常见非金属元素及其化合物P区元素课件.ppt

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1、常见非金属元素及其化合物P区元素内容提要 学习目的 主要介绍卤族元素、氧族元素、氮族元素、碳族元素中常见非金属元素及其重要化合物的性质，深刻认识物质结构与物质性质的关系，为分析化学、生物化学检验、血液学检验等后续课程的学习打下基础。内容提要 知识要求 1.掌握常见非金属元素及其重要化合物的性质；掌握非金属元素性质中的一些变化规律。2.熟悉卤素、氧族元素、氮族元素、碳族元素的通性。3.了解非金属元素在医药领域及生活、生产中的应用。内容提要 能力要求 熟练掌握物质性质的实践技能，学会常见非金属离子的鉴定技术；学会运用物质的化学性质分析、解决实践、生活和工作中的化学问题，正确使用化学物质。第一节 卤

2、族元素 (一)卤族元素的通性(二)卤化氢和卤化物(三)含氧酸及其盐(四)拟卤素第二节 氧族元素(一)氧族元素的通性(二)氧和氧的化合物(三)硫和硫的化合物内容提要内容提要第三节氮族元素(一)氮族元素的通性 (二)氮的氧化物(三)氨和铵盐(四)硝酸及其盐(五)磷和砷第四节碳硅硼(一)碳族元素的通性(二)碳及其化合物(三)硅和硼引言人体内非金属元素在周期表中的分布注：人体必需宏量元素，人体必需微量元素，_为有害元素引言 人体内非金属元素在周期表中的分布引言 C、H、O、N、S、P组成了水、蛋白质、糖类、脂肪等人体的主要组成物质，P、O、F与金属元素Ca组成了骨组织。F以氟化钙的形式存在于人的骨骼和

3、牙齿中，缺氟容易引起龋齿。碘是甲状腺激素的重要组成成分，缺碘造成甲状腺肿大，导致智力低下、聋哑、身材矮小等。是多种体液的主要成分，食物中缺少氯时会引起多种病症。引言 P在人体和生命中具有重要的意义：骨骼中失去磷，人体就会缩成一团；肌肉失去磷，就会失去运动能力；脑子失去磷，人的一切思想活动就会立即停止。Se能够抑制过氧化、抗毒性、刺激免疫球蛋白及抗体的产生，具有抑制癌细胞的作用，并为智力发育的营养素。P区元素概述 p p 区元素包括 A A 族和 0 族元素。p 区元素沿 BSiAsTeAt 对角线分为两部分，对角线右上角的元素（含对角线上的元素）为非金属元素，对角线左下角的元素为金属元素。在同

4、一族中，p 区元素的原子半径自上而下逐渐增大，元素的非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。同一族 p 区元素中，第一个元素的原子半径最小，电负性最大，与同族其他元素相比，化学性质有较大的差异。p 区元素的价层电子组态为 ns2np16，大多数都有多种氧化值。A 族、A 族和 A 族元素的较低正氧化值化合物的稳定性，在同一族中总的趋势从上到下逐渐增强；但最高氧化值化合物的稳定性则从上到下逐渐减弱。同一族元素这种从上到下低氧化值化合物比高氧化值化合物稳定的现象，称为惰性电子对效应。一般认为，A 族元素从上到下，最外层 s 轨道中的一对电子越不容易参与成键，因此高氧化值化合物容易获得两个电子而形成 ns

5、2 电子组态。惰性电子对效应也存在于 A 族元素和 VA 族元素中。P区元素概述 p 区元素的电负性较大，它们在许多化合物中都以共价键与其他元素原子结合。除 In 和 Tl 元素外，p 区元素形成的氢化物都是共价化合物，且相对原子质量较大元素形成的氢化物不稳定。例如，V A 族元素的氢化物的稳定性为：NH3 PH3 AsH3 SbH3 BiH3 在 p 区元素中，第二周期元素的性质也表现出反常，氮、氧、氟单质的单键键能分别小于第三周期元素磷、硫、氯单质的单键键能，与通常情况下单键键能在同一主族中从上到下依次递减的规律不符。造成这一反常现象的原因，是由于 N、O、F 元素 的原子半径小，成键时两

