离子所生成盐的溶解性有如下经验规律： 离子电荷少，半径大的盐往往易溶，如IA和IIA氟化物易溶；阴离子半径较大时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而减小；相反，阴离子半径较小时，盐的溶解度随金属原子序数增大而增大。 酸式盐一般比正盐在水中溶解度大（除NaHCO3、KHCO3和NH4HCO3外，因为HCO3-离子通过氢键形成了双聚离子）。 2．化学性质 主要包括稳定性（对热、光和歧化）、氧化还原性、水解性、氧化物的水化物的酸碱性。 （1）盐的热分解 ①含水盐的分解 一般难挥发性含氧酸盐的水合物；碱金属、碱土金属、稀土金属的含氧酸盐的水合物，受热总是脱水变成无水盐。 ②分解成碱性氧化物和酸性氧化物 具有单一氧化态的金属硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐等受热都发生此类分解。 ③缩聚反应
铁及其化合物的性质学案 【教学目标】 1.了解铁在自然界中的存在、铁的物理性质及用途。 2.掌握铁的化学性质、Fe2+及Fe3+的检验及性质、铁的氢氧化物的制备及性质。 3.了解铁盐的净水原理。 【教学重点】 1.铁与水蒸气 2.Fe2+及Fe3+的检验及性质。 3.铁的氢氧化物的制备及性质。 【突破方法】 立足初中所学相关基础知识，运用物质间相互转化的基本反应规律及氧化还原反应中的基本概念和规律来进行指导学习，并以此设计相关实验进行探究验证学习。 【教学方法】 实验探究教学法。 【教学过程】 阅读并回答问题： 人类用铁的历史 人类使用铁的历史可以追溯到4500多年前，不过那时的铁是从天而降的陨铁（其中含铁90％以上）。铁是天体演化过程中的一个重要产物。在漫长的岁月中，宇宙中的氢、氦经一代又一代的、聚变，产生了碳氧、氖、镁，镁再聚合成硅，最后形成铁。铁很稳定，是浩渺宇宙中普遍存在的一种重要元素。铁在地球的生物进化过程中也至关重要。距地面3 000
km深处的地心就是铁和镍的熔融体（含铁90％），但目前还无法开采。目前，铁的主要来源是蕴藏在地表层的铁矿石。 铁（Fe）这元素占地壳元素总量的5.5％，世界上的金属总产量中钢铁占99.5％。自然界中自然铁极少，大部份和氧结合成铁矿石。纯铁呈灰白色，强度不是很大，故用处不大。通常我们所说的铁，或钢，其实是一种合金，这种合金主要成份为纯铁（Fe，含有锰，铬，钨等金属元素及碳，硅，硫磷等非金属元素。其中碳所扮演的角色最为重要，它决定铁是否有展延性，是不是很脆，容不容易熔化。 将铁矿石加入高炉还原而得的“熔铣”（hotmetal，即熔融生铁）含碳2到7.5％。将熔铣浇注到模中得一定的形状，称为铸铁（castiron）。铣铁（或生铁）无法锻造、轧制或压制，换句话说，它不允许作任何形式的机械变形。铣铁有白铣（whitepig iron）和灰铣（grey pig iron）的区别。白铣中的碳以碳化铁（Fe3C）的形式存在，故新的断口呈银白色；且因碳化铁硬而脆，所以白铣较硬且脆。至于灰铣中的碳以石墨的形式出现，故断口为灰色，且较白铣软且勒。 磷与硫对铁来说，是很令人讨厌的元素，虽然磷可使铁之流动性变佳，但也使得铁变脆（此因磷与铁结合或硬脆的Fe3P）。至于硫呢？如果铁中含硫过多，则有热脆现象发生，即铁在高温加工的操作下脆裂（这是因为硫与铁结合成为硫化铁，铁与硫化铁成为共晶，形成网状，围绕在铁的晶体周围，因为共晶体的熔点较铁为低，所以在高温加工的温度下，铁与硫的共晶体熔融而铁未熔；此时若加以外力，铁即生裂痕）。 如果加入某些特定的合金元素——锰、铬、镍、钼等等，可以增加钢铁的延性、抗拉强度，硬度，改进其铸造性质，增加其对腐蚀与热的抵抗力。经过热处理（即将钢料加热至某一预定高温，再以各种速率使其冷却），可以改变钢料的机械性质和物理性质。再者，钢铁容易施以机械加工而得到所需要的尺寸和形状。钢铁因为具有这些特性，所以广泛地用来制造各种机械，设备及建筑楼房。一般将含碳量高于2％的铣铁或铸铁称为铁，而将含量少于2％的称为钢。 1、铁在自然界中以存在，这是因为其化学性 质。 2、纯铁具有金属光泽，质，有良好 的性，铁的密度是7.86g/cm3，熔点1535℃，沸点2750℃。铁还是电和热的导体。鉴别铁和铜最简单的方法是。 3、赤铁矿主要成分，黄铁矿主要成 分，菱铁矿主要成分 （写化学式），由赤铁矿炼铁的化学反应方程式 为。 4、完成下列表格：
