第18章 非金属元素小结

第18章非金属元素小结

[教学要求]

1．理解并掌握非金属元素的单质、无氧酸、含氧酸和含氧酸盐的主要性质变化规律。

2．了解p区元素的次级周期性。

[教学重点]

1．分子型氢化物的热稳定性、还原性及水溶液的酸碱性的递变规律及其解释。

2．含氧酸盐的溶解性、水解性、热稳定性、氧化还原性及酸性递变规律及其解释。

[教学难点]

非金属元素的无氧酸、含氧酸和含氧酸盐的性质递变规律的原因。

[教学时数] 6学时

[教学内容]

18-1 非金属单质的结构和性质

18-1-1 非金属单质的结构和物理性质

在周期表一百多种元素中：其中金属约 90多种，非金属17种，准金属5种（B、Si、As、Se、Te）1、非金属元素的特征

非金属金属

价电子构型 ns1-2(H , He) ns1-2

ns2np1-6 ns2np1-4

价电子: 3 -7(得电子) 1- 6(失电子)

键型共价键离子键

2、分子的组成和晶体结构

在单质结构上，金属的特点是以金属键形成球状紧密堆积，既没有饱和性又没有方向性，所以金属具有光泽、延展性、导电和导热等通性。非金属单质大都是由2或2个以上的原子以共价键相结合的，分子中的键既有饱和性又有方向性。如以N代表非金属元素在周期表中的族数，则该元素在单质分子中的共价数等于8-N。对于H则为2-N。

非金属单质的晶体结构大多数是分子晶体，少数为原子晶体和过渡型的层状晶体。

非金属按其单质的结构和性质大致可以分成三类：

①小分子组成的单质：如单原子分子的希有气体及双原子分子的X2、O2、N2及H2等。在通常状况下，

它们是气体。其固体为分子型晶体，熔点、沸点都很低。

②多原子分子组成的单质：通常情况下是固体，如S8、P4和As4等为分子晶体，熔沸点稍高于第一类单质。

③大分子单质：如金刚石、晶态硅和硼等都系原子型晶体，为原子晶体，熔沸点极高，难挥发。在大分子物质中还有一类过渡型晶体，如石墨、黑磷等属于过渡型晶体，其中微粒间的作用力不止一种，键型复杂。分子中的原子间大都是以二中心二电子共价键结合，每种元素在单质分子中的共

价键数目大多数符合8-N规则。

18-1-2 非金属单质的化学反应

1、单质间的化合反应

F2、Cl2、Br2、O2、P、S等活泼非金属与金属元素形成卤化物、氧化物、硫化物、氢化物或含氧酸盐等。

2、与氧化性酸反应生成相应的氧化物或含氧酸：

非金属一般不与非氧化性稀酸反应。但可与浓HNO3 (或浓H2SO4)反应

3、与强碱反应

除碳、氮、氧外，非金属单质可和碱溶液反应，对于有变价的非金属元素主要发生歧化反应。

如： Cl2+ 2NaOH = NaClO + NaCl + H2O

3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3+ 3H2O

4P + 3NaOH + 3H2O = 3NaH2PO2+ PH3

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3+ 2H2↑

2B + 2NaOH + 2H2O = NaBO2+ 3H2↑

大部分非金属单质不与水反应，卤素仅部分地与水反应，碳在炽热条件下才与水蒸气反应。

18-2 分子氢型化物

非金属都有正常氧化态的氢化物。如：

B2H6 CH4 NH3 H2O HF

SiH4 PH3 H2S HCl

AsH3 H2Se HBr

H2Te HI

通常情况下为气体或挥发性液体。其熔沸点的变化呈现一定的规律。例如，同一族中，沸点从上到下递增，但相比之下，第二周期的NH3、H2O及HF的沸点异常地高，这是由于在这些分子间存在着氢键，分子间的缔合作用特别强的缘故。

18-2-1 热稳定性

分子型氢化物的热稳定性，与组成氢化物的非金属元素的电负性有关，非金属与氢的电负性相差越大，所生成的氢化物越稳定；反之则不稳定。

分子型氢化物的标准生成自由能Δf G θ 或标准生成焓Δf H θ

越负，氢化物越稳定。

分子型氢化物的热稳定性，在同一周期中，从左到右逐渐增加，在同一族中，自上而下地减小。这个变化规律与非金属元素电负性的变化规律是一致的。在同一族中，分子型氢化物的热稳定性与键强自上而下越来越弱有关。

18-2-2 还原性

除HF 以外，其它分子型氢化物都有还原性，其变化规律与稳定性的增减规律相反，稳定性大的 氢化物，还原性小。

在同一周期中，从左到右氢化物还原性逐渐减弱 ，在同一族中，自上而下地增强。

这些氢化物能与氧、卤素、高氧化态的金属离子以及一些含氧酸盐等氧化剂作用。例如：

（1）与O 2

的反应：

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2

O

4HBr + O 2 == 2Br 2 + 2H 2

O

（2）与Cl 2

的反应：

8NH 3 + 3Cl 2 = 6NH 4Cl + N 2

PH 3 + 4Cl 2 = PCl 5

+ 3HCl

2HBr + Cl 2 = 2HCl + Br 2

（3）与高氧化态金属离子反应：

2AsH 3 + 12Ag+ + 3H 2

O ==== As 2O 3 + 12Ag ↓ + 12H +

（4） 与氧化性含氧酸盐的反应：

5H 2S + 2MnO 4- + 6H +

==== 2Mn 2+ + 5S ↓ + 8H2O

6HCl + Cr 2O 72-

+ 8H +

==== 3Cl 2 + 2Cr 3+ + 7H 2O

18-2-3 水溶液酸碱性和无氧酸的强度

非金属元素氢化物在水溶液中的酸碱性和该氢化物在水中给出或接受质子能力的相对强弱有关。非金属元素的氢化物，相对于水而言，大多数是酸：HX 和H2S 等；少数是碱：NH3、PH3等；H2O 本身既是酸又是碱，表现两性。

酸的强度取决于下列质子传递反应平衡常数的大小：

HA + H 2O == H 3O +

+ A -

通常用电离常数Ka 或pKa 来衡量。pKa 越小，酸的强度越大。如果氢化物的pKa 小于H2O 的pKa ，它们给