第一课无机化学第七章 S区元素
无机化学S区元素概述单质及其物理化学性质
无机化学S区元素概述单质及其物理化学性质S区元素是指周期表中第三周期的元素，包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。
这些元素的单质是指它们在自然界中以纯态存在的形态。
下面将对这些S区元素的单质及其物理化学性质进行概述。
Scandium（Sc）是一种银白色金属，熔点1541℃，沸点2836℃。
它的密度为2.989 g/cm³，熔化热为15.8 kJ/mol。
Scandium的化学性质活泼，可以与氢气、氧气和氮气反应。
它可以形成多种化合物，如ScCl3、Sc2O3等。
Titanium（Ti）是一种银灰色金属，熔点1668℃，沸点3260℃。
它的密度为4.506 g/cm³，熔化热为13.8 kJ/mol。
Titanium具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性。
它与氧、氮、氢等非金属元素反应生成化合物，如TiO2、TiN等。
Vanadium（V）是一种银白色金属，熔点1890℃，沸点3380℃。
它的密度为6.0 g/cm³，熔化热为21.5 kJ/mol。
Vanadium的化学性质活泼，可以与氧气、氮气和氟气反应。
它可以形成多种氧化态，如V2O5、VO2等。
Chromium（Cr）是一种银灰色金属，熔点1907℃，沸点2672℃。
它的密度为7.18 g/cm³，熔化热为20.5 kJ/mol。
Chromium的外层电子构型为3d54s1，具有良好的抗腐蚀性。
它可以形成多种化合物，如Cr2O3、CrCl3等。
Manganese（Mn）是一种银灰色金属，熔点1244℃，沸点1962℃。
它的密度为7.21 g/cm³，熔化热为13.2 kJ/mol。
Manganese与氧气反应生成二氧化锰（MnO2），具有一定的催化性能。
它还可以形成多种化合物，如MnCl2、MnSO4等。
Iron（Fe）是一种银灰色金属，熔点1538℃，沸点2861℃。
它的密度为7.874 g/cm³，熔化热为13.8 kJ/mol。
吉林大学无机化学 s 元素
它们都具有很强的还原性
分子型氢化物
P区元素的氢化物属于分子型晶体。通常条件下多为气体。 但在水中行为不同， HCl至HI在水中完全解离，溶液显酸性，H2S 与HF在水中部分解离显弱酸性，NH3与PH3显弱碱性，Si、B的氢化物 同水反应时生成含氧酸并放出氢气。 分子型氢化物均具有还原性，而且同族氢化物的还原能力随原子序数 增加而增强。
含氧化合物
普通氧化物、过氧化物、超氧化物及臭氧化物
Li2O
Na2O2
KO2
过氧化物
碱金属和碱土金属除Be外都有过氧化物。过氧化物含有过氧链 （-O-O-)，可以将它们看成是过氧化氢的盐。
180-200C
4Na+O2 2Na2O+O2
300-400C
2Na2O 2Na2O2
过氧化物为粉末状固体，易吸潮，与水或稀酸反应生成过氧化氢
S区元素
氢 Hydrogen 碱金属 The Alkali Metal 碱土金属 The Alkaline Earth Metals
氢气的性质和制备
1.氢气的性质
氢有三种同位素， 11H，氕（Ｈ）；21H, 氘（Ｄ）；31Ｈ，氚
H2:是由两个氢原子以共价键的方式结合成的双原子分子，键长 为74pm。常温下无色、无味、无臭的气体，0 C时1升水能溶解 0.02升的氢气。H2在所有分子中质量最小，分子间作用力很弱， -252.87C时，气态氢才液化。
2Na + 2NH3 → 2NaNH2+H2
焰色反应
碱金属、碱土金属及其化合物置于高温火焰中，可以使火焰 呈现出特征的颜色，这种现象称为焰色反应。 其原因为：这些物质在高温火焰中原子化，金属原子的电子 受高温火焰的激发而跃迁到较高能级轨道上，当电子从高能 级轨道返回低能级轨道时，就会依据两轨道间的能级差大小 发射出对应的一定波长的光，从而使火焰呈现出特征的颜色。 锂-深红色，钠-黄色，钾-紫色，铷-紫红色，铯-蓝色， 钙-橙红色，锶-洋红色，钡-绿色。 可用于信号弹及烟花
《无机化学》第6版-张天蓝主编-课后习题答案
《无机化学》第6版张天蓝主编课后习题答案第一章原子结构1、υ=∆E/h=(2.034⨯10-18 J) / (6.626⨯10-34 J⋅s)=3.070⨯1015 /s; λ=hc/∆E= (6.626⨯10-34 J⋅s ⨯2.998⨯108 m/s ) / (2.034⨯10-18 J)= 9.766⨯10-8 m2、∆υ≥ h/2πm∆x = (6.626⨯10-34 kg⋅m2/s) / (2⨯3.14⨯9.11⨯10-31 kg⨯1⨯10-10m)=1.16⨯106 m/s。
