无机化学p区元素(一)
无机化学-p区元素概述
沿B-Si-As-Te-At对角线，右上角为 除氢外，所有的非金属全部集中在p区 ⅢA-ⅦA和零族元素为p区元素 非金属(包括线上)，左下角为金属
P区元素的特点 (1) 除ⅦA和零族外，均为从 典型非金属→准金属→典型金属
ⅢA 非 原 金 ⅣA 属 金 B子 硼 C 碳 半 铝 Si 硅 性 属 Al 径 增 性 Ga 镓 Ge 锗 增 强 减 大 弱 In 铟 Sn 锡 Tl 铊 Pb 铅 ⅤA N 氮 P 磷 As 砷 Sb 锑 Bi 铋
P区元素的特点 0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩 660.4℃
Байду номын сангаас
（3）金属的熔点较低
这些金属 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 彼此可形成氪 4 硒 Br 溴 Kr 29.78 ℃ 973.4 ℃ 低熔合金 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 5
如
超纯锗
ⅤA
ⅥA
ⅦA He 氦
无机化学多媒体电子教案 第十一章 卤素和氧族元素
第一节 结束
156.6 ℃ 231.9 ℃ 630.5 ℃
Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po 6 303.5 ℃ 327.5 ℃ 271.3 ℃
At 砹 Rn 氡
P区元素的特点
（4）某些金属具有半导体性质
ⅢA ⅣA
0
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩 4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡
武汉大学版无机化学课后习题答案(第三版)第15章p区元素
P区元素（1）1.试用分子轨道理论描述下列各物种中的键、键级和磁性（顺磁性、逆磁性）和相对稳定性。
（1）O2+（二氧基阳离子）（2）O2（3）O2-（超氧离子）（4）O22-（过氧离子）解:见下表物种分子轨道键键级磁性相对稳定性O2+KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2(П2p)4(П2py*)11( П2pz*)0一个σ键一个二电子П键，一个三电子П键2.5 顺依次减小O2KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2(П2p)4(П2py*)1( П2pz*)1一个σ键二个三电子П键2 顺O2-KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2(П2p)4(П2py*)1( П2pz*)1一个σ键一个三电子П键1.5 顺O22-KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2(П2p)4(П2py*)1( П2pz*)2一个σ键 1 逆2. 重水和重氧水有何差别？写出它们的分子式。
它们有何用途？如何制备？答:重水:D2O；重氧水: ；重水是核能工业常用的中子减速剂，重氧水是研究化学反应特别是水解反应机理的示踪剂。
3. 解释为什么O2分子具有顺磁性，O3具有反磁性？答：根据O2分子的分子轨道式KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2(П2p) 4(П2py*)1( П2pz*)1分子中两个П2p反键轨道各有一单电子，因此它具有顺磁性。
在O3分子中，每个氧原子各用一个P轨道组成一个成键П轨道，一个反键П轨道，一个非键П轨道，其中4各P电子，两个进入成键П轨道，两个进入非键П轨道，П键键级为一，分子没有成单电子，所以分子具有反磁性。
4.在实验室怎样制备O3？它有什么重要性？5.答:在实验室里制备臭氧主要靠紫外光(<185nm)照射氧或使氧通过静电放电装置而获得臭氧与氧的混合物,含臭氧可达10%。
臭氧发生器的示意图见图13-10。
它是两根玻璃套管所组成的,中间玻璃管内壁镶有锡锚,外管外壁绕有铜线,当锡箔与铜线间接上高电压时,两管的管壁之间发生无声放电(没有火花的放电),02就部分转变成了036.7.油画放置久后为什么会发暗、发黑？为什么可用H2O2来处理？写出反应方程式。
