清泉州阳光实验学校高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第讲《主族元素及其化合物》

清泉州阳光实验学校高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座

第11讲主族元素及其化合物

【竞赛要求】

卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、铝。碱土金属、碱金属、稀有气体。常见难溶盐。氢化物的根本分类和主要性质。常见无机酸碱的形态和根本性质。氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。

【知识梳理】

一、氢和稀有气体

〔一〕氢

氢位于周期表的第一周期IA族，具有最简单的原子构造。氢在化学反响中有以下几种成键情况：

•1、氢原子失去1s电子成为H+。但是除了气态的质子外，H+总是与其它的原子或者者分子相结合。

•2、氢原子得到1个电子形成H－离子，主要存在于氢和IA、IIA中〔除Be外〕的金属所形成的离子型氢化物的晶体中。

•3、氢原子和其它电负性不大的非金属原子通过一一共用电子对结合，形成一一共价型氢化物。此外，与电负性极强的元素相结合的氢原子易与电负性极强的其它原子形成氢键，以及在缺电子化合物中存在的氢桥键。〔二〕稀有气体

1、稀有气体的存在、性质和制备

价电子层构造

HeNeArKrXeRn

1s22s22p63s23p64s24p65s25p66s26p6

〔1〕存在：稀有气体的价电子构造称为饱和电子层构造，因此稀有气体不易失去电子、不易得到电子，不易形成化学键，以单质形式存在。

〔2〕物性：稀有气体均为单原子分子，He是所有单质中沸点最低的气体。

〔3〕制备：①空气的液化•②稀有气体的别离2、稀有气体化合物

O2+PtF6=O

2[PtF6]－

由于O2的第一电离能〔117kJ·mol－1〕和氙的第一电离能〔117kJ·mol－1〕非常接近，于是想到用氙代替氧可能会发生同样的反响。结果成功了。

Xe+PtF6=Xe+[PtF6]－

〔1〕氟化物

①•①①制备：氙和氟在密闭的镍反响器中加热就可得到氙氟化物

••F2+Xe〔过量〕→XeF2

•F2+Xe〔少量〕→XeF4

•F2+Xe〔少量〕→XeF6

②性质

〔a〕强氧化性：氧化才能按XeF2——XeF4——XeF6顺序递增。

一般情况被复原为单质。

NaBrO3+XeF2+H2O→NaBrO4+2HF+Xe

XeF2+H2→2HF+Xe

XeF2+2Cl-→2F-+Xe+Cl2

XeF4+Pt→2PtF4+Xe

〔b〕与水反响：氙氟化物与水反响活性不同

2XeF2+2H2O=2Xe+4HF+O2〔在碱中迅速反响〕

6XeF4+12H2O=2XeO3+4Xe+3O2+24HF

XeF6+3H2O=XeO3+6HF

XeF6+H2O=XeOF4+2HF 〔不完全水解〕

〔2〕氧化物

氙的氧化物是无色、易潮解、易爆炸的晶状固体。由氟化物水解制备。

•XeO3：是一种易潮解和易爆炸的化合物，具有强氧化性。

• ••XeO4：很不稳定，具有爆炸性的气态化合物。

〔3〕稀有气体化合物的构型•

分子价电子对数价电子对构型可能构型最稳定构型

XeF25三角双锥三种直线型

XeF46八面体二种平面四面形

XeF67变形八面体二种变形八面体

XeOF46八面体二种四方锥形

XeO34四面体一种三角锥形

XeO44四面体一种正四面体

二、s 区元素

〔一〕通性

1、它们的价电子构型为ns1~2，内层为稀有气体稳定电子层构造。价电子很易失去呈+1、+2氧化态。都是活泼性很高的金属，只是碱土金属稍次于碱金属而己。

2、有较大的原子半径。因为每一周期是从碱金属开始建立新的电子层。原子半径变化的规律：同周期从IA 到IIA 减小，同族中从上到下增大。

3、电离势和电负性均较小，其变化规律为同周期从IA 到IIA 增大，同族中从上到下顺序减小。

〔二〕单质

XeO 3 盐酸→Cl 2

Fe 2+→Fe 3+

+

由于它们的化学活泼性，决定它们只可能以化合物形式存在于自然界中。如盐〔X－、CO

-

2

3、SiO

-

2

3、SO

-

2

4等〕；

氧化物〔Li2O、BeO等〕

2、性质

〔1〕物性：单质具有金属光泽，有良好的导电性和延展性，除Be和Mg外，其它均较软。它们在密度、熔点、沸点和硬度方面往往差异较大。

〔2〕化性：活泼。

①它们具有很高的化学活泼性，能直接或者者间接地与电负性较高的非金属元素形成相应的化合物。如可与卤素、硫、氧、磷、氮和氢等元素相化合。一般均形成离子化合物〔除Li、Be及Mg的卤化物外〕。

②单质与水反响放出氢气。其中Be和Mg由于外表形成致密的氧化膜因此对水稳定。

③标准电极电势均很负，是很强的复原剂。它们的复原性在于态及有机反响中有广泛的应用。如高温下Na、Mg、Ca能把其它一些金属从氧化物或者者氯化物中复原出来。

3、制备：单质的制备多数采用电解它们的熔盐。如电解NaCl、BeCl2、MgCl2等。

注意：不能电解KCl，因为会产生KO2和K，发生爆炸。

其他方法：

①金属置换

KCl+Na→NaCl+K↑

〔K比Na易挥发，分开体系；NaCl晶格能大于KCl〕

BeF2+Mg→MgF2+Be

②热分解

4KCN=4K+4C+2N2

2MN32M＋3N2〔M=Na、K、Rb、Cs〕