6、个原子间距离较近，原子中未成键的电子间有比较明显的排斥作用，从而削弱了共价单键的键能。第二周期 p 区元素的原子最外层只有 2s 和 2p 轨道，其配位数一般不超过 4。而其他周期 p 区元素的原子最外层有 d 轨道，可以形成更高配位数的化合物。从第四周期起，在 s 区元素和 p 区元素之间插入了 d 区元素和 ds 区元素，使第四周期 p 区元素的有效核电荷显著增大，原子半径比同周期的 s 区元素显著减小。因此，第四周期 p 区元素的性质在同族中也显得比较特殊,表现出异样性。P区元素概述 在第五周期和第六周期的 p 区元素之前，也排列着 d 区元素和 ds 区元素(第六周期前还排列着 f 区

7、元素)，它们对这两个周期的元素也有类似的影响，使各族第四、五、六周期三种元素性质又出现了同族元素性质的递变情况，但这种递变远不如 s 区元素那样有规律。第六周期 p p 区元素受镧系收缩的影响，与第五周期同族元素的性质比较接近。第五周期元素的原子半径与第六周期元素的原子半径相差不太大，而第四周期元素的原子半径与第五周期同族元素的原子半径相差较大。P区元素概述 p 区元素具有以下特征性质：(1)第二周期元素具有反常性质；(2)第四周期元素表现出异样性；(3)各族第四、五、六周期三种元素性质缓慢地递变；(4)各族第五、六周期两种元素性质相似。P区元素概述第一节 卤族元素第一节 卤族元素 卤素的基本

8、性质 F Cl Br I原子序数 9 17 35 53价电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5原子半径pm 64 99 114 133电负性（鲍林）4.0 3.2 3.0 2.7 氧化数 1,0 1,0,1,0,1,0,1,3,1,3,1,3,5,7 5,7 5,7A：F Cl Br I At (X)第一节 卤族元素非金属性逐渐增强活泼的非金属元素。F Cl Br I在化合物中常见氧化数为1。氯、溴、碘还表现出1、3、5、7的氧化态。一、卤族元素的通性第一节 卤族元素+1氧化态+3氧化态+5氧化态+7氧化态一个电子跃迁二个电子跃迁三个电子跃迁第一节 卤族元素二、卤化氢

9、和卤化物 卤化氢 氢卤酸 卤化物 （HX）（HX）(MXn)+H2O+碱 卤化氢（HX）为无色、有强烈刺激性气味的气体，极易溶于水。第一节 卤族元素 HIHBrHClHF卤离子具有还原性，还原能力强弱顺序为：I BrCl F 卤素单质的氧化能力强弱顺序为：F2 Cl2 Br2 I 2氢卤酸均为挥发性酸。酸性强弱顺序为：第一节 卤族元素 溶于四氯化碳中显棕色溶于四氯化碳中显紫红色或遇到淀粉显蓝（紫）色BrBr2 2-CCl-CCl4 4I I2 2-CCl-CCl4 4I I2 2-淀粉第一节 卤族元素 氢氟酸能够腐蚀玻璃：用于刻蚀玻璃制品上的标志和花纹，并贮存于塑料或铅制容器中。第一节 卤族元

10、素 大多数金属卤化物易溶于水，但氯、溴、碘的银盐则难溶于水、不溶于硝酸中。AgCl、AgBr、AgI的颜色和溶解性存在明显的差异。卤化银 颜 色 加入硝酸 加入氨水 加入硫代 硫酸钠 AgCl白 色 不溶解 溶 解 溶 解 AgBr淡黄色 不溶解 部分溶解 溶 解 AgI 黄 色 不溶解 不溶解 不溶解第一节 卤族元素+NH3AgClAgIAgBr+Na2S2O3+NH3+Na2S2O3+NH3+Na2S2O3第一节 卤族元素 三、卤素含氧酸及其盐 卤素含氧酸：名 称 氧化数 氯 溴 碘 次卤酸 1HClO HBrO HIO 亚卤酸 3 HClO2 HBrO2 卤 酸 5 HClO3 HBrO