s区,p区元素
过氧化物
453 573K 4Na O2 2Na 2O 573 673K 2Na 2O O2 2Na 2O2
Na2O2在碱性介质中具有强氧化性： 熔矿剂；遇棉花、炭粉爆炸
3Na 2O2 Cr2O3 2Na 2CrO4 +Na 2O Na 2O2 MnO2 Na 2MnO4
H2 O
8.1.3 氧化物
多样性（三种氧化物）
普通氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2
-)
1s 2 2s 2 2p6
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p )3
盐类的应用
硝酸钾：在空气中不吸潮,在加热时有强氧化性,用来制
造黑火药。硝酸钾还是含氮、钾的优质化肥。
氯化镁：通常以MgCl2· 6H2O形式存在，它能水解为
Mg(OH)Cl，氯化镁易潮解，普通食盐的潮解 就是其中含有氯化镁之故。纺织工业中用氯化 镁保持棉纱的湿度而使其柔软。
氯化钙：无水CaCl2有很强的吸水性，是常用的干燥剂。
碳-碳复合材料
人造金刚石
分子筛
高能燃料
光子带隙材料
硅单晶材料
太阳电池材料 纳米半导体材料
8.2.2 卤素的化合物
8.2.2.1 卤素概述
卤素的性质变化
卤素 价电子构型 共价半径（pm） 电负性
第一电离能（kJ/mol） 电子亲和能（ kJ/mol ） 氧化数
F 2s22p5 64 4.00
1681 -328 -1
大连理工大学无机化学教研室《无机化学》(第5版)-章节题库-第13章 p区元素(一)【圣才出品】
第13章 p 区元素（一）一、选择题1．下列酸中属于一元酸的是（ ）。
【答案】A【解析】H 3BO 3在水中电离的方程式为：H 3BO 3 ＋ H 2O ＝ B （OH ）4－ ＋ H ＋，而B （OH ）4－不再电离，所以H 3BO 3为一元酸。
2．有三种氧化物，其中能与浓盐酸反应放出可以使淀粉碘化钾试纸变蓝的黄绿色气体，在硫酸介质中与溶液反应，使溶液变成紫红色，则该氧化物是（ ）。
【答案】D【解析】使淀粉碘化钾试纸变蓝的黄绿色气体为Cl 2；在硫酸介质中与溶液反应，使溶液变成紫红色，是因为反应生成了MnO 7－。
上述过程中，发生以下反应：PbO 2＋4HCl （浓）＝PbCl 2＋Cl 2＋2H 2O5PbO 2＋2Mn 2＋＋4H ＋＝5Pb 2＋＋2MnO 4－＋2H 2O 3．下列氧化物酸性强弱次序中，错误的是（ ）。
【解析】氧化物的酸性强弱与电负性有关，电负性越大，酸性越弱。
4. （）不是CO的等电子体。
A.NOB.NO＋C.N2一【答案】A【解析】等电子体是指价电子数和原子数（氢等轻原子不计在内）相同的分子、离子或基团。
5．下列无机酸中能溶解的是（）。
A．HClC．HF【答案】C【解析】SiO2能与HF酸发生反应，反应方程为SiO2＋4HF→SiF4＋2H2O。
6．配SnCl2溶液，常在溶液中放入少量固体Sn粒。
其理由是（）。
A．防止Sn2＋被氧化B．防止Sn2＋水解C．防止SnCl2溶液产生沉淀D．防止Sn2＋溶液挥发【解析】加入Sn 粒，溶液中即使有Sn 4＋生成，也能被Sn 还原。
反应式为Sn 4＋＋ Sn ＝ 2Sn 2＋。
7．下列化合物不属子缺电子化合物的是（ ）。
A ．BCl 3B ．HBF 4C ．B 2H 6D ．Al （OH ）3【答案】B【解析】缺电子化合物是由价电子数少于价层轨道的缺电子原子形成的化合物。
A 项和D 项是由缺电子原子与多电子原子化合物形成的配键化合物；C 项为缺电子原子与等电子原子化合形成的缺电子分子。
大连理工大学无机化学教研室《无机化学》(第5版)(复习笔记 p区元素(一))
13.1 复习笔记一、p区元素概述1．p区元素包括了除氢以外的所有非金属元素和部分金属元素。
与s区元素相似，p区元素的原子半径在同一族中自上而下逐渐增大，它们获得电子的能力逐渐减弱，元素的非金属性也逐渐减弱，金属性逐渐增强。
除第ⅦA族和稀有气体外，p区各族元素都由明显的非金属元素过渡到明显的金属元素。
2．p区元素特征（1）各族元素性质由上到下呈现二次周期性①第二周期元素具有反常性（只有2s，2p轨道）；第二周期元素单键键能小于第三周期元素单键键能。
②第四周期元素表现出异样性（d区插入），例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸（HClO3，HIO3）、高卤酸（HClO4，H5IO6）强。
