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第十章氢、碱金属和碱土金属一、1、氢气的制备:实验室:Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑军事上:CaH2+2H2O→Ca(OH)2+2H2↑2、氢化物氢化物共分为离子型、共价型、过渡型离子型氢化物是极强的还原剂:TiCl4+4NaHTi+4NaCl+2H2↑LiH能在乙醚中同B3+Al3+Ga3+等的无水氯化物结合成复合氢化物,如氢化铝锂的生成。4LiH+AlCl3乙醚Li[AlH4]+3LiCl氢化铝锂遇水发生猛烈反应Li[AlH4]+4H2O=LiOH↓+Al(OH)3↓+4H2↑二、碱金属与碱土金属(铍、镁除外)元素溶于液氨,生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液。碱金属M(S)+(x+y)NH3M+(NH3)x+e-(NH3)y碱土金属M(S)+(x+2y)NH3M2+(NH3)x+2e-(NH3)2KNO3+10K=6K20+N2↑碱土金属氧化物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到。CaCO3CaO+CO2↑2Sr(NO3)22SrO+4NO2+O2↑过氧化物与超氧化物过氧化物是含有过氧基(—O—O—)的化合物,可看作是H2O2的衍生物。除铍外,所有碱金属和碱土金属都能形成离子型过氧化物。2Na+O2Na2O2除锂、铍、镁外,碱金属和碱土金属都能形成超氧化物。K+O2=KO2臭氧化物在低温下通过O3与粉末状无水碱金属(除Li外)氢氧化物反应,并用液氨提取,即可得到红色的MO3固体:3MOH(S)+2O3(g)=2MO3(s)+MOH·H2O(s)+1/2O2(g)三、氢氧化物碱金属和碱土金属的氧化物(除BeO、MgO外)与水作用,即可得到相应的氢氧化物,并伴随着释放出大量的热:M2O+H2O=2MOHMO+H2O=M(OH)2碱金属和碱土金属的氢氧化物的碱性碱金属和碱土金属氢氧化物[除Be(OH)2外]均成碱性,同族元素氢氧化物碱性均随金属金属元素原子序数的增加而增强。氢氧化物酸碱性递变规律可用R—O—H规则表示。RO—+H+←R—O—H→R++OH—离子势φ=阳离子电荷/阳离子半径φ的值越大,按酸式电离;反正,按碱式电离。碱金属和碱土金属溶解性碱土金属氢氧化物的溶解度比碱金属氢氧化物小得多,并且同族元素的氢氧化物的溶解高温△300℃~500℃度从上往下逐渐增大。四、盐类晶体类型:离子晶体,具有较高的熔沸点。颜色:碱金属离子(M+)和碱土金属离子(M2+)都是无色的。热稳定性:碱金属盐具有较高的热稳定性,唯有硝酸盐热稳定性较差。4LiNO32Li2O+4NO2↑+O2↑2NaNO32NaNO2+O2↑2KNO32KNO2+O2↑第十一章过渡元素1、钛族(1)钛的重要化合物TiO2+H2SO4(浓)TiOSO4+H2OTiO2+2NaOH(浓)Na2TiO3+H2OTiO2可溶于氢氟酸:TiO2+6HF[TiF6]2-+2H++2H2OTiCl4水解:TiCl4+3H2O→H2TiO3↓+4HCl↑Ti3+易在空气中被氧化:4Ti3++O2+2H2O4TiO2++4H+2、铬族元素(1)各族元素概述Cr2+易被空气中氧气氧化:Cr+2H+Cr2++H2↑4Cr2++4H++O24Cr3++2H2O铬还可与热的浓硫酸作用:2Cr+6H2SO4(热,浓)Cr2(SO4)3+3SO2↑+6H2O(2)铬的重要化合物1、铬(Ⅲ)化合物Cr2O3是难溶的两性化合物。Cr2O3+3H2SO4Cr2(SO4)3+3H2OCr2O3+2NaOH2NaCrO2+H2O与酸性熔矿剂共熔:Cr2O3+3K2S2O7+6H+→2Mn2++5O2↑+8H2O2、铬(Ⅲ)盐还原剂:2[Cr(OH)4]-+3Br2+8OH-→2CrO42-+6Br-+8H2O(绿色)(浓盐酸)(黄色)3、铬(Ⅵ)的化合物强氧化性:Cr2O72-+3H2S+8H+→2Cr3++3S↓+7H2OCr2O72-+6I-+14H+→2Cr3++3I2+7H2OCr2O72-+14H++6Cl-→2Cr3++3Cl2↑+7H2OCr2O72-鉴定:Pb2++CrO42-错误!