大学化学 第八章 无机化合物
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4. 同一金属元素：低价态氯化物的熔点比高价 态的要高，如:FeCl2>FeCl3。 同一非金属元素：高价态氯化物的熔点比低 价态的要高，如: PCl5 >PCl3。
College Chemistry
第八章 无机化合物
大 学 化 学
分子晶体中分子间力对熔沸点的影响
分子间力越大，熔沸点越高。 1、一般来说，结构相似的同系列物质，分子量 越大，分子变形性越大，分子间力越强。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
但当正离子外层电子构型为18e 或18+2e时，
既有很强的极化力，本身的变形性也很大，在负
离子作用下，会发生较明显的变形，产生较强的 诱导偶极。正离子诱导偶极的产生使得本身的极 化力增强，这样，正、负离子的极化作用进一步
College Chemistry
加强，这种极化叫附加极化——由于正负离子的
College Chemistry
离 子 极 化 力 增 强
BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2
分子晶体 过渡型晶体 离子晶体
BaCl2
第八章 无机化合物
大 学 化 学
IA族：从上到下逐渐降低（LiCl 除外）。 ⅠA族的氯化物，除LiCl外，都是典型的 离子晶体，从上到下，随着离子键的减弱熔 沸点逐渐降低。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
离子极化的结果
College Chemistry
第八章 无机化合物
大 学 化 学
【两个概念】
极化力：能够使异号离子极化发生变形的能力 变形性：受异号离子极化而变形的性质
College Chemistry
对每一个离子而言，不管是正离子还是负离 子，都同时具有极化力和变形性两种性质。但一 般来说，正离子的极化力要大一些，而负离子的 变形性要大一些，为什么呢？这跟影响离子极化 力和变形性的因素有关。
College Chemistry
金属和非金属元素的氯化物都会不同程度地发 生水解。根据水解产物的类型，水解作用可以 分为三类：
1. 生成碱式盐或氢氧化物 2. 生成卤氧化物 3. 生成两种酸
第八章 无机化合物
大 学 化 学
1. 生成碱式盐或氢氧化物
★ MgCl + H O 2 2
Mg(OH)Cl + HCl Sn(OH)Cl + HCl
College Chemistry
↑，水不能像减弱静电引力样减弱共价键的 结合力，故离子极化作用显著的晶体难溶 于水。 F→I ， r- 依 次 ↑ ， 负 离 子 变 形 性 ↑ ， 极化作用↑，溶解度↓。
第八章 无机化合物
大 三、卤化物的化学性质——水解作用 学 （一）氯化物水解的一般规律 化 碱金属的氯化物不发生水解，中等活泼的 学
（ds区、p区） （d区过渡元素） （s区）
College Chemistry
第八章 无机化合物
大 学 化 学
常见金属外层电子构型
2e构型
8e构型 9~17e构型
Li＋、 Be2+（1s2）
Na＋、Ba2＋、Cl - （ns2np6） Fe2＋、Cr3＋、Mn2＋ （ ns2np6 nd1~9） Ag＋、Hg2＋、Zn2＋ （ ns2np6 nd10） Sn2＋、As3＋ （ (n-1)s2 (n-1) p6 (n-1) d10ns2）
大 学 化 学
College Chemistry
第八章 无机化合物
第八章 无机化合物
大 学 化 学
College Chemistry
由于离子的极化作用，使正、负离子之间的 引力增大，两个电荷更加靠近，部分电子云发生 重叠。这样一来，原来的离子键就具有了部分共 价键的性质，这就是离子极化产生的后果。由此 可见，离子键与共价键之间没有绝对的界限，有 许多键型是处于两种键型之间的过渡状态，相应 地晶体结构也就处于离子晶体和分子晶体之间的 过渡型晶体。比如：MgCl2，AlCl3，FeCl3等都属 于过渡型晶体。
College Chemistry
NaCl是典型的离子晶体
MgCl2、AlCl3为过渡型晶体 SiCl4已经属于分子晶体 ∴熔沸点高低顺序为： NaCl>MgCl2>AlCl3>SiCl4