其中1 J=1(kg⋅m2)/s2, h=6.626⨯10-34 (kg⋅m2)/s3、(1) λ=h/p=h/mυ=(6.626⨯10-34 kg⋅m2/s) / (0.010 kg⨯1.0⨯103 m/s)=6.626⨯10-35 m，此波长太小，可忽略；（2）∆υ≈h/4πm∆υ =(6.626⨯10-34 kg⋅m2/s) / (4⨯3.14⨯0.010 kg⨯1.0⨯10-3 m/s)= 5.27⨯10-30 m，如此小的位置不确定完全可以忽略，即能准确测定。
4、He+只有1个电子，与H原子一样，轨道的能量只由主量子数决定，因此3s与3p轨道能量相等。
而在多电子原子中，由于存在电子的屏蔽效应，轨道的能量由n和l决定，故Ar+中的3s与3p轨道能量不相等。
5、代表n=3、l=2、m=0，即3d z2轨道。
6、（1）不合理，因为l只能小于n；（2）不合理，因为l=0时m只能等于0；（3）不合理，因为l只能取小于n的值；（4）合理7、（1）≥3；（2）4≥l≥1；（3）m=08、14Si：1s22s22p63s23p2，或[Ne] 3s23p2；23V：1s22s22p63s23p63d34s2，或[Ar]3d34s2；40Zr：1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2，或[Kr]4d25s2；Mo：1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1，或[Kr]4d55s1；79Au：421s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1，或[Xe]4f145d106s1；9、3s2：第三周期、IIA族、s区，最高氧化值为II；4s24p1：第四周期、IIIA 族、p区，最高氧化值为III；3d54s2：第四周期、VIIB族、d区，最高氧化值为VII；4d105s2：第五周期、IIB族、ds区，最高氧化值为II；10、（1）33元素核外电子组态：1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d10s24p3，失去3个电子生成离子的核外电子组态为：1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2，属第四周期，V A族；（2）47元素核外电子组态：1s22s22p63s23p63d104s24p64d05s1或[Kr]4d105s1，失去1个电子生成离子的核外电子组态为：1s22s22p63s23p63d104s24p64d10或[Kr]4d10，属第五周期，I B族；（3）53元素核外电子组态：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5或[Kr]4d105s25p5，得到1个电子生成离子的核外电子组态为：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6或[Kr]4d105s25p6，属第五周期，VII A族。
无机化学第七章S区元素
无机化学第七章S区元素第七章主要介绍了S区元素的性质和应用。
S区元素是指周期表中第16族元素，包括氧、硫、硒、碲和钋。
这些元素具有一些共同的性质和特点，包括氧化态的规律和趋势、同族元素的化学性质等。
S区元素的氧化态规律和趋势是其重要的特点之一、氧化态是指元素在化合物中的电荷数。
在S区元素中，氧通常呈-2的氧化态，露卜那呈-1的氧化态，硫、硒和碲的氧化态则比较复杂，可以是正或负的多个值。
这种规律是由于这些元素的外层电子结构决定的。
氧的外层有6个电子，可以通过接受2个电子来填满外层，从而达到稳定的8个电子的结构。
而露卜那的外层只有一个电子，可以通过捐赠一个电子来达到稳定的结构。
而硫、硒和碲的外层电子结构类似，有6个电子，可以通过得失2个电子来达到稳定的8个电子的结构。
在S区元素中，氧是一个非金属元素，而硫、硒和碲则是亚稳金属。
氧具有较高的电负性，能够与其他元素形成较强的电负性键。
它在自然界中广泛存在，包括空气中的氧气、水中的水分子等。
由于氧的高电负性，它可以与其他元素形成氧化物，包括过氧化物、酸性氧化物和碱性氧化物等。
氧化物有着重要的应用，例如过氧化氢可用作漂白剂和消毒剂。
硫、硒和碲是黄顺子亚稳金属，它们具有较高的化学活性。
它们主要存在于矿石中，包括铁矿石中的硫化铁矿石。
硫还广泛存在于化学品中，包括硫酸、硫酸铜等。
硫还可以形成众多的无机化合物，例如硫化物和亚硫酸盐。
硫化物在冶金工业中有重要应用，例如焦炭的熔融炉和脱硫设备。
在亚稳金属中，硒是比较特殊的元素。
它可以形成六亚硒酸盐，具有良好的光敏性。
六亚硒酸盐可以用于摄影中的胶片和相纸的显影剂，以及红外线辐射计的探测剂。
此外，硒还可以形成硒化物，具有一定的半导体性能。
碲也是一种亚稳金属，具有类似硒的性质。
它可以形成一种黑色固体的碲化铋，具有比较好的半导体性能。
碲化铋被广泛应用于红外线成像和热电传感器等领域。
除了硫、硒和碲，S区元素中还有钋，它是一种放射性元素。
s区,p区元素
过氧化物
