中南民族大学：《无机化学》课程教学资源（PPT课件）13 氧族元素 Oxygen Family Element

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基本内容和重点要求 氧族元素通性 氧和臭氧的结构、性质及用途 水结构、性质 过氧化氢结构、性质及用途 硫及其化合物 ●硒和碲 无机酸强度的变化规律 重点要求掌握氧族元素通性,氧、臭氧、水、 过氧化氢的结构和性质,硫化物及其含氧酸 上页下页返回退出

上页 下页 退出 基本内容和重点要求 氧族元素通性 氧和臭氧的结构、性质及用途 水结构、性质 过氧化氢结构、性质及用途 硫及其化合物 硒和碲 无机酸强度的变化规律 重点要求掌握氧族元素通性，氧、臭氧、水、 过氧化氢的结构和性质，硫化物及其含氧酸 返回

1氧族元素通性 VIA:O,s, Se, Te, Po 基本性质 Se e 价层电子构型 ns-np 主要氧化数 2 2 +4 +6 第一电离能/kJmo 由大到小变化 电负性( Pauling) 3442.582552.1 EA,/kJmol-1 141.02004195.0190.1 EA2/KJmol7307-59044205 单键解离能 kJ-mol-1422681721126 上页下页 退出

上页 下页 退出 1 氧族元素通性 基本性质 O S Se Te 价层电子构型 ns2np4 主要氧化数 -2 -2 +4 +6 第一电离能/kJ·mol -1 由大到 小变化 电负性 (Pauling) 3.44 2.58 2.55 2．1 EA1 /kJ·mol-1 141.0 200.4 195.0 190.1 EA2 /kJ·mol-1 -780.7 -590.4 -420.5 ------- 单键解离能/kJ·mol-1 142 268 172 126 VIA : O，S，Se，Te，Po

1氧族元素通性 (1)最外层电子结构 nsnp (2)电子亲合能E s>Se> te (3)电负性 o>s>Se> Te (4)氧化数 元素 Se Te 氧化数|-2,-1,0-2,0,+2,+4+6-2,0,+2,+4,+6-2,0+2,+4,+6 上页下页 退出

上页 下页 退出 1 氧族元素通性 （1）最外层电子结构 （2）电子亲合能E （3）电负性 ns2np4 O > S > Se > Te S > Se > Te （4）氧化数 元素 O S Se Te 氧化数 -2,-1,0 -2,0,+2,+4,+6 -2,0,+2,+4,+6 -2,0,+2,+4,+6

2氧和臭氧 21氧在自然界中的分布 O2和O3,同素异形体 22氧的制备 空气和水是制取O2的主要原料。 工业,液化空气分馏 实验室,由氧化物或含氧酸盐制备 23氧的结构、性质和用途 (1)氧分子结构 VB:02S22P12P12P2 o兀 02s22P12P12P2 即O=O应为“逆磁”。 上页下页 退出

上页 下页 退出 2 氧和臭氧 2.1 氧在自然界中的分布 2.2 氧的制备 O2 和O3 ， 同素异形体 2.3 氧的结构、性质和用途 空气和水是制取O2 的主要原料。 工业，液化空气分馏 实验室，由氧化物或含氧酸盐制备 （1） 氧分子结构 VB： O 2S 2 2Px 1 2Py 1 2Pz 2 | | O 2S 2 2Px 1 2Py 1 2Pz 2 即O=O 应为“逆磁”

2氧和臭氧 2.3氧的结构、性质和用途 MO: o2K(02s)2(0252)2(02p)2(2p)2(x2p)2(x2py2)1(2p2) 2px 构成一个G键 (兀2py)2(兀2py*)三电子兀键 (T2)2(2)1三电子兀键 00 或 O2分子磁矩Hmn=yn(m+2)BM=2.83BM (2)02性质和用途 无色气体,液态和固态均为淡蓝色 固态时有O4O2在水中以水合物形式存在 上页下页 退出

上页 下页 退出 O2 [KK (σ2s) 2 (σ2s *) 2 (σ2px) 2 (2py) 2 (2pz) 2 (2py *) 1 (2pz *) 1 ] 2 氧和臭氧 2.3 氧的结构、性质和用途 O O (σ2px) 2 (2py) 2 (2py *) 1 (2pz) 2 (2pz *) 1 构成一个σ 键 三电子 键 三电子 键 · · · · · · O O ·· · · · · 或 ·· ·· O2分子磁矩μm = n(n+2) BM =2.83 BM MO: （2） O2性质和用途 无色气体，液态和固态均为淡蓝色 固态时有O4 O2在水中以水合物形式存在

