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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1，2，3。,*,第十五章 氧族元素,氧,O,在地壳中的质量含量,为,47.4 %,，列,第,1,位,。,大气圈中,O,2,；水圈中,H,2,O,；,岩石圈中,SiO,2,、硅酸盐，其,它含氧化合物,硫,S,天然,单质硫矿,硫化物矿 如,方铅矿,PbS,闪锌矿,ZnS,黄铁矿,FeS,2,硫,酸盐矿 如石膏,CaSO,4,2 H,2,O,芒硝,Na,2,SO,4,10 H,2,O,重晶石,BaSO,4,天青石,SrSO,4,地壳中质量含量为,0.026 %,，,列,第,17,位,。,硒,Se,硒铅矿,PbSe,硒铜矿,CuSe,硒在地壳中质量含量为,5,10,6,%,碲,Te,碲铅矿,PbTe,黄碲矿,TeO,2,碲在地壳中质量含量约,为,5,10,7,%,钋,Po,放射性元素，,本章不做介绍。,15. 1,氧,单质和氧化物,1.,氧气的制取,15. 1. 1,氧气和,臭,氧,加热分解含氧化合物制氧气,2 BaO,2,2 BaO + O,2,2 NaNO,3, 2 NaNO,2,+ O,2,最常见的是催化分解,KClO,3,2 KClO,3, 2 KCl,+ 3 O,2,MnO,2,工业上制取,O,2,的方法是分馏液,化空气。,沸点之差很大，足以将两者分离。,N,2,O,2,b.p.,77 K 90 K,2.,氧气的性质,常温下，,氧气,无色无味无臭,。,O,2,为非极性分子，,H,2,O,为,极,性溶剂，,故,在,H,2,O,中溶解度很小,。,水中少量氧气是水生动植物赖,以生存的基础。,在水中有水合氧分子存在,O,2,H,2,O,O,2,2 H,2,O,54,K,凝固，成淡蓝色固体。,O,2,90 K,液化，成淡蓝色液体，,（,1,）,和大多数单质直接化合,3,Fe + 2 O,2, Fe,3,O,4,氧气可以和,大多数单质直接化,合,，无论金属还是非金属。如,2 H,2,+ O,2, 2 H,2,O,2,Mg + O,2, 2 MgO,例如,H,2,S,气体点燃后在氧气充足,的条件下燃烧,，,生成二氧化硫和水：,（,2,）,和大多数非金属氢化物反应,2 H,2,S + 3 O,2,= 2 SO,2,+ 2 H,2,O,点燃,氧气不充足时,，将生成单质硫和水：,点燃,2 H,2,S + O,2,= 2 S + 2 H,2,O,NH,3,在氧气中燃烧，生成氮气和水，,若有,Pt,做催化剂将生成一氧化氮：,点燃,4 NH,3,+ 3 O,2,= 2 N,2,+ 6 H,2,O,Pt,催化,点燃,4 NH,3,+ 5 O,2,= 4 NO + 6 H,2,O,（,4,）,和硫化物反应,（,3,）,和低,氧化态,氧化物反应,2,CO + O,2,= 2 CO,2,点燃,2,Sb,2,S,3,+ 9 O,2,= 2 Sb,2,O,3,+ 6 SO,2,加热,3.,臭氧的分子结构,臭氧分子式为,O,3,。,分子中氧原子的键联关系是,一个氧原子为中心，其余两个氧,原子为配体。,价层电子 3,对,，,价层电子对构型,为正三角形。,价层电子总数,6,+,0,2,=,6,根据价层电子对互斥理论,价层电子,3,对,，,2,个配体,，,中心,氧原子的杂化方式,为,sp,2,不等性杂化。,sp,2,杂化轨道中的单电子轨道，,与配体氧的,2,p,y,轨道成,键，确定,了分子,“,V ”,字形结构。,并确定了,O,3,的,分子平面。,中心的 2,p,z,轨道和两个配体的,2,p,z,轨道均垂直于分子平面，互相,重叠。,共有 4 个电子,中心,2,个，,配体,1,2,个，在这 3 个,p,z,轨道中,运动，形成,3 中心,4,电子大,键，,表示成 。,O,3,中的,以单键的水平约,束 3 个氧原子，,O,3,中的,O,O,化学,键介于单双键之间。,4.,臭氧的产生,、,性质和存在,在高温或放电的条件下，,氧气,可以变成,O,3,。