P区元素性质小结

p区元素性质小结非金属元素数量虽不多(22种，基本都在p区)，但所涉及的面却很广。p区元素性质小结主要是对非金属元素的单质、氢化物、含氧酸及含氧酸盐的结构和性质、以及p区元素的某些特殊性进行小结。元素在周期表中的分布蓝框内是p区元素(30种)折线上方是非金属(22种)氢BCNOFNeAlSiPSClArGaGeAsSeBrKrInSnSbTeIXeTlPbBiPoAtRnHe13IIIa14IVa15Va16VIa17VIIaBCNOFNeAlSiPSClArGaGeAsSeBrKrInSnSbTeIXeTlPbBiPoAtRnHe13IIIa14IVa15Va16VIa17VIIa目前在元素周期表中有110多种元素，非金属元素只占22种，主要分布在p区(除H的位置有不同看法外)，其中稀有气体整个一列都是非金属元素，其余非金属元素很有规律地占据了右上角区域。一、非金属元素单质的结构(8-N法则)非金属原子相互以共价单键结合时，周围通常会配置8-N个原子，非金属间化合物配位也是如此。N是元素的族数(按罗马数字编号系统)，这就是格里姆-索末菲法则，即8-N法则。稀有气体N=8，8-N=0，所以,分子是单原子分子。它们的晶体结构如下:HeNe、Ar、Kr、Xe卤素及氢N=7，8-N=1，所以分子是双原子分子。这一点也许出乎意料:碘还能形成线性的I3-，进而生成负一价多碘离子[(I2)n(I-)]。含有这种多碘离子的固体有导电性，导电机理可能是电子或空穴沿多碘离子链跳移，也可能是I-在多碘离子链上以接力方式传递：O、S、Se、Te氧族元素N=6，8-N=2。但O2有些特殊，每个O只与一个原子配位形成双原子分子，因为O2中化学键并非单键，8-N法则不适用:臭氧O3中有34，中心O为二配位，两端的O则不然:氧族其余元素符合8-N法则。尽管元素可能有各种同素异构体，但每种原子的成键方式、配位情况、键长、键角等数据基本保持一致或有限的几种情况。这是非金属元素化学的又一特征:S8灰硒和碲（Sex、Tex）的螺旋链结构：N、P、As氮族元素N=5，8-N=3。第一个元素N也不遵从8-N法则，而以叁键形成双原子分子NN。氮族其余元素符合8-N法则。P、As(以及金属元素Sb、Bi)都有多种同素异构体，但每个原子都有3个较近的原子配位。右图是正四面体形的P4或As4:层形分子As、Sb、BiC、Si（Ge、Sn）：碳族元素N=4，8-N=4。C、Si及金属元素Ge、Sn都有同素异构体，不过它们都有4配位金刚石型结构:金刚石型结构碳还有石墨型和球烯型结构。石墨虽有不同晶型，但层形分子中C都是sp2杂化，由于离域大键的存在，层上的成键不遵从8-N法则；球烯也不遵从8-N法则：石墨结构(红、灰色球均为C)C60B硼族元素只有B是非金属，N=3，8-N=5。单质硼存在多种晶型，已知有16种以上的同素异构体，其中3种晶体含B12二十面体，这是硼化学中非常重要的基本结构单元:通常，两个特定原子间的键焓随键级增加而增加，但变化的灵敏程度却不同。由此可以解释许多共价分子稳定存在的构型。想一想┅键焓随键级的变化（单位：kJ.mol-1)：单键双键叁键CC331620812NN163409945PP200310490二、非金属元素单质的物理性质周期表中：从左右晶型原子晶体混晶(层状、链状)分子晶体状态：固体气体分子大小：大分子小分子颜色：熔、沸点：较复杂左右逐渐降低三、非金属单质的化学性质规律①F2(Cl2)——分解H2O，强氧化剂②在OH-(aq)中歧化的非金属单质分布在下列区域：(见右)P4S8Cl2Se8Br2I2③折形分界线两旁的元素Zn、B、Al、Si、Ge、As可置换OH-(aq)或熔碱中的氢④非金属单质被浓HNO3氧化，还原产物为NO。四、分子型氢化物p区元素的常见氢化物ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAB2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClGeH4AsH3H2SeHBr(SnH4)(SbH3)H2TeHI(1)NH3、H2O、HF的沸点在同族元素中——反常高(为什么？)(2)热稳定性；(3)还原性；(4)酸碱性变化规律？(2)热稳定性增强方向(3)还原性(4)酸碱性酸性增强增强方向五、含氧酸(1)结构第二周期的H3BO3、H2CO3、HNO3：中心原子的杂化态sp2，平面三角形；分子中可能存在大键。第三至五周期的含氧酸：中心原子的主要杂化态sp3；分子构型四面体形。第五周期的原酸H[Sb(OH)6]、Te(OH)6、H5IO6：中心原子的杂化态sp3d2，分子构型变形八面体。(2)酸碱性及酸强度含氧酸的水溶液都呈酸性。(HO)mROn的酸强度的决定因素：非羟基氧原子个数的多少n越大，酸性越强；R的离子势大小越大，酸性越强。(3)氧化还原性（情况复杂）同族从上下，最高价含氧酸的氧化性呈锯齿形上升变化。其中：第二周期特殊，第四、六周期不规则性，而以第四周期p区中间横排元素含氧酸的氧化性最强。同一元素形成的不同价态的含氧酸，低氧化态的稀酸比高氧化态的稀酸氧化性强。(见12章)六、含氧酸盐的性质（1）溶解性（2）水解性（3）热稳定性不同的含氧酸盐上述性质有差别。七、p区元素的某些特殊性（1）第二周期元素配位数最高为4；（2）第二周期元素2p-2p较强，易形成多重键；而第三周期及其以下的元素，以单键为主；（3）C的自相成键能力最强；O、F的成键能力强；B、Al、Si等有高度的亲氧性；晶态B及硼的氢化物表现出缺电子、多面体的习性；（4）惰性电子对效应6s2电子对不易成键（5）第四周期p区中间横排元素含氧酸的氧化性最强；（6）低熔合金区元素ZnGaGeAsCdInSnSbHgTlPbBip区元素部分课堂测验题1、请用化学或电化学方法，列举出六种以上不同类型的产生H2、或制取H2的方法，并写出反应方程式。2、各举一例，说明K2S2O8、PbO2、NaBiO3的强氧化性，并写出反应方程式。(1)将低价铅、铋转变为高价，一般在什么介质中进行？(2)强氧化剂通常用什么酸作酸化介质？NNNNPPPP1559452154883、已知：Hb0：(kJ·mol-1)（1）计算说明：氮以N2稳定存在；而磷以P4为稳定。（2）以上例为基础，讨论第二周期元素与第三周期元素成键的差异性。4、解释：①H2SO4是高沸点酸，而HNO3是低沸点酸。②氧化性：H2SO3(稀)H2SO4(稀)；H2SO4(浓)H2SO4(稀)；H2SeO4H2SO4。③酸性：HClO4H2SO4H3PO4H4SiO4④H3PO3是二元酸，H3PO2、H3BO3是一元酸。5、硼元素成键有何特殊性？①乙硼烷的结构如何表示？②硼在化合物中当以sp2杂化轨道成键时，通常的配位原子有哪些？