第八章 无机化合物
大 学 化 学
2. ⅡA族： 由上到下，氯化物熔点逐渐升高
Be2+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+
自然界中的物质，按组成可以分为无机物和 有机物两大类。
无机物又分为单质和化合物：
College Chemistry
单质 无机物 物质 化合物 有机物
化合物占的比例比单质要大得多。无机化合 物不仅数量大，而且种类繁多。这一章选取了一 些最常见、又比较重要的化合物进行介绍。
第八章 无机化合物
相互极化，而使总的离子极化加强的现象。有附
加极化存在的时候，键的共价性更加明显。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
例如：Ca2+和Hg2+电荷相同，半径相近，但
CaCl2 基本属于离子晶体，而 HgCl2 则是分子晶
体，原因就是 Ca2+ 是 8e 构型，极化力很弱，而 Hg2+ 是 18e 构型，存在附加极化作用，使得键型 的共价性大大增强。
College Chemistry
卤化物熔沸点的某些特殊变化规律，就是 由于存在离子极化作用的结果。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
（三）离子极化理论的应用 1、同一周期： 从左到右，熔沸点逐渐降低
正离子的极化力： Na Mg 2 Al3 Si4
从左到右，键型的共价性逐渐增强，由离子键 逐渐过渡到共价键。
College Chemistry
Li＋因为半径特别小，极化力较强，使LiCl 带有部分共价键性质，所以熔沸点比同族其 它氯化物低。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
3. 过渡元素及 p区金属元素的离子电荷较高，外 层构型为 18e ， 18+2e 或 9 ～ 17e ，极化力较强， 其氯化物也明显带有共价键性质，晶体处于过 渡型晶体，所以熔沸点比ⅠA族、ⅡA族的氯化 物低。
第八章
无机化合物
Inorganic Compounds
第八章 无机化合物
大 学 化 学
【本章要求】
1. 掌握卤化物熔沸点的变化规律和水解产物的一般规律， 并能够运用离子极化理论对此作出解释。 2. 掌握氧化物及其水合物的酸碱性变化规律及ROH规则； 掌握H2O2的分子结构及主要性质。 3. 掌握碳酸盐的热稳定性规律、硝酸盐的热分解规律； 了解硅酸及硅酸盐的性质及用途。
4. 同一金属元素的高价态金属离子电荷高、半径 小，比低价态的金属离子极化力强，所以高价 态金属离子的氯化物键型共价性较强，熔沸点 较低。
College Chemistry
FeCl2>FeCl3
SnCl2>SnCl4
第八章 无机化合物
大 试解释AgF易溶于水， 而AgCl、AgBr、AgI 学 的 Ksp 依次为 1.56×10-10 、 7.7×10-12 、 1.5×10-16 。 化 学 分析：离子极化↑，离子键→共价键，共价键成分
Fe(OH)3 +3HCl
SnCl 2 + H2O
★ FeCl 3 + 3H2O
AlCl 3 + 3H2O
Al(OH)3 +3HCl
Zn(OH)Cl + HCl
College Chemistry
4. 掌握铬（Ⅲ）的两性、铬（Ⅵ）的氧化性及在酸碱性介 质中的存在形式和相互转化。 5. 掌握高锰酸钾的氧化性及不同介质对其还原产物的影 响；了解MnO2的主要性质。 6. 掌握铁（Ⅱ）、铁（Ⅲ）的主要化学性质以及铁的主 要配合物。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
College Chemistry
氧元素相结合，生成的多是离子化合物。
特性：没有方向性和饱和性
第八章 无机化合物
大 学 化 学
影响离子键强弱的影响因素：
Q Q 1、离子的电荷 正、负电荷间的引力：F d2
∴ 电荷越高，引力越大，离子键越强。 KCl < CaO
2、离子的半径
College Chemistry
③离子外层电子构型 (与极化力变化规律相同)。 18e ≈18＋2e > 9～17e > 8e
第八章 无机化合物