11、3 HIO3 高卤酸 7 HClO4 HBrO4 HIO4、HIO6第一节 卤族元素 性质：强氧化性、不稳定性。(一)次氯酸（HClO）及其盐次氯酸因强氧化性而具有杀菌和漂白作用。Cl2 H2O HClHClO第一节 卤族元素氯气、漂白粉常用作消毒剂和漂白剂。次氯酸是一种弱酸，很不稳定，室温即分解放出氧气。第一节 卤族元素(二)氯酸（)及其盐在催化剂存在下，氯酸钾受热分解：用于实验室中氧气的制备。第一节 卤族元素 氯酸钾与硫、磷、碳等易燃物质混合，极易爆炸，用于制造炸药、火柴、烟火等。第一节 卤族元素(三)高氯酸（)及其盐高氯酸为最强的无机酸，比较稳定。高氯酸的冰醋酸溶液为分析化学中非水 酸碱

12、滴定的标准溶液。高氯酸因其钾盐难溶于水而用于鉴定K。第一节配合物的基本概念第一节 卤族元素 四、拟卤素 拟卤素 拟卤离子 (CN)2(氰)CN-(氰离子)(SCN)2(硫氰)SCN-(硫氰酸根离子)(一)氰化氢（HCN）和氰化物 氰化氢 氢氰酸 氰化物（HCN）（HCN）M(CN)n第一节配合物的基本概念第一节 卤族元素 氰化钾和氰化钠均为剧毒品。毫克数量级即可致死。工业废水中氰化物排放标准：0.05mgL-1。氰离子（）具有还原性：氯气可以氧化废水中的氰化物。第一节 卤族元素 氰离子（）具有强配位性:工业上，使用硫酸亚铁和消石灰除去废水中的氰化物。铁氰化钾（）和亚铁氰化钾（）为 、的鉴定试剂

13、。第一节 卤族元素 亚铁离子的鉴定 铁离子的鉴定 铜离子的鉴定(二)硫氰化物（硫氰酸盐）血红色该反应为 与 的特效鉴定反应。第一节 卤族元素课堂练习1.不能用玻璃瓶盛放的酸是（）AHCl BHF CHNO3 DH2SO4 2除去液溴中溶解的少量氯气，可向其中加入的物质是（）A氯化钠 B液溴C氯气 D溴化钾答案：1.B、2.D第一节 卤族元素4下列物质具有漂白作用的是（）A.氯水 B.次氯酸钙 C.氯化钙 D.碳酸钙 E.氟化氢3.下列物质能使淀粉KI试纸变蓝的是（）A.氢氟酸 B.碘溶液 C.碘化钾溶液 D.氯化钠溶液 E.溴水答案：3.B、E 4.A、B第二节 氧族元素第二节 氧族元素 A：

14、O S Se Te Po氧族元素的基本性质：O S Se Te Po原子序数 8 16 34 52 84价电子构型 2s22p4 3s23p4 4s24p4 5s25p4 6s26p4原子半径pm 66 104 117 137 153电负性（鲍林）3.5 2.5 2.4 2.1 2.0 氧化数 2,2,0,2,0,2,0,1,0 2,4 2,4 2,4 ,6 ,6 ,6第二节 氧族元素一、氧族元素的通性比较活泼的非金属性。O S Se Te Po典型非金属 金属在化合物中常见氧化数为2。硫、硒、碲还表现出2、4、6的氧化数。非金属性逐渐增强第二节 氧族元素+2氧化态+4氧化态+6氧化态一个电子

15、跃迁二个电子跃迁第二节 氧族元素O约占地壳重量47%约占空气体积21%氧单质 化合态氧动植物体矿物岩石 化合态氧二、氧和氧的化合物第二节 氧族元素(一)臭氧（）3O2 2O3紫外线照射电火花大气平流层中存在的臭氧层能够吸收太阳光的紫外辐射，保护着地球表面上的一切生物。人类大量使用的矿物燃料和氯氟烃，臭氧层正遭到破坏。第二节 氧族元素 蓝色气体，强氧化剂。用于饮水消毒、空气净化以及含有机物废水的处理。(二)过氧化氢俗称双氧水，常用其水溶液。过氧基：O O过氧化氢：H O O H979794第二节 氧族元素 中O的氧化数为1：H2O（2）氧化剂O2（0）还原剂 （1）还原氧化第二节 氧族元素实验室

