第13章氢氧化物含氧酸及其盐.ppt
第十三章第十三章 氢氧化物氢氧化物、含氧酸及其盐、含氧酸及其盐13.1概述概述 13.2氧化物水合物的酸碱性及含氧酸强度的判断氧化物水合物的酸碱性及含氧酸强度的判断13.3氢氧化物、含氧酸及其盐的热稳定性氢氧化物、含氧酸及其盐的热稳定性13.4 氢氧化物、含氧酸及其盐的氧化还原性氢氧化物、含氧酸及其盐的氧化还原性13.5 氢氧化物、含氧酸及其盐的溶解性氢氧化物、含氧酸及其盐的溶解性13.6 含氧酸盐的水解含氧酸盐的水解13.7 含氧酸盐的水合物含氧酸盐的水合物 重点：重要含氧酸及其盐的化学性质及其反应方程式。氢氧化物酸碱及ROH经验规则，鲍林规则判断氧化物水化物酸碱性及含氧酸强度。含氧酸及其盐的某些性质及其变化的规律性：酸强度、溶解性、热稳定性、氧化还原性等。难点：卤素含氧酸、硝酸、磷酸、硫酸、硼酸的结构，对含氧酸及其盐主要性质的理论分析。13.113.1概述概述氧化物的水合物通常可用简化通式氧化物的水合物通常可用简化通式R(OH)R(OH)x x表示，其表示，其中中x x为为R R的氧化态。的氧化态。酸的化学式通常将氢写在前面，例如硼酸（酸的化学式通常将氢写在前面，例如硼酸（boric boric acidacid）H H3 3BOBO3 3。这种氧化物的水合物习惯上称为含氧酸，这种氧化物的水合物习惯上称为含氧酸，它的盐称为含氧酸盐，含氧酸的对应氧化物称为含氧它的盐称为含氧酸盐，含氧酸的对应氧化物称为含氧酸的酸酐。酸的酸酐。由于常见含氧酸中由于常见含氧酸中H H原子和原子和O O原子的数目往往不相同，原子的数目往往不相同，如如H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、HClOHClO4 4等，所以含氧酸一般写为等，所以含氧酸一般写为H Hx xROROy y，R R又称为成酸元素或中心原子。又称为成酸元素或中心原子。碱的化学式一般将金属列在前面写成氢氧化物的形碱的化学式一般将金属列在前面写成氢氧化物的形式，例如氢氧化钪式，例如氢氧化钪Sc(OH)Sc(OH)3 3。13.1.113.1.1含氧酸的类型含氧酸的类型1.1.简单含氧酸简单含氧酸 许多常见简单含氧酸的分子，可看作由一分子酸酐许多常见简单含氧酸的分子，可看作由一分子酸酐与水分子组成。例如：与水分子组成。例如：H H2 2SOSO4 4 SO SO3 3H H2 2O;HO;H2 2COCO3 3 CO CO2 2H H2 2O O除除A A和和B B族外，中心原子相同氧化态不同的简单族外，中心原子相同氧化态不同的简单含氧酸，按氧化态高低可分为正、亚、次酸等类型。含氧酸，按氧化态高低可分为正、亚、次酸等类型。其中，氧化态最高、最常见的酸称为正某酸。其中，氧化态最高、最常见的酸称为正某酸。其余依次为亚某酸、次某酸其余依次为亚某酸、次某酸.例例:正硫酸正硫酸H H2 2SOSO4 4，亚硫酸亚硫酸 H H2 2SOSO3 3.正磷酸正磷酸H H3 3POPO4 4，亚磷酸亚磷酸H3PO3，次磷酸次磷酸H3PO2中心原子为中心原子为A A或或B B族元素的简单含氧酸，按氧族元素的简单含氧酸，按氧化态高低依次分为高、正、亚、次酸等类型，化态高低依次分为高、正、亚、次酸等类型，高氯酸高氯酸HClOHClO4 4、（、（正）氯酸正）氯酸 HClOHClO3 3、亚氯酸亚氯酸 HClOHClO2 2、次氯酸次氯酸 HClOHClO；高锰酸高锰酸HMnOHMnO4 4 、锰酸锰酸H H2 2MnOMnO4 。根据组成及结构的不同，可将含氧酸分为根据组成及结构的不同，可将含氧酸分为“原原”、“偏偏”、“连连”、“过过”酸、取代酸及聚合酸等类型，酸、取代酸及聚合酸等类型，其中原酸和偏酸可归入其中原酸和偏酸可归入“简单含氧酸简单含氧酸”之列之列 。原酸：中心原子氧化态与羟基原酸：中心原子氧化态与羟基(hydroxy)hydroxy)数相同数相同的含氧酸。的含氧酸。