大 学 化 学
综合以上因素可以看出：在正、负离子发
生极化时，正离子的极化力较强，而负离子的
变形性较强。所以，通常讨论离子极化时，只
College Chemistry
考虑正离子的极化力和负离子的变形性（负离 子对正离子的极化力则忽略）。
HCl HBr HI 熔沸点升高 F2 Cl 2 Br2 I 2
College Chemistry
2、分子量相近而体积较大的分子，变形性大， 分子间力强，熔沸点较高。
第八章 无机化合物
离子晶体 大 学 （一）离子键 (ionic bond) 化 正、负离子之间靠静电引力作用形成的化学 学
键。一般电负性差别较大的原子相互结合，形成 的都是离子键。如：ⅠA 、ⅡA 和卤素（ⅦA ）、
College Chemistry
因为卤素在周期表中属于电负性最大的一族元素，
所以卤素几乎可以跟除稀有气体以外的所有元素形成 卤化物。不同元素形成的卤化物，其物理性质呈现出 周期性的变化规律。我们主要讨论一下熔沸点的变化。
第八章 无机化合物
大 一、卤化物的物理性质——熔沸点 学 （一）变化规律：以氯化物为例 化 学 1、同周期中：从左到右，熔沸点逐渐降低。
大 学 化 学
第八章
§8-1 卤化物 §8-2 氧化物
无机化合物
College Chemistry
§8-3 几种重要主族元素的含氧酸盐
§8-4 几种重要副族元素的化合物
第八章 无机化合物
大 学 化 学
§8-1 卤化物 (halide)
定义：电负性比卤素小的元素与卤素形成的二元 化合物。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
NaF、PCl5、AgBr、KI 等都是卤化物。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
（二）影响离子极化的因素 1. 影响离子极化力的因素 ①离子半径。半径越小，对相邻离子的极化力 就越强。 ②离子电荷。当半径相近、外层电子构型相同 时，离子电荷越多，产生的电场 越强，极化力越强。 ③外层电子构型。 外层构型： 18e≈18＋2e > 9～17e > 8e
其它变化规律，则要用离子极化理论来解释。
College Chemistry
第八章 无机化合物
大 二、离子极化理论 学 （一）离子极化的概念 化 当分子处于外加电场中时，在电场作用下，分 学
College Chemistry
子会发生变形，产生诱导偶极（正负电荷中心不重 合或距离增大），这个过程叫分子的极化。当正负 离子相互接近时，也存在极化现象。正、负离子在 彼此相反的电场的作用下，原子核和电子云会发生 相对位移，离子发生变形，产生诱导偶极，此过程 即离子极化(polarization of ion)。
（二）解释
点较高；非金属元素的氯化物属于分子晶体， 所以熔沸点较低。
College Chemistry
2.
对于非金属元素的氯化物（分子晶体），高 价态氯化物的分子量比低价态的要大，分子 间作用力强，相应地熔沸点也就高。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
3、活泼金属元素（ⅠA ）的氯化物，从上到下， 随着离子半径的逐渐增大，离子键越来越弱， 熔沸点逐渐降低。
College Chemistry
18e构型 18+2e构型
第八章 无机化合物
大 学 化 学
2. 影响离子变形性的因素 ①离子半径。半径越大，变形性越大。
F Cl Br I
②离子电荷。正电荷越少，负电荷越多，变形性 越大。
College Chemistry
O2 F Na Mg 2 Al3 Si4
NaCl > MgCl2 > AlCl3 > SiCl4
College Chemistry
2、第一主族元素氯化物的熔点，从上到下逐渐 降低（LiCl 除外）。而第二主族元素的氯 化物，熔点变化规律恰与此相反。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
3. 多数d 区（过渡）元素及p 区金属元素氯化 物的熔点，较同周期s区金属元素氯化物的熔 点低。
离子半径越大，引力越小，离子键越弱。 NaCl > NaI
3、离子的外层电子构型
