第七讲 主族元素(一)
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我爱奥赛网第二届 化学奥赛网络夏令营
主 讲 杨 德 生
• 课外作业：（第二届我爱奥赛杯第七题）纳米结构材料由于晶粒尺寸小，比 表面积大，量子效应明显，因而具有优异的物理化学性能。金属醇盐水解法 是制备纳米材料的有效方法，有机电解合成制备的金属醇盐，可直接作为溶 胶凝胶法制备制备纳米材料的前驱体，后处理容易，对环境污染少。以下是 一种铅醇盐配合物的电化学合成的主要装置： • 产物经元素分析得各元素的质量分数为（%）： • Pb 41.81 C 33.93 H 4.88。 • 回答下面问题： • （1）写出产物的化学式。 Pb(OC2H5)2(CH3COCHCOCH3)2或 Pb(CH3COCHCOCH3)2(OC2H5)2 • 如简写成Pb（OEt）2(acac)2亦可。 • 思路：可由各元素的质量分数求出Pb数为1，C 数为14，H数为24，O数为6。设配体中有x个来 自乙醇，y个来自乙酰丙酮，则据C数和O数可得： 2x+5y=14，x+2y=6。解得x=y=2。 • （2）写出两极反应式和总反应式：
的量约为原料的2/3
解：设A的分子式为：AgxSey
2 0.39 0.16 3 x: y : 107.9
2 0.16 3 2 :1 78.96
Se + NaOH—— 歧化！
AgCl + Se + NaOH Ag2Se + Na2SeO3
4AgCl + 3Se + 6NaOH = 2Ag2Se + Na2SeO3 + 4NaCl + 3H2O
我爱奥赛网第二届 化学奥赛网络夏令营
第 七 讲 主族元素
[大纲解读]
初赛基本要求
14. 元素化学。卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、 铝。碱土金属、碱金属、稀有气体。钛、钒、铬、锰、铁、钴、 镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。过渡元素氧化态。氧化物和 氢氧化物的酸碱性和两性。常见难溶物盐。氢化物的基本分类和 主要性质。常见无机酸碱的形态和基本性质。水溶液中的常见离 子的颜色、化学性质、定性检出（不使用特殊试剂）和一般分离
溶于水的物质有：___________________________
ห้องสมุดไป่ตู้
NaOH, Na2SeO3, NaCl
• 2、（2007年第 6 题） 潜在储氢材料——化合物 A 是第二周期 两种氢化物形成的路易斯酸碱对，是乙烷的等电子体，相对分子 质量30.87，常温下为白色晶体，稳定而无毒。刚刚融化的 A 缓 慢释放氢气，转变为化合物B（乙烯的等电子体）。B 不稳定， 易聚合成聚合物 C（聚乙烯的等电子体）。C 在155oC释放氢气 转变为聚乙炔的等电子体，其中聚合度为3的化合物 D 是苯的等 电子体。高于500oC时 D 释放氢气，转变为化合物 E，E 有多种 晶型。 • (1) 写出 A、B、C、D、E 的化学式。 • A H3B:NH3（或 BNH6） B H2B=NH2（或 BNH4） • C —H2B-NH2—n D B3N3H6 E BN • (2) 化合物 A 转变为 E 各步释放的氢所占的质量分数以及总共释 放的氢气所占的质量分数多大？ • A→B 2.016/30.87 = 6.531 %（或0.06531) • B→D 2.016/28.85 = 6.988 % (或0.06988） • D→E 6.048/26.84 = 7.511 %（或0.07511） • A→E 6.048/30.87 = 19.59 % (或0.1959) • (3) 为使 A 再生，有人设计了化合物 D 在水蒸气存在下与甲烷反 应，写出化学方程式。 • 3 CH4 + 2(HBNH)3 + 6 H2O = 3 CO2 + 6 H3BNH3
H
O P O O
H H
O O
H
O
O
正磷酸H3PO4 N=1
焦磷酸H4P2O7 N=2
酸性：正酸 < 焦酸；类似有：酸性 H2SO4 < H2S2O7