16、中常用的氧化剂，不会引入杂质。常用作漂白剂和消毒剂。不稳定性：置棕色瓶中于阴凉处保存第二节 氧族元素 过氧化氢的鉴定：稳定存在于乙醚中，显蓝色。第二节 氧族元素 实例解析实例：药物分析中，通过在酸性溶液中加入过量的过氧化氢、煮沸至溶液无色后，再加入硝酸和硝酸银试液，并与标准氯化钠溶液比浊的方法检查碘化物中的氯化物。第二节 氧族元素实例解析解析：（无色溶液）（白色）溶液的浑浊度与的含量成正比。溶液的浑浊度不超过标准溶液，则氯化物的含量符合要求。第二节 氧族元素课堂互动1.碘化物中氯化物的检查，能否直接加入硝酸和硝酸银试液进行？为什么？2.醚等有机物因在空气中氧化产生过氧化物，极易发生爆炸，使用时

17、常通过加入或KI检测过氧化物的存在，请解释检测原理。第二节 氧族元素 三、硫和硫的化合物二氧化硫、亚硫酸、亚硫酸盐 三氧化硫、硫酸、硫酸盐过二硫酸盐硫化氢和硫化物硫代硫酸盐硫的化合物(一)单质硫(二)硫的化合物第二节 氧族元素1.金属硫化物 常见金属硫化物的溶解性和颜色：溶于水溶于稀盐酸溶于浓盐酸溶于浓硝酸仅溶于王水Na2S(白色)K2S(白色)(NH4)2S(白色)MnS(肉色)ZnS(白色)FeS(黑色)CdS(黄色)PbS(黑色)SnS(褐色)CuS(黑色)Cu2S(黑色)Ag2S(黑色)Hg2S(黑色)HgS(黑色)第二节 氧族元素 硫离子（）的鉴定反应：2.硫代硫酸钠商品名：海波；俗

18、称：大苏打遇酸分解：（淡黄色）该反应可作为 的鉴定反应。第二节 氧族元素还原性：该反应为碘量法的基本反应。硫代硫酸钠常用作药物制剂中的抗氧化剂。医药上用作卤素、重金属、氰化物中毒时的解毒剂。第二节 氧族元素3.过二硫酸盐强氧化剂，在银离子(Ag+)催化下，可将 氧化为 ：第二节 氧族元素如何区别硫化物、亚硫酸盐、硫酸盐、硫代硫酸盐？【难点释疑】硫化物、亚硫酸盐、硫酸盐、硫代硫酸盐是最常见的四种含硫化合物。其中，硫化物、亚硫酸盐、硫代硫酸盐在酸性溶液中均不稳定而分解。它们之间的比较见表。第二节 氧族元素化合物 硫化物 亚硫酸盐 硫代硫酸盐 硫酸盐 与盐酸的反应试纸变黑，无色 H2S 臭鸡蛋气味，

19、使湿润醋酸铅 试纸变黑，无色 SO2 刺激性气味，使湿润硝酸亚汞 无色SO2和黄色 S，刺激的气味不 反 应 利用四种含硫化合物与盐酸作用的差异，使用盐酸、醋酸铅试纸、硝酸亚汞试纸，可以将硫化物、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、硫酸盐及其溶液区别开。第三节 氮族元素第三节 氮族元素 A：N P As Sb Bi氮族元素的基本性质：N P As Sb Bi原子序数 7 15 33 53 83价电子构型 2s22p3 3s23p3 4s24p3 5s25p3 6s26p3原子半径pm 70 110 121 141 155电负性（鲍林）3.0 2.1 2.0 1.9 1.9 氧化数 -3,0,+1,-3,0,

