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氧族

氧族概述

价电子构型ns²np⁴

氧族元素活泼性弱于卤素

除氧以外，硫硒碲在价电子层中都存在空的d轨道

氧是地壳中分布最广和含量最多的元素

天然单质硫主要存在于火山岩或沉积岩

氧化数可以高于氧化值

H₂R从上到下（H₂O H₂S H₂Se H₂Te）

酸性↑

化学活性↑

熔沸点↑（除H₂O外）

稳定性↓

氧及其化合物

氧的成键特征

离子键

共价键

离域π 键

作用

离域能会增加分子的稳定性，影响物质的理化性质

πⁿm

n代表p轨道里面的电子数目

m代表p轨道数目，原子数

形成条件

①参与成键的原子都在同一平面上（肩并肩）②每一个原子都能提供一个相互平行的未参加杂化的p轨道，其对称性一致③电子数小于轨道数的2倍n≺m

配键

氧的单质

单质氧有两种同素异形体

O₂

制备

实验室

金属氧化物加热分解

2HgO=⩟2Hg+O₂↑

过氧化物加热分解

2BaO=⩟2BaO+O₂↑

MnO₂催化剂加热分解

2NaNO₃=⩟2NaNO₂+O₂↑

盐类NaNO₃加热分解

2KClO₃=⩟2KCl+3O₂↑

工业

液化空气，分馏制氧

物理方法

性质

在常温下，氧气是一种无色、无味、无臭的气体，在一182.962 ℃(约90K)时凝聚成淡蓝色的液体，进步冷却到一218.79℃(约54K)时凝结成淡蓝色的固体，液态和固态单质氧有明显的顺磁性（有单电子）。