2、主簇元素氢氧化物酸碱性强弱变化规律
知 识 精 讲
一、主族元素概述
二、s 区元素
三、P区元素
一、主族元素概述
碱金属
稀有气体
碱土金属
过渡金属 过渡金属
卤素
主族
主族
镧系和锕系
（一）主族元素氧化物对应水合物的酸碱性
1、含氧酸酸性强弱变化规律(L.Pauling规则) 含氧酸非羟基氧原子数目N↑，则酸性↑
+1 HClO 次氯酸 +5 HClO3 氯酸
含氧酸 HClO HClO2 HClO3 HClO4
+3 HClO2 亚氯酸 +7 HClO4 高氯酸
按结构写 Cl(OH) ClO(OH) ClO2(OH) ClO3(OH) N 0 1 2 3
O δ +Cl O O
H
δ O
Ka
3.2×10-8 1.1×10-2 103 108
O P
H H
H
O P O O
方法。制备单质的一般方法。
决赛基本要求
10. 元素化学描述性知识达到国际竞赛大纲三 级水平。
[考题回顾]
1、（2000年全国初赛第七题） 最近，我国某高校一研究小组将0.383 g AgCl, 0.160 g Se和0.21 g NaOH装入充满蒸馏水的反应釜 中加热到115oC, 10小时后冷至室温, 用水洗净可溶 物后，得到难溶于水的金属色晶体A。在显微镜下观 察，发现A的单晶竟是六角微型管（附图），有望开 发为特殊材料。现代物理方法证实A由银和硒两种元 素组成，Se的质量几近原料的2/3；A的理论产量约 0.39 g。 写出合成A的化学方程式，标明A是什么。 溶于水的物质有：___________________________ 说明：Se过量，且A中Se 。
4+＋4e－ Pb ＝ Pb • 阳极： _____________________________________________________ 阴极： 2CH3CH2OH＋2e－＝2CH3CH2O－＋H2 2CH3COCH2COCH3＋2e-＝2（CH3COCHCOCH3）-＋H2 • ______________________________________________________ 总反应： Pb ＋2CH3CH2OH＋2CH3COCH2COCH3＝
主 讲 杨 德 生
• 课外作业：（第二届我爱奥赛杯第七题）纳米结构材料由于晶粒尺寸小，比 表面积大，量子效应明显，因而具有优异的物理化学性能。金属醇盐水解法 是制备纳米材料的有效方法，有机电解合成制备的金属醇盐，可直接作为溶 胶凝胶法制备制备纳米材料的前驱体，后处理容易，对环境污染少。以下是 一种铅醇盐配合物的电化学合成的主要装置： • 产物经元素分析得各元素的质量分数为（%）： • Pb 41.81 C 33.93 H 4.88。 • 回答下面问题： • （1）写出产物的化学式。 Pb(OC2H5)2(CH3COCHCOCH3)2或 Pb(CH3COCHCOCH3)2(OC2H5)2 • 如简写成Pb（OEt）2(acac)2亦可。 • 思路：可由各元素的质量分数求出Pb数为1，C 数为14，H数为24，O数为6。设配体中有x个来 自乙醇，y个来自乙酰丙酮，则据C数和O数可得： 2x+5y=14，x+2y=6。解得x=y=2。 • （2）写出两极反应式和总反应式：
的量约为原料的2/3
解：设A的分子式为：AgxSey
2 0.39 0.16 3 x: y : 107.9
2 0.16 3 2 :1 78.96
Se + NaOH—— 歧化！
AgCl + Se + NaOH Ag2Se + Na2SeO3
4AgCl + 3Se + 6NaOH = 2Ag2Se + Na2SeO3 + 4NaCl + 3H2O
我爱奥赛网第二届 化学奥赛网络夏令营
第 七 讲 主族元素
[大纲解读]
初赛基本要求
14. 元素化学。卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、 铝。碱土金属、碱金属、稀有气体。钛、钒、铬、锰、铁、钴、 镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。过渡元素氧化态。氧化物和 氢氧化物的酸碱性和两性。常见难溶物盐。氢化物的基本分类和 主要性质。常见无机酸碱的形态和基本性质。水溶液中的常见离 子的颜色、化学性质、定性检出（不使用特殊试剂）和一般分离