20、-3,0,(-3),0,(-3),0,+2,+3，+3,+5 +3,+5 +3,+5 +3,+5 +4,+5 第三节 氮族元素 一、氮族元素的通性 N P As Sb Bi典型非金属 典型金属非金属性逐渐增强主要氧化数为3、3和5，形成正氧化数的趋势明显。第三节 氮族元素二、氮的氧化物重要：、。工业尾气、燃料废气和汽车尾气中含有的 和 是大气污染的主要来源。土壤中植物养料的来源之一第三节 氮族元素三、氨和铵盐(一)氨（）无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水，水溶液称氨水。氨水显碱性，是最常用的弱碱溶液。常见的配位体。_OHNH OHNH OHNH42323+第三节 氮族元素 H3 N:AgH3

21、NAgNH3 第三节 氮族元素 用于难溶金属盐和氢氧化物的溶解。(二)铵盐无色晶体，易溶于水。第三节 氮族元素 遇强碱分解：实验室制备氨气的反应。鉴定铵离子的特效反应：使红色石蕊试纸变蓝。2NH4NO3 N2 O2 4H2O(NH4)2SO4 NH3 NH4HSO4第三节 氮族元素受热分解，产物视酸的性质而不同：挥发性酸：NH4Cl NH3 HCl非挥发性酸：氧化性酸：第三节 氮族元素四、硝酸及其盐（一）硝酸硝酸为挥发性强酸，见光或受热分解。4HNO3 4NO2 O2 2H2O见光或硝酸具有强氧化性。能够与几乎所有金属（金、铂等除外）反应，还原产物一般为：第三节 氮族元素浓硝酸 稀硝酸 活泼金

22、属与极稀硝酸 王水(浓硝酸与浓盐酸1:3的混合物)具有比硝酸更强的氧化性，可溶解金、铂等贵金属。第三节 氮族元素（二）硝酸盐均为无色晶体，易溶于水。受热分解产生氧气:可为高温供氧剂。第二节 氮族元素五、磷和砷(一)磷1.磷酸酐()与水反应生成各种磷酸：2H2O(冷)2H2O(热)2H2O(沸)强烈的吸水性，是实验室常用的、吸水性最强的干燥剂。第三节 氮族元素2.磷的含氧酸及其盐 正磷酸 焦磷酸 三磷酸 偏磷酸 亚磷酸次磷酸化学式 P的氧化数 +5 +5 +5 +5 +3 +1 磷酸为非挥发性的中强三元酸。可形成正盐、一氢盐和二氢盐三级盐。磷酸二氢盐易溶于水，磷酸一氢盐中仅有钾、钠、铵盐易溶于水

23、。磷酸一氢盐和磷酸二氢盐为常用的缓冲对。第三节 氮族元素 磷酸根离子的鉴定：磷酸盐和过量的钼酸铵在含硝酸的溶液中受热，慢慢析出黄色沉淀。(二)砷1.氧化物及含氧酸 As的氧化数 3 5氧化物 (三氧化二砷）(五氧化二砷)含氧酸 （亚砷酸）(砷酸)第三节 氮族元素剧毒品!致死量约为0.1g。三氧化二砷()，俗称吡霜。白色粉未状固体。三氧化二砷和亚砷酸()为偏酸性的两性化合物。在碱性溶液中，亚砷酸盐为还原剂:第三节 氮族元素在酸性溶液，砷酸表现出氧化性：2.砷化氢（）马氏试砷法：用于砷的检验。加热部位形成亮黑色的“砷斑”第四节 碳、硅和硼第四节 碳、硅和硼A：C、Si、Ge、Sn、PbA：B、Al

24、、Ga、In、Tl碳族元素的基本性质：C Si Ge Sn Pb原子序数 6 14 32 50 82价电子构型 2s22p2 3s23p2 4s24p2 5s25p2 6s26p2原子半径pm 77 117 122 141 175电负性（鲍林）2.5 1.8 1.8 1.8 1.9 氧化数 -4,0,0,+2,0,+2,0,+2,0,+2,+2,+4 +4 +4 +4 +4 第四节碳、硅和硼一、碳族元素的通性CSiGeSnPb典型非金属 准金属 典型金属金属性逐渐增强 主要氧化数为4和2。第四节 碳、硅和硼二、碳及其化合物碳单质天然气碳酸盐石 油大气动植物矿物碳的分布蛋白质脂 肪淀 粉纤维素二