453 573K 4Na O2 2Na 2O 573 673K 2Na 2O O2 2Na 2O2
Na2O2在碱性介质中具有强氧化性： 熔矿剂；遇棉花、炭粉爆炸
3Na 2O2 Cr2O3 2Na 2CrO4 +Na 2O Na 2O2 MnO2 Na 2MnO4
H2 O
8.1.3 氧化物
多样性（三种氧化物）
普通氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2
-)
1s 2 2s 2 2p6
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p )3
盐类的应用
硝酸钾：在空气中不吸潮,在加热时有强氧化性,用来制
造黑火药。硝酸钾还是含氮、钾的优质化肥。
氯化镁：通常以MgCl2· 6H2O形式存在，它能水解为
Mg(OH)Cl，氯化镁易潮解，普通食盐的潮解 就是其中含有氯化镁之故。纺织工业中用氯化 镁保持棉纱的湿度而使其柔软。
氯化钙：无水CaCl2有很强的吸水性，是常用的干燥剂。
碳-碳复合材料
人造金刚石
分子筛
高能燃料
光子带隙材料
硅单晶材料
太阳电池材料 纳米半导体材料
8.2.2 卤素的化合物
8.2.2.1 卤素概述
卤素的性质变化
卤素 价电子构型 共价半径（pm） 电负性
第一电离能（kJ/mol） 电子亲和能（ kJ/mol ） 氧化数
F 2s22p5 64 4.00
1681 -328 -1
无机化学s区和p区元素
概述
共性： (1) 热稳定性 含氧酸稳定性差，大多只能存在于水溶 液中，至今未制得游离纯酸。 (2) 氧化性 对同一元素不同氧化态而言，低氧化态的 氧化能力强（需要断的Cl-O键少）。 ① 在酸性介质中的氧化性一般都远大于的碱性介质中 的氧化性，说明含氧酸的氧化性强于盐。 ② 许多中间氧化数的物质如XO-、X2， 存在歧化反应 的可能性。 （3）酸性 HClO是很弱的酸，HClO3是强酸，接近于 盐酸和硝酸，HClO4是已知含氧酸中最强的酸。
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浓硫酸配成稀硫酸时,应将浓硫酸慢慢倒入水中，并不断搅
拌。 冷浓硫酸不与铁、铝等金属作用，这是因为在冷的浓硫酸 中，铁、铝表面生成一层致密的保护膜保护了金属，使之 不与硫酸继续反应，这种现象称为钝化，所以可用铁、铝 制的器皿盛放浓硫酸。 稀硫酸基本无氧化性、吸水性和脱水性。 大多数硫酸盐为无色结晶，易溶于水，但PbSO4，BaSO4， SrSO4和CaSO4微溶于水，其中BaSO4溶 解度最小。
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氧化还原性
θ /V A
O2
0.682V n 1
H 2 O2
1.229V n=2
1.77V n 1
H2 O
氧化性强，还原性弱，是一种“清洁的”氧化剂和还原剂 。 过氧化氢的使用依赖于其氧化性，不同浓度的过氧化氢 具有不同的用途：一般药用双氧水的浓度为 3% ，美容用品 中双氧水的浓度为 3 （ 6） % ，试剂级双氧水的浓度为 30% ，浓度在 90% 以上的双氧水可用于火箭燃料的氧化剂，若 90%以上浓度的双氧水遇热或受到震动就会发生爆炸。 过氧化氢：漂白剂、消毒剂、氧化剂
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7.3.5 浓硫酸
s 区 元 素
s 区元素
一、 s区金属
1. s区元素的通性
s区金属又称为成碱金属，包括第Ⅰ A族的碱金属元素Li、Na、K、 Rb、Cs、Fr和第Ⅱ A族的碱土金属元素Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra。 它们以卤化物、硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐存在于地壳中。Rb、Cs在自 然界存在较少，是稀有金属；Fr和Ra是放射性金属，Fr放射性极强，半 衰期极短，在天然放射性衰变和核反应中可形成微量的Fr，而Ra首先被 玛丽·居里(Marie Curie)从沥青油矿中分离出来，其所有的同位素都具 有放射性且寿命最长，如226Ra的半衰期为1602年。
s区元素
成碱金属能与水迅速反应放出氢气，所以不能在水溶 液中用于还原任何物质，但可成为非水介质中有机化学反 应的重要还原剂。同时也是高温条件下从氧化物或氯化物 中制备稀有金属的重要还原剂。当然，这些反应必须在真 空或稀有气体保护下进行。
对比锂和镁的性质，不难发现在它们之间有许多相似 之处，如它们都能与氧或者氮直接化合生成氧化物、氮化 物，它们的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等都难溶于水。
s 区元素