③最后三个元素性质缓慢地递变（d区、f区插入）。
（2）多种氧化值①p区元素的价电子构型为n s2n p1-6，具有多种氧化态。
例如：氯的氧化值有+1，+3，+5，+7，-1，0等。
②惰性电子对效应：同族元素从上到下，低氧化值化合物比高氧化值化合物变得更稳定。
（3）电负性大，形成共价化合物。
二、硼族元素1．硼族元素概述硼族元素包括B，Al，Ga，In，Tl五种元素，其价电子构型为n s2n p1，因此他们一般形成氧化值为+3的化合物。
随着原子序数的增加，形成低氧化值+1化合物的趋势逐渐增强。
硼的原子半径较小，电负性较大，所以硼的化合物都是共价型的，在水溶液中也不存在B3+。
在硼族元素化合物中形成共价键的趋势自上而下依次减弱。
（1）缺电子元素硼族元素原子的价电子轨道数为4，而其价电子只有3个，这种价电子数小于价键轨道数的原子称为缺电子元素。
它们所形成的化合物有些为缺电子化合物。
缺电子化合物的特点：易形成配位化合物HBF4；易形成双聚物Al2Cl6。
（2）硼族元素的一般性质①B是非金属单质，Al、Ga、In、Tl是金属单质；②B，Al，Ga的氧化态是+3，In的氧化态是是+1和+3，Tl的氧化态是+1；③B的最大配位数是4，Al、Ga、In、Tl 的最大配位数是6。
无机化学 第九章 P区元素
4.基本性质
(1) 同一元素氧化态由高到低自发进行，且酸性介质 趋势更大。 (2) 不管在什么介质中，X-的稳定性依次为F->Cl->I(3) 碱性介质中，单质氯、溴、碘都易歧化，在酸性 介质中可发生歧化反应的逆反应。
(4)在酸性条件下，除最低价X-外，均可作为氧化剂。 (5) 酸性介质中氧化性的趋势为：F2>Cl2>Br2>I2； 碱性介质还原性的趋势为：F-<Cl-<Br-<I-
△
2Na2HPO4
Na4P2O7 ＋ H2O
2NaH2PO4 △ (NaPO3)2 ＋ 2H2O
2. 酸式碳酸盐 △ CO2 + H2O
2Ca(HCO3)2 △ CaCO3 ＋ H2O ＋ CO2
NH4HCO3 △
NH3 ＋ H2O ＋ CO2 14
第二节 卤素
一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 八、
例如：HBrO4＞HMnO4 H2SeO4 ＞H2CrO4
8
(3) 同一主族元素自上而下，最高氧化态含氧酸的 氧化性呈锯齿形变化。
HNO3
H2SO4
HClO4
H3PO4
H2SeO4
HBrO4
H3AsO4
H6TeO6H5IO6来自(4)同一元素的不同氧化态的含氧酸中，低氧化态含
氧酸的氧化性较强。
HClO ～ HClO2 ﹥ HClO3 ﹥ HClO4 ; H2SO3 ﹥ H2SO4 (5)含氧酸的氧化性强于相应含氧酸盐，含氧酸根在 酸性介质中的氧化性强于在碱性介质中的氧化性。
卤素通性 卤素单质 卤素的氢化物和氢卤酸 卤化物 卤素的含氧酸及盐 拟卤素 卤素离子的分离和鉴定 卤素的生物学效应及相应药物
无机化学课件第十章_p区元素
NaI+H2SO4(浓) == NaHSO4+HI↑ 8HI+H2SO4(浓) == H2S↑+4I2+4H2O
采用无氧化性、高沸点的浓磷酸代替浓硫酸即可。
（2）卤化氢的性质
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
HH
O
N Cl
Cl Cl
-Cl -HO
H
.. N
Cl Cl
卤素含氧酸的酸性
各类卤素含氧酸根的结构（X 为 sp3 杂化）
氧化值： +1
HXO 次卤酸
+3 HClO2 亚卤酸
+5 HXO3 卤酸
+7 HXO4 高卤酸
以Cl的含氧酸和含氧酸盐为代表，将这些规律总结在下表： 氯的含氧酸和氯的含氧酸钠盐的性质变化规律
(3) 氢卤酸
氢卤酸强弱顺序为：HI>HBr>HCl>HF
HF 酸性最弱是因为F-是一种特别的质子接受体， 与 H3O+ 通过氢键结合成强度很大的离子对：即使在 无限稀的溶液中，它的电解度也只有15%，而HX 中 I- 半径最大，最易受水分子的极化而电离，因而HI是 最强的酸。
氢氟酸具有与二氧化硅或硅酸盐（玻璃的主 要成分）反应生成气态的SiF4特殊性质：
3、氧化数： ⑴常具有多种氧化数， 除正氧化数外，还有负氧化 数。
（2）IIIA~VA 从上到下低氧化数化合物的稳定 性增强（指氧化还原稳定性），高氧化数化合物的 稳定性减弱，位于下面的元素的高价化合物在一定 条件下表现强氧化性，低价表现弱还原性，这种现 象称“惰性电子对效应”。