溶于水的物质有：___________________________
ห้องสมุดไป่ตู้
NaOH, Na2SeO3, NaCl
• 2、（2007年第 6 题） 潜在储氢材料——化合物 A 是第二周期 两种氢化物形成的路易斯酸碱对，是乙烷的等电子体，相对分子 质量30.87，常温下为白色晶体，稳定而无毒。刚刚融化的 A 缓 慢释放氢气，转变为化合物B（乙烯的等电子体）。B 不稳定， 易聚合成聚合物 C（聚乙烯的等电子体）。C 在155oC释放氢气 转变为聚乙炔的等电子体，其中聚合度为3的化合物 D 是苯的等 电子体。高于500oC时 D 释放氢气，转变为化合物 E，E 有多种 晶型。 • (1) 写出 A、B、C、D、E 的化学式。 • A H3B:NH3（或 BNH6） B H2B=NH2（或 BNH4） • C —H2B-NH2—n D B3N3H6 E BN • (2) 化合物 A 转变为 E 各步释放的氢所占的质量分数以及总共释 放的氢气所占的质量分数多大？ • A→B 2.016/30.87 = 6.531 %（或0.06531) • B→D 2.016/28.85 = 6.988 % (或0.06988） • D→E 6.048/26.84 = 7.511 %（或0.07511） • A→E 6.048/30.87 = 19.59 % (或0.1959) • (3) 为使 A 再生，有人设计了化合物 D 在水蒸气存在下与甲烷反 应，写出化学方程式。 • 3 CH4 + 2(HBNH)3 + 6 H2O = 3 CO2 + 6 H3BNH3
H
O P O O
H H
O O
H
O
O
正磷酸H3PO4 N=1
焦磷酸H4P2O7 N=2
酸性：正酸 < 焦酸；类似有：酸性 H2SO4 < H2S2O7
2、主簇元素氢氧化物酸碱性强弱变化规律
知 识 精 讲
一、主族元素概述
二、s 区元素
三、P区元素
一、主族元素概述
碱金属
稀有气体
碱土金属
过渡金属 过渡金属
卤素
主族
主族
镧系和锕系
（一）主族元素氧化物对应水合物的酸碱性
1、含氧酸酸性强弱变化规律(L.Pauling规则) 含氧酸非羟基氧原子数目N↑，则酸性↑
+1 HClO 次氯酸 +5 HClO3 氯酸
含氧酸 HClO HClO2 HClO3 HClO4
+3 HClO2 亚氯酸 +7 HClO4 高氯酸
按结构写 Cl(OH) ClO(OH) ClO2(OH) ClO3(OH) N 0 1 2 3
O δ +Cl O O
H
δ O
Ka
3.2×10-8 1.1×10-2 103 108
O P
H H
H
O P O O
方法。制备单质的一般方法。
决赛基本要求
10. 元素化学描述性知识达到国际竞赛大纲三 级水平。
[考题回顾]
1、（2000年全国初赛第七题） 最近，我国某高校一研究小组将0.383 g AgCl, 0.160 g Se和0.21 g NaOH装入充满蒸馏水的反应釜 中加热到115oC, 10小时后冷至室温, 用水洗净可溶 物后，得到难溶于水的金属色晶体A。在显微镜下观 察，发现A的单晶竟是六角微型管（附图），有望开 发为特殊材料。现代物理方法证实A由银和硒两种元 素组成，Se的质量几近原料的2/3；A的理论产量约 0.39 g。 写出合成A的化学方程式，标明A是什么。 溶于水的物质有：___________________________ 说明：Se过量，且A中Se 。
4+＋4e－ Pb ＝ Pb • 阳极： _____________________________________________________ 阴极： 2CH3CH2OH＋2e－＝2CH3CH2O－＋H2 2CH3COCH2COCH3＋2e-＝2（CH3COCHCOCH3）-＋H2 • ______________________________________________________ 总反应： Pb ＋2CH3CH2OH＋2CH3COCH2COCH3＝