镁、铝及其化合物知识点整理Ⅰ.课标要求 1.通过海水制镁的事例了解镁及化合物的性质. 2.通过合金材料了解铝及化合物的性质. 3.能列举合金材料的重要应用. Ⅱ.考纲要求 1.掌握镁铝及化合物的性质. 2.了解镁铝及化合物在生活.生活中的应用.Ⅲ.教材精讲 一. Mg、Al的化学性质 1．与非金属反应 （1）与O 2反应：常温下与空气中的O 2 反应生成一层致密的氧化物 薄膜，所以镁、铝都有抗腐蚀的性能。镁能在空气中燃烧： 2Mg+O 22MgO ，铝在纯氧中燃烧：4Al+ 3O 2 2Al 2 O 3
（2）与卤素单质、硫等反应：Mg+ Cl 2 MgCl 2 2Al+ 3Cl 2 2AlCl 3 2Al+ 3S Al 2S 3 （用于工业制备） Mg+ S MgS ③集气瓶底部都要放一些细纱，以防止集气瓶炸裂。 2．与H 2O 反应 Mg 、A1和冷水都不反应，但在加热条件下与水反应生成氢氧化物和氢气 Mg+2H 2O （沸水） Mg(OH)2+H 2↑ 2A1+6H 2O 2A1(OH)3+3H 2↑ 3．与酸反应置换出H 2 [特别提醒]：①镁在空气中用酒精灯火焰点燃即可燃烧，而铝在空气中需要高温点燃才能燃烧。镁在空气中燃烧时有三个反应发生： 2Mg+O 2 2MgO 3Mg+N 2 Mg 3N 2 2Mg+CO 2 2MgO+C ②燃烧时都放出大量的热，发出耀眼的白光。利用镁的这种性质来制造照明弹。
Mg 、A1与浓、稀盐酸、稀硫酸、磷酸等酸反应置换出H 2，其中铝在冷浓 H 2SO 4，冷浓硝酸中发生钝化现象。所以可用铝制容器贮存冷的浓硫酸或浓硝酸。 4．与某些氧化物反应 （1）镁与二氧化碳反应：2Mg+CO 2 2MgO+C [特别提醒]：“CO 2不能助燃”的说法是不全面的，CO 2对绝大多数可燃物是良好的灭火剂，而对K 、Ca 、Na 、Mg 等可燃物却是助燃剂。 （2）铝热反应：2Al+ Fe 2O 3 2Fe+ Al 2O 3 铝热反应可用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属，如：V 、Cr 、等。 [特别提醒]：①铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物的混合物，金属氧化物可以是：Fe 2O 3 、FeO 、Fe 3O 4、Cr 2O 3、V 2O 5、MnO 2等。 ②铝热反应的特点是反应放出大量的热，使生成的金属呈液态。 ③要使用没有氧化的铝粉，氧化铁粉末要烘干。 ④KClO 3作为引燃剂，也可以用Na 2O 2代替。实验时可以不用镁条点燃，而用在氯酸钾和白糖的混合物上滴加浓硫酸的方法来点燃。
铁及其化合物的性质和应用 1.(2020高考改编组合题)下列关于铁及其化合物的说法中正确的是( ) A.FeS 2在沸腾炉中与O 2反应主要生成SO 3(2020浙江7月选考) B.Mg 加入到过量FeCl 3溶液中可得Fe(2020浙江7月选考) C.钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀(2020浙江7月选考) D.室温下,Fe 与浓H 2SO 4反应生成FeSO 4(2020江苏卷6) 2.《唐本草》记载“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃。陶及今人谓之石胆,烧之赤色,故名绛矾矣”。文中“绛矾”为( ) A.FeSO 4·7H 2O B.CuSO 4·5H 2O C.Na 2SO 4·10H 2O D.KAl(SO 4)2·12H 2O 3.把SO 2通入Fe(NO 3)3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,但立即又变为棕黄色,此时若滴入BaCl 2溶液,则会产生白色沉淀。在上述一系列变化过程中,最终被还原的是 A.SO 2 B.Fe 2＋ C.Fe 3＋ D.NO 4.常温下,向22H O 溶液中滴加少量243Fe (SO )溶液,反应原理如图所示。关于该反应过程的说法正确的是 A.该反应过程中,M 是3Fe M'+，是2Fe + B.当有21molO 生成时,转移2mol 电子 C.在22H O 分解过程中,溶液的pH 逐渐降低 D.22H O 的氧化性比3Fe +强,还原性比2Fe +弱 5.某学生以铁丝和Cl 2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是( ) A.实验①、③反应制得的物质均为纯净物 B.实验②、③均未发生氧化还原反应 C.实验①、③均为放热反应 D.实验①、②所涉及的物质均为电解质 6.纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。共沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法,其流程如图所示： 下列说法错误的是( ) A.保存溶液A 时,应加入少量铁粉 B.其制备反应类型不属于氧化还原反应 C.取滤液进行焰色反应,火焰为黄色