无机化学 p,d区元素
无机化学
20
第三节 氧族元素
一、氧族元素的通性
性质 氧(O) 硫(S) 硒(Se) 碲(Te) 钋(Po)
原子序数 相对原子质量 价电子层结构 共价半径/pm 第一电离能 第一电子亲和能 电负性 主要氧化数
8 16.00 2s22p4 66 1314 -141 3.44 -2 0
16 32.07 3s23p4 104 1000 -200 2.58 -2 0 +2 +4 +6
性质 常况时物态 常况时颜色 熔点/K 沸点/K 溶解度
(298K,mol/L)
氟(F2) 气 浅黄色 53.56 84.96
－
氯(Cl2) 气 黄绿色 172.16 238.46 0.090(g) 246.7
溴(Br2)
碘(I2)
液 固 红棕色 紫黑色 265.96 386.86 331.16 456.16 0.21(g) 1.310-3(g) 193.2 150.9
无机化学
7
2. 与水作用 卤素与水反应有下列2种类型： (1) 2X2+2H2O==4H++4X-+O2 (2) X2+H2O==H++X-+HXO 3. 卤素间的置换反应 X2与X-离子间的氧化还原反应称为卤素间的 置换反应。
0 0 F C l C l 0 Br 0 I F2 Br2 I2 2 2.87 1.358 1.066 0.5355
p区元素(一)
第二节 卤 素
无机化学
1
卤 素的 基 本 性 质
性质 原子序数 相对原子质量 价电子层结构 原子半径/pm 离子半径/pm 电子亲和能 第一电离能 电负性 主要氧化数 X-的水合能 氟(F) 9 18.99 2s22p5 64 136 -322 1682 3.98 -1,0 -507 氯(Cl) 17 35.45 3s23p5 99 181 -348.7 1251 3.16 溴(Br) 35 79.90 4s24p5 114 196 -324.5 1141 2.96 碘(I) 53 126.9 5s25p5 133 216 -295 1008 2.66
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例：HBF4 例：Na3AlF6
13.2.2 硼族元素的单质
硼的单质 同素异形体：无定形硼， 晶形硼
棕色粉末, 黑灰色 化学活性高， 硬度大
熔点，沸点都很高。
α-菱形硼（B12）
原子晶体
13.2.3 硼的化合物
1.硼的氢化物
硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6
例： B2H6
B4H10
乙硼烷 丁硼烷
第十三章 p区元素(一)
§ 13.1 p区元素概述 § 13.2 硼族元素 § 13.3 碳族元素
§ 13.1 p区元素概述
p区元素性质的特征 •各族元素性质由上到下呈现二次周期性 ①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道)
形成配合物时，配位数最多不超过4； 第二周期元素单键键能小于第三周期元 素单键键能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199
N 2 B 4 O 7 a H 2 S 4 5 O 2 O H 4 H 3 B 3 N O 2 S 4 a O
• 脱水
N 2 B 4 O a71H 2 0 O 8 ℃ 7 8 B 2 O 3 2N 2 1 a2 0 B O
硼砂珠实验：
N 2 B 4 O a7 C o O Co 2 )2( 2B N 2 O (蓝 aB )
有CH4，但无BH3
HH
最简单的硼烷：B2H6 H B B H
其结构并非如右图所示： H H
• 硼烷的结构 B：利用sp3杂化轨道，与氢形成三
中心两电子键。（氢桥）
HH
H
记作： B B
HHH
要点：B的杂化 方式，三中心两电子 键、氢桥。
B4H10分子结构
•硼烷的性质 ① 自燃
B 2 H 6 (g 3)2 ( O g )B 2 O 3 (s 3 )2 O H(g
Ge4+ 53 Sn4+ 71 Pb4+ 84
As5+ 47 Sb5+ 62 Bi5+ 74
• 多种氧化值
价电子构型：ns2np1-5 例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5，
+7，-1，0等。 惰性电子对效应：
同族元素从上到下，低氧化值化合物 比高氧化值化合物变得更稳定。
