第15章氧族元素--大学无机化学
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无机化学——氧族元素无机化学,氧族元素氧族元素是周期表中第16族元素,包括氧、硫、硒、碲和钋。
这些元素的电子构型都是 ns2 np4,因此它们在化学性质上有些相似。
本文将重点讨论氧族元素的性质和应用。
首先,氧族元素的化学性质主要受到它们的电子构型的影响。
由于氧族元素的 np4 外层电子非常稳定,因此它们都倾向于接受两个电子,形成-2 价的阴离子。
这使得氧族元素在化合物中通常呈现-2 价,例如氧化物(O2-)、硫化物(S2-)等。
然而,这并不意味着氧族元素只能形成-2 价,它们还可以形成其他价态,如+4、+6等。
氧族元素参与的化学反应主要包括氧化反应和还原反应。
它们在氧化反应中往往是氧化剂,能够接受电子使其他物质发生氧化。
例如,氧气(O2)是最常见的氧化剂,可以与其他物质反应生成氧化产物。
氧化剂的强弱顺序为:O2>S>Se>Te>Po。
在还原反应中,氧族元素的化合物可以接受电子,发生还原。
例如,硫酸(H2SO4)可以被还原成二氧化硫(SO2)。
氧族元素在生物和环境中起着非常重要的作用。
氧是地球上最常见的元素之一,占据大气中的21%。
它是细胞呼吸和许多生物代谢反应的关键组分,在维持生命中起着至关重要的作用。
此外,氧还参与水的形成和氧化燃烧等重要过程。
硫是地球上第10常见的元素,在自然界中以硫化物和硫酸盐的形式广泛存在。
硫化物在地下矿床中存在,如铅、锌和铜的硫化物,通过提取和加工可以得到对应的金属。
硫酸是一种重要的化学品,在工业生产中广泛应用,如肥料、造纸、皮革制品等。
硒在生物体内有重要的生理作用,是人体中一种必需的微量元素。
它参与抗氧化作用和免疫反应,对维持机体正常生理功能起着重要的作用。
然而,长期摄入过多的硒会导致中毒,因此硒的摄入量需要控制在适当的范围内。
碲是一种具有金属和非金属特性的半金属元素。
它在半导体工业中有重要应用,用于制造太阳能电池和热敏电阻等器件。
此外,碲还具有光电效应和光敏化学反应的特性,在一些领域具有潜在的应用前景。
无机化学《氧族元素》教案教学要求]1. 掌握臭氧、过氧化氢的结构和性质。
2. 掌握硫化氢的特性及硫化物的水溶性。
3. 了解掌握硫的氧化物、含氧酸及其盐的结构、一般性质及用途。
[ 教学重点]1. 氧的单质及双氧水的结构、制备和性质2. 硫的单质及重要化合物的结构、制备和性质[ 教学难点]1. 氧的单质及双氧水的结构、制备和性质2. 硫的单质及重要化合物的结构和性质[ 教学时数]6 学时[ 教学内容]1. 氧族元素的通性2. 氧及其化合物3. 硫及其化合物15-1 氧族元素的通性一、氧族元素的存在氧族元素有氧、硫、硒、碲和钋五种元素。
氧是地球上含量最多,分布最广的元素。
约占地壳总质量的46.6% 。
它遍及岩石层、水层和大气层。
在岩石层中,氧主要以氧化物和含氧酸盐的形式存在。
在海水中,氧占海水质量的89% 。
在大气层中,氧以单质状态存在,约占大气质量的23% 。
硫在地壳中的含量为0.045% ,是一种分布较广的元素。
它在自然界中以两种形态出现棗单质硫和化合态硫。
天然的硫化合物包括金属硫化物、硫酸盐和有机硫化合物三大类。
最重要的硫化物矿是黄铁矿FeS2,它是制造硫酸的重要原料。
其次是黄铜矿CuFeS2、方铅矿PbS 、闪锌矿ZnS 等。
硫酸盐矿以石膏CaSO 4· 2H 2 O 和Na2SO 4 · 10H 2 O 为最丰富。
有机硫化合物除了存在于煤和石油等沉积物中外,还广泛地存在于生物体的蛋白质、氨基酸中。
单质硫主要存在于火山附近。
二、氧族元素的基本性质氧族元素的一些基本性质性质氧硫硒碲原子序数原子量价电子构型常见氧化态815.992s 2 2p 4-2,-1,01632.063s 2 3p 4-2,0,+2,+4,+63478.964s24p 4-2,0,+2,+4,+652127.605s 2 5p 4-2,0,+2,+4,+6共价半径/pmM 2 - 离子半径/pm第一电离能/(kJ/mol)第一电子亲合能/(kJ/mol) 第二电子亲合能/(kJ/mol) 单键解离能/(kJ/mol)电负性(Pauling 标度) 661401314141-7801423.441041841000200-5902262.58117198941195-4201722.55137221869190-2951262.10三、氧族元素的电极电势氧的电势图:2.07 0.68 1.77φ A θ / V O 3 ——— O 2——— H 2 O 2 ——— H 2 O1.24 –0.08 0.87φ B θ / V O 3 ——— O 2 ——— HO 2 -——— OH –硫的电势图:2.05 0.20 0.40 0.50 0.14φ A θ / V S 2 O 82 -——— SO 4 2 -——— H 2 SO 3 ——— S 2 O 3 2 - ——— S ——— H 2 S-0.92 -0.58 -0.74 -0476φ B θ / V SO 4 2 - ——— SO 3 2 - ——— S 2 O 3 2 -——— S ——— S 2 -15-2 氧及其化合物一、单质氧自然界中的氧含有三种同位素,即16 O 、17 O 和18 O ,在普通氧中,16 O 的含量占99.76% ,17 O 占0.04% ,18 O 占0.2% 。