第十一章 P区元素
§ 11-1 卤族
§ 11-2 氧族元素
§ 11-3 氮族元素
§ 11-4 碳族元素
§ 11-5 硼族元素
§ 11-6 p区元素
无机化学
引言,
宇宙万物皆为 100多种元素组成的,作为现代的技
术人员,尤其是环境专业的人员应该深入了解
元素化学,才能更好地在探索物质世界中获得
更多的自由。所以从现在开始我们讨论元素化
学。在这里我们主要讨论元素及其化合物的性
质及其用途。
无机化学
§ 11-1 卤族 （ F,Cl,Br,I,At）
1-1,通性
1-2．卤素单质及其化合物
无机化学
1-1,通性
1．价电子层结构
2．成键特征
价电子层结构 ns2np5
∵ 价电子数最多, 半径是同周期中最小的,E较大且电负性也较大 。
∴ 卤素是活泼的非金属。
① 与活泼 M形成离子键 。
② 大多数形成共价键 。
a,共价单键 （ 极性非金属 ） 。
b,配位键 ∵ X是有孤电子对 。
如 [FeF6]3－, [CuCl2]－, [CuCl4]2－
③ 除 F外其余 X都可有过氧化态 +1+,+3,+5、
+7。
∵ 第三周期开始具有 nd轨道可参加成键，因 X
含有一个未成对电子，再拆开一队电子参与成
键，其成键电子就增加 2个，所以在增加的基
础上其氧化数总是奇数。
无机化学
1-2．卤素单质及其化合物
① 物性
② 化性
无机化学
① 物性
见 p522表 12-2 。
颜色 ↓
∵ 能级间隔 ↓, 电子跃迁所需能量 ↓ （ ↓ ）, 随分子量 ↑,
色散力 ↑, 熔沸点 ↑ 。 I2在 比较大的溶剂中发生溶剂化反应
∴ 是棕色, 如在水, 乙醇, 乙醚 。 KI+I2 KI3
∵ I2在 比较小的溶剂中不发生溶剂化反应；
∴ 是紫色, （ 分子本身的颜色 ）
卤素单质有毒, 极强的腐蚀性
??????? ?? 2222 IBrClF
?
无机化学
② 化性
与大多数金属, 非金属作用生成相应的产物,
与水作用, 与碱作用, 与盐反应 。
注意反应条件 。
无机化学
2．重要化合物
① HX
② 卤化物
无机化学
① HX
还原性 ↑, 酸性 ↑
熔沸点 （ 特高 ）
逐渐降低 ∵ 色散力 ↑
HF的特性：熔沸点特高 （ 氢键 ）, 是一种弱酸, 但无还原性 。
可与：
SiO2+4HF=2H2O+SiF4↑
CaSiO3+6HF=CaF2+2H2O+SiF4
其它 HX无此性质。
??????? ?? HIH B rH C lHF
无机化学
卤化物
按组成分, 金属卤化物和非金属卤化物；按键型分, 离子型
和共价型 。
熔沸点 ↓
大多数 MX易溶于水, AgX,HgX2难溶 （ X=Cl,Br,I）
但 AgF易溶 。
非金属卤化物熔沸点由 F→ I↑ 。
∵ 色散力 ↑
??????? ?? MIMB rMC lMF
无机化学
③ 卤素含氧酸及其盐
sp3 XO XO XO XO
酸性 ↓ 直线型 V型 三角锥 四面体
热稳定性 ↓ HClO HClO2 HClO3 HClO4
HBrO HBrO2 HBrO3 HBrO4
HIO3 HIO4 H5IO6
酸性 ↑, 热稳定性 ↑, 氧化性 ↓
热稳定性 酸 <盐；
氧化性 酸 >盐。
无机化学
§ 11-2 氧族元素
2-1 通性
2-2 单质极其化合物
无机化学
2-1 通性
1．价电子层结构
2．成键特征
无机化学
1．价电子层结构 ns2p4
活泼性：氧族 <卤素
同一族从上到下，由活泼非金属 → 金属
无机化学
2．成键特征
① 氧与大多数金属形成离子键,而 S,Se、
Te 只能与活泼金属形成离子键；
② Se,Te与大多数金属和非金属形成共价
化合物
a,共价单键, S––S,–O–
b·共价双键 Ｏ＝Ｏ, ＡＳ
ｃ 共价三键
ｄ 配位键
ｅ 反馈 π键, 如ＳＯ
③硫的自相成键 Ｓ ８ Ｈ ２ Ｓ ｎ Ｏ ６
?2
4
OH
O
S
O
HO —
：：
：：
—
..
..
???
???
无机化学
2-2单质极其化合物
１ 单质
２ 重要化合物
无机化学
１ 单质
①臭氧 氧
②硫
无机化学
①臭氧 氧
1.结构
2.性质
无机化学
1.结构
２个 σ键，１个 π 键
键角１１６,８度,键长１
２７,８ pｍ
键能，反磁性
1个 σ键,2个 π 键
180,494kJ·mol–1
顺磁性
4
3
3
2
无机化学
2.性质
Ｏ ２ Ｏ ３ 具有氧化性, Ｏ ３ 是淡蓝色气体, 有一种鱼腥味,
不如氧气稳定, 常温下分解,
２Ｏ ３ ３Ｏ ２
利用它的氧化性可以处理工业废水, Ｏ ３ 不但可 以
分解不易降解的聚氯烃笨, 苯酚及萘等烷烃化合物, 不
饱和化合物, 还可以使有色基团如重氮伤氮的双键分
裂, Ｏ ３ 对重水性染料的脱色效应也很好所以是一种优
良的净水剂和脱色剂, 杀菌剂, 也是高能燃料的氧化
剂,
?
无机化学
②硫
A.结构
B.性质
C.用途
无机化学
A.结构
同素异形体：菱形硫 ――单斜硫 ――弹性硫
结构：
369K 463K
无机化学
B.性质
不溶于水, 易溶于有机溶剂如ＣＳ ２,
化学性质比较活泼, 可于大多数金属与非
金属反应 （ Ｉ ２ 除外 ）, 可与氧化性的酸
碱反应
无机化学
举例
Ｓ＋６ＨＮＯ 3＝Ｈ 2ＳＯ 4＋６ＮＯ ２ ↑ ＋２
Ｈ ２ Ｏ
3S＋ 6NａＯＨ ２Ｎａ ２ Ｓ＋Ｎａ ２ ＳＯ ３
＋３Ｈ ２ Ｏ
４Ｓ＋６ＮａＯＨ ２Ｎａ ２ Ｓ＋３Ｈ ２ Ｏ
+Ｎａ ２ Ｓ ２ Ｏ ３
??
??