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 第16章杂环化合物 第 16 章杂环化合物辽宁中医药大学杏林学院讲稿 课程名称： 有机化学第十六章杂环化合物教学目的： 1. 掌握杂环化合物的分类和命名。 2．理解杂环化合物的结构与芳香性。 3. 掌握五元杂环化合物的化学性质。 教学重点： 杂环化合物命名；结构与芳香性；五元杂环化合物的化学性质 教学难点： 杂环化合物结构与芳香性；化学性质教学方法采用模型、 多媒体课件和板书相结合的课堂讲授方法。 引言杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的 原子(杂原子常见的是 N、O、S 等)的环状化合物。 非芳香杂环如杂环化合物 O,,NH, 芳杂环（符合休克尔规则 的杂环）如杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合 物，例如： ,O,O ,本章我们只讨论芳香族杂环化合物。 杂环化合物是一大类有机物，占已知有机物的三分之一。 年月日x0404-08 辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称： 1 / 14
有机化学环化合物在自然界分布很广、功用很多。 例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环；部分维生素，抗菌素；一些植物色素、植物染料、合成染料都含有杂环。 16.1 杂环化合物的分类杂环大体可分为： 单杂环和稠杂环两类。 稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。 16.2 杂环化合物的命名杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。 如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用 1，2，3，4，5 年月日x0404-08 辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称：有机化学（或可将杂原子旁的碳原子依次编为 ,, , ）来编号。 如杂环上不止一个杂原子时，则从 O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小： 五元杂环中含有两个杂原子的体系叫唑（azole）当环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起依次用 1，2，3， (或，，)编号。 如杂环上不止一个杂原子时，则从 O、S、N 顺序依次编号。 编号时杂原子的位次数字之和应最小。 16.3 五元杂环化合物一、呋喃、噻吩、吡咯含
专练十四 常见元素单质及其化合物的转化与制备 1．下列物质的转化在给定条件下能实现的是 ( )。 ①氯化钠饱和溶液――→NH 3――→CO 2过滤NaHCO 3(s) ②N 2――→O 2点燃 NO 2――→H 2O HNO 3 ③海水――→石灰乳Mg(OH)2――→HCl (aq )MgCl 2(aq)――→△MgCl 2(s) ④Al 2O 3――→ HCl (aq ) AlCl 3(aq)――→NH 3·H 2O Al(OH)3 ⑤重晶石(BaSO 4)――→饱和Na 2CO 3溶液反复浸取 BaCO 3――→HCl (aq ) BaCl 2(aq) A ．①③⑤ B ．②③④ C ．②④⑤ D ．①④⑤ 解析 ①为侯氏制碱原理，①正确；②N 2与O 2需在放电条件下生成NO ，而不能直接生成NO 2，②错误；MgCl 2溶液加热浓缩得到MgCl 2·6H 2O ，MgCl 2·6H 2O 需在HCl 气流中加热才能得到无水MgCl 2，③错误；通过AlCl 3与NH 3·H 2O 或者CO 2通入NaAlO 2溶液中均可以制备Al(OH)3，④正确；⑤为沉淀溶解平衡的应用，⑤正确。 答案 D 2．(2013·盐城中学模拟)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如下图所示)。下列说法错误的是 ( )。 A ．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用做净水剂