成碱金属的基本性质列入表8-2中。成碱金属在物理 性质方面表现出金属的外观和良好的导电性，但硬度、熔 点和沸点与其他金属相比很低。这是因为成碱金属成键电 子数少，金属键弱，反映在宏观性质上表现出低熔点、低 沸点和低硬度的特点。第Ⅰ A和第Ⅱ A族元素的电子构型 分别为ns1和ns2，它们能失去1个或2个电子形成氧化数为 +1或+2的离子型化合物。同族中它们的有效核电荷相等， 但自上而下，原子（离子）半径依次增大，电离能、电负 性逐渐降低，金属活泼性增强。
碱金属氢化物中以LiH最稳定，加热到熔点也不分解。其他碱金 属氢化物的稳定性较差。LiH能与AlCl3在无水乙醚中反应生成LiAIH4 （氢配合物）：
高校无机化学(高教版)S区元素第一节课件
Li[AlH4] + H2O == LiOH + Al(OH)3 + 4H2
6) 焰色反应
Li 红色，Na 黄色，K 紫 色， Rb 紫红，Cs 紫红， Ca 砖红，Sr 猩红， Ba 黄绿。
(三) S区元素的化合物 1. 氧化物
包括普通氧化物、过氧化物、超氧化物及臭氧化物，如：
Li2O、Na2O2、KO2、KO3等。
1）物理性质
普通氧化物除K2O (淡黄)、Rb2O (亮黄) 、Cs2O (橙红)有 颜色外，其余都为白色； 同种金属离子的氧化物，其颜色深浅次序为：臭氧化物 > 超氧化物 > 过氧化物 > 氧化物
如：Na2O 白色；Na2O2 浅黄色
K2O 淡黄；K2O2 橙色；KO2 红色；KO3 橘红色。 热稳定性从Li到Cs，从Be到Ba 逐渐降低。
为什么ILi > INa, 而ELi+/Li 反而小于 ENa+/Na? M (g) M (s) M+ (g) + eMn+ (aq) + ne电离过程 半电池反应
ΔrGmθ = － nFEθ (Mn+/ M ) ΔrGmθ = ΔrHmθ － TΔrSmθ
对于碱金属来说，ΔrSmθ 可忽略，
所以，ΔrGmθ ~ ΔrHmθ
CrO42- + Ba2+ == BaCrO4↓ （黄色） Ba2+的鉴定
微溶性盐的转化反应
MSO4 + H2SO4 == M(HSO4)2（M=Ca, Sr, Ba）
CaCO3 + H2O + CO2 == Ca(HCO3)2 CaC2O4 + 2H+ == Ca2+ + HC2O4 -
无机化学——s区元素和稀有元素习题解答②
(4)锂在空气中燃烧时，生成物之一是( )。
(A)LiO3；(B)Li2O2；(C)LiO2；(D)Li2O。解：D
(5)钠在干燥空气中燃烧时，主要产物是.( )。
(A)Na2O；(B)Na2O2；(C)NaO2；(D)NaO3。 解：B
(6)钾、铷、铯在空气中燃烧的主要产物是.()。
(A)正常氧化物；(B)过氧化物；(C)超氧化物；(D)臭氧化物。
(A)Li和Be；(B)Li和Mg；(C)Na和Mg；(D)K和Ca。解：B
(10)下列物质中，不属于过氧化物的是()。
(A)BaO2；(B)KO2；(C)Na2O2；(D)CaO2。解：B
(11)灼烧下列元素形成的可挥发性盐时，火焰为无色的是()。
(A)Li；(B)Ca；(C)Mg；(D)Ba。解：C
第
、是非题
(1)通常，s区元素只有一种稳定的氧化态。.( ) 解：对
(2)由于s区、p区元素性质活泼，它们都不能以单质的形式存在于自然界。()
解：错
(3)s区元素在自然界不以单质形式存在。.( )
解：对
(4)金属钙保存在煤油中。.( )
解：对
(5)由于s区元素单质的密度很小，它们都可以浸在煤油中保存。( )
解：对
(21)碱金属超氧化物的稳定性次序为NaO2>KO2>RbO2>CsO2。() 解：错
(22)碱 金 属 氢 氧 化 物 在 水 中 溶 解 度 大 小 的 次 序 为 ：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。.()
解：对
(23)Li3N的稳定性比Na3N高。( ) 解：对
(24)碱金属氧化物的稳定性次序为：Li2O>Na2O>K2O>Rb2O>Cs2O。() 解：对
专业基础课-《无机化学》课程教学大纲
《无机化学》课程教学大纲适用对象：药学专业（学分：2 学时：36）课程属性：专业基础课开课单位：华侨大学生物医学学院一、课程的性质和任务：无机化学是药学专业基础课之一，它是本科生在一年级的必修课程，与有机化学、药物化学、分析化学、药剂学等学科关系密切。
它的教学目的是使学生在掌握物质结构概念、元素周期律、溶液理论、酸碱理论、化学平衡以及配位化合物等基本理论的基础上，学习重要化学元素及其化合物的理化性质，并使学生逐步养成辩证唯物主义的观点、科学的工作方法，逐渐提高学生分析问题和解决问题的能力，从而为学生后续课程的学习及今后的工作和科研奠定必要的基础。
二、教学内容和要求（含每章教学目的、基本教学内容和教学要求）：无机化学是药学类本科生的第一门专业基础课。
本课程先讲述原子结构、分子结构、沉淀溶解平衡、酸碱解离平衡、氧化还原和配位解离平衡等基础理论。
