第六章 主族元素综述
§6-1 单 质
教学目的:了解单质的类型;掌握单质的化学性质。
教学过程:
[板] 一、单质的晶体结构类型
[叙] 可以看出:s区元素的单质均为金属晶体;p区元素的中间部分,其单质的晶体结构较为复杂,有的为原子晶体,有的是过渡型(链状或层状)晶体,有的为分子晶体。
[结论]1、周期系最右方的非金属和稀有气体则全部为分子晶体。
2、同一周期元素的单质,从左向右,一般由典型的金属晶体经过原子晶体最后过渡到分子晶体。
二、单质的化学性质
s区金属单质均为活泼的金属,具有很强的还原性,易形成阳离子盐。
p区绝大多数非金属既有氧化性又有还原性。
除卤素外,大部分非金属单质在常温下不与水作用。
主族大多数金属均不与碱作用。只有少数两性金属元素A1,Be,Ge,Sn等能与强碱作用形成相应的含氧酸并放出氢气。
§6-2 共价型氢化物
教学目的:了解共价型氢化物的性质。
教学过程:
[课题引出]
[板] 一、热稳定性
[叙] 共价型氢化物的热稳定性差别甚大,这与组成氢化物的非金属元素的电负性有关。非金属与氢的电负性相差越大,所生成的氢化物越稳定;反之,不稳定。
[板] 共价型氢化物的热稳定规律是:同族元素从上往下,共价型氢化物的热稳定性递减,同一周期从左向右,共价型氢化物的热稳定性递增。这显然与元素的电负性变化规律有关。
二、还原性
[叙] 共价型氢化物中氢的氧化值为+1,可见共价型氢化物HnA的还原性来自An-。An-失电子能力与元素A的电负性及离子半径有关。
[板] 在同一周期中,从左向右过渡An-的半径依次递减,电负性依次递增,造成同周期元素从左向右氢化物(例如PH3,H2S,HCI)的还原性依次递减。
在同一族中,从上往下An-半径递增,电负性递减,因此同族元素从上往下氢化物(例如HCl,HBr,HI)的还原性依次递增。
三、水溶液的酸碱性(见表6-3)
同一周期中,从左向右,如在NH3—H2O—HF系列中,HnA的酸性随元素A的电负性的增加而加强;同一族中,从上往下,如HF→HCl→HBr→HI系列中酸性逐渐增强。
§6-3 氢氧化物及含氧酸
教学目的:了解氧化物水合物的酸碱性;掌握几种重要的含氧酸的性质。
教学过程:
[板]一、氧化物水合物的酸碱性
[课题引出]
表6-4第三周期元素氧化物水合物的酸碱性
表
表6-5碱土金属元素氢氧化物的酸碱性
[板] 同周期中,从左到右由于非金属性渐强,所以碱性渐弱酸性渐强。同族中,从上到下由于金属性渐强,碱性渐强。
二、重要的含氧酸
(一)氯的含氧酸
[叙] 在这些酸中,除了碘酸和高碘酸能得到比较稳定的固体结晶外,其余都不稳定。并且易发生歧化反应。
[板] 1、次氯酸
漂白粉是和的混合物,有效成份是,约含有效氯35%。将漂白粉分离提纯,可得到高效漂白粉(又称漂白粉精),主要成份仍是,其中,有效的氯可高达60%~70%。
高氯酸
无水高氯酸为无色透明的发烟液体,是一种极强的氧化剂。但是冷的稀溶液氧化性很弱。能与水以任何比例混合,是最强的无机酸。工业级含量为60%以上,试剂级为70%—72%。广泛用作分析试剂,还用于电镀、医药、人造金刚石的提纯等。
(二)硫的重要含氧酸
1.亚硫酸
溶于水生成不稳定的亚硫酸(),只能在水溶液中存在。是二元中强酸,分两步离解:俗称海波或大苏打,是无色透明的晶体,易溶于水,水溶液呈弱碱性,在中性、碱性溶液中很稳定,酸性溶液中迅速分解:
中硫的氧化值+4,是中间价态,它既具有氧化性又具有还原性,但以还原性为主。
硫酸
与水作用生成硫酸(),纯浓硫酸是无色透明的油状液体,工业品因含杂质呈浅黄色。浓硫酸具有强吸水性和中等强度的氧化性,稀释时会放出大量热。
发烟硫酸和焦硫酸
含有过量的的浓称为发烟硫酸()。市售品通常有两种规格:一种含20%25%,另一种含40%50%。当含和的物质的量之比为1:1(含45%)时,这种发烟硫酸称为焦硫酸(或)。
发烟硫酸比具有更强的氧化性,主要用作有机合成的磺化剂以及硝化反应中的脱水剂。
§6-4 非金属含氧酸盐
教学目的:了解非金属含氧酸盐的性质。
教学过程:
[板] 一、 溶解性
[叙] 含氧酸盐属于离子化合物,它们的绝大部分钠盐、钾盐、铵盐以及酸式盐都易溶于水。按照含氧酸盐在水中的溶解性可归纳如下:
[板] 1、硝酸盐和氯酸盐几乎都易溶于水,且溶解度随温度的升高而迅速增大。
2、多数硫酸盐都是易溶的,但的硫酸盐难溶,的硫酸盐微溶。
3、大多数碳酸盐都难溶于水盐例外),其中又以的碳酸盐最难溶。
二、热稳定性(书上有相应的表)
[叙] 影响含氧酸盐热稳定性的因素很复杂,与含氧酸根的结构、金属阳离子的性质都有关系。归纳起来,含氧酸盐的热稳定性有如下规律:
[板]1、相同金属离子与相同成酸元素所组成的含氧酸盐,其热稳定性相对大小为: 正盐>酸式盐。
2、不同金属离子与相同含氧酸根所组成的盐,其热稳定性相对大小为: 碱金属盐>碱土金属盐>过渡金属盐>铵盐
3、相同金属离子与不同酸根所形成的盐,其热稳定性取决于对应酸的稳定性,酸较稳定,其盐也较稳定。
4、同一成酸元素,一般来说高氧化值的含氧酸比低氧化值的含氧酸稳定,其相应含氧酸盐的稳定性也有此规律。
5、ⅡA族元素阳离子所形成的含氧酸盐,阳离子半径越大,含氧酸盐一般越稳定。
三、氧化还原性
含氧酸及其盐的氧化还原性首先取决于成酸元素的性质,成酸元素是非金属性很强的元素,它们的酸和盐往往具有氧化性。