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无机化学 p区元素p区元素是周期表中第13至18列元素，也被称为主族元素或气族元素。
它们的化学性质在同一周期内呈现出明显的变化，但在同一族内则有着相似的性质。
本文将从p区元素的发现、物理性质、化学性质和应用方面进行介绍。
一、发现历史p区元素包括第13至18列的元素，是一组很有特殊性质的元素。
人们在测定原子量和密度时陆续发现了这些元素。
在18世纪前，人们对许多p区元素的存在还没有足够的证据。
因此，这些元素也成为了化学家们探索的一个难题。
1830年代， Jons Berzelius 以三个十二面体化合物来系统地描述元素。
这些化合物即由氧、碳、氮、硫和磷的元素统一构成的，在此基础上，他将元素分成了四个区，包括酸基金属、上碲族、下碲族和稀有元素。
但当时的化学学家认为，有更多的元素应该属于上述因素中的某一组，于是 stas 和sebaste 花了 20 年时间，最终找到了人类认识的所有元素。
这一时期p区元素的最后发现是在1898年，由法国科学家Pierre Curie 发现的钋和镭。
二、物理性质1、电子配置p区元素的电子构型为 ns2np1-6(除氦He外，另有例外，即不是ns2np5，如氧O)。
其中，ns和np是主量子数。
p区元素的外层电子结构十分稳定，p区元素代表元素外层电子的数目是非常有限的，它们在化学之间的交互作用直接影响每个元素的化学适用性。
p区元素的数量相对比较少，但却具有十分丰富的化学反应性。
2、原子尺寸和电负性p区元素原子尺寸相比于同周期的s区或d区元素会比较小，但相比于前一个周期，p区元素的原子尺寸又会更加大一些。
这些原子尺寸的变化和电负性的变化有关。
氧、氮、碳等元素的电子云很大程度上影响着元素化学性质的表现。
一般来说，p区元素的电负性很高，因为它们具有较高的电子亲和能力和较高的电负性。
氨等化合物是p区元素高电负性的体现。
三、化学性质p区元素对于化学反应性的调节十分显著，同一页上的元素之间往往会显示出相似的化学性质。
第10章 p 区元素【10-1】完成下列反应方程式： （1）KBr+KBrO 3+H 2SO 4（2）AsF 5+H 2O （3）OCl 2+H 2O（4）Cl2通入热的碱液 （5）Br2加入冰水冷却的碱液解：（1）5KBr+KBrO 3+3H 2SO 4 = 3Br 2+3K 2SO 4+3H 2O（2）AsF 5+4H 2O = H 2AsO 4 +5HF （3）OCl 2+H2O = 2 HClO（4）3Cl 2 + 6NaOH(热) = NaClO 3 + 5 NaCl+ 3H 2O （1）Br 2 + 2NaOH(冰水) = NaBr + NaBrO+H 2O【10-2】用表9-1和表10-1有关数据比较F2和Cl2分别与Na(s)反应时，何者放出的能量更多？并指出造成此结果的原因（NaF 和NaCl 的晶格能分别为915kJ/mol 和778kJ/mol ）。
解：.前者放出的能量多 （11402(NaCl),556)(--⋅-=∆⋅-=∆mol kJ rH mol kJ NaF rH ），因为氟的原子半径小，当生成离子化合物时晶格能大。
计算过程如下：【10-3】Br 2能从I -溶液中取代出I ，但I 2又能从KBrO 3溶液中取代出Br 2，这两种实验事实有无矛盾？为什么？解：不矛盾。
因为φ⊖(Br 2/Br -)>φ⊖ (I 2/I -),所以Br 2+2I - 2Br -+I 2能进行,说明氧化性Br 2>I 2;又因为φ⊖ (Br /Br 2)>φ⊖ (I/I 2),所以2Br+I 2Br 2+2I能进行,说明氧化性Br>I,或还原性I 2>Br 2。
【10-4】将Cl 2不断地通入KI 溶液中，为什么开始时溶液呈黄色，继而有棕色沉淀产生，最后又变成无色溶液？解：黄色为I 3-, 棕褐色沉淀为I 2, 无色为IO 3-。