并在此基础上讲述元素周期表中各主族、副族元素单质、化合物的存在、性质、制备及用途等有关知识，具体内容如下：第一章原子结构 (6课时)教学目的和要求：掌握四个量子数的物理意义和它们的取值限制，量子数组合和原子轨道的关系；基态原子核外电子的排布规律；屏蔽效应；元素周期表中的周期、族、区的划分与原子核外电子排布的关系。
熟悉原子轨道与波函数，概率、概率密度与电子云；原子轨道的角度分布图与径向分布函数的意义与特征。
了解氢原子的Bohr模型的假设、贡献与不足之处，基态、激发态和跃迁等概念，电子的波粒二象性，不确定原理，波动方程的意义，电子云的径向分布。
教学内容：介绍了微观粒子运动的波粒二象性和Bohr的氢原子结构理论，在此基础上重点介绍了核外电子运动的各种状态和排布规律；介绍了Schrodinger方程和波函数及其物理意义；四个量子数；概率、概率密度、电子云以及原子轨道之间的关系。
介绍了屏蔽常数以及原子轨道能量的计算；还着重讨论了周期表中各元素原子的核外电子排布，以及元素性质周期性变化的规律和原子核外电子结构的关系。
无机化学试题及答案s区元素
无机化学试题及答案s区元素一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪种元素属于s区元素？A. 锂（Li）B. 钠（Na）C. 铝（Al）D. 氯（Cl）答案：B2. s区元素通常具有哪些价电子？A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个答案：B3. 钠的电子排布式是什么？A. 1s²2s²2p⁶3s¹B. 1s²2s²2p⁶3s²C. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶D. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴答案：B4. s区元素的原子半径随着原子序数的增加而如何变化？A. 减小B. 增加C. 保持不变D. 先增加后减小5. 以下哪种化合物是由s区元素组成的？A. NaClB. MgOC. SO₃D. CO₂答案：A6. s区元素的金属性如何随原子序数增加而变化？A. 增强B. 减弱C. 先增强后减弱D. 先减弱后增强答案：A7. 锂的原子序数是多少？A. 2B. 3C. 4D. 5答案：B8. 钾的电子排布式是什么？A. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹B. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²C. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹4p⁶D. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²4p⁶答案：B9. s区元素的离子通常具有什么电荷？B. +2C. -1D. -2答案：A10. 钠的熔点是多少摄氏度？A. 98B. 300C. 600D. 900答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. s区元素包括碱金属元素和____元素。
答案：碱土2. 锂的原子序数为3，其电子排布式为______。
答案：1s²2s¹3. 碱金属元素的价电子数为______。
无机化学 S区元素概述单质及其物理化学性质
2
CsO2 BaO2
镁 带 的 燃 烧
Li, Ca等同时生成氮化物
2O2 Na2ONa 2
Li3N
Ca3N2
Ba3N2 KOKO 2 2
2、与水作用:
2M + 2H2O → 2MOH + H2（g）
Li
Na
K
Ca
锂 (不熔化)； 钠 (熔化)；钾(燃烧) ； 铷 , 铯(爆炸)
3、与液氨的作用 +
IA
电 离 势 、 电 负 性 减 小 金 属 性 、 还 原 性 增 强
IIA Be Mg Ca
原 子 半 径 增 大
Li Na K
Rb
Cs
原子半径减小、
Sr
Ba
金属性、还原性减弱 电离势、电负性增大
同周期IA和IIA比较
ⅠA 主要氧化态 原子半径 电负性 +1 最大 最小 > < ⅡA +2 较大 较小
2M(s) + 2NH 3 (l) → 2M + 2NH + H 2 (g)
2
M(s) M (am)+ e (am)
液氨溶剂 -
+
4、其离子的焰色反应
Li+
K+
红
紫
Na+
黄
Rb+ 紫红 Ca2+ 橙红 Ba2+ 黄绿
Cs+ 紫红 Sr2+ 红
通性：
1. 易与H2直接化合成MH、MH2离子型化合物； 2. 与O2形成正常氧化物、过氧化物、 超氧化物； 3. 与其他非金属作用形成相应的化合物；
1、与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应化合物
中级无机化学[第七章元素与元素性质的周期性]-山东大学期末考试知识点复习