无机化学
C.用途
制硫酸、炸药、橡胶、宣纸．
无机化学
２ 重要化合物
①氧化物
②氢化物
③Ｈ ２ Ｏ ２
④硫化物
⑤ＳＯ ２ Ｈ ２ ＳＯ ３ 及其盐
⑥ＳＯ ３ Ｈ ２ ＳＯ ４ 及其盐
⑦硫的其它含氧酸及其盐
无机化学
①氧化物
ａ 分类
b 熔点
ｃ 与水作用
无机化学
ａ 分类,
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
）（复杂
、中性
两性
碱性
酸性
按酸碱性分
共价型
离子型
按键型分
分类
232
32
2
2
P bOP bOOPb
CONO
OAl
ONa
CO
无机化学
差异较大，一般离子晶体较多，分子晶体
较低，可原子晶体的很多，
如ＳｉＯ ２,
b 熔点
无机化学
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
2
2
23
434
M n O
C a OONa
COSO
OOR a O
难溶于水
、与水反应生成碱
、与水反应生成酸
、、不与水反应
溶于水
ｃ 与水作用
无机化学
②氢化物
(Ｈ ２ Ｏ Ｈ ２ Ｓ Ｈ ２ Ｓ e Ｈ ２ Ｔｅ )
A.结构
B.性质
无机化学
A.结构
Ｈ ２ Ｏ Ｈ ２ Ｓ Ｈ ２ Ｓｅ Ｈ ２ Ｔｅ都
是 Ｖ 型结构
无机化学
B.性质
? 为极性分子, 由于水存在氢键, 容沸点反常高, 比热
容是液体中最大的, 密度反常 （ 随密度升高, 密度增
大, 到２７７Ｋ密度最大, Ｔ再继续增大, 密度反而
减小, 因为水 （ 可浮在水？ ） 的其它氢化物的性质第
变与卤化氢相似,
还原性：Ｈ ２ Ｏ Ｈ ２ Ｓ Ｈ ２ Ｓｅ Ｈ ２ Ｔｅ递增,
? 硫化氢有毒, 因为硫化氢可于血红素中Ｆｅ ２＋ 作用
生成ＦｅＳ而失去其生理作用, 规定空气中Ｈ ２ Ｓ＜
０,０１ ｍｇ ·ｄｍ －
无机化学
③Ｈ ２ Ｏ ２
易分解，尤其是在碱性或Ｆｅ ２＋,Ｍｎ ２＋,
Ｃｕ ２＋,Ｃｒ ３＋ 等金属离子活化下更易分解，
过氧化氢既有氧化性也有还原性．
无机化学
④硫化物
金属硫化物大多有颜色, 难溶, （ 碱金属及ＢａＳ除
外 ） 碱金属微溶,
一般Ｋ ＞ 10－ 24,可溶于稀酸, 如Ｚｎ Ｓ, Ｋ ＝
10－ 25～ 10 － 30可溶于浓酸, 如ＣｄＳ；
Ｋ ＜１０ －３０, 不容于 HCl,而溶于浓 HNO3,甚至
王水, 如 CuS,Ag２ S可溶性Ｎ a２ S （ ＮＨ ３ ） ２ Ｓ
常用来涂料, 染料,
0
sp
?sp
强调, Ｎ a２ S,（ ＮＨ ３ ） ２ Ｓ易被 空气
氧化生成ＮａＳ ｘ （ 黄 → 红 ） 见下图
无机化学
⑤ＳＯ ２ Ｈ ２ ＳＯ ３ 及其盐
A.结构
B.性质
C.用途
无机化学
A.结构
2个 σ键，１个 π 键，极性分子，能与有色
物结合生成无色物
43
无机化学
B.性质
性质：ＳＯ ２ ＋Ｈ ２ Ｏ Ｈ ２ ＳＯ ３
Ｈ ２ ＳＯ ３ 不稳定, 是二元弱酸, 可形成两种盐,
ＳＯ ２ Ｈ ２ ＳＯ ３ SO 既有氧化性又有还原性,
? 氧化性 ＳＯ ２ ＞ＳＯ
? 还原性 Ｈ ２ ＳＯ ３ ＜ＳＯ
?
?2
3
?2
3
无机化学
C.用途
ＳＯ ２ 制硫酸，作防腐剂，漂白剂
无机化学
⑥ＳＯ ３ Ｈ ２ ＳＯ ４ 及其盐
A.结构
B.性质
无机化学
A.结构
3个 σ,1个 π
非极性分子．
ＳＯ ３ 中心Ｓ以ＳＰ ２
杂化，与 ３个Ｏ形成
σ键以与外，Ｓ还以
ｐｄ ２ 杂化, 3个Ｏ
的ｐ形成 π
64 64
ＳＯ ３ 以三种形式存在
稳定性 α＞ β＞ γ．
ＳＯ ３ 具有强氧化性, 易水合放出大量热,
ＳＯ ３ （ ｇ ） ＋Ｈ ２ Ｏ （ ｌ ） ＝Ｈ ２ ＳＯ ２
△ rＨ＝－１３２,４
??
?
?
?
33）（
石棉型
类似石棉型
SO?
?
?
Ｈ ２ ＳＯ ４ 的结构：
四面体个４ σ键,
２个ｄ π键 （ 反馈 π键 ）
浓硫酸具有强氧化性和吸水性, 稀硫酸几乎
无氧化性, 但具有酸的同性,
硫酸盐可形成两种盐，正盐和酸式盐．
OH
O
S
O
HO —
：：
：：
—
..
..
???
???
? 浓硫酸具有强氧化性和吸水性, 稀硫酸几乎无氧化
性, 但具有酸的同性,
? 硫酸盐可形成两种盐, 正盐和酸式盐,
? 溶解度：大多数硫酸盐易溶, 但ＰｂＳＯ ４,
ＣａＳＯ ４ 微溶, ＢａＳＯ ４ 难溶,
? 易形成水合物, 如Ｎａ ２ ＳＯ ４ ·１０Ｈ ２ Ｏ等等, 因
为ＳＯ 可与水形成Ｈ键,?2
4
无机化学
⑦硫的其它含氧酸及其盐
ａ 焦硫酸Ｈ ２ Ｓ ２ Ｏ ７ （ 由两个硫酸脱水而
成 ） 它不稳定但其盐稳定, 具有强氧化性,
配合能力,
ｂ 硫带硫酸及其盐硫带硫酸不稳定, 但其
盐稳定, 具有强还原性,
Ｉ ２ ＋２Ｓ ２ Ｏ ＝２Ｉ－＋Ｓ ４ Ｏ
?2
3
?2
6
ｃ 过硫代硫酸及其盐
Ｈ ２ Ｓ ２ Ｏ ８ 可看成是Ｈ ２ Ｏ ２ 中两个Ｈ分
别被ＳＯ 代替, 具有强氧化性,
２Ｍｎ ２＋ ＋５Ｓ ２ Ｏ ＋８Ｈ ２ Ｏ ２ＭｎＯ
＋１０ＳＯ ＋１６Ｈ ＋
注意, 反应酸度, 有催化剂,
?
?Ag
?2
8
?24
?
4
?24
ｄ连硫酸及其盐
Ｈ ２ Ｓ ｘ Ｏ ６ （ｘ＝２～５）除连二硫
酸不易 被氧化以外，其它连多硫酸易被氧
化．
连二硫酸是一种强酸，因为仅有一个
［Ｏ ３ Ｓ－ＳＯ ３ ］ ２－,结构较稳定,
无机化学
§ 11-3 氮族元素
（ Ｎ、Ｐ,As,Sb,Bi）
4–1,通性
4–2．氮及其重要化合物
4–3,磷及其重要化合物
无机化学
4-1通性
1．价电子层结构
2．成键特征
3,N元素电势图
无机化学
1．价电子层结构
ns2np3
非金属活泼性：氮族 〈 氧族 〈 卤素
无机化学
2．成键特征：
① 形成离子键,N与活泼 M；
② 形成共价键氮族元素与大多数 M与非金属 。
P
a,共价单键 P P NH3
P
b,共价双键,Cl––N O,P O
c,共价三键,N N
d,离域 键 。?
