无机化学---第十一章 卤素和氧族元素--卤族元素上

11-2-1 卤族元素通性
1.特点： ①在每一周期中，原子半径最小，电离能 最大，电子亲合能最小，电负性最大。
因此，都是活泼的非金属元素。卤素和 同周期元素相比较，其非金属是最强的。 ②在族内，元素的性质相似，(可与IA族 相比)，如卤素单质均为双原子分子。
从F到I：原子半径递增，电离能递减， 电负性递减，非金属性减弱。元素的性质 也出现规律性变化。
0.271
ClO20.476
0.680 ClO-
0.420
1.360
Cl2
Cl-
0.890
0.760
BrO4- 0.930
BrO3-
0.536
BrO0.520
0.456
1.077
Br2
Br-
0.610
0.216
H3IO62- 0.700 IO3-
0.169
IO-
0.403 I2
0.290
0.534 I-
无机化学多媒体电子教案
第十一章 卤素 和氧族元素
本1. 卤素和氧族元素的通性 2. 卤素单质的制备和性质 3. 卤化氢的制备及其性质的递变规律
章4. 氯的含氧酸及其盐的性质和递变规律 主5. 臭氧、过氧化氢分子的结构及其性质 要6. 硫化氢和多硫化氢的性质、金属硫化
物的溶解性
内7. 硫酸分子的结构、硫酸及其盐的性质 容8. 亚硫酸及其盐、硫代硫酸盐、过二硫
质
目录
11-1 p区元素概述 11-2 卤素 11-3 氧族元素
无机化学多媒体电子教案 第十一章 卤素和氧族元素
第一节 p区元素概述
ns2 np0
ns2 np3
1
Βιβλιοθήκη Baidu2 He
IIIA IVA VA VIA VIIA 氦
2
5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne
硼 碳 氮氧 氟 氖
3 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar
Tl 铊
303.5 ℃
Pb 铅
327.5 ℃
Bi 铋
271.3 ℃
Po
At 砹 Rn 氡
P区元素的特点
（4）某些金属具有半导体性质
0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩 4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡
11-1 p区元素概述
0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩 4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
3
Al 铝
660.4℃
Si
硅
P
磷
S
硫这C些l 金氯属Ar 氩
4
Ga 镓
29.78 ℃
Ge 锗
973.4 ℃
As 砷
Se
5
In 铟
156.6 ℃
Sn 锡
231.9 ℃
Sb 锑
630.5 ℃
Te
彼硒此Br可溴形K成r 氪 低熔合金
碲 I 碘 Xe 氙
6
Al Ga In
Tl
Ge
Sn
Pb
125 51
577.4 1816.1 2744.8 1.61 -1.076
125 150
62 81
81
578. 8
588.1
197 9
1820
296 3
2704
1.81 1.78
0.56
-0.338
155
95 147 589.1 1970 2875 2.04 +0.72
金汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡
7 111 112
Uuu Uub
114
116
118
p区金属包括Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi和Po。 与s区金属元素相似，p区同族金属元素从上到下原子半径逐渐 增大，失电子趋势逐渐增大，元素的金属性逐渐增强。但总的 看来，p区金属元素的金属性较弱，部分金属如Al、Ga、In、 Ge、Sn和Pb的单质、氧化物及其水合物均表现出两性，它们在 化合物中还往往表现出明显的共价性。相对而言， Tl、Pb和Bi 的金属性较强。十种元素中，Po为放射性元素。
酸盐、焦硫酸盐的性质
本 1. 卤素单质的性质 章 2. HX的制备、性质及其递变规律
3. 氯的含氧酸及其盐的性质递变规律
基 4. O3、H2O2、H2SO4分子的结构 本 5. H2O2、H2S的性质和硫化物的溶
解性
要 6. H2SO3及其盐、H2SO4、K2S2O7、 求 H2S2O3及其盐、H2S2O3及其盐的性
P区元素的特点（2）具有多种氧化数
因原子的价电子构型为 ns2np1-5
这非种金现n属象s、元称n素为p电还具子有可负参氧入化成数键
惰性电子对效应
0
ⅢA ⅣA ⅤA Ⅵ低A 高ⅦA He 氦
2 B 硼 C 碳 N 氮 O氧氧 F氧氟 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 化数硫稳 定C化数l 氯稳定 Ar 氩
122 140
53
71
762.2 708.4 1537.4 1411.3 3301.9 2942 2.01 1.96
154 84
715.4 1449.9 3081 2.33
-0.336
-0.15 -0.136 -0.126
P区元素的特点
(1) 除ⅦA零族外，均由
典型非金属→准金属→典型金属
0 Ⅲ原A金 非ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B子硼属 C金 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3 Al半 径铝性增S属性i 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩 4 G增a 镓强G减e 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In大铟 S弱n 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡
1.458
HClO
1.513
1.630
1.360
Cl2
Cl-
BrO4- 1.760
BrO3- 1.490 HBrO 1.209
1.604
1.077
Br2
Br-
H3IO62- 1.600 IO3-
1.150 HIO
1.431 I2
0.534 I-
碱性溶液中EB