![中级无机化学[第七章元素与元素性质的周期性]-山东大学期末考试知识点复习](https://img.taocdn.com/s3/m/a18e231311a6f524ccbff121dd36a32d7375c721.png)
第七章元素与元素性质的周期性1．周期表与元素周期表的分区：按原子最后一个电子占据的轨道,周期表中元素可分为5个区。
s区的价电子构型为ns1～2，p区的价电子构型为ns2np1～6,d区的价电子构型为(n-1）d1～9ns1～2，ds区的价电子构型为(n—1)d10ns1～2,f区的价电子构型为（n —2）f0～14(n—1)d0～2ns2。
构造原理:基态多电子原子的电子填充原子轨道的一般次序为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p 构造原理的前提条件是连续轨道间具有较大的能级差，而电子间的排斥作用相对较小。
对于d区元素与f区元素，由于价轨道间能级差较小，当电子间排斥作用超过轨道间能级差时，原子的价电子构型就会出现提前到达全满、半满的不符合构造原理的特殊构型。
通常,亚层轨道为全满或半满时比较稳定。
2．原子性质的周期性（1)原子半径一般规律：同一族元素，从上到下原子半径依次增大；同一周期主族元素,从左到右原子半径依次减小.镧系收缩：从镧到镥，原子半径和三价离子半径逐渐减小。
镧系收缩造成镧系后第三系列过渡元素的原子半径比一般的增大幅度小，与第二系列过渡同一族元素的原子半径接近.d电子也具有较差的屏蔽效应，造成d区元素半径收缩.原子半径存在不同的类型，主要有金属半径、离子半径、共价半径、van der Waals半径,使用时需要注意。
(2）电离能元素第一电离能的一般规律：同一族元素，从上到下逐渐减小；同一周期元素，从左到右大体上依次增大。
元素第一电离能最小的元素为周期表左下角的Cs，元素第一电离能最大的元素为周期表右上角的He.该规律一般可用的变化规律来解释。
原子有效核电荷Zeff(3)电子亲和能电子亲和能的周期性变化比较复杂，变化趋势不很清晰。
粗略的规律为：同一周期元素,从左到右原子电子亲和能依次增大，这可用原子有效核电荷Z的变化规律来解释。
无机化学课件12-s区元素
对土壤的影响
土壤污染
S区元素在工业生产过程中 可能通过废渣、废气等途 径进入土壤，导致土壤污 染。
土壤质量下降
这些元素在土壤中积累， 可能影响土壤的理化性质 ，导致土壤质量下降。
农产品安全问题
被污染的土壤可能影响农 作物的生长和品质，进而 影响农产品安全。
对大气的影响
大气污染
S区元素可能以气态或颗粒物的形 式排放到大气中，造成大气污染 。
SUMMAR Y
01
S区元素的概述
定义与特性
定义
S区元素指的是元素周期表中第12族（IIIB族）的元素，包括钪（Sc）、钇（Y ）、镧（La）、锕（Ac）等。
特性
S区元素都是金属元素，具有金属的通性，如导电、导热、延展性等。它们在化 学反应中通常表现出较强的还原性，易于失去电子成为正离子。
S区元素在自然界中的存在形式
金属氢化物是S区元素与氢反应生成的化合物，它们具有高的能量密度和稳定性。金属氢化物在能源储存和转换领域有潜在的 应用价值。
金属氢化物在工业中有一定的应用，如作为储氢材料和制备其他金属氢化物的原料。此外，一些金属氢化物还具有特殊的物 理和化学性质，可用于制备新型材料和器件。
REPORT
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环保催化剂
利用硫元素制备的催化剂可用于 处理工业废气，降低污染物排放 。
合成新物质
含硫化合物
硫单质或硫化物可与其他元素合成多 种含硫化合物，如硫酸、硫代硫酸盐 等。
高分子材料
含硫元素的高分子材料具有特殊性能 ，如耐高温、抗氧化等，在航空、航 天等领域有广泛应用。
REPORT
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DATE
REPORT
CATALOG
DATE
无机化学课件：s区元素2017
总H焓2θ变/ k△JH• mmo/kl J1•mol-1
θ θ
（计算值） / V（实验值） /V
Li
150.5
520.1 -514.1 163.1 -454.5 -291.4 -3.02 -3.0401
Na
109.5
495.7 -413.8 197.3 -454.5 -275.2 -2.67 -2.71
保持在较小的数值。不难预料随Pk变小,ΔrGm向负值的方向 变动,有利于反应向右进行。
5.2.3 用途概述
两族元素金属和化合物的重要性可排出如下顺序：
金 属: Na＞＞ Li ＞K ＞ Cs ＞ Rb Mg ＞＞ Ca ＞ Be ＞ Ba ＞ Sr
化合物: Na ＞ K ＞＞ Li ＞＞ Cs ＞ Rb Ca ＞＞ Mg ＞＞ Ba ＞＞ Sr ＞ Be
● 碱金属的液氨溶液比纯溶剂密度小
● 液氨中随 C(M) 增大，顺磁性减少
(2e
e22- )
钠溶于某些干燥的有机溶剂（如醚）也会产生溶剂合
电子的颜色.