原硫酸原硫酸H H6 6SOSO6 6、原硅酸原硅酸H H4 4SiOSiO4 4偏酸：一分子正酸内脱去尽可能多的水分子后形成偏酸：一分子正酸内脱去尽可能多的水分子后形成的酸的酸 H H3 3POPO4 4 HPO HPO3 3+H+H2 2O O （正磷酸）正磷酸）（偏磷酸）（偏磷酸）H H3 3BOBO3 3 HBO HBO2 2+H+H2 2O O （正硼酸）正硼酸）（偏硼酸）（偏硼酸）H H6 6TeOTeO6 6 H H2 2TeOTeO4 4+2H+2H2 2O O （正碲酸）正碲酸）（偏碲酸）（偏碲酸）2.2.其它含氧酸其它含氧酸 取代酸：氧原子被其它原子部分取代的含氧酸。取代酸：氧原子被其它原子部分取代的含氧酸。如硫酸中一个氧原子被硫原子取代后为硫代硫酸如硫酸中一个氧原子被硫原子取代后为硫代硫酸 H H2 2S S2 2O O3 3;当全部氧原子均被硫原子取代时则为硫代某酸，当全部氧原子均被硫原子取代时则为硫代某酸，如硫代亚砷酸如硫代亚砷酸H H3 3AsSAsS3 3,硫代砷酸硫代砷酸连酸：中心原子在两个或两个以上，且相互连接连酸：中心原子在两个或两个以上，且相互连接在一起的含氧酸，在一起的含氧酸，如连四硫如连四硫H H2 2S S4 4O O6 6,连多硫酸连多硫酸 H H2 2S Sx xO O6 6(x x=36),=36),连二连二亚硫酸亚硫酸H H2 2S S2 2O O4 4；过酸：含有过氧基过酸：含有过氧基 O OO O 的含氧酸。的含氧酸。如过一硫酸如过一硫酸H H2 2SOSO5 5,过二硫酸过二硫酸 H H2 2S S2 2O O8 8，H H2 2S S2 2O O8 8.聚合酸：也称为多酸，可视为两个或更多的聚合酸：也称为多酸，可视为两个或更多的简单含氧酸分子脱水后形成的酸。简单含氧酸分子脱水后形成的酸。两个含氧酸分子脱水后形成的多酸称为焦酸两个含氧酸分子脱水后形成的多酸称为焦酸或重酸。或重酸。例如例如 2 2 H H2 2SOSO4 4 H H2 2SOSO7 7+H+H2 2O O (焦硫酸焦硫酸)2 H 2 H2 2CrOCrO4 4 H H2 2CrCr2 2O O7 7+H+H2 2O O （铬酸）铬酸）（重铬酸）（重铬酸）13.1.213.1.2简单含氧酸及其盐的结构简单含氧酸及其盐的结构 1.只具单键的含氧酸：只具单键的含氧酸：O原子数原子数=H原子数原子数,具对称几何具对称几何结构结构 HXO H3BO3 H3AsO3OHBHOOHHOCl2.具一般双键的含氧酸：具一般双键的含氧酸：O原子数大于原子数大于H原子数，只原子数，只限于二周期的限于二周期的C、N、成酸元素（因其只有成酸元素（因其只有S、P轨轨道）道）,成键数成键数4。HNO2 H2CO3 3.具大具大键的含氧酸及其盐键的含氧酸及其盐：键含43NO3-键含64 HNO3 及及 NO3-的结构的结构HNO3四四.具具p-d配键的含氧酸及其盐配键的含氧酸及其盐：HXO2 HXO3 HXO4 （X=Cl、Br、I）;H2SO4 H3PO4 因其含因其含d轨道轨道H3PO4的成键过程的成键过程自旋归并OP Sp3 杂化 与氢形成键 3d 2p 配键 反馈键 OHOHOHPO152 pm157pm磷酸分子的结构磷酸分子的结构HOHOHOPO磷酸及其盐均由单一的磷氧四面体构成磷酸及其盐均由单一的磷氧四面体构成 盐硫代硫酸取代酸酸、盐盐过一硫酸过二硫酸过酸(x=3-6)盐盐酸、盐连二亚硫酸连四硫酸连多硫酸连酸存在形式结构式化学式名称分类SOHSOOOHSOHSOOSSOOOHSOH（S）OOSOOOHx-2SOHOOOOHSOHOOOOSOOOHSOHOHOS422OSH642OSH62OSHx52SOH822OSH322OSH13.1.3其它含氧酸及其盐的结构其它含氧酸及其盐的结构 1.1.连酸、过酸、取代酸及其盐连酸、过酸、取代酸及其盐 以硫的含氧酸为例，说明这些酸的结构情况及存在形式：以硫的含氧酸为例，说明这些酸的结构情况及存在形式：2.2.