③ 反馈键,PO
配位键,[Ag（ NH3） 2]+ 配位数,3,4,6
?3
4
OH
OH
P
O
HO －－
|
::
???
无机化学
3,N元素电势图
由元素电势图看出：
①, +5氧化态在酸性溶液中具有强氧化
性；
②, +3氧化态, 除 HNO3具有氧化性其
余以还原性为主
③, 单质 P及歧化；
④．高氧化态具有强还原性。
无机化学
4–2,氮及其重要化合物
1．氮
2．氮的氢化物
3．氮的氧化物
无机化学
1．氮
结构,N N 1个,2个
NN 946kJ·mol–
∴ N2很稳定,化性不活泼。高温下才与
活泼 M反应在催化剂存在下可与 H2, O2反
应。 N2+Mg Mg3N2
? 22?
高温 ?
无机化学
2．氮的氢化物
① NH3
② 联氨、羟胺、氢叠氨酸
无机化学
① NH3
? 三角锥极性分子，可形成 3个氢键，非水溶
剂。可发生加合反应,Cu+4NH3=[Cu
（ NH3） 4]2+
? 取代反应,2Na+NH3 2NaNH2+H2
? 还原反应,4NH3+5O2 4NO+6H2O 溶
解金属
? 氨盐及水解, 热稳定性差, 无氧化性酸氨
盐热分解为酸和 NH3
u623
?
Pt?
NH4Cl NH3+HCl，无氧化性酸氨盐热分
解为 N2或（ N2O）与 H2O,
（ NH4） 2Cr2O7 N2+Cr2O3+4H2O
NH4NO3 N2O+2H2O
?
?
?
?
??
无机化学
②联氨、羟胺、氢叠氮酸
a联氨 NH2––NH2（ NH3中 H被 –NH3取代 ）,
弱碱性, 强还原剂 。 可作火箭燃料 。
b羟胺,NH2––OH（ NH3中 H被 –OH取代）
固体不稳定，在溶液中较稳定。既有氧化
性，又有还原性，但以还原性为主，其氧
化产物为 N2和 H2O，无污染。联胺是重要
的有机溶剂。
c.氢叠氮酸 HN3 N N N
H
N与 CO为等电子离子
∴ 结构相似为直线型 。
HN不稳定，易爆炸性分解。氢叠氨酸的
盐叫叠氨化物，不稳定，受撞击易爆炸，
如 AgN3,Pb(N3)2 。
无机化学
3．氮的氧化物
①氮的氧化物
②氮的含氧酸及其盐
③氮的卤化物
无机化学
①氮的氧化物
+1 +2 +3 +4 +5
N2O,NO,N2O3,NO2,N2O5
∵ N––O键能为 210kJ·mol–,较弱？
∴ NOX热稳定性较差，易分解易被氧化。
如
NO[( ( (
]
氨氧化物的性质对比见 p660表 14––-5中
2*
1
2
1 )() ss ?? 2*222 )() ss ?? 1
*
2
2
2
4
2 )()() ppxp ???
无机化学
②氮的含氧酸及其盐
a．亚硝酸及其盐
b．硝酸及其盐
c．王水
无机化学
a．亚硝酸及其盐
NO2+NO+H2O 2HNO2（ 淡蓝色 ）
等量
实验室,NaNO2+H2SO4=HNO2+NaHSO4
HNO2极不稳定易分解,Ka=5× 10－ 4。大多数亚
硝酸盐易溶于水。但 AgNO3微溶，所以有亚硝酸
盐有毒致癌物主要是易转化为致癌物亚硝胺。
HNO及其盐既有氧化性，又有还原性（氧化产物
为 NO ）要注意不同物质不同反应条件，其还原
产物不同。 N,N2O,NH3
冰?
?
3
无机化学
b．硝酸及其盐
4NH3+O2 4NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
得 47%~50%HNO3,再加入 Mg（ NO3） 2脱水后
再蒸馏得 56%的浓 HNO3。
结构,见图
HNO3不稳定具有强氧化性, 其还原产物与 HNO3浓
度, 还原剂的还原能有关 。
硝酸盐大多数溶于水，稳定，其氧化性极弱 NO
〈 HNO3 。
Pt?
4
3 ?
6
4?
无机化学
存在 HNO3,Cl2,NOCl均有强氧化性,
HNO3
③ 氮的卤化物，见 p669––表 14––6
c．王水
无机化学
4––3 磷及其重要化合物
1．磷
2．磷的化合物
无机化学
1．磷
白磷 红磷, 黑磷
P4 见下图,，张力大，结构
不稳定。
∴ 白磷化学性质活泼, 易被氧化自燃 。
∵ P4为非极性分子, 所以不溶于水而易溶
于有机溶剂如 CS2。
?
??? 60PPP
C??673隔绝空气
P4（ 白磷 ） 4P（ 红磷 ）
稳定性：红磷 >白磷
燃点,红磷 >白磷
513K 313K C??673隔绝空气
C?? 6 7 3隔绝空气
无机化学
2．磷的化合物
①磷
②磷的氧化物
③磷的含氧酸及其盐
④磷的卤化物
无机化学
①磷
次磷酸举例
P4+3KOH+3H2O PH3+3KH2PO2
PH3大蒜气味，有毒气体，在水中溶解度
小。碱性比 NH3弱，强还原性；
?
?
无机化学
②磷的氧化物,P4O6,P4O10
结构,见下图,
P4O10 （ HPO3） 4
2H4P2O7 4H3PO4
∴ P4O10可做干燥剂。
?? ?? OH 22 ?? ?? OH 22
?? ?? OH 22
P
O
P
O
P
O O
P
O
O
o
2
P
O
P
O
O O
P
O
O
O
O
O
P O
易 潮解
强 吸水 性
无机化学
③磷的含氧酸及其盐
H3PO2 H3PO3 H3PO4
一元 二元 三元
（ 均为四面体结构 ）
它们的结构 见下图
溶解度：二氨盐及 Na+,K,NH盐易溶
一氨盐, 正盐难容
磷及其盐无氧化性但配合能力较强。
H3PO4H3PO3H3PO2
H
OHPH
O
|
||
——
OH
OHPH
O
|
||
——
OH
OHPHO
O
|
||
——
无机化学
④磷的卤化物
PX3,PX5,热稳定性按 F→ I下降, 易水解 。
PCl5+H2O=POCl3+3HCl
POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl
无机化学
§ 11-4 碳族元素
5––1 通性
5––2 单质及其重要化合物
无机化学
5-1 通性
1．价电子层结构, ns2np2
得失 e都困难，再反应中倾向将 s层的电
子激发到 p层上形成较多的共价键。
2．成键特征
① Sn,Pb可与活泼非金属生成极少数离
子键, 氧化数为 +4 。
② 以形成共价键为主, 氧化数有 +4,+2、
0,–4。
a共价单键, 双键, 三键 。 （ 可以 sp、
sp2,sp3杂化 ）
b键型,键, p –d 键, p –d 键,
配位键 。
③自相成键。
? ? ? ? ?