未找到引用源。PbCrO4↓(铬黄)3、锰族元素(1)二氧化锰2MnO2+2H2SO4(浓)2MnSO4+O2↑+2H2O(2)高锰酸盐630℃830℃650OC△强氧化性:2MnO4-+16H++10Cl-→2Mn2++5Cl2↑+8H2O(浓HCl)2MnO4-+3NO2-+H2O→2MnO2↓+3NO3-+2OH-2Mn2++5NaBiO3+14H+→2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O(Mn2+鉴定)2MnO4-+NO2-+2OH-→2MnO42-+NO3-+H2O2MnO4-+5H2O2+6H+→2Mn2++5O2↑+8H2O4、铁、钴、镍的化合物2Fe3++H2S→2Fe2++S↓+2H+4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓Co2++4SCN-丙酮[Co(NCS)4]2-Ni2++6NH3·H2O(过量)→[Ni(NH3)6]2++6H2O4[Co(NH3)6]2++O2+2H2O→4[Co(NH3)6]3++4OH-2Ni(OH)2+Br2+2OH-→2NiO(OH)↓+2Br-+2H2OCo2O3+6H++2Cl-→2Co2++Cl2↑+3H2O[Fe(NCS)6]3-+6F-→[FeF6]3-+6SCN-5、铜族元素概述2Cu+湿空气O2H2CO2O→Cu2(OH)2CO3↓Cu2O+2Cl-+2H+→2CuCl2↓+H2OCu2O+2H+→Cu2++Cu↓+H2O2Cu2++4I-→2CuI↓+I22Cu2++6CN-(过量)→2[Cu(CN)2]-+(CN)2↑6、锌族元素概述Zn2++4NH3·H2O(过量)→[Zn(NH3)4]2++4H2OHg2++4I-(过量)→[HgI4]2-Hg22++4I-(过量)→[HgI4]2-+Hg↓Hg2++2OH-→HgO↓+H2OHg2Cl2+SnCl2→2Hg↓+SnCl4HgS+S2-→[HgS2]2-第十三章硼族和碳族一、硼族元素的单质及其化合物1.缺电子:价电子数价层轨道数+3氧化态的化合物(如:BF3)为缺电子化合物,有较强的继续接受电子的能力。表现在分子的自聚(2BH3→B2H6)及同电子对给予体形成稳定配合物(HBF4)等方面。缺电子化合物特点:a.易形成配位化合物HBF4HF→BF3b.易形成双聚物Al2Cl62.惰性电子对效应:TI(Ⅲ)化合物有较强氧化性。TI(Ⅰ)化合物稳定,具有较强的离子键特征。氧化态:B,Al,Ga:(+3)In:(+1,+3)Tl:(+1)3.最大配位数:B:4例:HBF4ClClAlClClClClAl其它:6例:Na3AlF62.2硼单质(1)硼的同素异形体单质硼无定形硼(棕色粉末,化学活性高)-菱形硼(黑灰色,硬度大)ɑ-菱形硼结构原子晶体,结构单元:B122B(s)+N2(g)══2BN氮化硼:石墨结构,为B-N键极性,为绝缘体(2)无定形B被热的浓H2SO4或浓HNO3氧化:2B(s)+3H2SO4(浓)═══2H3BO3+3SO2(g)B(s)+3HNO3(浓)═══H3BO3+3NO2(g)(3)有氧化剂存在并强热时与碱作用:2B+2KOH+3KNO3══3KNO2+2KBO2+H2O2.4硼的制备-菱形硼12BI3══════B12(C)+18I2(g)无定形硼Na2B4O7·10H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl+5H2O2H3BO3=B2O3+3H2O(800K)B2O3+Mg=3MgO+2B(800K)☞硼烷的合成:须间接合成以乙硼烷的合成为例:☞质子置换法:2BMn+6H+=B2H6+2Mn3+☞氢化法:2BCl3+6H2=B2H6+6HCl☞氢负离子置换法:(乙醚,无水无氧)3LiAlH4+4BF3=2B2H6+3LiF+3AlF33NaBH4+4BF3=2B2H6+3NaBF4化学性质1.