氧气分子是非极性分子

氧化性

在常温下，仅能使一些还原性强的物质加NO，SnCl₂， KI，H₂SO₃等氧化。

在高温下，除卤素、少数贵金属如Au.Pt等，以及稀有气体外，氧气几乎与所有的元素直接化合

2Mg+O₂=点燃2MgO

S+O₂=点燃SO₂

还可氧化一些具有还原性的化合物

2H₂S+3O₂=点燃2SO₂+2H₂O

点燃/加热/高温

4NH₃₊3O₂=点燃2N₂₊6H₂O

在酸性溶液中的氧化性比在碱性溶液中强

溶解性

氧气在水中的溶解度虽小

用途

作氧化剂

医疗急救

炼钢工业中的吹氧

同位素

O¹⁶,O¹⁷,O¹⁸

O₃

制备

子主题1

产生

雷雨O₂=紫外线2O O+O₂=O₃ O₃⇄紫外线O₂+O

分子结构

sp²杂化 V型 Π³₄

唯一非极性键形成的极性单质

性质

鱼腥臭味稀薄状态下不臭，清新

易液化沸点高于氧气

不稳定性，不如氧气

氧化性

不论在酸性溶液或碱性溶液中都比氧气强

PbSb黑+4O₃=PbSO₄白+4O₂

定量鉴定O₃和测定O₃的含量

O₃+2I⁻+H₂O=I₂+O₂+2OH⁻

还原性

用途

治理电镀工业中的含庆废水

吸收紫外线

杀菌催化漂白脱色

钢瓶中不是纯氧

氧化物

酸碱性

酸性

碱性

两性

中性

同一元素的高氧化数氧化物酸性较强，低氧化数氧化物的碱性较强

生成

直接化合

Fe与纯氧，空气

热分解

高阶氧化物

单质被氧化

H₂O₂双氧水

分子结构

制备与生产

实验室

Na₂O₂+H₂SO₄+10H₂O=Na₂SO₄∙10H₂O+H₂O₂

工业

异丙醇氧化法

电化学氧化法

蒽醌法

性质

弱酸性

PH纸测不出，可与碱反应

不稳定性

歧化

常温无杂质，分解速度慢

氧化性

在酸碱中都强

油画翻新

定性检出与定量测定过氧化氢或过氧化物

还原性

银饰翻新

物理性质

纯的过氧化氢是一种淡蓝色粘稠液体

沸点比水高

过氧化氢和水可以任意比互溶

棕色瓶阴凉地

硫的氧化物

SO₂

V形 sp²

性质

极性分子

易液化易溶于水

氧化性，能将强还原剂氧化

火山区天然硫

制备

还原法

从高氧化数到S4价

氧化法

从低氧化数到S4价

工业上

置换法

强酸制弱酸

实验室

空气中含量不超过0.02mg∙dm⁻³

SO₃

结构

单分子结构

sp²正三角形 Π⁶₄

多聚分子

制备

2SO₂+O₂=V₂O₅450℃=2SO₃

性质

强氧化性

无色易挥发固体

溶于纯H₂SO₄得发烟硫酸

硫的含氧酸，含氧酸盐及衍生物

亚硫酸及其盐

性质

酸性

二元中强酸

亚硫酸氢盐也是酸性

还原性

无论在酸性还是碱性介质中4价S还原性都较强

亚硫酸盐比亚硫酸强

氧化性

漂白作用

不稳定性

歧化分解

焦亚硫酸钠Na₂S₂O₅又称一缩二亚硫酸钠

NaHSO₃脱水形成

硫酸及其盐

硫酸

分子结构

四面体 sp³

性质

高沸点

强酸性

强吸水性与脱水性

浓硫酸的氧化性

大多以分子状态存在

稀的很弱

硫单质及硫化物

硫单质

S₈的VPN=1/2(6+2)=4 ⇉sp³成环

O₃的VPN=5（6+0⨯2）=3端基

少量硫单质是乳白色大量硫单质是黄色

同素异形体

正交硫，单斜硫，弹性硫

硫的制备

主要来源

主要来源是从天然气和石油及石油化工产品提取,还有来自黄铁矿等硫化物矿的冶炼，以及硫化氢、油砂、石膏和含硫的烟道气

以黄铁矿为原料提取硫时，是将矿石和焦炭的混合物放在炼硫炉中，在有限空气中燃烧，可以得到硫: 3FeS₂+ 12C + 8O₂=燃烧Fe₃O ₄+12CO + 6S