,3,O,2, 2 O,3,雷雨季节里闪电产生的高压放,电，可引发下面的反应,，生成,O,3,实验室中，在高压放电的条件,下，可以实现,O,2,变为,O,3,的过程,。,实验装置,主要是,两个玻璃制作,的柱状容器,。,进,气,管,排气管,夹层,无,夹,层,其中一个容器有夹层，有玻璃,导管可以使气体进入和排出,。,两个柱状容器盛装稀硫酸，,同轴放置,。,5,20 kV,两个容器,中的,稀硫酸，分别与,5,20 kV,高压电源的两极连接。,5,20 kV,烧杯盛装淀粉碘化钾溶液，用,以检验产物,。,鼓入空气，,高压放电,使其中,氧气变成,O,3,5,20 kV,稀硫酸,臭氧,淀粉,KI,溶液,空气,鼓气器,生成的,O,3,，将,KI,氧化，生成,I,2,2 I,+ O,3,+ 2 H,+, I,2,+ H,2,O + O,2,烧杯中的淀粉碘化钾溶液变蓝,。,产生的臭氧只有,2,8, 的浓度，,但是氧化性能极强，所以排气管要用玻,璃制作。,若使用橡胶管，在有应力处立刻折,断。橡胶中的,C,S,键、甚至,C,C,键,都可能被破坏。,O,3,淡蓝色，有鱼腥气味，由,于分子有极性，在水中的溶解度比,O,2,大些。,O,3,+ 2 H,+,+ 2 e = O,2,+ H,2,O,E,= 2.08 V,O,3,氧化性很强,O,3,+ H,2,O + 2 e = O,2,+ 2 OH,E,= 1.24 V,2 HI + O,3, I,2,+ H,2,O + O,2,O,3,作为氧化剂不仅可以将溶,液中的,I,和,HI,氧化，,而且将,O,3,与,N,2,混合物加热可,以生产,NO,2,。,PbS,（,黑,）,+ 4,O,3,PbSO,4,（,白,）,+ 4,O,2,常温下,O,3,可以氧化气态的,SO,2,，,甚至还可以氧化固态的,PbS,：,3 SO,2,+ O,3,3 SO,3,很难与,O,2,作用的单质,Ag,和,Hg,，常温下就可以被,O,3,所氧化。,大气层中离地表,20 km,40 km,有臭氧层,。,臭氧很稀，在,离地表,20 km,处的浓度,也只有千万分之二,。,其,总量相当于在地,球,表,面,覆盖 3,mm,厚的一层。,臭氧层,可以,吸收,阳光辐射的,紫,外线,的能量,，,发生如下反应,因而,对地面生物有重要的保护,作用。,O,3,O,2,+ O,多,年来，还原性气体,SO,2,，,H,2,S,的大量排放对臭氧层有破,坏作用,此项研究,曾,获得 1995 年度,Nobel,化学奖。,尤其是制冷剂氟利昂,（,一,种氟氯,代烃,）,放出的,Cl,是,O,3,分解的催化剂，对臭氧层有长期的破坏作用,。,对,此应,严加控制。,1.,氧化物的酸碱性,绝大多数非金属氧化物属于酸,性氧化物,。,还有某些高价金属氧化物属于,酸性氧化物,15. 1. 2,氧化物,如,Mn,2,O,7,是,HMnO,4,的酸酐；,CrO,3,是,H,2,CrO,4,和,H,2,Cr,2,O,7,的,酸酐。,多数金属氧化物属于碱性氧化物。,少数金属氧化物,Al,2,O,3,，,ZnO,，,BeO,，,Ga,2,O,3,，,CuO,，,Cr,2,O,3,等,还有极个别的非金属氧,化物,As,2,O,3,，,I,2,O,，,TeO,2,等。,两性氧化物,CO,，,NO,，,N,2,O,是,不显酸性,和碱性的氧化,物,。,2.,氧化物酸碱性的规律,Na,2,O MgO Al,2,O,3,SiO,2,P,2,O,5,SO,3,Cl,2,O,7,（,1,）,同周期元素的最高,氧化,数,氧化物从左向右酸性增强,B B AB A A A A,酸性的用,a,表示；碱性的用,b,表示,（,2,）,同主族,相同氧化数的,氧化物从上到下碱性增强,N,2,O,3,P,2,O,3,As,2,O,3,Sb,2,O,3,Bi,2,O,3,A,A,AB,AB,B,（,3,）,同一元素多种氧化物,氧化数高的酸性强,MnO MnO,2,MnO,3,Mn,2,O,7,B AB A A,
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