聚合酸（多酸）聚合酸（多酸）多酸的分子：可看作由两个或两个以上的酸酐多酸的分子：可看作由两个或两个以上的酸酐分子形成的酸，酸酐相同的多酸称为同多酸。分子形成的酸，酸酐相同的多酸称为同多酸。多硅酸多硅酸H H2 2y ySiSix xO O2 2x+yx+y(x xSiOSiO2 2y yH H2 2O,O,x x2,2,y y1)1)焦硫酸焦硫酸H H2 2S S2 2O O7 7（2SO2SO3 3H H2 2O O）其对应盐如：其对应盐如：焦硅酸钠焦硅酸钠NaNa6 6SiSi2 2O O7 7（3Na3Na2 2O O2SiO2SiO2 2）焦硫酸钠焦硫酸钠 NaNa2 2S S2 2O O7 7（NaNa2 2O O2SO2SO3 3）同多酸同多酸(isopolyacid)isopolyacid)：一般通过两个或两一般通过两个或两个以上的简单含氧酸分子脱水聚合而成。个以上的简单含氧酸分子脱水聚合而成。杂多酸杂多酸(heteropolyacid)：即即酸酐不同的多酸酸酐不同的多酸，其对应其对应的盐称为杂多酸盐。例如钼磷酸的盐称为杂多酸盐。例如钼磷酸(phosphomolibdic acid)H3P(Mo12O40)即为杂多酸。即为杂多酸。在 含 有 硝 酸 的 水 溶 液 中，将 过 量 的 钼 酸 铵在 含 有 硝 酸 的 水 溶 液 中，将 过 量 的 钼 酸 铵(NH4)2MoO4与与PO43-混合后加热，可析出钼磷酸铵混合后加热，可析出钼磷酸铵(ammonium phosphomolybdate)的黄色沉淀：的黄色沉淀：此反应被用于此反应被用于鉴定鉴定PO43-或或MoO42-，钼磷酸铵即为钼磷酸的对应杂多酸盐。钼磷酸铵即为钼磷酸的对应杂多酸盐。OH6OH6MoO12PO)NH(NH3H24MoO12PO22343442434钼磷酸铵钼磷酸铵13.2含氧酸及其盐的制备含氧酸及其盐的制备 1.1.催化氧化法催化氧化法 该法的主要特点是在氧化流程中使用催化剂来加快反该法的主要特点是在氧化流程中使用催化剂来加快反应速率。如氨氧化法制硝酸应速率。如氨氧化法制硝酸：OH6NO4O5NH42K1273RhPt23，22NO2ONO2NOHNO2OHNO33222.2.歧化法歧化法如无隔膜电解法制氯酸钾如无隔膜电解法制氯酸钾 222ClHNaOH2OH2NaCl2电解（饱和热溶液）阴极阴极阳极阳极OH3NaCl5NaClONaOH6Cl3232NaClKClOKClNaClO33 冷却 3.3.电解法电解法 如工业制备高锰酸钾如工业制备高锰酸钾：OH2HMnO2OH2MnO224224电解阳极阳极阴极阴极4.4.高温共熔法高温共熔法 如如：OH3KClMnOK3KClOKOH6MnO324232 熔融5.5.脱水缩聚法脱水缩聚法 多酸及其盐多用此法制取。多酸及其盐多用此法制取。如制取多聚偏磷酸钠（格氏盐）如制取多聚偏磷酸钠（格氏盐）OxHNaPOPOxNaH2x3K97342）（X=20X=201001006.6.沉淀法、超重力沉淀法及其它沉淀法、超重力沉淀法及其它 434223BaSOHClO2SOHClOBa）（沉淀法沉淀法222HNO2OHNONO 冷冻低温合成法低温合成法13.3氧化物水合物的酸碱性及含氧酸强度的判断氧化物水合物的酸碱性及含氧酸强度的判断 13.3.1氧化物水合物的酸碱性氧化物水合物的酸碱性 氧化物水合物酸碱性强弱变化的一般规律是：氧化物水合物酸碱性强弱变化的一般规律是：1.1.周期系中，各主族元素最高氧化态氧化物的水合周期系中，各主族元素最高氧化态氧化物的水合物，同周期从左至右碱性减弱，酸性增强物，同周期从左至右碱性减弱，酸性增强;同族从上同族从上至下酸性减弱，碱性增强。至下酸性减弱，碱性增强。例如第三周期氧化物的水合物例如第三周期氧化物的水合物 碱性增强NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 H