有关反应为：2I － + Cl 2 === 2Cl － + I 2I 2 + I - === I 3-I 2 + 5Cl 2 + 6H 2O === 2IO 3- + 10Cl - + 12H +【10-5】写出下列制备过程中的反应方程式： （1）由NaBr 制备HBr （2）由KI 制备KIO 3 （3）由I 2和P 制备HI （4）由Cl 2和CaCO 3制备漂白粉解：电解(2) KI + 3H 2O === KIO 3 + 3H 2↑(4) CaCO 3===CaO+CO 2↑ CaO + H 2O===Ca(OH)2 2Cl 2 + 2Ca(OH)2===CaCl 2 + Ca(ClO)2 + 2H 2O 高温5. (1) NaBr + H 3PO 4=== NaH 2PO 4 + HBr (3) 2I 2 + 3P + 6H 2O === 2H 3PO 4 + 6H 2O电解(2) KI + 3H 2O === KIO 3 + 3H 2↑(4) CaCO 3===CaO+CO 2↑ CaO + H 2O===Ca(OH)2 2Cl 2 + 2Ca(OH)2===CaCl 2 + Ca(ClO)2 + 2H 2O 高温5. (1) NaBr + H 3PO 4=== NaH 2PO 4 + HBr (3) 2I 2 + 3P + 6H 2O === 2H 3PO 4 + 6H 2O【10-6】比较下列性质的大小 （1）键能：F —F 和Cl —Cl （2）电子亲合能：F 和Cl （3）酸性：HI 和HCl （4）热稳定性：HI 和HCl （5）水中溶解度：MgF 2和MgCl 2 （6）氧化性：HClO 和HClO 4解：（1）F —F<Cl —Cl ；（2）F<Cl ；（3）HI>HCl ；（4）HI<HCl ；（5）MgF 2<MgCl 2；（6）HClO>HClO 4 【10-7】在淀粉碘化钾溶液中加入少量NaClO 时，得到蓝色溶液A ；继续加入过量NaClO 时，得到无色溶液B 。
然后酸化之，并加入少量固体Na 2SO 3于B 溶液，则蓝色又出现；当Na 2SO 3过量时，蓝色又褪去成无色溶液C ；再加入NaIO 3溶液蓝色又出现。
指出A 、B 、C 各为何物？并写出各步的反应方程式。
解：A溶液中含有被次氯酸钠氧化所得的碘，碘吸附在淀粉形成特征的蓝色；B溶液中含有被过量的次氯酸钠进一步氧化而得的无色碘酸根；C溶液中含有被过量的亚硫酸钠还原的最终产物、无色的碘离子。
ClO- (少量) + 2I- + 2H2O = I2 (A) + Cl- +2OH-I2+ 5ClO-(过量) + 2OH- = 2IO3-(B) + 5Cl- + H2O2 IO3- + 5SO32-(少量) + 2H+ = I2 + 5SO42- + H2OI2 + SO32-(过量) +H2O = SO42- + 2I- (C) + 2H+IO3- + 5I- + 6H+ = 3I2 + 3 H2O【10-8】完成下列反应方程式：（1）Na2SO3+Na2S+HCl（2）H2SO3+ Br2 +H2O（3）Na2S2O3+I2 +H2O（4）HNO3(稀) + H2S（5）H2SO4 (浓) +S（6）Mn2++S2O82-+H2O（7）MnO4- + H2O2 + H+解：（1）Na2SO3+2Na2S+6HCl = 3S+6NaCl+3H2O（2）H2SO3+ Br2 +H2O = H2 SO4 +2HBr（3）2Na2S2O3+I2 +H2O = Na2S4O6 +2 NaI（4）2HNO3(稀) + 3H2S = 3S+2NO+4H2O（5）2 H2 SO4 (浓) +S = 3SO2 + 2H2O（6）2Mn2++5S2O82-+8H2O = 2MnO4- +10SO42- +16H+（7）2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ = 2Mn2++5O2 +8H2O【10-9】试解释：（1）为何氧单质以O2形式而硫单质以S8形式存在？（2）为何硫可生成SF4和SF6，而氧只能生成OF2？（3）为何亚硫酸盐溶液中往往含有硫酸盐？并指出如何检验SO42-的存在？（4）为何不能用HNO3与FeS作用来制取 H2S？（5）为何H2S 通入MnSO4溶液中得不到Mn2S沉淀？若向溶液中加入一定量氨水，却有Mn2S沉淀生成？解：（1）氧和硫原子的价电子构型均为ns2np6, 都有2个单电子，都可形成2个键，所以它们单质有两种键合方式：一种是两个原子之间以双键相连而形成双原子的小分子；另一种是多个原子之间以单键相连形成多原子的“大分子”，它们以哪种方式成键取决于键能。
氧原子半径小，单键键能小、双键键能大，而硫原子半径大，单键键能大、双键键能小。