无机化学
5-2 单质及其重要化合物
1．单质
2．其它化合物
无机化学
1．单质
C：不定型, 金刚石, 球碳 C60
sp2 sp2 sp2
Si：晶体硅, 无定型硅
}半导体材料
Ge：晶态锗, JDSF顺结构
Sn：灰锡 白锡 顺锡
?? ?? K286 ?? ?? K434
性质：活泼性 <氮族
① 碳与活泼性非金属反应生成相应化合物
Pb,Sn可与其它金属形成合金；
② 与氧化性的酸反应 （ Si除外 ） ；
③ Si可与碱,HF、水蒸气反应。
无机化学
2．其它化合物
①碳的化合物
②硅的化合物
③锗、锡、的化合物
无机化学
①碳的化合物
热稳定性：酸 〈 酸式盐 〈 正盐
可溶性盐：正盐 〉 酸式盐
溶解性 {
难溶性盐：正盐 〈 酸式盐
无机化学
②硅的化合物
SiO2石英、水晶（紫水晶、玛瑙、碧玉都
是含杂质的 SiO2）耐酸但易与 HF、碱作
用。
硅酸,xSiO2·yH2O 弱酸，吸附剂、干燥
剂载体
无机化学
③锗、锡、的化合物
还原性 Ge（ Ⅱ ） 〉 Sn（ Ⅱ ） 〉 Pb（ Ⅱ ）
0.151 1.455
氧化性 Sn（ Ⅳ ） 〈 Pb（ Ⅳ ）
稳定性 Ge（ Ⅱ ） 〈 Sn（ Ⅱ ） 〈 Pb（ Ⅱ ）
（ 惰电子效应 ）
氧化态 Ge（ Ⅳ ） 〉 Sn（ Ⅳ ） 〉 Pb（ Ⅳ ）
∴ Sn(Ⅱ ）为强还原剂 Pb(Ⅳ ）为强氧化剂,
?
?
2
4
MM
?
HgCl2+Sn2++4Cl–=Hg2Cl6↓ +[SnCl6]2–
Hg2Cl2+Sn2++4Cl–=Hg↓ +[SnCl4]2–
2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO +5Pb2++2H2O
（ 弱酸 ）
酸性 Sn（ OH） 4 Pb（ OH） 4 碱性 ↑
增强 Sn（ OH） 2 Pb（ OH） 2
（两性 )
?
4
?? ?? ?酸性
??? ?? 碱性增强
注, Sn（ OH） 4为酸性很弱的弱酸
硫元素, 硫化物具有颜色 。
GeS2,SnS2可溶于 NaS2,GeS2,SnS
可溶于 Na2Sx
无机化学
§ 11-5 硼族元素
6-1 通性
6-2 单质及其重要化合物
无机化学
6-1 通性
由 p768表 16––-1看出 B,Al的原子半径, 电离能,
电负性, 熔点等性质差异较大 。 说明了 p区元素
第二周期元素的反差性 。
1,价电子层结构 ns2np1,具有缺电子性 。
2,成键特征
①离子键,Al,Ge,In,Ti的氟化物少数
Ti（ Ⅰ ）的化合物
② 共价键：按 B→ Ti依次减弱 。
共价单键, 多中心键
配位键
③ 形成聚合型分子, 如 Al2Cl3 +3氧化态稳
定性 B→ Ti依次减弱, +1氧化态稳定性
Ga—Ti增强，惰电子对效应，即 ps 电子不
易成键。
无机化学
6-2 单质及其重要化合物
1,硼氧元素
2．铝
3．硼的氢氧化物
4．卤化物
5,含氧化合物
无机化学
1,K硼氧元素
无定型棕色粉末, 晶态黑灰色 。
结构单元：二十四面体
硬度接近金刚石，有高的电阻，导电率随 T↑ 而增大。
无机化学
2．铝
亲氧，两性元素，化性相当活泼。
易与氧反应生成致密氧化膜所以在水、空
气中稳定。
一旦该氧化膜被破坏则表现出其活泼性：
与酸、碱、金属、非金属反应。
无机化学
3．硼的氢氧化物（硼烷）
通式,BnHn+6,BnHn+4
多氢硼烷 少氢硼烷
硼烷的键型：
① B—H（ 2c—2e） 端氢键
② （ 3c––2e） 氢桥键
③ B—B（ 2c—2e） 硼 —硼键
④ （ 3c––2e） 开放硼桥键
B
⑤
B B （ 3c––2e） 闭合硼桥键
见 p779图 16––7,16–-8
无机化学
4．卤化物
路易斯酸 BX3,AlX3共价化合物平面三角
形
Cl Cl Cl
Al Al 桥式结构，易与有机
物
Cl Cl Cl
胺、醚、醇结合，易
水解。
无机化学
5.含氧化合物
B2O3, Al2O3
硼砂做实验：利用熔融状 B2O3可溶解金属氧
化物得到有色的硼砂玻璃来定性分析金属 。
Al2O3分 ––Al2O3,––Al2O3
2 Al（ OH） 3 Al2O3+3H2O
2 Al（ OH） 3 Al2O3+3H2O
? ?
?
?
低温
高温
? ?
?
硼酸 H3BO3（ 路易斯酸 ） 结构见 p784
B（ OH） 3+H2O B（ OH） –-+H+
T↑ 酸性 ↑ Ka=6× 10–10
H3BO3微溶于冷水在热水中分解 。
∵ H3BO3是路易斯酸,加入多羟基化合物时酸
性 ↑
H3BO3可形成分子间氢键；硼砂结构见 p787
图 16-3
?
无机化学
§ 11-7 p区元素
7––1 氢化物
7––2 含氧酸
7––3 无机物的水解性
无机化学
7––1 氢化物
氢化物均为分子晶体。大多数具有还原性、
酸性、不稳定性。同一主族自下而上，
熔沸点升高。（第二周期的除外 )
x越大稳定性 ↑,还原性 ↓
无机化学
7––2 含氧酸
酸的强弱与 X––O––H中的电子密度有关 。
O的电子密度越小, O––H越弱, 酸性越强
HSiO HPO HSO HClO
电负性,Si〈 P〈 S〈 Cl
,Si〉 P〉 S〉 Cl
每个元素,-1〉 -3/4〉 -1/2〉 -1/4
带电荷
酸性增强
?