2氧和臭氧 2.3氧的结构、性质和用途 O4可能结构:0—0 0-0 氧化性(主要),配位性(生物体中重要) 由氧族元素△G°/氧化数图讨论 氧化性 0O2/H2O)=+1.23V,c(02OHh)=+0.40V, O,+ NH H2O+N2或NO e Fe3O4, Feo, Fe2O3 SO2(g) HaS S或SO2(g CH CO2、CO或C 上页下页 退出

上页 下页 退出 氧化性（主要），配位性（生物体中重要） 由氧族元素△GØ /氧化数图讨论。 O4可能结构： O O O O ··· ··· • 氧化性 Θ (O2 /H2O) = +1.23V,Θ (O2 /OH- ) = +0.40V， O2 + NH3 → H2O + N2或 NO Fe Fe3O4 , FeO, Fe2O3 S SO2 (g) H2S S 或 SO2 (g) HI I2 CH4 CO2、CO或 C … … 2 氧和臭氧 2.3 氧的结构、性质和用途

2氧和臭氧 2.3氧的结构、性质和用途 配位性质 人血红蛋白中的血红素Hb是卟啉衍生物与Fe(m形成的配合物,具 有与O2络合的功能:HbFe(+O2=HbFe()←O2 24臭氧 平流层(20~40km):O30.2ppm,可吸收5%紫外线。 O2(g)====O3(g) (1)分子结构 O3电偶极矩h=0, 3个O原子不在同一直线上 ∠O00=116.8,中心O原子sp2杂化。 顶角O采取sp2杂化 上页下页 退出

上页 下页 退出 • 配位性质 人血红蛋白中的血红素Hb是卟啉衍生物与Fe(II)形成的配合物，具 有与O2络合的功能：HbFe(II) + O2 === HbFe(II) O2 2.3 氧的结构、性质和用途 2 氧和臭氧 2.4 臭氧 ( ) ( ) 2 3 O2 g O3 g hv ==== 平流层（20 ~ 40 km）: O3 0.2ppm ,可吸收5%紫外线。 （1）分子结构 n Π Π* O3 电偶极矩μ≠0, 3个O原子不在同一直线上； ∠OOO=116.8º，中心O原子sp2杂化。 顶角O采取sp2杂化 . O O O: . :

2氧和臭氧 2.4臭氧 0+ 与So2、NO2互为“等电子体” Ⅰ键级=(2-0)2=1 O3中O_O键级=σ+I3=1+1/2=15 u=0.58D(Debye) 0.58×3.334×10-30cm 193×103c O3键长比O2长,键能比O2小 O3是单质分子中唯一电偶极矩≠0的物质。 上页下页 退出

上页 下页 退出  = − = 4 3 键级 (2 0)/ 2 1 +  4 3 2 1 与SO2、NO2 -互为“等电子体”。 1 1/ 2 1.5 2 1 4 3 O  +  = + = 3 中O―O键级 = cm cm D 3 0 3 0 1.93 10 0.58 3.334 10 0.58 (Debye) − − =  =    = O3 O3是单质分子中唯一电偶极矩 ≠0的物质。 2 氧和臭氧 2.4 臭氧 O3键长比O2长，键能比O2小

2氧和臭氧 2.4臭氧 (2)O3化学性质 腥臭味,液态呈深蓝紫色 强氧化性,不稳定性 分析:①分子结构 O2+e=0 例KO3,NH4O3 +2e→ 键级y O3+2e=032 I+2e→II,大π键打开,形成臭氧链 (0-0-0-)2 如O F-00-0-F 上页下页 退出

上页 下页 退出 (2) O3化学性质 2 氧和臭氧 2.4 臭氧 强氧化性，不稳定性  4 3 分析：①分子结构 ( )  + →  4 3 5 3 2e O3 + e = O3 ― 例 KO3，NH4O3 键级↘  + →  4 3 6 3 2e O3 + 2e = O3 2 ― ,大π键打开，形成臭氧链 （―O―O―O―）2― 如 O3F2 F―O―O―O―F 腥臭味，液态呈深蓝紫色