不同构型的离子，会使离子产生不同的极化作用， 使离子键键型发生不同程度的改变。这一性质在无机 化合物中详细讨论。
第八章 无机化合物
大 熔沸点高低主要取决于物质的晶体类型。 学 化 学 1. 活泼金属的氯化物属于离子晶体，所以熔沸
College Chemistry
第八章 无机化合物
大 学 化 学
分子晶体中分子间力对熔沸点的影响
分子间力越大，熔沸点越高。 1、一般来说，结构相似的同系列物质，分子量 越大，分子变形性越大，分子间力越强。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
但当正离子外层电子构型为18e 或18+2e时，
既有很强的极化力，本身的变形性也很大，在负
离子作用下，会发生较明显的变形，产生较强的 诱导偶极。正离子诱导偶极的产生使得本身的极 化力增强，这样，正、负离子的极化作用进一步
College Chemistry
加强，这种极化叫附加极化——由于正负离子的
College Chemistry
离 子 极 化 力 增 强
BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2
分子晶体 过渡型晶体 离子晶体
BaCl2
第八章 无机化合物
大 学 化 学
IA族：从上到下逐渐降低（LiCl 除外）。 ⅠA族的氯化物，除LiCl外，都是典型的 离子晶体，从上到下，随着离子键的减弱熔 沸点逐渐降低。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
离子极化的结果
College Chemistry
第八章 无机化合物
大 学 化 学
【两个概念】
极化力：能够使异号离子极化发生变形的能力 变形性：受异号离子极化而变形的性质
College Chemistry
对每一个离子而言，不管是正离子还是负离 子，都同时具有极化力和变形性两种性质。但一 般来说，正离子的极化力要大一些，而负离子的 变形性要大一些，为什么呢？这跟影响离子极化 力和变形性的因素有关。
College Chemistry
金属和非金属元素的氯化物都会不同程度地发 生水解。根据水解产物的类型，水解作用可以 分为三类：
1. 生成碱式盐或氢氧化物 2. 生成卤氧化物 3. 生成两种酸
第八章 无机化合物
大 学 化 学
1. 生成碱式盐或氢氧化物
★ MgCl + H O 2 2
Mg(OH)Cl + HCl Sn(OH)Cl + HCl
College Chemistry
↑，水不能像减弱静电引力样减弱共价键的 结合力，故离子极化作用显著的晶体难溶 于水。 F→I ， r- 依 次 ↑ ， 负 离 子 变 形 性 ↑ ， 极化作用↑，溶解度↓。
第八章 无机化合物
大 三、卤化物的化学性质——水解作用 学 （一）氯化物水解的一般规律 化 碱金属的氯化物不发生水解，中等活泼的 学
（ds区、p区） （d区过渡元素） （s区）
College Chemistry
第八章 无机化合物
大 学 化 学
常见金属外层电子构型
2e构型
8e构型 9~17e构型
Li＋、 Be2+（1s2）
Na＋、Ba2＋、Cl - （ns2np6） Fe2＋、Cr3＋、Mn2＋ （ ns2np6 nd1~9） Ag＋、Hg2＋、Zn2＋ （ ns2np6 nd10） Sn2＋、As3＋ （ (n-1)s2 (n-1) p6 (n-1) d10ns2）
大 学 化 学
College Chemistry
第八章 无机化合物
第八章 无机化合物
大 学 化 学
College Chemistry
由于离子的极化作用，使正、负离子之间的 引力增大，两个电荷更加靠近，部分电子云发生 重叠。这样一来，原来的离子键就具有了部分共 价键的性质，这就是离子极化产生的后果。由此 可见，离子键与共价键之间没有绝对的界限，有 许多键型是处于两种键型之间的过渡状态，相应 地晶体结构也就处于离子晶体和分子晶体之间的 过渡型晶体。比如：MgCl2，AlCl3，FeCl3等都属 于过渡型晶体。
College Chemistry
NaCl是典型的离子晶体
MgCl2、AlCl3为过渡型晶体 SiCl4已经属于分子晶体 ∴熔沸点高低顺序为： NaCl>MgCl2>AlCl3>SiCl4
第八章 无机化合物
大 学 化 学