鲍林规则 （ 定量说明酸的强度 ）
① 多元含氧酸,K, K, K =1,10-5：
---10-10
② 设含氧酸的通式为,XOm（ OH） n m越
大, 酸性越强 。
?1a ?2a ?3a
m 化学式 K 酸的强度 举例
0 X（ OH） n ≤10–7 弱酸 HClO
1 XO（ OH） n 10–2 中强酸 H3PO4
2 XO2（ OH） n 103 强酸 H2SO4
3 XO3（ OH） n 108 极强酸 HClO4
?a
无机化学
7––3 无机物的水解性
① 电荷半径 （ 取决于阳离子对水的极化作
用 ）
阳离子半径小, 电荷高, 极化作用大,
易水解 。 如 AlCl3>>NaCl
② 电子层结构, 除 8e外其它易水解 。 如
FeCl3易水解
③ 空轨道
CF4,CCl4不水解，而 SiCl4,SnCl4易水
解。 ∵ C的 2s2p全部成键了，且无 nd轨
道，所以 C不能再接受 H2O提供的电子对，
故不水解。而 SiCl4,SnCl4中的 Si,Sn
具有 nd轨道，故易水解。
§ 11-1 卤族
§ 11-2 氧族元素
§ 11-3 氮族元素
§ 11-4 碳族元素
§ 11-5 硼族元素
§ 11-6 p区元素
无机化学
引言,
宇宙万物皆为 100多种元素组成的,作为现代的技
术人员,尤其是环境专业的人员应该深入了解
元素化学,才能更好地在探索物质世界中获得
更多的自由。所以从现在开始我们讨论元素化
学。在这里我们主要讨论元素及其化合物的性
质及其用途。
无机化学
§ 11-1 卤族 （ F,Cl,Br,I,At）
1-1,通性
1-2．卤素单质及其化合物
无机化学
1-1,通性
1．价电子层结构
2．成键特征
价电子层结构 ns2np5
∵ 价电子数最多, 半径是同周期中最小的,E较大且电负性也较大 。
∴ 卤素是活泼的非金属。
① 与活泼 M形成离子键 。
② 大多数形成共价键 。
a,共价单键 （ 极性非金属 ） 。
b,配位键 ∵ X是有孤电子对 。
如 [FeF6]3－, [CuCl2]－, [CuCl4]2－
③ 除 F外其余 X都可有过氧化态 +1+,+3,+5、
+7。
∵ 第三周期开始具有 nd轨道可参加成键，因 X
含有一个未成对电子，再拆开一队电子参与成
键，其成键电子就增加 2个，所以在增加的基
础上其氧化数总是奇数。
无机化学
1-2．卤素单质及其化合物
① 物性
② 化性
无机化学
① 物性
见 p522表 12-2 。
颜色 ↓
∵ 能级间隔 ↓, 电子跃迁所需能量 ↓ （ ↓ ）, 随分子量 ↑,
色散力 ↑, 熔沸点 ↑ 。 I2在 比较大的溶剂中发生溶剂化反应
∴ 是棕色, 如在水, 乙醇, 乙醚 。 KI+I2 KI3
∵ I2在 比较小的溶剂中不发生溶剂化反应；
∴ 是紫色, （ 分子本身的颜色 ）
卤素单质有毒, 极强的腐蚀性
??????? ?? 2222 IBrClF
?
无机化学
② 化性
与大多数金属, 非金属作用生成相应的产物,
与水作用, 与碱作用, 与盐反应 。
注意反应条件 。
无机化学
2．重要化合物
① HX
② 卤化物
无机化学
① HX
还原性 ↑, 酸性 ↑
熔沸点 （ 特高 ）
逐渐降低 ∵ 色散力 ↑
HF的特性：熔沸点特高 （ 氢键 ）, 是一种弱酸, 但无还原性 。
可与：
SiO2+4HF=2H2O+SiF4↑
CaSiO3+6HF=CaF2+2H2O+SiF4
其它 HX无此性质。
??????? ?? HIH B rH C lHF
无机化学
卤化物
按组成分, 金属卤化物和非金属卤化物；按键型分, 离子型
和共价型 。
熔沸点 ↓
大多数 MX易溶于水, AgX,HgX2难溶 （ X=Cl,Br,I）
但 AgF易溶 。
非金属卤化物熔沸点由 F→ I↑ 。
∵ 色散力 ↑
??????? ?? MIMB rMC lMF
无机化学
③ 卤素含氧酸及其盐
sp3 XO XO XO XO
酸性 ↓ 直线型 V型 三角锥 四面体
热稳定性 ↓ HClO HClO2 HClO3 HClO4
HBrO HBrO2 HBrO3 HBrO4
HIO3 HIO4 H5IO6
酸性 ↑, 热稳定性 ↑, 氧化性 ↓
热稳定性 酸 <盐；
氧化性 酸 >盐。
无机化学
§ 11-2 氧族元素
2-1 通性
2-2 单质极其化合物
无机化学
2-1 通性
1．价电子层结构
2．成键特征
无机化学
1．价电子层结构 ns2p4
活泼性：氧族 <卤素
同一族从上到下，由活泼非金属 → 金属
无机化学
2．成键特征
① 氧与大多数金属形成离子键,而 S,Se、
Te 只能与活泼金属形成离子键；
② Se,Te与大多数金属和非金属形成共价
化合物
a,共价单键, S––S,–O–
b·共价双键 Ｏ＝Ｏ, ＡＳ
ｃ 共价三键
ｄ 配位键
ｅ 反馈 π键, 如ＳＯ
③硫的自相成键 Ｓ ８ Ｈ ２ Ｓ ｎ Ｏ ６
?2
4
OH
O
S
O
HO —
：：
：：
—
..
..
???
???
无机化学
2-2单质极其化合物
１ 单质
２ 重要化合物
无机化学
１ 单质
①臭氧 氧
②硫
无机化学
①臭氧 氧
1.结构
2.性质
无机化学
1.结构
２个 σ键，１个 π 键
键角１１６,８度,键长１
２７,８ pｍ
键能，反磁性
1个 σ键,2个 π 键
180,494kJ·mol–1
顺磁性
4
3
3
2
无机化学
2.性质
Ｏ ２ Ｏ ３ 具有氧化性, Ｏ ３ 是淡蓝色气体, 有一种鱼腥味,
不如氧气稳定, 常温下分解,
２Ｏ ３ ３Ｏ ２
利用它的氧化性可以处理工业废水, Ｏ ３ 不但可 以
分解不易降解的聚氯烃笨, 苯酚及萘等烷烃化合物, 不
饱和化合物, 还可以使有色基团如重氮伤氮的双键分
裂, Ｏ ３ 对重水性染料的脱色效应也很好所以是一种优
良的净水剂和脱色剂, 杀菌剂, 也是高能燃料的氧化
剂,
?
无机化学
②硫
A.结构
B.性质
C.用途
无机化学
A.结构
同素异形体：菱形硫 ――单斜硫 ――弹性硫
结构：
369K 463K
无机化学
B.性质
不溶于水, 易溶于有机溶剂如ＣＳ ２,
化学性质比较活泼, 可于大多数金属与非
金属反应 （ Ｉ ２ 除外 ）, 可与氧化性的酸
碱反应
无机化学
举例
Ｓ＋６ＨＮＯ 3＝Ｈ 2ＳＯ 4＋６ＮＯ ２ ↑ ＋２
Ｈ ２ Ｏ
3S＋ 6NａＯＨ ２Ｎａ ２ Ｓ＋Ｎａ ２ ＳＯ ３
＋３Ｈ ２ Ｏ
４Ｓ＋６ＮａＯＨ ２Ｎａ ２ Ｓ＋３Ｈ ２ Ｏ
+Ｎａ ２ Ｓ ２ Ｏ ３
??
??
