华东理工大学现代基础化学第 12 章课件

第12章 非金属元素通论和氮、硼、稀有气体

12.1 元素的发现、分类及其在自然界 的存在 12.2 非金属元素通论12.3 氮及其化合物

12.4 硼及其化合物12.5 稀有气体

12.1.1 元素的发现与分类

元素的发现与人类进步和科技发展有着紧密的联系。

12.1.1 元素的发现与分类

12.1.2 元素在地壳、海洋和大气中的分布

地球的表面被海洋、陆地 或大气层所覆盖

地壳中主要元素的丰度

12.2 非金属元素通论

12.2.1 非金属单质的结构和性质 1. 非金属单质的结构

某些非金属单质的结构

12.2.1 非金属单质的结构和性质

S8

Sn

某些非金属单质的结构

12.2.1 非金属单质的结构和性质 2. 非金属单质的性质1)非金属单质的结构与物理性质

氯

溴

碘

12.2.1 非金属单质的结构和性质火 山 口 的 硫 磺 硼

名贵的金刚石

12.2.1 非金属单质的结构和性质2)非金属单质的化学性质(1)常温下，卤素与水的反应

2X2 + 2H2O = 4H+ + 4X-+ O2X2 + H2O = H+ + X-+ HXO氧 化 性 增 强

①②

F2 + 2e =

2F-

Cl2 + 2e = 2Cl- Br2 + 2e = 2Br- I2 + 2e = 2I- 4H+ + O2 + 4e = 2H2O

还 原 性 增 强

Eo Eo Eo Eo

2.866V 1.35827V 1.066V 0.5355V

E o 1.229V

12.2.1 非金属单质的结构和性质可以计算得： 2F2 + 2H2O = 4H+ + 4F-+ O2o rGm 631.8kJ mol 1 o 2Cl2 + 2H2O = 4H+ + 4Cl-+ O2 rGm 49.9kJ mol 1 o 2Br2 + 2H2O = 4H+ + 4Br-+ O2 rGm 62.9kJ mol 1

2I2 + 2H2O = 4H+ + 4I-+ O2 实际反应为：

rG 267.6kJ molo m

1

2F2 + 2H2O = 4H+ + 4F-+ O2X2 + H2O = H+ + X-+ HXO ( X 代表 Cl, Br, I )

12.2.1 非金属单质的结构和性质(2)部分非金属单质能与强碱作用(或发生歧化反应)

3S + 6OH-

2S2-+ SO32-+ 3H2O

4P + 3OH-+ 3H2OSi + 2OH- + H2O

3H2PO2- + PH3SiO32- + 2H2

2B + 2OH-+ 2H2OCl2 + 2NaOH(冷)o B

2BO2-+ 3H2NaCl + NaClO + H2O1.358

Cl2 ClE /V 1.358 0.52 o o 14 lg K 14.16 K 1.45 10 0.0592

ClO-

0.52

12.2.1 非金属单质的结构和性质3Cl2 + 6NaOH(热)o B

5NaCl + NaClO3 + 3H2O

E / V ClO3- 0.47 Cl2 1.358 Cl5 (1.358 0.47 ) o o 75 lg K 75.0 K 1.0 10 0.0592Br2与 NaOH反应时，在0℃左右才能得到次溴酸盐， 在50 ℃~80 ℃得到的产物几乎全部是溴酸盐。

3Br2 + 6NaOH

5NaBr + NaBrO3 + 3H2O

I2在所有温度下歧化速率都很快，当I2与 NaOH反应 时能定量得到碘酸盐。

3I2 + 6NaOH

5NaI + NaIO3 + 3H2O

12.2.1 非金属单质的结构和性质(3)许多非金属单质不与盐酸或稀硫酸反应，但可以与 浓硫酸或浓硝酸反应。

3C+4HNO3(浓) 3CO2+4NO+2H2O C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O 3P+5HNO3(浓)+2H2O 3H3PO4+5NO S+2HNO3(浓) H2SO4+2NO B+3HNO3(浓) H3BO3+3NO2 2B+3H2SO4(浓) 2H3BO3+3SO2 I2+5H2SO4(浓) 2HIO3+5SO2+4H2O3Si + 4HNO3+18HF

3H2SiF6 + 4NO + 8H2O

12.2.2 非金属元素的氢化物 1. 氢化物的还原性 氢 化 物空间 构型 举例

B2H6

CH4 SiH4

NH3 H2O PH3 H2S AsH3 H2Se H2Te

HF HCl HBr HI

还 原 性 增 强

氢化物的还原性减弱

继续

12.2.2 非金属元素的氢化物① NaCl(s)+H2SO4(浓) ② 2KBr(s)+3H2SO4(浓) ③ 8KI(s)+9H2SO4(浓) NaHSO4 +HCl 2KHSO4+SO2+Br2+2H2O 8KHSO4+H2S+4I2+4H2O NH3 PH3 AsH3 H2O H2S H2Se H2Te HF HCl HBr HI 酸 性 增 强

2. 氢化物的酸碱性B2H6 CH4 SiH4

酸 性 增 强