元素化学导论.docx

PAGE PAGE 1 序章 元素化学导论 元素化学导论 元素化学的研究对象是元素周期表中的稳定存在、非放射性元素。学习过程中，应该以周期表为基础，化学性质相似的每一族元素为线索，讨论元素涉及的物理化学性质。在学习元素的过程中，需要整合以往学习过的分子结构、晶体结构、配位化学、物理化学等一系列知识。元素学习的确需要记忆，但并不是死记硬背，而是： 1.对不同反应、不同现象都能够采用合适的理论来定性解释原因。 2.对反应的进行与否、现象的本质能通过数量级层面上的计算来半定量说明问题。 3.针对特定的体系能够通过定量计算来阐述问题的本质。 元素化学的学习线索是“族”，具体的划分如下： 主族元素 ⅠA 0 氢 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 稀有气体 碱金属 碱土金属 硼族 碳族 氮族 氧族 卤族 过渡元素 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅧB ⅠB ⅡB 钪 钛 分 族 钒 分 族 铬 分 族 锰 分 族 铁系金属 铜 分 族 锌 分 族 镧系 铂系金属 锕系 具体学习某一种元素时，按照物质的元素组成复杂性来划分，可以简单分为单质、二元化合物、三元及以上化合物。具体划分如下： 一元化合物 二元化合物 三元及以上化合物 单质 氢化物、氧化物、硫化物、卤化物、氮化物、磷化物、碳化物、硅化物、硼化物等 氢氧化物、卤氧化物、 含氧酸盐等 单质 1.非金属单质结构特点 单原子分子、双原子分子 多原子分子 大“分子” 稀有气体 X2(卤素) O2 N2 H2 环状：S8/Se8 多面体：P4/As4 链状：Sx/Sex/Tex 原子晶体：金刚石/硅/硼/锗 混合晶体：石墨/黑磷/灰砷 “8-N”经验规则：对于大多数非金属单质而言，单质分子中原子所成共价键数目=8-N，N表示非金属元素在周期表中的族数。 双原子分子 多原子分子 S8 Sx P4 大“分子” As/Sb/Bi 黑磷 金刚石 2.非金属单质的碱歧化反应 1. X+2KOH=KX+KXO+H2O Cl +2OH－=Cl－+ClO－+2H2O 2. 2F +2OH－=OF2+H2O+2F－ 3. 3I2+6OH－=5I－+IO3－+3H2O 4. 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O 5. 4P+3NaOH+3H2O=3NaH2PO2+PH3↑ 6. Si+2OH－+H2O=SiO32－+2H2↑(与金属铝、锌等类似) 7. 2B+2NaOH+3KNO3(氧化剂)=2NaBO2+3KNO2+H2O 氧化物 1.主族元素氧化物酸碱性变化规律 ①同周期最高价态氧化物：从左往右酸性增强，碱性减弱 如：Na2O MgO Al2O3 SiO2 P4O10 SO3 Cl2O7 碱性 .两性 酸性 ②同族元素相同氧化态氧化物：从上到下碱性减弱，碱性增强 如：N2O3 P4O6 As4O6 Sb4O6 Bi2O3 酸性 .两性 .碱性 ③同种元素不同价态氧化物：价态越高，碱性减弱，酸性增强 如：As4O6(两性) PbO(碱性) As4O10(酸性) PbO2(两性) 2.ⅢB-ⅦB族元素氧化物酸碱性变化规律 ①同周期最高价态氧化物：从左往右酸性增强，碱性减弱 如：TiO2 V2O5 CrO3 Mn2O7 两性偏酸 酸性 ②同族元素相同氧化态氧化物：从上到下酸性增强，碱性减弱 第四周期：TiO2(两性偏酸) V2O5(两性偏酸) CrO3(酸性) Mn2O7(酸性) 第五周期：ZrO2(两性偏酸) Nb2O5(两性偏酸) MoO3(酸性) Tc2O7(酸性) 但第五周期比第四周期酸性更强 ③同种元素不同价态氧化物：价态越高，碱性减弱，酸性增强 V2O3 V2O5 两性偏碱 两性偏酸 Cr2O3 CrO3 两性偏酸 . 酸性 MnO Mn2O3 MnO2 MnO3 Mn2O7 碱