无机化学
C.用途
制硫酸、炸药、橡胶、宣纸．
无机化学
２ 重要化合物
①氧化物
②氢化物
③Ｈ ２ Ｏ ２
④硫化物
⑤ＳＯ ２ Ｈ ２ ＳＯ ３ 及其盐
⑥ＳＯ ３ Ｈ ２ ＳＯ ４ 及其盐
⑦硫的其它含氧酸及其盐
无机化学
①氧化物
ａ 分类
b 熔点
ｃ 与水作用
无机化学
ａ 分类,
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
）（复杂
、中性
两性
碱性
酸性
按酸碱性分
共价型
离子型
按键型分
分类
232
32
2
2
P bOP bOOPb
CONO
OAl
ONa
CO
无机化学
差异较大，一般离子晶体较多，分子晶体
较低，可原子晶体的很多，
如ＳｉＯ ２,
b 熔点
无机化学
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
2
2
23
434
M n O
C a OONa
COSO
OOR a O
难溶于水
、与水反应生成碱
、与水反应生成酸
、、不与水反应
溶于水
ｃ 与水作用
无机化学
②氢化物
(Ｈ ２ Ｏ Ｈ ２ Ｓ Ｈ ２ Ｓ e Ｈ ２ Ｔｅ )
A.结构
B.性质
无机化学
A.结构
Ｈ ２ Ｏ Ｈ ２ Ｓ Ｈ ２ Ｓｅ Ｈ ２ Ｔｅ都
是 Ｖ 型结构
无机化学
B.性质
? 为极性分子, 由于水存在氢键, 容沸点反常高, 比热
容是液体中最大的, 密度反常 （ 随密度升高, 密度增
大, 到２７７Ｋ密度最大, Ｔ再继续增大, 密度反而
减小, 因为水 （ 可浮在水？ ） 的其它氢化物的性质第
变与卤化氢相似,
还原性：Ｈ ２ Ｏ Ｈ ２ Ｓ Ｈ ２ Ｓｅ Ｈ ２ Ｔｅ递增,
? 硫化氢有毒, 因为硫化氢可于血红素中Ｆｅ ２＋ 作用
生成ＦｅＳ而失去其生理作用, 规定空气中Ｈ ２ Ｓ＜
０,０１ ｍｇ ·ｄｍ －
无机化学
③Ｈ ２ Ｏ ２
易分解，尤其是在碱性或Ｆｅ ２＋,Ｍｎ ２＋,
Ｃｕ ２＋,Ｃｒ ３＋ 等金属离子活化下更易分解，
过氧化氢既有氧化性也有还原性．
无机化学
④硫化物
金属硫化物大多有颜色, 难溶, （ 碱金属及ＢａＳ除
外 ） 碱金属微溶,
一般Ｋ ＞ 10－ 24,可溶于稀酸, 如Ｚｎ Ｓ, Ｋ ＝
10－ 25～ 10 － 30可溶于浓酸, 如ＣｄＳ；
Ｋ ＜１０ －３０, 不容于 HCl,而溶于浓 HNO3,甚至
王水, 如 CuS,Ag２ S可溶性Ｎ a２ S （ ＮＨ ３ ） ２ Ｓ
常用来涂料, 染料,
0
sp
?sp
强调, Ｎ a２ S,（ ＮＨ ３ ） ２ Ｓ易被 空气
氧化生成ＮａＳ ｘ （ 黄 → 红 ） 见下图
无机化学
⑤ＳＯ ２ Ｈ ２ ＳＯ ３ 及其盐
A.结构
B.性质
C.用途
无机化学
A.结构
2个 σ键，１个 π 键，极性分子，能与有色
物结合生成无色物
43
无机化学
B.性质
性质：ＳＯ ２ ＋Ｈ ２ Ｏ Ｈ ２ ＳＯ ３
Ｈ ２ ＳＯ ３ 不稳定, 是二元弱酸, 可形成两种盐,
ＳＯ ２ Ｈ ２ ＳＯ ３ SO 既有氧化性又有还原性,
? 氧化性 ＳＯ ２ ＞ＳＯ
? 还原性 Ｈ ２ ＳＯ ３ ＜ＳＯ
?
?2
3
?2
3
无机化学
C.用途
ＳＯ ２ 制硫酸，作防腐剂，漂白剂
无机化学
⑥ＳＯ ３ Ｈ ２ ＳＯ ４ 及其盐
A.结构
B.性质
无机化学
A.结构
3个 σ,1个 π
非极性分子．
ＳＯ ３ 中心Ｓ以ＳＰ ２
杂化，与 ３个Ｏ形成
σ键以与外，Ｓ还以
ｐｄ ２ 杂化, 3个Ｏ
的ｐ形成 π
64 64
ＳＯ ３ 以三种形式存在
稳定性 α＞ β＞ γ．
ＳＯ ３ 具有强氧化性, 易水合放出大量热,
ＳＯ ３ （ ｇ ） ＋Ｈ ２ Ｏ （ ｌ ） ＝Ｈ ２ ＳＯ ２
△ rＨ＝－１３２,４
??
?
?
?
33）（
石棉型
类似石棉型
SO?
?
?
Ｈ ２ ＳＯ ４ 的结构：
四面体个４ σ键,
２个ｄ π键 （ 反馈 π键 ）
浓硫酸具有强氧化性和吸水性, 稀硫酸几乎
无氧化性, 但具有酸的同性,
硫酸盐可形成两种盐，正盐和酸式盐．
OH
O
S
O
HO —
：：
：：
—
..
..
???
???
? 浓硫酸具有强氧化性和吸水性, 稀硫酸几乎无氧化
性, 但具有酸的同性,
? 硫酸盐可形成两种盐, 正盐和酸式盐,
? 溶解度：大多数硫酸盐易溶, 但ＰｂＳＯ ４,
ＣａＳＯ ４ 微溶, ＢａＳＯ ４ 难溶,
? 易形成水合物, 如Ｎａ ２ ＳＯ ４ ·１０Ｈ ２ Ｏ等等, 因
为ＳＯ 可与水形成Ｈ键,?2
4
无机化学
⑦硫的其它含氧酸及其盐
ａ 焦硫酸Ｈ ２ Ｓ ２ Ｏ ７ （ 由两个硫酸脱水而
成 ） 它不稳定但其盐稳定, 具有强氧化性,
配合能力,
ｂ 硫带硫酸及其盐硫带硫酸不稳定, 但其
盐稳定, 具有强还原性,
Ｉ ２ ＋２Ｓ ２ Ｏ ＝２Ｉ－＋Ｓ ４ Ｏ
?2
3
?2
6
ｃ 过硫代硫酸及其盐
Ｈ ２ Ｓ ２ Ｏ ８ 可看成是Ｈ ２ Ｏ ２ 中两个Ｈ分
别被ＳＯ 代替, 具有强氧化性,
２Ｍｎ ２＋ ＋５Ｓ ２ Ｏ ＋８Ｈ ２ Ｏ ２ＭｎＯ
＋１０ＳＯ ＋１６Ｈ ＋
注意, 反应酸度, 有催化剂,
?
?Ag
?2
8
?24
?
4
?24
ｄ连硫酸及其盐
Ｈ ２ Ｓ ｘ Ｏ ６ （ｘ＝２～５）除连二硫
酸不易 被氧化以外，其它连多硫酸易被氧
化．
连二硫酸是一种强酸，因为仅有一个
［Ｏ ３ Ｓ－ＳＯ ３ ］ ２－,结构较稳定,
无机化学
§ 11-3 氮族元素
（ Ｎ、Ｐ,As,Sb,Bi）
4–1,通性
4–2．氮及其重要化合物
4–3,磷及其重要化合物
无机化学
4-1通性
1．价电子层结构
2．成键特征
3,N元素电势图
无机化学
1．价电子层结构
ns2np3
非金属活泼性：氮族 〈 氧族 〈 卤素
无机化学
2．成键特征：
① 形成离子键,N与活泼 M；
② 形成共价键氮族元素与大多数 M与非金属 。
P
a,共价单键 P P NH3
P
b,共价双键,Cl––N O,P O
c,共价三键,N N
d,离域 键 。?
