非金屬元素小結(jié)第1頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四1.根據(jù)元素在周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu)的特點,理解和掌握非金屬單質(zhì)及其化合物的結(jié)構(gòu),性質(zhì)及其變化規(guī)律。2.鞏固非金屬元素部分知識并為學(xué)習(xí)金屬部分提供一些規(guī)律。3.培養(yǎng)積極思維、歸納總結(jié)、分析與解決問題的能力。教學(xué)要求第2頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四本章講解內(nèi)容第一節(jié)單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第二節(jié)分子型氫化物第三節(jié)含氧酸第四節(jié)含氧酸的某些性質(zhì)第五節(jié)P區(qū)元素在周期性變化上的某些特殊性第3頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四

ⅢAⅣAⅤA

ⅥA

ⅦA0族

2He

5B6C

7N

8O

9F10Ne

13Al14Si

15P

16S

17Cl

18Ar

31Ga32Ge

33As

34Se

35Br36Kr

50In51Sn

52Sb

52Te

53I54Xe

81Tl82Pb83Bi84Po85At

86Rn非金屬右上方（22）金屬左下方(87)第一節(jié)單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)化學(xué)元素分類第4頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四1、非金屬元素的特征價電子構(gòu)型非金屬金屬ns1-2(H,He)ns2np1-6ns1-2ns2np1-4價電子:3~7(得電子)1~6(失電子)鍵型共價鍵離子鍵第5頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四2、分子的組成和晶體結(jié)構(gòu)8—N規(guī)則8-8=0希有氣體(1)小分子：分子晶體，熔8-7=1X2

、H2

沸點低，通常是氣體。8-6=2O2S8Se8(2)多原子分子：分子晶體，8-5=3N2P4、As4、Sb4

易揮發(fā)，熔沸點也不高8-4=4C、Si(3)大分子：原子晶體，熔沸點高，且不易揮發(fā)；過渡晶體如石墨，鍵型復(fù)雜。第6頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四3、化學(xué)性質(zhì)非金屬和金屬元素的區(qū)別還反映在生成化合物的性質(zhì)上，金屬一般形成陽離子，非金屬易形成單原子或多原子陰離子。單質(zhì)間的化合反應(yīng)生成氧化物，氫化物，鹵化物，硫化物，硼化物，氮化物等的反應(yīng)。與氧化性酸反應(yīng)生成相應(yīng)的氧化物或含氧酸：

與強堿反應(yīng)

濃HNO3B、C、P、S、I2

(或濃H2SO4)NO2+(SO2)H3BO3

CO2H3PO4H2SO4HIO3NaOHNaCl+NaClOCl2

△Na2S+Na2SO3NaH2PO2+PH3Na2SiO3

NaBO2+H2S△PSi,BC、N2、O2、F2無此反應(yīng)O2,F2,Cl2等通常在反應(yīng)中作氧化劑，C、H2是常用的高溫還原劑。第7頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)分子型氫化物B2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClGeH4AsH3H2SeHBrSnH4SbH3H2TeHI(PbH4)(BiH3)(1)熱穩(wěn)定性增強(2)還原性減弱(3)酸性增強3酸性增強2還原性增強1熱穩(wěn)定性增強這些氫化物熔沸點低，易揮發(fā)，但第二周期的NH3、H2O、HF的沸點異常地高，這是分子間存在著氫鍵，使分子締合作用特別強的緣故下面討論氫化物的熱穩(wěn)定性、還原性、酸堿性變化的原因。第8頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四1、熱穩(wěn)定性可以從兩方面理解2、還原性表現(xiàn)在氫化物與氧、鹵素、高價金屬離子以及一些含氧酸鹽的作用1、成鍵元素的電負性差△x越大，所形成的氫化物就越穩(wěn)定。如穩(wěn)定性：AsH3(△x=0.02)<HF(△x=1.78)2、△fG0或△fH0越負，氫化物越穩(wěn)定（從分解溫度體現(xiàn)）。如

HFHClHBrHI△fG0/kJ·mol-273-95.27-53.61.72△fH0/kJ·mol-271-92.30-36.426.5O2NO+H2OP2O5+H2OSO2+H2OBr2+H2OI2+H2ONH3