2. ⅡA族： 由上到下，氯化物熔点逐渐升高
Be2+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+
自然界中的物质，按组成可以分为无机物和 有机物两大类。
无机物又分为单质和化合物：
College Chemistry
单质 无机物 物质 化合物 有机物
化合物占的比例比单质要大得多。无机化合 物不仅数量大，而且种类繁多。这一章选取了一 些最常见、又比较重要的化合物进行介绍。
第八章 无机化合物
相互极化，而使总的离子极化加强的现象。有附
加极化存在的时候，键的共价性更加明显。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
例如：Ca2+和Hg2+电荷相同，半径相近，但
CaCl2 基本属于离子晶体，而 HgCl2 则是分子晶
体，原因就是 Ca2+ 是 8e 构型，极化力很弱，而 Hg2+ 是 18e 构型，存在附加极化作用，使得键型 的共价性大大增强。
College Chemistry
卤化物熔沸点的某些特殊变化规律，就是 由于存在离子极化作用的结果。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
（三）离子极化理论的应用 1、同一周期： 从左到右，熔沸点逐渐降低
正离子的极化力： Na Mg 2 Al3 Si4
从左到右，键型的共价性逐渐增强，由离子键 逐渐过渡到共价键。
College Chemistry
Li＋因为半径特别小，极化力较强，使LiCl 带有部分共价键性质，所以熔沸点比同族其 它氯化物低。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
3. 过渡元素及 p区金属元素的离子电荷较高，外 层构型为 18e ， 18+2e 或 9 ～ 17e ，极化力较强， 其氯化物也明显带有共价键性质，晶体处于过 渡型晶体，所以熔沸点比ⅠA族、ⅡA族的氯化 物低。
第八章
无机化合物
Inorganic Compounds
第八章 无机化合物
大 学 化 学
【本章要求】
1. 掌握卤化物熔沸点的变化规律和水解产物的一般规律， 并能够运用离子极化理论对此作出解释。 2. 掌握氧化物及其水合物的酸碱性变化规律及ROH规则； 掌握H2O2的分子结构及主要性质。 3. 掌握碳酸盐的热稳定性规律、硝酸盐的热分解规律； 了解硅酸及硅酸盐的性质及用途。
4. 同一金属元素的高价态金属离子电荷高、半径 小，比低价态的金属离子极化力强，所以高价 态金属离子的氯化物键型共价性较强，熔沸点 较低。
College Chemistry
FeCl2>FeCl3
SnCl2>SnCl4
第八章 无机化合物
大 试解释AgF易溶于水， 而AgCl、AgBr、AgI 学 的 Ksp 依次为 1.56×10-10 、 7.7×10-12 、 1.5×10-16 。 化 学 分析：离子极化↑，离子键→共价键，共价键成分
Fe(OH)3 +3HCl
SnCl 2 + H2O
★ FeCl 3 + 3H2O
AlCl 3 + 3H2O
Al(OH)3 +3HCl
Zn(OH)Cl + HCl
College Chemistry
4. 掌握铬（Ⅲ）的两性、铬（Ⅵ）的氧化性及在酸碱性介 质中的存在形式和相互转化。 5. 掌握高锰酸钾的氧化性及不同介质对其还原产物的影 响；了解MnO2的主要性质。 6. 掌握铁（Ⅱ）、铁（Ⅲ）的主要化学性质以及铁的主 要配合物。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
College Chemistry
氧元素相结合，生成的多是离子化合物。
特性：没有方向性和饱和性
第八章 无机化合物
大 学 化 学
影响离子键强弱的影响因素：
Q Q 1、离子的电荷 正、负电荷间的引力：F d2
∴ 电荷越高，引力越大，离子键越强。 KCl < CaO
2、离子的半径
College Chemistry
③离子外层电子构型 (与极化力变化规律相同)。 18e ≈18＋2e > 9～17e > 8e
第八章 无机化合物
大 学 化 学
综合以上因素可以看出：在正、负离子发
生极化时，正离子的极化力较强，而负离子的
变形性较强。所以，通常讨论离子极化时，只