③ 反馈键,PO
配位键,[Ag（ NH3） 2]+ 配位数,3,4,6
?3
4
OH
OH
P
O
HO －－
|
::
???
无机化学
3,N元素电势图
由元素电势图看出：
①, +5氧化态在酸性溶液中具有强氧化
性；
②, +3氧化态, 除 HNO3具有氧化性其
余以还原性为主
③, 单质 P及歧化；
④．高氧化态具有强还原性。
无机化学
4–2,氮及其重要化合物
1．氮
2．氮的氢化物
3．氮的氧化物
无机化学
1．氮
结构,N N 1个,2个
NN 946kJ·mol–
∴ N2很稳定,化性不活泼。高温下才与
活泼 M反应在催化剂存在下可与 H2, O2反
应。 N2+Mg Mg3N2
? 22?
高温 ?
无机化学
2．氮的氢化物
① NH3
② 联氨、羟胺、氢叠氨酸
无机化学
① NH3
? 三角锥极性分子，可形成 3个氢键，非水溶
剂。可发生加合反应,Cu+4NH3=[Cu
（ NH3） 4]2+
? 取代反应,2Na+NH3 2NaNH2+H2
? 还原反应,4NH3+5O2 4NO+6H2O 溶
解金属
? 氨盐及水解, 热稳定性差, 无氧化性酸氨
盐热分解为酸和 NH3
u623
?
Pt?
NH4Cl NH3+HCl，无氧化性酸氨盐热分
解为 N2或（ N2O）与 H2O,
（ NH4） 2Cr2O7 N2+Cr2O3+4H2O
NH4NO3 N2O+2H2O
?
?
?
?
??
无机化学
②联氨、羟胺、氢叠氮酸
a联氨 NH2––NH2（ NH3中 H被 –NH3取代 ）,
弱碱性, 强还原剂 。 可作火箭燃料 。
b羟胺,NH2––OH（ NH3中 H被 –OH取代）
固体不稳定，在溶液中较稳定。既有氧化
性，又有还原性，但以还原性为主，其氧
化产物为 N2和 H2O，无污染。联胺是重要
的有机溶剂。
c.氢叠氮酸 HN3 N N N
H
N与 CO为等电子离子
∴ 结构相似为直线型 。
HN不稳定，易爆炸性分解。氢叠氨酸的
盐叫叠氨化物，不稳定，受撞击易爆炸，
如 AgN3,Pb(N3)2 。
无机化学
3．氮的氧化物
①氮的氧化物
②氮的含氧酸及其盐
③氮的卤化物
无机化学
①氮的氧化物
+1 +2 +3 +4 +5
N2O,NO,N2O3,NO2,N2O5
∵ N––O键能为 210kJ·mol–,较弱？
∴ NOX热稳定性较差，易分解易被氧化。
如
NO[( ( (
]
氨氧化物的性质对比见 p660表 14––-5中
2*
1
2
1 )() ss ?? 2*222 )() ss ?? 1
*
2
2
2
4
2 )()() ppxp ???
无机化学
②氮的含氧酸及其盐
a．亚硝酸及其盐
b．硝酸及其盐
c．王水
无机化学
a．亚硝酸及其盐
NO2+NO+H2O 2HNO2（ 淡蓝色 ）
等量
实验室,NaNO2+H2SO4=HNO2+NaHSO4
HNO2极不稳定易分解,Ka=5× 10－ 4。大多数亚
硝酸盐易溶于水。但 AgNO3微溶，所以有亚硝酸
盐有毒致癌物主要是易转化为致癌物亚硝胺。
HNO及其盐既有氧化性，又有还原性（氧化产物
为 NO ）要注意不同物质不同反应条件，其还原
产物不同。 N,N2O,NH3
冰?
?
3
无机化学
b．硝酸及其盐
4NH3+O2 4NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
得 47%~50%HNO3,再加入 Mg（ NO3） 2脱水后
再蒸馏得 56%的浓 HNO3。
结构,见图
HNO3不稳定具有强氧化性, 其还原产物与 HNO3浓
度, 还原剂的还原能有关 。
硝酸盐大多数溶于水，稳定，其氧化性极弱 NO
〈 HNO3 。
Pt?
4
3 ?
6
4?
无机化学
存在 HNO3,Cl2,NOCl均有强氧化性,
HNO3
③ 氮的卤化物，见 p669––表 14––6
c．王水
无机化学
4––3 磷及其重要化合物
1．磷
2．磷的化合物
无机化学
1．磷
白磷 红磷, 黑磷
P4 见下图,，张力大，结构
不稳定。
∴ 白磷化学性质活泼, 易被氧化自燃 。
∵ P4为非极性分子, 所以不溶于水而易溶
于有机溶剂如 CS2。
?
??? 60PPP
C??673隔绝空气
P4（ 白磷 ） 4P（ 红磷 ）
稳定性：红磷 >白磷
燃点,红磷 >白磷
513K 313K C??673隔绝空气
C?? 6 7 3隔绝空气
无机化学
2．磷的化合物
①磷
②磷的氧化物
③磷的含氧酸及其盐
④磷的卤化物
无机化学
①磷
次磷酸举例
P4+3KOH+3H2O PH3+3KH2PO2
PH3大蒜气味，有毒气体，在水中溶解度
小。碱性比 NH3弱，强还原性；
?
?
无机化学
②磷的氧化物,P4O6,P4O10
结构,见下图,
P4O10 （ HPO3） 4
2H4P2O7 4H3PO4
∴ P4O10可做干燥剂。
?? ?? OH 22 ?? ?? OH 22
?? ?? OH 22
P
O
P
O
P
O O
P
O
O
o
2
P
O
P
O
O O
P
O
O
O
O
O
P O
易 潮解
强 吸水 性
无机化学
③磷的含氧酸及其盐
H3PO2 H3PO3 H3PO4
一元 二元 三元
（ 均为四面体结构 ）
它们的结构 见下图
溶解度：二氨盐及 Na+,K,NH盐易溶
一氨盐, 正盐难容
磷及其盐无氧化性但配合能力较强。
H3PO4H3PO3H3PO2
H
OHPH
O
|
||
——
OH
OHPH
O
|
||
——
OH
OHPHO
O
|
||
——
无机化学
④磷的卤化物
PX3,PX5,热稳定性按 F→ I下降, 易水解 。
PCl5+H2O=POCl3+3HCl
POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl
无机化学
§ 11-4 碳族元素
5––1 通性
5––2 单质及其重要化合物
无机化学
5-1 通性
1．价电子层结构, ns2np2
得失 e都困难，再反应中倾向将 s层的电
子激发到 p层上形成较多的共价键。
2．成键特征
① Sn,Pb可与活泼非金属生成极少数离
子键, 氧化数为 +4 。
② 以形成共价键为主, 氧化数有 +4,+2、
0,–4。
a共价单键, 双键, 三键 。 （ 可以 sp、
sp2,sp3杂化 ）
b键型,键, p –d 键, p –d 键,
配位键 。
③自相成键。
? ? ? ? ?