B ．为防止NH 4HCO 3分解，生产FeCO 3需在较低温度下进行 C ．可用KSCN 溶液检验(NH 4)2Fe(SO 4)2是否被氧化 D ．常温下，(NH 4)2Fe(SO 4)2在水中的溶解度比FeSO 4的大 解析 由题图示中“FeSO 4＋(NH 4)2SO 4―→(NH 4)2Fe(SO 4)2(s)”知，(NH 4)2Fe(SO 4)2的溶解度比FeSO 4小，D 错误。 答案 D 3．下表所列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是 ( )。 解析 ①中转化为：Fe ――→Cl 2FeCl 3――→ Cu CuCl 2――→Fe FeCl 2，Fe ――→HCl FeCl 2， FeCl 2――→Cl 2FeCl 3；②中转化为：O 2――→NO NO 2――→H 2O HNO 3――→Cu NO ， NO ――→O 2NO 2，O 2――→N 2NO ；③中转化为：CHCH ――→2H 2CH 3CH 3――→ Cl 2 CH 3CH 2Cl ――→NaOH/醇溶液CH 2CH 2，CHCH ――→H 2CH 2CH 2，CH 2CH 2――→H 2 CH 3CH 3；④中转化 为：Al ――→NaOH NaAlO 2――→CO 2Al(OH)3――→△Al 2O 3，Al ――→O 2Al 2O 3，Al 2O 3――→NaOH NaAlO 2。 答案 A 4．(2013·北京丰台一模， 11)A 、B 、C 、X 均为中学化学常见物质，一定条件下它们有如图转化关系(其他产物已略去)，下列说法正确的是 ( )。
16--杂环化合物 §1. 杂环化合物的分类和命名 一、杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类： 1. 分类： 稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。 二、命名： 杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用1，2，3，4，5……（或可将杂原子旁的碳原子依次编为α ,β, γ, δ …）来编号。 如杂环上不止一个杂原子时，则从O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小： 五元杂环中含有两个杂原子的体系叫唑（azole） §2. 呋喃，噻吩，吡咯 含有一个杂原子的五元杂环单环体系:呋喃，噻吩，吡咯。 一、呋喃，噻吩，吡咯的电子结构和光谱性质 电子结构：这三个杂环化合物中，碳原子和杂原子均以sp2杂化轨道互相连接成σ健，并且在一个平面上，每个碳原子及杂原子上均有一个p 轨道互相平行，在碳原子的p轨道中有一个p电子，在杂原子的p轨道中有两个p电子，形成一个环形的封闭的π电子的共轭体系。这与休克尔的4n+2规则相符，因此这些杂环或多或少的具有与苯类似的性质，故称之为芳香杂环化合物。
芳香性大小,试验结果表明: 光谱性质：IR: νc -H = 3077~3003cm -1,νN -H = 3500~3200 cm -1 (在非极性溶剂的稀溶液中，在3495 cm -1，有一尖峰。在浓溶液中则于3400 cm -1,有一尖峰。在浓和淡的中间浓度时，两种谱带都有),杂环C ＝C 伸缩振动:1600~1300 cm -1 （有二至四个谱带）。 NMR ：这些杂环化合物形成封闭的芳香封闭体系，与苯环类似，在核磁共振谱上，由于外磁场的作用而诱导出一个绕环转的环电流，此环电流可产生一个和外界磁场方向相反的感应磁场，在环外的质子，处在感应磁场回来的磁力线上，和外界磁场方向一致，在去屏蔽区域，故环上氢吸收峰移向低场。化学位移一般在7ppm 左右。 呋喃：α－H δ=7.42ppm β－H δ=6.37ppm 噻吩：α－H δ=7.30ppm β－H δ=7.10ppm 吡咯：α－H δ=6.68ppm β－H δ=6.22ppm 二、呋喃，噻吩，吡咯的制备 1.玉米心，稻糠，花生壳，大麦壳，高粱秆等用稀硫酸处理得戊糖，戊糖失水得糠醛，再在400℃下加热，同时在催化剂ZnO,Cr 2O 3存在下，失 去一氧化碳而得呋喃。 2.工业上制备噻吩是用丁烷，丁烯或丁二烯与硫磺混合，在600℃反应得到： 3.噻吩也可用琥珀酸钠盐与五硫化二磷一起加热反应制得： 4.帕尔——克诺尔（C.Paal —L.Knorr ）合成法： 1，4—二羰基化合物常在无水的酸性条件下，得到呋喃及其衍生物。