用钠回流干燥这些溶剂时，颜色的出现可看作溶剂
处于干燥状态的标志。
Question 4
金属钠与水、液氨、乙醇的
反应有何不同？
Solution
2 Na(s) + 2 H2O(l)
5.1 概述 Generalization
碱金属 (alkalin metals) 碱土金属 (alkalin earth
(ⅠA): ns1
metals)
(ⅡA): ns2
电 金 原 锂 lithium
离属子
能性半 、、径
钠
sodium
电还增 负原大
钾
potassium
无机化学s区元素PPT课件
能 量 2p
σ*2p π*2p
2p
σπ22pp
O2分子轨道式
σ*2s
2s
2s
O2[(1s)2(*1s)2 (2s)2
(*2s)2(2px)2 (2py)2
(2pz)2(*2py)1 (*2pz)1]
1s
σ 2s σ *1s
1s
σ1s
A.O M.O A.O
第17页/共34页
3.化学性质
•与H2O的作用：
这是由于对角线位置上的邻近两个元素的电荷数和半径对极化 作用的影响恰好相反，使得它们离子极化力相近而引起的。
第32页/共34页
锂与镁的相似性： •单质与氧作用生成正常氧化物； •氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大； •氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶； •氯化物均能溶于有机溶剂中； •碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物。
2NH3 (l) →2M +
+
2NH
2
+
H 2 (g)
M(s) 液氨溶剂 M+ (am) + e- (am)
第9页/共34页
12.2.2 s区元素的存在和单质的制备
均以矿物形式存在：
钠长石： NaAlSi 3O8
钾长石： KAlSi 3O8
光卤石： KCl MgCl 2 6H 2O 明矾石： K(AlO) 3 (SO 4 )2 3H 2O 锂辉石： LiAl(SiO 3 )2
第27页/共34页
对于IIA族的化合物溶解度变化如下：
其氟化物、氢氧化物
从 上 到 下
溶 解 度 增 大
其硫酸盐、铬酸盐、碘化物
从 上 到
下
溶 解 度 减 小
第28页/共34页
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M3P
P
N2
M3N (M = Li)
X2 MX （X = 卤素）
S M2S
MH
M O2
NH3(溶液或气态)
MNH2 + H2
有 Fe 存在
O2 +
CO2
MOH + H2 汞齐
H2O Hg
液NH3
M2O （M = Li, Na） M2O2 （M = Na, K, Rb, Cs） MO2 （M = K, Rb, Cs）
Ⅱ密A度可根报据B1告星e.(8铍远光5 )处转M火变1g.7(警的镁4 ；电) 制流Ca1成大(.5钙4的小) 天测Sr2文出(.锶6仪太) 器空B可中a3(.5钡1) (kg·cm星-3) 体的亮度，推算星球与地球的距离。
电负性 1.5 1.2
1.0 1.0 0.9
金属性递增
无机化学
2 化学性质 碱金属单质的某些典型反应
无机化学
§7.1 s区元素的通性
ⅠA
原子序数 价电子构型
金属半径 (pm)
熔点 沸点
硬度
(℃) (℃) (金刚石=10)
Li (锂)
3
2s1
152 180.5 1342
0.6
Na (钠)
11
3s1
186 97.82 882.9
0.4
K (钾)
19
4s1
227 63.25 760
0.5
Rb (铷) 37
Question 1 有其它金属与水的反应激烈？
电极电势属于热力学范畴，而反应剧烈程度属于动力学范 畴，两者之间并无直接的联系.
Li与水反应没有其它碱金属与水反应激烈，主要原因有: (1)锂的熔点较高，与水反应产生的热量不足以使其熔化; (2)与水反应的产物溶解度较小，一旦生成 ，就覆盖在金属 锂的上面，阻碍反应继续进行.
电负性
0.98 0.93 0.82 0.82 0.79
标准电极电势(酸) -3.045 -2.711 -2.923 -2.925 -2.923
M+(g)水合热 /kJ·mol-1
无机化学
519 406 322 293 264
§7.1 s区元素的通性
碱土金属的基本性质
元素 性质
Be Mg Ca Sr Ba
CsO2 BaO2
这些氧化物的形式有什么不同？
Li2O
Na2O2
镁
带
Gc2-706-18.12
的
燃
KO2
烧
无机化学
§7.2 s区元素的单质及其化合物的性质
(2). 与水作用
• 碱金属被水氧化的反应为: 2 M(s) + 2 H2O (l) → 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g)
M2CO3
M+ (am) + e- (am)
无机化学
§7.2 s区元素的单质及其化合物的性质
碱土金属单质的某些典型反应
N2 M3N2 (M = Mg)
M(OH)2 + H2
H2O
(M = Ca, Sr, Ba)
MO + H2 (M = Be, Mg)
水蒸气
无机化学
MX2 O2
MO2 (M = Ba), MO
Cs是最软的金属 MBeg点((铍镁II较))A低核，1电42 硬荷度较原小23ss子22 半径
111
1278
1熔60 、沸64点8.8
2970
4
1107硬度 2.0
Ca (钙) 20
4s2
197
839 1484
1.5
Sr (锶) 38
5s2
215
769 1384
1.8
Ba (钡) 56
6s2
217
ns1~2
ns2np1~6
(n-1)d1~10ns2 无机化学
(n-1)d10ns1~2
第七章
s区元素
s-Block Elements
§7.1 s区元素的通性 §7.2 s区元素单质及其化合物的性质 §7.3 s区元素的生物学效应及常用药物
无机化学
ⅠA
Li ⅡA
Na Be
K
Mg
Rb Ca
Cs Sr
熔点低，导电、导热性好的特点.
