2020高中化学臭氧、氧化物、过氧化氢课件

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,*,*,第,2,节 臭氧、氧化物、过氧化氢,1,、臭氧的产生,氧气的同素异形体，因有一种特殊的腥臭味而得名。蓝色气体，浓的时候气味难闻，但浓度低时，感觉很清新，比如：雨后森林散步。无论在酸性还是碱性介质，其氧化能力都很强。,太阳的紫外线辐射导致,O,2,生成,O,3,：,第 2 节 臭氧、氧化物、过氧化氢1、臭氧的产生氧气的同,O,3,吸收波长稍长的紫外线，又能重新分解，从而完成,O,3,的循环。,雷雨的时候，空气中的氧受电火花的作用也会产生少量臭氧。,O3吸收波长稍长的紫外线，又能重新分解，从而完成O3的循环。,2,、臭氧的分子结构,(1),价键理论,结构：,键角：,117,o,1.8,10,30,Cm,唯一极性单质,价键理论,中心,O,：,sp,2,杂化,边,O,：,sp,2,杂化,3,4,2、臭氧的分子结构(1)价键理论 价键理论中心O,大,键,分子中多个原子间有相互平行的,p,轨道，彼此连贯重叠形成的,键也称为多原子,键或大,键。,形成大,键的条件：,1,、这些原子都在同一平面上；,2,、这些原子有相互平行的,p,轨道；,3,、,p,轨道上的电子总数小于,p,轨道数的,2,倍。,是,3,个或,3,个以上原子形成的,键,大 键分子中多个原子间有相互平行的p轨道，彼此连贯重叠形,BF,3,NO,2,3,3,CO,2,2,个,3,4,CO,3,2-,4,6,BF3NO233CO22个34CO32-46,(2),分子轨道理论,非键轨道,成键轨道,反键轨道,O,3,分子的,分子轨道示意图,4,3,键的键级为,1,。在,O,3,分子中，氧原子之间的键级为,l.5,。因其键级和键能都低于,O,2,分子因而不够稳定。由于分子轨道中没有单电子，所以,O,3,分子是逆磁性的。,4,3,(2)分子轨道理论非键轨道成键轨道反键轨道O3分子的 分,3,、臭氧的性质,(1),不稳定性,臭氧在常温下就可分解,:,2 O,3,3 O,2,r,H,m,285.4 kJ,mol,1,若无催化剂或紫外线照射时，它分解得很慢。,3、臭氧的性质(1)不稳定性臭氧在常温下就可分解:,(2),强氧化性,臭氧能氧化一些只具弱还原性的单质或化合物，并且有时可把某些元素氧化到高价状态。如,2 Ag,2 O,3,Ag,2,O,2,2 O,2,PbS,4 O,3,PbSO,4,4 O,2,O,3,XeO,3,2 H,2,O,H,4,XeO,6,O,2,臭氧还能迅速且定量地将,I,-,离子氧化成,I,2,，此反应被用来鉴定,O,3,和测定,O,3,的含量：,O,3,2 I,-,H,2,O I,2,O,2,2 OH,-,(2)强氧化性 臭氧能氧化一些只具弱还原性的单质或化合物，,臭氧还能将,CN,-,氧化成,CO,2,和,N,2,，因此常被用来治理电镀工业中的含氰废水。,氧化有机物，可把烯烃氧化并确定双键的位置,:,臭氧还能将CN-氧化成CO2 和 N2，因,(3),臭氧与大气污染,臭氧层最重要的意义在于吸收阳光中强烈的紫外线辐射，保护地球上的生命。,大气中的还原性气体污染物，如,SO,2,、,CO,、,H,2,S,、,NO,、,NO,2,等同大气高层中的,O,3,发生反应，导致,O,3,浓度的降低。如：,NO,2,O,3,NO,3,O,2,NO,3,NO,O,2,NO,O,3,NO,2,O,2,2 O,3,3 O,2,(3)臭氧与大气污染臭氧层最重要的意义在于吸收阳光中强烈的,再如，氟利昂,(,一类含氟的有机化合物，如,CCl,2,F,2,、,CCl,3,F,等,),可破坏,O,3,的反应：,C1,O,3,ClO,O,2,ClO,O C1,O,2,O,3,O,2 O,2,紫外,hv,为了保护臭氧层免遭破坏，世界各国于,1987,年签定了蒙特利尔条约，即禁止使用氟利昂和其他卤代烃的国际公约。,现在所用的冷冻剂是什么呢？,再如，氟利昂(一类含氟的有机化合物，如CCl2F2、CCl3,4,、氧的成键特征,(1),一般键,A,、离子键,氧原子以,O,2-,离子构成离子型氧化物，如碱金属氧化物和大部分碱土金属的氧化物。,B,、共价键,氧原子以共价键构成分子型化合物：,与氟化合时，氧可呈,+2,氧化态，如在,OF,2,中；,同电负性值小的元素化合时，氧常呈,-2,氧化态。,4、氧的成键特征(1)一般键A、离子键B、共价键,就氧形成的共价键而言，有下列,5,种情况：,不等性,sp,3,杂化，,O,，如在,Cl,2,O,和,OF,2,中；,共价双键：,O,，如在,H,2,CO,和光气,COCl,2,中；,sp,3,杂化，,O,，如在,H,3,O,中；,sp,杂化，,:O,，如在,CO,中；,氧原子可以提供一条空,2p,轨道，接受外来配位电子对而成键，如在有机胺的氧化物,R,3,NO,中。