常见元素的单质及其重要化合物 一．非金属元素及其化合物 （一）非金属元素概论 1．非金属元素在周期表中的位置 在目前已知的112种元素中，非金属元素有22种，除H外非金属元素都位于周期表的右上方（H在左上方）。F是非金属性最强的元素。 2．非金属元素的原子结构特征及化合价 （1）与同周期的金属原子相比，最外层电子数较多，次外层都是饱和结构（2、8或18电子结构）。 （2）与同周期的金属原子相比较，非金属元素原子核电荷数多，原子半径小，化学反应中易得到电子，表现氧化性。 （3）最高正价等于主族序数（O、F无+6、+7价）‘对应负价以绝对值等于8–主族序数。如S、N、C1等还呈现变价。 3．非金属单质 （1）组成与同素异形体 非金属单质中，有单原子分子的He、Ne、Ar等稀有气体；双原子分子的H2、O2、Cl2、H2、Br2等，多原子分子的P4、S8、C60、O3等原子晶体的金刚石，晶体硅等。同一元素形成的不同单质常见的有O2、O3；红磷、白磷；金刚石、石墨等。 （2）聚集状态及晶体类型 常温下有气态（H2、O2、Cl2、N2…），液态（Br2）、固态（I2、磷、碳、硅…）。常温下是气钵，液态的非金属单质及部分固体单质，固态时是分子晶体，少量的像硅、金刚石为原子晶体，石墨“混合型”晶体。4．非金属的氢化物 （1）非金属氢化物的结构特点 ①IVA—RH4正四面体结构，非极性分子；VA—RH3三角锥形，极性分子；VIA—H2R为“V”型，极性分子；VIIA—HR直线型，极性分子。 ②固态时均为分子晶体，熔沸点较低，常温下H2O是液体，其余都是气体。 （2）非金属气态氢化物的稳定性 一般的，非金属元素的非金属性越强，生成的气态氢化物越稳定。因此，气态氢化物的稳定性是非金属性强弱的重要标志之一。 （3）非金属氢化物具有一定的还原性 如：NH3：H2S可被O2氧化HBr、HI可被Cl2、浓H2 SO4氧化等等。 5．最高价氧化物对应水化物（含氧酸）的组成和酸性。 元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，故非金属元素的最高价含氧酸的酸性也是非金属性强弱的重要标志之一。 （二）卤族元素 1．氯气 （1）分子式Cl2电子式结构式Cl—Cl （2）物理性质：黄绿色有刺激性气味、有毒、易液化能溶于水（1：2）。 （3）化学性质： ①与金属反应将金属氧化成高价态Cu+Cl2=CuCl2（棕黄色烟） ②与非金属反应 H2+Cl2=2HCl（苍白色火焰，工业上制HCl）， H2+Cl2=2HCl（爆炸） ③与水反应
第十六章杂环化合物 教学要点： 掌握五元杂环化合物的结构、性质；了解吡啶和生物碱。 教学时数： 6 学时 教学方法：教师讲授、 教学手段：多媒体、自制模型 第一节杂环化合物的分类和命名 杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类。 1. 分类： 稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。 2．命名：杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用1，2，3，4，5……（或可将杂原子旁的碳原子依次编为α ,β, γ, δ …）来编号。
如杂环上不止一个杂原子时，则从O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小： 五元杂环中含有两个杂原子的体系叫唑（azole） 第二节五元杂环化合物 一.含有一个杂原子的五元杂环单环体系:呋喃，噻吩，吡咯。 （1）呋喃，噻分，吡咯的电子结构和光谱性质。 电子结构：这三个杂环化合物中，碳原子和杂原子均以sp2杂化轨道互相连接成σ健，并且在一个平面上，每个碳原子及杂原子上均有一个p轨道互相平行，在碳原子的p轨道中