与单质化合

非金属化合，除了稀有气体，碘，氮等单质以外

O₂+S=点燃SO₂ C+2S=ᐃCS₂

大多数金属直接化合，除了金，铂外

Fe + S=ᐃFeS Hg+S=ᐃHgS

与酸碱反应

3S + 6NaOH=ᐃ 2Na₂S + Na₂SO₃+ 3H₂O硫化碱/硫化钠

S + 2HNO₃(浓)=H₂SO₄+ 2NO↑ S + 2H₂SO₄(浓)=ᐃ3SO₂↑+ 2H₂O

SO₂是酸雨的主要成分

硫单质的用途

生产硫酸，单质硫也用于制造一些化合物，以及含硫混凝土、炸药、烟花、火柴、纸张、橡胶硫化剂、油灰(石膏和油的混合物)和硫系染料、药物等。

硫化氢

制备

强酸制弱酸

金属硫化物与酸作用

FeS + H₂SO₄(稀) =H₂S↑+ FeSO₄
Na₂S + H₂SO₄(稀) ＝ H₂S↑+ Na₂SO₄

性质

弱酸性

二元弱酸

还原性

空气中燃烧

与中等强度氧化剂反应→0价

与强氧化剂作用→6价

物理性质

饱和的浓度约为0.1 mol·dm⁻³

若空气中含有体积分数为0.1%的H₂S

H,S是一种无色、有剧毒、有臭鸡蛋气味的气体

硫化物及多硫化物

硫化物

按密度分4.5克

轻金属硫化物

易溶于水

重金属硫化物

一般具有特征颜色

大多为黑色

同一族颜色相同

同周期颜色加深

溶解性按Ksp不同溶解就是减少硫离子浓度

溶解通式：Ms+2H⁺→M²⁺+H₂S（g）

分类P627

①在0.3 mol·dm ⁻³盐酸中可以溶解的硫化物，如FeS，Fe₂S₃，CoS，NiS，

酸性

②不溶于0.3 mol.dm-³ 盐酸,但可以溶于浓盐酸的硫化物，如PbS，CdS，

配位性

③盐酸中不溶解,但可以溶于浓硝酸的硫化物，如CuS和Ag₂S

氧化性

CuS+4HNO₃浓=⩟Cu（NO₃）₂+S+2NO₂↑+2H₂O

④硝酸中不溶解,但溶于王水的硫化物，如HgS

配位性+氧化性

3HgS+2HNO₃+12HCI=3H₂[HgCI₄]+3S+2NO+4H₂O

⑤碱溶

酸性氧化物

⑥氧化性碱溶

SnS+Na₂S=SnS₂+Na₂S

金属离子的分离

金属硫化物在水中有不同的溶解性和特征颜色。

定性分析化学的一般写法:图中“丨”旁为“加入的试剂”，“‖”下方为“沉淀物”，“|”下方为“溶解物”

多硫化物

随硫离子个数增加，颜色逐渐加深

黄→橙红→红

碱金属多硫化物M₂Sx的x一般数目为2~6,个别最高为9

遇酸不稳定

氧化性

还原性

制备

接触法

硫酸盐

溶解性

酸式盐易溶于水

难溶物SrSO₄,BaSO₄,PbSO₄,HgSO₄, CaSO₄,AgSO₄

易带结晶水

CuSO₄·5H₂O(胆矾或蓝矾)

FeSO₄·7H₂O(绿矾)

ZnSO₄·7H₂O(皓矾)

Na₂SO₄·10H₂O(芒硝)

MgSO₄·7H₂O(泻盐)

CaSO₄·2H₂O(石膏)

一般溶于水

易形成复盐

两个通式

热稳定性

由于硫酸根不易变形，故硫酸盐是离子晶体

有强的极化作用

焦硫酸及其盐

焦硫酸比浓硫酸有更强的氧化性，吸水性和腐蚀性

两分子硫酸之间脱去一分子水

焦硫酸根S₂O₇²⁻

硫代硫酸及其盐

H₂S₂O₃

硫代硫酸盐Na₂S₂O₃∙5H₂O

制备

2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₄=⩟3Na₂S₂O₃+CO₂得到的常含杂质

Na₂SO₃+S=沸腾Na₂S₂O₃

性质

与酸反应

在中性或碱性溶液中稳定

鉴定S₂O₃²⁻的存在

还原性

碘量法定量测定碘

2Na₂SO₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI

难溶盐和配位化合物

2Ag⁺+H₂O=Ag₂S₂O₃↓可鉴定S₂O₃²⁻的存在

重金属配位AgBr+2Na₂S₂O₃=Na₃[Ag（S₂O₃）₂]+NaBr

这些配位化合物不稳定，与酸分解

过二硫酸盐

S₂O₈²⁻

制备

工业上电解

性质

强氧化性

不稳定性

硫的其他含氧酸及其盐

连硫酸H₂SxO₆（x≥2）

3个S连着

连二硫酸H₂S₂O₄

氧化数是+3，化合价为+4

性质

还原性

不稳定性

硫的含氧酸的衍生物

酰酸（考研涉及）

亚硫酰氯

硫酰氯

氯磺酸HSO₃CI

制备SO₃+HCI=HSO₃CI

遇水爆炸

硒和碲

不稳定

H₂O H₂S H₂Se H₂Te稳定性逐渐减低

TeO₂难溶于水

常用于酸性，氧化性比较

硒酸和硫酸相似，不易挥发，是一种强酸，第一步解离完全

硒酸氧化性强于硫酸

原碲酸H₆TeO₆是很弱的酸，也是强氧化剂

无机化学--氧族

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