硼酸酐晶形B2O3(s)+H2O(g)=2HBO2(g)无定形B2O3(s)+3H2O(l)=2H3BO3(aq)2.与金属氧化物共熔硼砂(四硼酸钠)晶体结构四硼酸根[B4O5(OH)4]2-2个B:sp2BO3另2个B:sp3BO4硼砂化学性质1.标准缓冲溶液(重点)缓冲原理共轭酸共轭碱[B4O5(OH)4]2-+5H2O=2H3BO3+2B(OH)4-+OH-+H+1:1摩尔比BX3是缺电子化合物,可与Lewis碱加合。BF3+:NH3=F3B←NH3BF3+HF=HBF4氟硼酸强酸(似H2SiF6)BX3+X-=BX4-sp2sp3二、碳族元素1、硅及其化合物硅的化学性质不活泼,室温时不与氧、水、氢卤酸反应,但能与强碱或硝酸和氢氟酸的B2O3(s))+偏硼酸盐(玻璃状)(特征颜色)M2OM2O3共熔混合物溶液反应。Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑3Si+4HNO3+12HF3SiF4↑+4NO↑+8H2O二氧化硅与一般的酸不起反应,但能与氢氟酸反应:SiO2+4HFSiF4↑+2H2O二氧化硅与氢氧化钠或纯碱共熔可制得硅酸钠:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑2、锡、铅的重要化合物铅丹和稀硝酸反应如下:Pb2[PbO4]+4HNO32Pb(NO3)2+PbO2↓+2H2O(2PbO·PbO2)三氧化二铅和稀硝酸反应如下:PbPbO3+2HNO3Pb(NO3)2+PbO2↓+H2OSn(OH)2、Pb(OH)2是Sn、Pb的主要氢氧化物,它们既溶于酸又溶于碱:Sn(OH)2+2H+Sn2++2H2OSn(OH)2+2OH-[Sn(OH)4]2-氢氧化铅类似SnCl2是重要还原剂,它能将汞盐还原成白色的亚汞盐:2HgCl2+SnCl2Hg2Cl2↓+SnCl4(鉴定溶液中Sn2+)Hg2Cl2+SnCl22Hg↓+SnCl4在碱性溶液中[Sn(OH)4]2-可将铋盐还原成黑色的金属铋,这是鉴定Bi3+一种方法:2Bi3++6OH-+3[Sn(OH)4]2-错误!未找到引用源。2Bi↓+3[Sn(OH)6]2-PbO2在酸性介质中是强氧化剂:PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O2Mn2++5PbO2+4H+2MnO4-+5Pb2++2H2O2PbO2+2H2SO4(浓)2PbSO4+O2↑+2H2OSn2+在空气中极易被氧化:2Sn2++O2+4H+2Sn4++2H2O在配置SnCl2溶液时常加入一些锡粒:Sn4++Sn2Sn2+鉴定Pb2+或CrO42-:Pb2++CrO42-错误!未找到引用源。PbCrO4↓(黄色,俗称铬黄)PbCrO4可溶于过量碱生成[Pb(OH)4]2-:PbCrO4+4OH-[Pb(OH)4]2-+CrO42-SnS2与金属硫化物(或硫化铵)反应,生成硫代硫酸盐而溶解:SnS2+S2-SnS32-SnS能溶于多硫化铵生成硫代锡酸盐:SnS+S22-错误!未找到引用源。SnS32-锡代锡酸盐不稳定,遇酸分解:SnS32-+2H+SnS2↓+H2S↑PbS不溶于非氧化性稀酸和碱金属硫化物,但可溶于稀硝酸和浓盐酸:3PbS+8H++2NO3-错误!未找到引用源。3Pb2++3S↓+2NO↑+4H2O△△PbS+4HCl(浓)H2[PbCl4]+H2S↑第十四章氮族和氧族一、氮族元素(1)氮气制备:NH4Cl+NaNO2NH4NO2+NaClNH4NO2N2↑+2H2O(2)氨及铵盐1、氨工业上制备:N2+3H22NH3实验室:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O氨具有还原性:4NH3+5O24NO↑+6H2O3CuO+2NH33Cu+N2↑+3H2O3Cl2+2NH3N2↑+6HCl2、铵盐鉴定铵盐常用的方法:NH4++OH错误!未找到引用源。NH3↑+H2O挥发性酸组成铵盐,分解产物一般为氨和相应的酸:NH4ClNH3↑+HCl↑挥发性酸组成的铵盐,
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