因此，氧单质以O2存在，硫单质以S8形式存在。
（3）亚硫酸根离子有还原性，易被空气中氧气的氧化为硫酸根。
加入盐酸酸化的氯化钡，若有白色沉淀产生证明含有SO42-。
（4）H2S有很强的还原性，易被HNO3氧化为SO2。
（5）MnS 的值较大,而在酸性溶液中[S2-]很小,故达不到其溶度积；(NH4)2S溶液偏碱性，[S2-]较大，可达到其溶度积。
【10-10】以S和NaSO4为原料，如何制取Na2S2O3？写出反应方程式。
解：亚硫酸钠与硫共煮后，经过滤、蒸发、结晶可制得硫代硫酸钠。
点燃10. S + O2 === SO2SO2＋Na2CO3 === Na2SO3 + CO2S + Na2SO3 === Na2S2O3【10-11】将下列酸按强弱的次序排列：H6TeO6HClO4HBrO3H3PO4H3AsO4HIO3解：HClO4>HBrO3>HIO3>H3PO4>H3AsO4>H6TeO6【10-12】古代人常用碱式碳酸铅 2PbCO3·Pb(OH)2(俗称铅白) 作白色颜料作画，这种画长期与空气接触受空气中H2S的作用而变灰暗。
用H2O2 溶液涂抹可使古画恢复原来的色彩。
使用化学方程式指出其中的反应。
解： 2PbCO3·Pb(OH)2+3H2S 3PbS+2CO2+4H2OPbS+4H2O 2 PbSO4+4H2O【10-13】硫单质为黄色固体，由S8分子组成。
加热硫单质生成气态S2分子：S8(s）→4S2(g) （1）用杂化轨道理论预测S8中S的杂化类型和S—S—S的键角。
（2）用分子轨道理论预测S2中S—S键的键级，该分子是顺磁性还是反磁性？（3）用平均键能估算该反应的焓变，高温还是低温对此反应有利？解：略。
【10-14】试用简便的方法鉴别Na2S、Na2SO3、Na2SO4、 Na2S2O3。
解：滴入稀盐酸，有臭鸡蛋味气体产生的是Na2S，有刺激味气体产生的是Na2SO3，既有刺激味气体产生又有黄色沉淀出现的是Na2S2O3，没变化的是Na2SO4。
【10-15】有一瓶白色粉末状固体，它可能是 Na2CO3、NaNO3、Na2SO4、NaCl或NaBr，试设计鉴别方案。
解：NaCO NaNO Na SO NaCl NaBr红棕色气体 NaNO 3Na CO Na SO 3Na 2CO 3Na 2SO 4NaCl NaBr15.将拜师粉末溶解在水中，取一份水溶液加入氯化钡，若生成白色沉淀，则取出沉淀，用盐酸溶解之，可溶则白色粉末是碳酸钠，不溶为硫酸钠。
若无沉淀生成，则另取一份水溶液，加入硝酸银，无沉淀生成，白色粉末为硝酸钠；若析出沉淀，且沉淀可溶于碳酸铵溶液中，白色粉末是氯化钠，否则是溴化钠。
【10-16】完成下列反应方程式： （1）2Na(s) +2NH 3(l) （2）3Cl 2(过量) + NH 3 （3）(NH 4)2Cr 2O 7 (加热)（4）2HNO 3 + S（5）4Fe+10HNO 3(极稀) （6）2Zn(NO 3)2(加热) （7）Pt+4HNO 3 + 18HCl （8）NO 3-+3Fe 2++4H +（9）As 2S 3 +6NaOH （10）Sb 2S 3 +3Na 2S解：△(3) (NH 4)2Cr 2O 7 === N 2 + Cr 2O 3 + 4H 2O (4) 2HNO 3 + S === H 2SO 4 + 2NO ↑△△△(6) 2Zn(NO 3)2 === 2ZnO + 4NO ↑ + 8H 2O (7) NH 4NO 3 === N 2O ↑ + 2H 2O16. (1) 2Na + 2NH 3(l) === 2NaNH 2 + H 2↑ (2) 3Cl 2(过量) + NH 3 === NCl 3 + 3HCl(5) 8Fe + 30HNO 3(极稀) === 3NH 4NO 3 + 8Fe(NO 3)3 + 9H 2O (8) 3Pt + 4HNO 3 + 18 HCl === 3H 2[PtCl 6] + 4NO ↑ + 8H 2O (9) NO 3- + Fe 2+ + H + === Fe 3+ + NO 2↑ + H 2O(10) As 2S 3 + 6NaOH === Na 3AsS 3 + NaAsO 3 + 3H 2O【10-17】试解释：（1）N 2很稳定，可用作保护气；而磷单质白磷却很活泼，在空气中可自燃。