Pt催化PH3H2SHBrHIH2SHCl+S↓Fe2++H++S↓Mn2++S↓+H2OFe3+Cl2MnO4-H+第9頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四3、水溶液的酸堿性強酸：HClHBrHI弱酸：HFH2SH2SeH2Te弱堿：NH3PH3兩性：H2O水解：B2H6、SiH4不水解：CH4、PH3、AsH3

酸<298KPKa（H2O）===16

堿>無氧酸的強度取決于下列平衡CH4~58SiH4~35GeH4~25SnH4~20NH3~39PH3~27AsH3~19SbH3~15H2O~16H2S~7H2Se

~4H2Te~3HF~3HCl~7HBr

~9HI~10酸強度增加酸強度增加表15-3

分子型氫化物在水溶液中pKa的值(298K)計算公式:

△fG0==-2.303RTlgKapKa越小，酸性越強，水是16，為中性，大于16為堿性第10頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四影響pKa值的因素HA(aq)H3O++A-(aq)H2OHA(g)H(g)A(g)+H+(g)I(電離勢)H(脫水能)D(鍵能)A-(g)E(電子親合能)Hc(陽離子水合能)Ha(陰離子水合能)△iH0====H+D+I+E+Hc+Ha無氧酸的強度取決于三個因素：(1)HA的鍵能(D):H—A鍵越弱，越易放出H+。如HF<HCl(2)元素電子親合能(E):E大，則HA分子的極性大，易于電離，如H2O<HF(3)陰離子A-的水合能(Ha):半徑小的陰離子,其水合能大,則有利于HA大水中的電離。第11頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)含氧酸（HnROm）1、含氧酸根（ROmn-）的結(jié)構(gòu)非金屬氫氧化物ROH在水中有兩種離解方式R—O—HR++OH-

堿式電離R—O—HRO-+H+

酸式電離

Z(

大，進行酸式電離)離子勢：=—

r(

小，進行堿式電離)

<77>>10>

10

（堿性）

(兩性)(酸性)電離的方式,取決于陽離子的極化能力,而極化能力與陽離子的電荷和半徑有關(guān)卡特雷奇把兩者結(jié)合起來提出離子勢概念.(1)卡特雷奇規(guī)則第12頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四(2)含氧酸及其酸根結(jié)構(gòu)特征請看P626表15-6常見含氧酸和酸根的結(jié)構(gòu)規(guī)律：第二周期：平面三角形結(jié)構(gòu)第三、四周期：四面體結(jié)構(gòu)第五、六周期：八面體結(jié)構(gòu)1)除形成σ鍵外,還形成π鍵(反饋π鍵或離域π鍵)。2)同一周期元素的含氧酸及其酸根為等電子體(32,50,68,154)，結(jié)構(gòu)相似；分子中非羥基氧隨中心原子半徑的減少而增加。3)同一族元素的含氧酸,隨著中心原子半徑的遞增,分子中羥基氧增加,非羥基氧減少(R半徑大,5d成鍵能力增強,以激發(fā)態(tài)的sp3d2雜化形成八面體結(jié)構(gòu),配位數(shù)為6,如H5IO6、H6TeO6)。第13頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四2、含氧酸的強度鮑林、徐光憲等提出的經(jīng)驗規(guī)則

（1）多元含氧酸逐級電離常數(shù)之比為：

K1：K2：K3==1：10-5：10-10

或

pK1：pK2：pK3=1：5：10

K1K2K3

H2SO41031.0×10-2H3PO47.0×10-36.3

×10-84.2×10-13

例子第14頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四

（2）含氧酸(ROm-n(OH)n的K1與非羥基氧原子數(shù)N(m-n)的關(guān)系為:

K1≈105N-7

或pK1≈

7-5NNK1pK1

強度實例0≤10-7≥7很弱酸H3BO3HClO110-22中強酸H3PO4H2SO3

2103-3強酸H2SO4HNO3

3108-8更強酸HClO4

（3）影響含氧酸的因素:1）在含氧酸ROH分子中,如果R的電負性大，氧化態(tài)高，原子半徑及配位數(shù)都小，則它對O—H鍵中氧原子外層電子的吸引力強，從而使氧原子的電子密度減小，使O—H基易釋放出質(zhì)子，則ROH的酸性強2）如果含氧酸HnROm分子中的非羥基氧多，配鍵多，也將使O—H基中氧原子的電子密度減小，此含氧酸的酸性強。第15頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)含氧酸的某些性質(zhì)1、溶解性易溶鹽：鈉、鉀、銨的鹽；酸式鹽；硝酸鹽；氯酸鹽；大部分硫酸鹽。難溶鹽：碳酸鹽；磷酸鹽；硅酸鹽。鹽溶解的熱力學(xué)分析MX(s)M+(aq)+X-(aq)△sH0