Be
Mg Ca
无机化学
Sr
Ba
ⅠA
Li(锂) Na(钠) K(钾) Rb(铷) Cs(铯)
密度 0.53 0.97 0.86 1.53 1.88
(kg·cm-3)
电负性失去电1.0子的倾0.9向大，0.受8 到光0.照8 射时0，.7 金属表面的电子易逸出，可金制属造性光递电增 管，由铯光电管制成的自动报警装置，
§7.2 s区元素的单质及其化合物的性质
§7.2.1 单质 §7.2.2 氧化物 §7.2.3 氢氧化物 §7.2.4 常见盐 §7.2.5 配合物 §7.2.6 对角线规则 §7.2.7 离子鉴定
无机化学
§7.2 s区元素的单质及其化合物的性质
1、物理性质
§7.2.1 单质
Rb Cs
金属钠
它们L都i 有金属光N泽a，密度小K，硬度小，
电负性
1.57 1.31 1.00 0.95 0.89
标准电极电势(酸) 标准电极电势(碱)
-1.85 -2.375 -2.76 -2.89 -2.90 -2.28 -2.69 -3.02 -2.99 -2.97
M2+(g)水合热/kJ·mol-1 2494 1921 1577 1443 1305 无机化学
725 1640
1.25
无机化学
§7.1 s区元素的通性
碱金属的基本性质
性质
元素
Li
Na
K
Rb Cs
原子半径/pm
152 153.7 227.2 247.5 265.4
离子半径/pm
68
97 133 147 167
第一电离势 kJ/ 521 499 421 405 371 第二电离势 mol 7295 4591 3088 2675 2436
Li Na K Rb Cs
溶解度/ (mol ·L-1) 15.7 10.8 11.8 12.5 13.0
无机化学
§7.2 s区元素的单质及其化合物的性质
碱金属 可溶于液氨，形成深蓝色溶液 碱土金属
碱金属
⇌ M碱(金s) 属+ 和(x碱+y土)N金H属3 的M氨+溶(N液H：3)x+ e-(NH3)y
特别注意 焰色反应是物理变化，不是化学变化
Li Na K Rb Cs Ca Sr Ba
元 素 Li
Na
颜 色 深红 黄 紫
波长(nm) 670.8 589.2
K
Rb Cs Ca
红紫 蓝 橙红 深红 绿
766.5 780.0 455.5 714.9
Sr
Ba
687.8 553.5
无机化学
鉴定溶液中是否存在某种离子 用 途 节 日 焰 火
氧生气MM剂发I2IΙOOHH2漂2OO白剂M2M(OOHH)2（（LBei O除外Cs，剧剧烈烈程程度度） ） Na2O2 2H2O 2NaOH H2O（2 O2 ） 2KO2 2H2O 2KOH H2O2 O2
无机化学
§7.2 s区元素的单质及其化合物的性质
K O2 KO 2
间接法 Na 2O2 2Na 2Na 2O
Question 52KNO如3 何1制0K备Na2O6K，2OK2ON？2
无机化学
M2CO 3 M2O CO 2 (g)
§7.2 s区元素的单质及其化合物的性质
3 氧化物的化学性质 (1) 与H2O的作用（生成相应的碱）
§7.2.3 氢氧化物
M2O, MO H2O MOH, M(OH) 2（白色，易吸潮，吸CO2，腐蚀性） （除BeO外）
在空气中易潮解，常作干燥剂。
NaOH能溶解Al、Zn等两性金属及其氧化物，也能溶解许多
非金属(Si、B等）及其氧化物。
2Al+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al2O3+2Na（非O能金H腐属＝蚀氧2N玻化a璃物Al），O因在2+能工H溶业2O解生某产些常金用属于氧分化解物矿、石。 Si+2NaOH熔+融H2的O氢熔氧融化钠N腐a蚀2S性iO很3+强2H，2工↑ 业上熔化氢 SiO2+2NaO氧镍H化的＝钠器N一皿a般。2S用iO铸3+铁H容2O器，在实验室可用银或
Ba
本章教学要求
1、掌握碱金属、碱土金属的通性，掌 握Na+、K+、Mg2+、Ca2+的鉴定方法；
2、熟悉常见碱金属、碱土金属的重要 化合物的结构及性质；
3、了解金属离子的生物学效应。
无机化学
§7.1 s区元素的通性
ห้องสมุดไป่ตู้
碱金属(IA ): ns1(因为它们的氧化物的水溶液显碱性) Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
lithium
sodium potassium rubidium
碱土金属 (alkalin earth metals) (ⅡA): ns2
beryllium
magnesium
calcium strontium
caesium
barium
francium
radium
原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大
5s1
248 38.89 686
0.3
Cs (铯)
55