有一个p电子，在杂原子的p轨道中有两个p电子，形成一个环形的封闭的π电子的共轭体系。这与休克尔的4n+2规则相符，因此这些杂环或多或少的具有与苯类似的性质，故称之为芳香杂环化合物。 芳香性大小,试验结果表明: 光谱性质：IR: νc-H = 3077~3003cm-1,νN-H = 3500~3200 cm-1(在非极性溶剂的稀溶液中，在3495 cm-1，有一尖峰。在浓溶液中则于3400 cm-1,有一尖峰。在浓和淡的中间浓度时，两种谱带都有),杂环C＝C伸缩振动:1600~1300 cm-1（有二至四个谱带）。 NMR：这些杂环化合物形成封闭的芳香封闭体系，与苯环类似，在核磁共振谱上，由于外磁场的作用而诱导出一个绕环转的环电流，此环电流可产生一个和外界磁场方向相反的感应磁场，在环外的质子，处在感应磁场回来的磁力线上，和外界磁场方向一致，在去屏蔽区域，故环上氢吸收峰移向低场。化学位移一般在7ppm左右。 呋喃：α－H δ=7.42ppm β－H δ=6.37ppm 噻吩：α－H δ=7.30ppm β－H δ=7.10ppm 吡咯：α－H δ=6.68ppm β－H δ=6.22ppm 二．呋喃，噻吩，吡咯的制备。 1.玉米心，稻糠，花生壳，大麦壳，高粱秆等用稀硫酸处理得戊糖，戊糖失水得糠醛，
元素及其化合物总复习 一、元素化合物大纲要求： 了解元素原子核外电子排布的周期性与元素性质递变关系。重点掌握典型金属和典型非金属在周期表中的位置及与其性质的关系。了解其他常见金属和非金属元素的单质及其化合物。 1．ⅠA 和ⅡA族元素—典型的金属 （1）了解金属钠的物理性质，掌握钠和镁化学性质。 （2）从原子的核外电子排布，理解ⅠA 、ⅡA族元素（单质、化合物）的相似性和递变性。 （3）以氢氧化钠为例，了解重要的碱的性质和用途。了解钠的重要化合物。 2．卤族元素—典型的非金属 （1）以氯为例，了解卤族元素的物理性质和化学性质。 （2）从原子的核外电子排布，理解卤族元素（单质、化合物）的相似性和递变性。 （3）掌握氯气的化学性质，了解几种重要的含卤素化合物的性质和用途。 3．其他常见的非金属元素（如：H，O，S，N，P，C，Si） （1）了解这些元素的单质及某些氧化物、氢化物的性质。 （2）以Na2O2为例，了解过氧化物的性质。（3）掌握硫酸、硝酸的化学性质。 （4）以硫酸为列，了解化工生产化学反应原理的确定。初步了解原料与能源的合理利用、"三废处理"与环境保护以及生产过程中的综合经济效益问题。 （5）了解常见盐类的性质和用途。（6）了解常见化肥的基本性质。 （7）了解硫、氮、碳的氧化物对大气的污染及其防止。 （8）初步了解氟氯烃、含磷洗涤剂及二氧化硅粉尘对环境及人类健康的影响。 （9）初步了解一些生活用水的净化及污水处理的基本原理。 4．其他常见的金属（如：Fe、Al） （1）了解金属的通性，金属冶炼的一般原理。初步了解金属的回收和资源保护。 （2）掌握Fe和Al的化学性质。（3）掌握常见金属的活动顺序。 （4）以Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）的相互转化为例，了解变价金属元素的氧化还原性。 （5）了解铝的重要化合物。（6）初步了解合金的概念。 5．了解在生活和生产中常见的无机化合物的性质和用途。 6．以上各部分知识的综合应用。二、基础知识回顾 非金属总复习 （一）、横向表格比较
第十八章杂环化合物 第一节杂环化合物的分类和命名 杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类。 1. 分类： 稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。 2．命名：杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用1，2，3，4，5……（或可将杂原子旁的碳原子依次编为α ,β, γ, δ …）来编号。
如杂环上不止一个杂原子时，则从O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小： 五元杂环中含有两个杂原子的体系叫唑（azole） 第二节五元杂环化合物 一.含有一个杂原子的五元杂环单环体系:呋喃，噻吩，吡咯。 （1）呋喃，噻分，吡咯的电子结构和光谱性质。 电子结构：这三个杂环化合物中，碳原子和杂原子均以sp2杂化轨道互相连接成σ健，并且在一个平面上，每个碳原子及杂原子上均有一个p轨道互相平行，在碳原子的p轨道中有一个p电子，在杂原子的p轨道中有两个p电子，形成一个环形的封闭的π电子的共轭体系。这与休克尔的4n+2规则相符，因此这些杂环或多或少的具有与苯类似的性质，故称之为芳香杂环化合物。 芳香性大小,试验结果表明: 光谱性质：IR: νc-H = 3077~3003cm-1,νN-H = 3500~3200 cm-1 (在非极性溶剂的稀溶液中，在3495 cm-1，有一尖峰。在浓溶液中则于3400 cm-1,有一尖峰。