(溶解焓)M+(g)+X-(g)U(晶格能)△hH0(水合焓)-△hS0(水合熵)△LS0(升華熵)△sG0=△sH0-T△sS0=(U+△hH0)+(△LS0-△hS0)晶格能>0，水合熱<0，所以晶格能越小，水合熱越大，鹽的溶解度越大。第16頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四2、水解性鹽在水中發(fā)生電離，不論是酸根離子與H+結(jié)合還是陽離子與OH-結(jié)合，都會促進水和鹽的電離平衡向右進行，這就是水解反應(yīng)。水解規(guī)律1、陰離子的水解能力與其共軛酸的強度成反比，酸越弱，水解性越強。強酸陰離了不水解。2、陽離子的水解能力與M(OH)x的溶度積大小成反比，Ksp越小，水解性越大。強堿陽離子不水解。3、陽離子的水解與離子勢有關(guān)，離子電荷越高，半徑越小，離子勢就越大，水解能力越強4、水解是吸熱反應(yīng)，加熱有利于水解進行；水解是熵增大的反應(yīng)，稀釋熵增大，有利于水解進行。第17頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四3、熱穩(wěn)定性規(guī)律1）分解產(chǎn)物一般為酸酐和金屬氧化物或其它產(chǎn)物。如：CaCO3========CaO+CO2

1073~1173KNH4NO3========N2O+2H2O

463~573KNH4NO3========N2O+2H2O

713K2)同一金屬離子不同酸根的鹽:磷酸鹽>硫酸鹽>硝酸鹽硅酸鹽>碳酸鹽>氯酸鹽3)同種酸及其鹽:分解溫度(K)正鹽>酸式鹽>酸Na2CO3NaHCO3H2CO3約2073623

室溫以下4)同一酸根不同金屬離子的鹽:堿金屬鹽>堿土金屬鹽>過渡金屬鹽>銨鹽分解溫度(K)K2CO3CaCO3ZnCO3(NH4)2CO3熔融不分解

1170573331第18頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四理論解釋結(jié)構(gòu)因素解釋A)陰離子結(jié)構(gòu)不對稱不緊密易分解，反之則穩(wěn)定。如：NO3-

、CO32-為平面三角形，易分解，SO42-

、SiO42-、PO43-為正四面體，很穩(wěn)定。B)陽離子的極化力（電荷、半徑、離子構(gòu)型）越強，就越易分解。熱力學(xué)解釋△GT0===△HT0-T△ST0

△GT0值越正，鹽就越穩(wěn)定。由于△HT0

、△ST0隨溫度變化不大，用△H2980、

△S2980代之，求得T轉(zhuǎn)。由T轉(zhuǎn)判斷。由于鹽的分解熵△ST0變化較小，△GT0主要決定分解焓△HT0

。含氧酸鹽的分解反應(yīng)方程式為MmROn+1====ROn+MmO△HT0=△Hf0(MmO)

+△Hf0(ROn)

-△Hf0(MmEOn+1)

△HT0越負,就越易分解(越不穩(wěn)定)第19頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四4、氧化還原性P區(qū)元素在結(jié)構(gòu)上的一個重要特征是價電子多,易獲得電子而出現(xiàn)變價現(xiàn)象,因此它們的含氧酸及其鹽的一個重要特性就是它們具有氧化還原性。規(guī)律請看表15-14（P638）的電極電勢圖1）同一周期含氧酸氧化性從左到右遞增。如：

HClO4>H2SO4>H3PO4>H4SiO4

2）同一族元素，從上到下，高氧化態(tài)含氧酸氧化性多數(shù)呈鋸齒形升高。如：HBrO3>HClO3

3）同一元素不同氧化態(tài)的含氧酸，低氧化數(shù)的氧化性較強。如：HClO>HClO2>HClO3>HClO4第20頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四影響因素1）中心原子結(jié)合電子的能力凡電負性大、原子半徑小、價態(tài)高的中心原子，其獲得電子能力強