College Chemistry
考虑正离子的极化力和负离子的变形性（负离 子对正离子的极化力则忽略）。
HCl HBr HI 熔沸点升高 F2 Cl 2 Br2 I 2
College Chemistry
2、分子量相近而体积较大的分子，变形性大， 分子间力强，熔沸点较高。
第八章 无机化合物
离子晶体 大 学 （一）离子键 (ionic bond) 化 正、负离子之间靠静电引力作用形成的化学 学
键。一般电负性差别较大的原子相互结合，形成 的都是离子键。如：ⅠA 、ⅡA 和卤素（ⅦA ）、
College Chemistry
因为卤素在周期表中属于电负性最大的一族元素，
所以卤素几乎可以跟除稀有气体以外的所有元素形成 卤化物。不同元素形成的卤化物，其物理性质呈现出 周期性的变化规律。我们主要讨论一下熔沸点的变化。
第八章 无机化合物
大 一、卤化物的物理性质——熔沸点 学 （一）变化规律：以氯化物为例 化 学 1、同周期中：从左到右，熔沸点逐渐降低。
大 学 化 学
第八章
§8-1 卤化物 §8-2 氧化物
无机化合物
College Chemistry
§8-3 几种重要主族元素的含氧酸盐
§8-4 几种重要副族元素的化合物
第八章 无机化合物
大 学 化 学
§8-1 卤化物 (halide)
定义：电负性比卤素小的元素与卤素形成的二元 化合物。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
NaF、PCl5、AgBr、KI 等都是卤化物。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
（二）影响离子极化的因素 1. 影响离子极化力的因素 ①离子半径。半径越小，对相邻离子的极化力 就越强。 ②离子电荷。当半径相近、外层电子构型相同 时，离子电荷越多，产生的电场 越强，极化力越强。 ③外层电子构型。 外层构型： 18e≈18＋2e > 9～17e > 8e
其它变化规律，则要用离子极化理论来解释。
College Chemistry
第八章 无机化合物
大 二、离子极化理论 学 （一）离子极化的概念 化 当分子处于外加电场中时，在电场作用下，分 学
College Chemistry
子会发生变形，产生诱导偶极（正负电荷中心不重 合或距离增大），这个过程叫分子的极化。当正负 离子相互接近时，也存在极化现象。正、负离子在 彼此相反的电场的作用下，原子核和电子云会发生 相对位移，离子发生变形，产生诱导偶极，此过程 即离子极化(polarization of ion)。
（二）解释
点较高；非金属元素的氯化物属于分子晶体， 所以熔沸点较低。
College Chemistry
2.
对于非金属元素的氯化物（分子晶体），高 价态氯化物的分子量比低价态的要大，分子 间作用力强，相应地熔沸点也就高。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
3、活泼金属元素（ⅠA ）的氯化物，从上到下， 随着离子半径的逐渐增大，离子键越来越弱， 熔沸点逐渐降低。
College Chemistry
18e构型 18+2e构型
第八章 无机化合物
大 学 化 学
2. 影响离子变形性的因素 ①离子半径。半径越大，变形性越大。
F Cl Br I
②离子电荷。正电荷越少，负电荷越多，变形性 越大。
College Chemistry
O2 F Na Mg 2 Al3 Si4
NaCl > MgCl2 > AlCl3 > SiCl4
College Chemistry
2、第一主族元素氯化物的熔点，从上到下逐渐 降低（LiCl 除外）。而第二主族元素的氯 化物，熔点变化规律恰与此相反。
第八章 无机化合物
大 学 化 学
3. 多数d 区（过渡）元素及p 区金属元素氯化 物的熔点，较同周期s区金属元素氯化物的熔 点低。
离子半径越大，引力越小，离子键越弱。 NaCl > NaI
3、离子的外层电子构型
不同构型的离子，会使离子产生不同的极化作用， 使离子键键型发生不同程度的改变。这一性质在无机 化合物中详细讨论。
第八章 无机化合物
大 熔沸点高低主要取决于物质的晶体类型。 学 化 学 1. 活泼金属的氯化物属于离子晶体，所以熔沸