,就氧形成的共价键而言，有下列5种情况：不等性,C,、含氧酸或含氧酸根中的,p,d,配键,H,2,SO,4,、,H,2,Cr,2,O,7,、,H,3,PO,4,、,H,2,S,2,O,8,、,HClO,4,等含氧酸或含氧酸根的中心原子,R,与配位,O,原子之间除了形成,配键外，还有可能形成,p,d,配键，氧原子给出其,p,孤对电子、中心原子给出空,d,轨道成键。例如，,在,H,2,SO,4,中，其,S,原子与其非羟基,O,原子之间就是以,配键和,p,d,配键成键的：,C、含氧酸或含氧酸根中的 pd 配键H2SO4、H2Cr,D,、以氧分子为基础的化学键,、形成,O,2,-,超氧离子，如,KO,2,等；,、形成,O,2,2,-,过氧离子或共价的过氧链,O,O,，如,Na,2,O,2,，,BaO,2,等，,H,2,O,2,、,H,2,S,2,O,3,、,K,2,S,2,O,8,等；,、二氧基阳离子,O,2,+,的化合物，如,O,2,+,PtF,6,-,等。,、氧分子作为配体形成金属离子配位。例如，血液中的血红素是由中心离子,Fe,2+,同卟啉衍生物形成的配位化合物,(,简写成,HmFe),。,D、以氧分子为基础的化学键、形成 O2-超氧离子，如 K,E,、以臭氧分子为结构基础的成键情况,由,O,3,-,离子构成的离子型臭氧化物,如,KO,3,和,NH,4,O,3,;,由共价的臭氧链,O,O,O,构成共价型臭氧化物，如,O,3,F,2,。,E、以臭氧分子为结构基础的成键情况由O3-离子构成的离子型臭,5,、氧化物,A,、同一周期，从左到右，酸性增强，碱性减弱，如：,Na,2,O MgO Al,2,O,3,SiO,2,P,2,O,5,SO,3,Cl,2,O,7,碱性 碱性 两性 酸性 酸性 酸性 酸性,B,、同一主族，从上到下，碱性增强（相同氧化态），如：,N,2,O,3,P,2,O,3,As,2,O,3,Sb,2,O,3,Bi,2,O,3,酸 酸 两（酸主）两（碱主）碱,C,、同一元素，形成不同氧化态的氧化物，氧化数越高，酸性越强。如,：,MnO Mn,2,O,3,MnO,2,MnO,3,Mn,2,O,7,碱 两 两 酸 酸,硫化物的性质以此类推。,5、氧化物A、同一周期，从左到右，酸性增强，碱性减弱，如：硫,6,、过氧化氢,(H,2,O,2,),(1)structure,：,H,2,O,2,是极性分子，即两个氢原子不在同一个平面。,(2)properties,：,a,它是一个极好的离子性溶剂，与水互溶，这是由于与水能形成新的氢键,(hydrogen bond),。在实验室中常用的,3%,30%,的过氧化氢水溶液称为双氧水,(perhydrol),。,6、过氧化氢(H2O2)(1)structure：H2O,b,H,2,O,2,是一种弱酸,但在熔融态只有,bH2O2是一种弱酸 但在熔融态只有,c,在酸性条件下，,H,2,O,2,是极好的氧化剂，但遇到强氧化剂时显还原性。,A,=,在碱性条件下，,H,2,O,2,是中等的氧化剂。,过氧化氢在水溶液中，不论是氧化剂，还是还原剂，都在反应体系中不引入任何杂质：,c在酸性条件下，H2O2是极好的氧化剂，但遇到强氧化剂时,d,从上面的电位图来看，,H,2,O,2,不稳定，易歧化。,(i),在,OH,介质中比在,H,介质中分解快；,(ii),若有重金属离子,Fe,2+,、,Mn,2+,、,Cu,2+,、,Cr,3+,等存在，大大加快,H,2,O,2,的分解；,(iii),波长为,320380nm,的光促使,H,2,O,2,分解；,(iv),受热加快,H,2,O,2,分解。,d从上面的电位图来看，H2O2不稳定，易歧化。,7,、制备,a,化学法,b,电解,水解法,c,乙基蒽醌法：,7、制备 a化学法 b电解水解法,1953,年美国杜邦公司，蒽醌法,典型“零排放”的“绿色化学工艺”,。,1953年美国杜邦公司，蒽醌法,8,、应用,现有三种颜料：铅白,(2PbCO,3,Pb(OH),2,),，锌白,(ZnO),，钛白,(TiO,2,),，铅白的优点是覆盖性好，但不稳定，若空气中含,H,2,S,，就会变黑：,8、应用 现有三种颜料：铅白(2PbCO3Pb(,在重铬酸盐的酸性溶液中，加入少许乙醚和过氧化氢溶液并摇荡，乙醚层出现蓝色的,CrO(O,2,),2,(C,2,H,5,),2,O,，即：,9,、鉴别,在重铬酸盐的酸性溶液中，加入少许乙醚和过氧化氢溶液,有一种小甲虫，叫气步甲。它体内有两种腺体；一种生产对,苯二酚,，另一种生产过氧化氢。平时它们分别贮存在两个地方，一旦遭到侵犯，气步甲就猛烈收缩肌肉，这两种物质相遇，在酶的催化作用下，发生剧烈反应而进行自卫。,有一种小甲虫，叫气步甲。它体内有两种腺体；一种生产对苯二酚，,