例如： Si(II) <Si(IV) 价电子结构分别为[Ne]3s2，[Ne] Pb(II)>Pb(IV) 价电子结构分别为[Xe]6s2，[Xe]
②第四周期元素表现出异样性(d区插入) 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其
他卤酸(HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4， H5IO6)强。
E (Cl3 O /C2)l1.45V 8 E (Br3 /O B 2) r1.51V3 E (IO 3 /I2)1.20V 9
E (Cl4 /O C3 l) O 1.22V6
△ rHm -1376mkoJ-1l
2.硼的含氧化合物
① 三氧化二硼 B2O3 结构：原子晶体：熔点460C
无定形体：软化
B(无定形)
O2 Mg或Al
+H2O
B2O3 -H2O
H3BO3
制备： 4B(s3) O2(g ) 2B2O3(s) 2H3BO3 B2O3 3H2O
性质：
B2O3 3M g2B3MgO
③ 硼砂 N2aB4O7102H O N2B a4O 5(O4H 82 H O )
硼酸根的结构：
性质：
• 水解呈碱性
[B 4O 5(O4]2 H 5)2 H O 4H3BO32OH 4H3BO32OH - 2H3BO32B(OH -4 )
构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ℃ ) • 与酸反应制H3BO3
E (Br4 /O B3 r) O 1.76V3 E (H 5IO 6/I3 O )1.6V 0
③最后三个元素性质缓慢地递变 (d区、f 区插入)
K+ r/pm 133
Rb+ r/pm 148
Cs+ r/pm 169
Ca2+ 99 Sr2+ 113 Ba2+ 135
Ga3+ 62 In3+ 81 Tl3+ 95
△ rHm-2034mkoJ-1l
高能燃料，剧毒
② 水解
火 焰 呈
现 绿 色
含 硼 化 合 物 燃 烧
B 2 H 6 ( g 32 ) O H (2 l3 ) B H 3 (O s 6 H ) 2 (g
△ rHm -509.3mkoJ-1l 水下火箭燃
③ 加合反应 B 2H 6C O 2[3B H CO] B 2 H 6 23 N [ H B 2 (N H 3 )2 ] H [B 4 ] H 2LiH B2H6 2LiB 4 H 2NaB H2H6 2Na4BH ④ 被氯氯化 B 2 H 6(g 6 )2 C (g l )2B 3(l C 6 ) H l C
B2O3
+H2O -H2O
2HBO2
偏硼酸
+H2O -H2O
2H3BO3 (原)硼酸
xB2O3·yH2O 多硼 酸
② 硼酸 H3BO3 结构：
B：sp2杂化
H O
O
B
H O
H
性质： • 一元弱酸 (固体酸)
H3BO 3H2O B(O-4H H ) K =5.8×10-10
• 与多羟基化合物加合
RRຫໍສະໝຸດ R-H C OH H3BO3 2 H C OH
HCO OCH
H
C
B OO
C
H H3H2O
R'
R'
R
R' R
H C O H HO OH H O C H
B
H C O H HO
HOCH
• 受热易分解 R'
R'
H 3 B3 O - H 2 O H2 B - H O 2 O B 2 O 3(玻)璃态
缺电子化合物特点： a. 易形成配位化合物HBF4
HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6
Cl Cl Cl
Al Al
Cl Cl Cl
硼族元素的一般性质
•B为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金属
•氧化态：B，Al，Ga：（+3）
In：（+1，+3）
Tl：（+1）
•最大配位数：
B：4 其它：6
•电负性大，形成共价化合物
§ 13.2 硼族元素
13.2.1 硼族元素概述 13.2.2 硼族元素的单质 13.2.3 硼的化合物 13.2.4 铝的化合物
13.2.1 硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl 价电子构型：ns2np1 缺电子元素：价电子数<价层轨道数 缺电子化合物：成键电子对数<价层轨道数 例如：BF3，H3BO3。 注意： HBF4不是缺电子化合物。