在浓和淡的中间浓度时，两种谱带都有),杂环C＝C伸缩振动:1600~1300 cm-1（有二至四个谱带）。 NMR：这些杂环化合物形成封闭的芳香封闭体系，与苯环类似，在核磁共振谱上，由于外磁场的作用而诱导出一个绕环转的环电流，此环电流可产生一个和外界磁场方向相反的感应磁场，在环外的质子，处在感应磁场回来的磁力线上，和外界磁场方向一致，在去屏蔽区域，故环上氢吸收峰移向低场。化学位移一般在7ppm左右。 呋喃：α－H δ=7.42ppm β－H δ=6.37ppm 噻吩：α－H δ=7.30ppm β－H δ=7.10ppm 吡咯：α－H δ=6.68ppm β－H δ=6.22ppm 二．呋喃，噻吩，吡咯的制备。 1.玉米心，稻糠，花生壳，大麦壳，高粱秆等用稀硫酸处理得戊糖，戊糖失 水得糠醛，再在400℃下加热，同时在催化剂ZnO,Cr 2O 3 存在下，失去一氧化碳 而得呋喃。 2.工业上制备噻吩是用丁烷，丁烯或丁二烯与硫磺混合，在600℃反应得到： 3.噻吩也可用琥珀酸钠盐与五硫化二磷一起加热反应制得：
专题复习常见金属元素及其化合物 [高考关键词] 单质——氧化物(碱性氧化物)——氢氧化物(碱)——盐(阳离子)。1.钠：活泼、还原性(保存)；过氧化钠：结构特点、与水及CO2反应特点；烧碱。2.铝：还原性、与强碱反应、合金；氧化铝、氢氧化铝：两性；Al3＋：水解、净水、离子共存、铝三角转化。 3.铁：腐蚀、变价；Fe2＋：还原性、离子共存、保存、检验；Fe3＋：氧化性、水解、离子共存、检验；Fe2＋、Fe3＋的相互转化。 4.铜：不活泼、冶炼；氧化物、Cu2＋：颜色。 1．熟记几种物质的颜色 Na2O2是________；Fe2O3是________； Al(OH)3、Fe(OH)2均是__________________； Fe(OH)3是________；CuSO4是________； FeCl3________。 答案淡黄色红棕色白色红褐色白色棕黄色 2．熟悉4类特殊反应 (1)Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2是否过量，产物均为________。 (2)Na在氧气中燃烧，无论O2是否过量，产物均为________。 》 (3)与水接触产生气体单质的物质有________。 (4)与水接触产生气体化合物的物质有________。 答案(1)FeCl3(2)Na2O2(3)Na、K、Na2O2等 (4)Al2S3、Mg3N2、CaC2 3．典型元素及其化合物的特征性质
(1)Na、Al、Fe、Cu四种元素的单质中： ①能与水剧烈反应的是____________，反应的离子方程式：_______________________； ②能与NaOH溶液反应的是________，反应的离子方程式：_________________________，其中作氧化剂的是________________________________________________________； ③Cu在潮湿的空气中被腐蚀的化学方程式：__________________ ________________________________________________________________________； ： ④与氧气反应条件不同，反应产物不同的是_________________________________。 (2)上述四种金属的氧化物中： ①能用作供氧剂的是________，写出一个化学方程式： ________________________________________________________________________； ②既能溶于酸溶液又能溶于强碱溶液的是_________________________， 离子方程式分别为__________________________________________________， ________________________________________________________________________； ③常温下为黑色固体的是_____________________________________。 (3)上述四种金属的氢氧化物中： ①易在空气中被氧化的是__________，现象____________________________ ________________________________________________________________________， . 反应的化学方程式为__________________________________； ②具有两性的是________________。