0.465
2.889
F2
F-
ClO4- 0.398 ClO3-
ns np
nd-1、0 -1、0 -1、0
拆主开要3氧对化电子数 -1、0 +1、+3 +1氧、化+3数+为1、+7+3
ns np
+n5d、+7 +5、+7 +5、+7
卤素的氧化态
电子构型 F [He]2s22p5 Cl [Ne]3s23p5 Br [Ar]4s24p5
I [Ar]4s24p5 At [Ar]4s24p5
原子ns序数np 9 nd17 35 53
价拆层开电1对子电构子型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5
具有多种氧化数 原子半ns 径/pnmp 并相差2 电拆开负2性对(电x子p)
64 4.0
99 nd3.0
氧11化4 数为1+333 2.8 2.5
I1/(kJ·mol-1) 1681 1251 1氧14化0 数为10+058
现以溴在碱性介质中的电势图为例，作些说明：
BrO4-
0.93
BrO3-
0.565
BrO-
0.335
1 2
Br2(l)1.085
Br-
0.61
卤素的电势图
二、元素电势图的应用
1、从已知电对求未知电对的标准电极电势
可由公式:rG=-nFE=-nF(+--)导出下式:
=
n11+n22+……nii
元素的氧化态
电子构型
氧化态
Al
[He]3s23p1
+3
Ga
[He]4s24p1
+1,+3
In
[He]5s25p1
+1,+3
Tl
[He]6s26p1
+1,+3
Ge
[He]4s24p2
+2,+4
Sn
[He]5s25p2
+2,+4
Pb
[He]6s26p2
+2,+4
P区元素的特点
（3）金属的熔点较低
0
ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦
11-2-1 卤族元素通性
氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I)
原子序数 9 17 35 53 价层电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5 原子半径/pm 64 99 114 133
∵电与负稳性定(的x8p电)子构4.型0 仅缺3一.0个电子2，.8在同周2.5期
I1/元(k素J·中m核o电l-荷1) 是16最8多1 的1，2原5非1子金半属1径14性是0 最减小1弱0的08
4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se化硒性B化r 溴性 Kr 氪
5 In 6 Tl
铟 铊
Sn 锡 Pb 铅
Sb 锑 Bi 铋
Te合碲增I合 Po物 强A物t
碘减 砹弱
Xe Rn
氙 氡
6s2惰性电子对效应
p区各主族元素由上至下与族数相同的高氧化态的稳定 性依次减小，比族数小2的低氧化态最为稳定。
一般认为是由于ns2电子对不易参加成键，特别不活泼， 常称为“惰性电子对效应”。
氧化态 -1,0, -1,0,+1,+3,+4,+5,+7 -1,0,+1,+3,+4,+5,+7
-1,0,+1,+3,+4,+5,+7 -1,0,+1,+5
卤素的电势图
一、元素电势图
对于具有多种氧化态的某元素，可将其各种氧化态按从 高到低的顺序排列，在每两种氧化态之间用直线连接起来 并在直线上标明相应电极反应的标准电极电势值，以这样 的图形表示某一元素各种氧化态间电极电势变化的关系称 为元素电势图。因是拉特默(Latimer,W.M.)首创，故又称 为拉特默图。
n1+n2+……+ni
式中 —未知电对的标准电极电势；
1、2、……i—分别为依次相邻电对的标准
电极电势；
n1、n2、……ni—分别为依次相邻电对中转移的电 子数。
卤素的电极电势图如下： 酸性溶液中EA
1.415
3.076
F2
HF
ClO4- 1.226 ClO3-
1.157
1.673 HClO2
如：Bi(V)、Pb(IV)、Tl(III)、Hg(II)的氧化性比其相应的： Bi(III)、Pb(II)、Tl(I)、Hg(0)要强得多。
如：NaBiO3、PbO2能把Mn2+、氧化为MnO4-,Tl2O3 能把HCl氧化成Cl2,Hg2+能把Sn2+氧化成Sn4+。
关于原因有现在有好多方面的讨论，对于我们现在来 说并非重点，因此不做讲述。
IB IIB 铝 硅 磷 硫 氯 氩
4 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr
铜锌镓锗砷硒 溴氪
5 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe
银 镉铟锡 锑 碲碘 氙
6 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn
∴主易要获∵氧得化电I子数1只大，有是,-同1碘∴、周才X0期有-+中-1这1非、e、+-金0种3→属可+性-1X1能、最+、+0困强3 的+难-1元1、、+素03
+5、+7 +5、+7 +5、+7
11-2-1 卤F电族负元性素大通，性无正氧化数
Cl、Br、I的价电氟子(F构)型氯(Cl)溴氧(B化r数) 碘为+(1I)
p区金属元素的价电子构型为ns2np1~4 ，内层为饱和结构。 由于ns、np电子可同时成键，也可仅由电子参与成键，因此它 们在化合物中常有两种氧化态，且其氧化值相差为2。
p区金属元素的高价氧化态化合物多数为共价化合物，低氧 化态的化合物中部分离子性较强。另外，大部分p区金属元素 在化合物中，电荷较高，半径较小，其盐类在水中极易水解。
除沿非氢Ⅲ金B外-属SA，i-(-Ⅶ所包AsA有括-和T的线e零-非上At族金)对，元属角左素全线下为部，角集p右区为中上金元在角属素p为区
元素 性质
原子半径/pm M4+
离子半径/pm M3+ M+
第一电离势
第二电离势 KJ/ mol
第三电离势
电负性
标准 电极 电势
M3++3e-M M++e-M M2++2e-M
无机化学多媒体电子教案 第十一章 卤素和氧族元素
第二节 卤素
11-2-1 卤族元素通性
卤素，希腊文原义为成盐元素 0
ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩 4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