25、氧化碳金刚石石墨第四节 碳、硅和硼1.活性炭 具有很强的吸附能力，是药物生产中常用的吸附剂2.二氧化碳和碳酸 通过加热、煮沸的方法可以除去水中溶解的二氧化碳。品红溶液+活性碳第四节 碳、硅和硼碳酸为二元弱酸，可以形成碳酸盐和碳酸氢盐。碳酸氢盐均溶于水，碳酸盐只有碱金属和铵盐易于水。碳酸盐和碳酸氢盐在一定条件下，可以相互转化：第四节 碳、硅和硼这是自然界中溶洞及乳石、石笋等形成的原理。碳酸盐和碳酸氢盐遇强酸分解：是检验碳酸根和碳酸氢根的特效反应。第四节 碳、硅和硼三、硅和硼(一)硅 硅胶具有很强的吸附能力，为常用吸附剂和干燥剂。含的硅胶称变色硅胶，用于实验室中精密仪器的防潮。吸潮第四节 碳、硅和

26、硼(二)硼1.硼酸（）一元弱酸：加入多元醇，酸性大大增强。硼酸及其盐的特效鉴定反应：硼酸与醇生成的硼酸酯，燃烧时产生边缘显绿色的火焰。第四节 碳、硅和硼2.硼砂()为分析化学中标定盐酸溶液的基准物。硼砂珠试验：铁、钴、镍、锰等金属氧化物或盐类，熔解在硼砂熔体中，显出各自的特征颜色。FeCo Cr Ni黄色 蓝色 绿色 紫(热)或棕色(冷)学 习 小 结 本章主要介绍卤素、氧族元素、氮族元素、碳族元素中常见的非金属元素及其重要化合物。一、卤素 1.卤化氢和卤化物 氢卤酸的酸性：HIHBrHClHF卤离子（X）的还原性：IBrClF与卤素单质（X2）的置换反应：F2Cl2Br2I2 学 习 小 结

27、卤化银 AgCl（白色），不溶于硝酸，溶于氨水和硫代硫酸钠溶液中 AgBr（浅黄色），不溶于硝酸，溶于硫代硫酸钠溶液中 AgI（黄色），不溶于硝酸，氨水，硫代硫酸钠溶液中 2.含氧酸及其盐 主要类型 次氯酸（HClO）、次氯酸盐氯酸（HClO3）、氯酸盐高氯酸（HClO4）、氯酸盐主要性质不稳定性：易分解产生氧气强氧化性学 习 小 结3.拟卤素 氢氰酸（HCN）氰化物（CN）硫氰化物（SCN）：剧毒性还原性：碱性溶液中，被氯气氧化强配位性：与金属离子生成无毒性的配合物与Fe3生成血红色的配合物二、氧族元素1.和氧的化合物 臭氧（O3）：强氧化性，并具有杀菌作用。过氧化氢 不稳定性：易分解产生氧气氧化性：被还原为水，是实验室常用的氧化剂还原性：被强氧化剂氧化，放出氧气学 习 小 结2.硫的化合物 金属硫化物：溶解性及特征颜色硫代硫酸钠 遇酸分解，产生SO2气体和单质S还原性：被X2、CN氧化配位性：与重金属离子形成配合物三、氮族元素氨（NH3）弱碱性：氨水具有碱的通性 配位性：与金属离子形成配合物学 习 小 结铵盐水溶性：铵盐易溶于水遇碱、受热分解产生氨气硝酸（HNO3）：三大强酸之一，强氧化性酸 硝酸盐：易溶于水，受热分解产生氧气磷酸（H3PO4）：中强酸磷酸盐（磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐）：水溶性三氧化二砷亚砷酸盐 剧毒性氧化性和还原性