无机化学
5-2 单质及其重要化合物
1．单质
2．其它化合物
无机化学
1．单质
C：不定型, 金刚石, 球碳 C60
sp2 sp2 sp2
Si：晶体硅, 无定型硅
}半导体材料
Ge：晶态锗, JDSF顺结构
Sn：灰锡 白锡 顺锡
?? ?? K286 ?? ?? K434
性质：活泼性 <氮族
① 碳与活泼性非金属反应生成相应化合物
Pb,Sn可与其它金属形成合金；
② 与氧化性的酸反应 （ Si除外 ） ；
③ Si可与碱,HF、水蒸气反应。
无机化学
2．其它化合物
①碳的化合物
②硅的化合物
③锗、锡、的化合物
无机化学
①碳的化合物
热稳定性：酸 〈 酸式盐 〈 正盐
可溶性盐：正盐 〉 酸式盐
溶解性 {
难溶性盐：正盐 〈 酸式盐
无机化学
②硅的化合物
SiO2石英、水晶（紫水晶、玛瑙、碧玉都
是含杂质的 SiO2）耐酸但易与 HF、碱作
用。
硅酸,xSiO2·yH2O 弱酸，吸附剂、干燥
剂载体
无机化学
③锗、锡、的化合物
还原性 Ge（ Ⅱ ） 〉 Sn（ Ⅱ ） 〉 Pb（ Ⅱ ）
0.151 1.455
氧化性 Sn（ Ⅳ ） 〈 Pb（ Ⅳ ）
稳定性 Ge（ Ⅱ ） 〈 Sn（ Ⅱ ） 〈 Pb（ Ⅱ ）
（ 惰电子效应 ）
氧化态 Ge（ Ⅳ ） 〉 Sn（ Ⅳ ） 〉 Pb（ Ⅳ ）
∴ Sn(Ⅱ ）为强还原剂 Pb(Ⅳ ）为强氧化剂,
?
?
2
4
MM
?
HgCl2+Sn2++4Cl–=Hg2Cl6↓ +[SnCl6]2–
Hg2Cl2+Sn2++4Cl–=Hg↓ +[SnCl4]2–
2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO +5Pb2++2H2O
（ 弱酸 ）
酸性 Sn（ OH） 4 Pb（ OH） 4 碱性 ↑
增强 Sn（ OH） 2 Pb（ OH） 2
（两性 )
?
4
?? ?? ?酸性
??? ?? 碱性增强
注, Sn（ OH） 4为酸性很弱的弱酸
硫元素, 硫化物具有颜色 。
GeS2,SnS2可溶于 NaS2,GeS2,SnS
可溶于 Na2Sx
无机化学
§ 11-5 硼族元素
6-1 通性
6-2 单质及其重要化合物
无机化学
6-1 通性
由 p768表 16––-1看出 B,Al的原子半径, 电离能,
电负性, 熔点等性质差异较大 。 说明了 p区元素
第二周期元素的反差性 。
1,价电子层结构 ns2np1,具有缺电子性 。
2,成键特征
①离子键,Al,Ge,In,Ti的氟化物少数
Ti（ Ⅰ ）的化合物
② 共价键：按 B→ Ti依次减弱 。
共价单键, 多中心键
配位键
③ 形成聚合型分子, 如 Al2Cl3 +3氧化态稳
定性 B→ Ti依次减弱, +1氧化态稳定性
Ga—Ti增强，惰电子对效应，即 ps 电子不
易成键。
无机化学
6-2 单质及其重要化合物
1,硼氧元素
2．铝
3．硼的氢氧化物
4．卤化物
5,含氧化合物
无机化学
1,K硼氧元素
无定型棕色粉末, 晶态黑灰色 。
结构单元：二十四面体
硬度接近金刚石，有高的电阻，导电率随 T↑ 而增大。
无机化学
2．铝
亲氧，两性元素，化性相当活泼。
易与氧反应生成致密氧化膜所以在水、空
气中稳定。
一旦该氧化膜被破坏则表现出其活泼性：
与酸、碱、金属、非金属反应。
无机化学
3．硼的氢氧化物（硼烷）
通式,BnHn+6,BnHn+4
多氢硼烷 少氢硼烷
硼烷的键型：
① B—H（ 2c—2e） 端氢键
② （ 3c––2e） 氢桥键
③ B—B（ 2c—2e） 硼 —硼键
④ （ 3c––2e） 开放硼桥键
B
⑤
B B （ 3c––2e） 闭合硼桥键
见 p779图 16––7,16–-8
无机化学
4．卤化物
路易斯酸 BX3,AlX3共价化合物平面三角
形
Cl Cl Cl
Al Al 桥式结构，易与有机
物
Cl Cl Cl
胺、醚、醇结合，易
水解。
无机化学
5.含氧化合物
B2O3, Al2O3
硼砂做实验：利用熔融状 B2O3可溶解金属氧
化物得到有色的硼砂玻璃来定性分析金属 。
Al2O3分 ––Al2O3,––Al2O3
2 Al（ OH） 3 Al2O3+3H2O
2 Al（ OH） 3 Al2O3+3H2O
? ?
?
?
低温
高温
? ?
?
硼酸 H3BO3（ 路易斯酸 ） 结构见 p784
B（ OH） 3+H2O B（ OH） –-+H+
T↑ 酸性 ↑ Ka=6× 10–10
H3BO3微溶于冷水在热水中分解 。
∵ H3BO3是路易斯酸,加入多羟基化合物时酸
性 ↑
H3BO3可形成分子间氢键；硼砂结构见 p787
图 16-3
?
无机化学
§ 11-7 p区元素
7––1 氢化物
7––2 含氧酸
7––3 无机物的水解性
无机化学
7––1 氢化物
氢化物均为分子晶体。大多数具有还原性、
酸性、不稳定性。同一主族自下而上，
熔沸点升高。（第二周期的除外 )
x越大稳定性 ↑,还原性 ↓
无机化学
7––2 含氧酸
酸的强弱与 X––O––H中的电子密度有关 。
O的电子密度越小, O––H越弱, 酸性越强
HSiO HPO HSO HClO
电负性,Si〈 P〈 S〈 Cl
,Si〉 P〉 S〉 Cl
每个元素,-1〉 -3/4〉 -1/2〉 -1/4
带电荷
酸性增强
?
鲍林规则 （ 定量说明酸的强度 ）
① 多元含氧酸,K, K, K =1,10-5：
---10-10
② 设含氧酸的通式为,XOm（ OH） n m越
大, 酸性越强 。
?1a ?2a ?3a
m 化学式 K 酸的强度 举例
0 X（ OH） n ≤10–7 弱酸 HClO
1 XO（ OH） n 10–2 中强酸 H3PO4
2 XO2（ OH） n 103 强酸 H2SO4
3 XO3（ OH） n 108 极强酸 HClO4
?a
无机化学
7––3 无机物的水解性
① 电荷半径 （ 取决于阳离子对水的极化作
用 ）
阳离子半径小, 电荷高, 极化作用大,
易水解 。 如 AlCl3>>NaCl
② 电子层结构, 除 8e外其它易水解 。 如
FeCl3易水解
③ 空轨道
CF4,CCl4不水解，而 SiCl4,SnCl4易水
解。 ∵ C的 2s2p全部成键了，且无 nd轨
道，所以 C不能再接受 H2O提供的电子对，
故不水解。而 SiCl4,SnCl4中的 Si,Sn
具有 nd轨道，故易水解。
