s区和p区元素化学引言Introduction of the Chemistry of s and p Elements
周期系中的主族元素（the elements in the main subgroups）即为s区和p区元素。每一周期（period）以两种s区元素开始，后面是六种p区元素（第一周期例外，只有两种元素）。
一、原子半径（Atomic Radii）、电离势（Ionization Energy）、电子亲和能
（Electron Affinity）和电负性（Electronegativity）的周期性变化
（见第七章）
二、s和p区元素的氧化态（Oxidation State of s and p Element）
1．外层s和p轨道之间的能量差
The Energy Difference (eV) of the Outer s and p Orbital in the Main Subgroups 2nd period Li Be B C N O F Ne
1.9
2.8 4.6 5.3 6.0 14.9 20.4 26.8
3rd period Na Mg Al Si P S Cl Ar
2.1 2.7 4.5 5.2 5.6 9.8 11.6 12.5
4th period K Ca Ga Ge As Se Br Kr
-- 5.9 6.7 6.8 10.4 12.0 13.2
5th period
In Sn Sb Te I Xe 5.2 5.8 6.6 8.8 10.1 - 6th period
Tl Pb Bi Po At Rn
(7)
(9)
(10)
(12)
(16)
-
(1) 同一周期元素的最高氧化态的稳定性从左到右降低，这是由于s 和p 轨道之间的
能级差增大，因此失去n s 2电子的机会减少，例如第三周期：
ΔE 3s ～3p ：Si(5.2eV)，P(5.6eV)，S(9.8eV)，Cl(11.6eV)
∴ -
---4243444ClO SO O P SiO 、、、的稳定性从左到右降低
(2) ΔE 3s ～3p ＜ΔE 4s ～4p ＞ΔE 5s ～5p 可以解释实验上发现如下稳定性序列：
PCl 5＞AsCl 5＜SbCl 5，SF 6＞SeF 6＜TeF 6，-4ClO ＞-4BrO ＜-
4IO
(3) ΔE 6s ～6p 的值特别大，所以6s 2电子很难参与形成化学键，这种效应称为“6s 2惰性
电子对效应”（inert 6s pair effect ）
2．通常周期系中奇数族元素的氧化数为奇数，偶数族元素的氧化数为偶数
+3+5+7
+1, 1E
n s
n p
E
n s
n p
+4+6
+2, 2
三、s 和p 区元素的配位数（Coordination Numbers of s and p Elements ）
1．Fluoro and oxy complexes of selected elements) 2nd period -24BeF
-4BF
4CF +4NF
3rd period -
36AlF -26SiF -6PF 6SF
+6ClF
4th period -36GaF -26GeF
-6AsF
6SeF
2nd period -33BO
-
23CO -
3NO
3rd period -44SiO -34PO
-
24SO
-4ClO
4th period -44GeO -
34AsO -
24SeO -4BrO
5th period
-86SnO
-76SbO
-
66TeO
-
56IO
-
46XeO
主族元素从上到下，配位数增大；同种元素与不同配体配位，配体体积越小，配位数
越大。
2．共价化合物的分子轨道理论（The theory of molecular orbital of covalent compounds ）
(1) s 、p 区元素的价轨道(valence orbital)是外层能级，即n s 、n p 轨道.虽然从第三周期开
始，元素有相应的n d 空轨道，但计算表明n d 轨道所处能态相当高，以致形成化学键的可能性相当小。 (2) 以SF 6为实例
2p
3p 3s σ non
σs σp
E
σp *σs
*SF 6
6F
S
Fig. 1 Energy diagram of the orbitals of the octahedral SF 6 molecule
分子轨道中SF 6十二个价电子为 (σs )2 (σp )6 (σ non )4
(3) 为了解释s 、p 区元素共价化合物的性质，提出了两中心轨道和三中心轨道模型。 a ．两中心两电子键（two centre two electron ）：由中心原子（A ）轨道上的未成对
电子与配位原子（L ）轨道上的未成对电子形成。即为电子配对法中的共价键和分子轨道中的σ键。
由分子轨道理论可知：
Fig. 2 Diagram of the molecular orbitals of a Fig. 3 Diagram of the molecular orbitals of a
two-centre two-electron reaction three-centre four-electron interaction
b ．三中心四电子键（tree centre four electrons ）：是由中心原子的一对成对电子
对和二个配体（直线排列）的两个未成对电子形成的
再如：BeH 2
(a) (b)
Fig. 4 (a) Energy diagram of the orbitals of (a) BeH 2 molecule and (b) a scheme of their formation
BeH 2
XeF 2
F
Xe F
+σ non
σ
σ*++
+
++
++
Fig. 5 Three-centre orbitals in the XeF 2 molecule
c ．三中心四电子键又称为超共价键（hypervalence bon
d ）
(i) 可以解释VA → 零类主族元素形成配位化合物的结构和配位体数目，即解释配位数高于中心原子的未成对电子数。
例如ClF 3、ClF 5、XeF 2、XeF 4、XeF 6
(ii) 超共价键的形成使中心原子上的电子密度向配体上移动，电负性越强的原
子作为配体越有效。这就解释了为什么高氧化态的氟化物、含氧化合物稳定。
(iii) 若中心原子的电离势越低，则共价键越强，即中心原子的电子密度越易移
向配体。这就解释了为什么有SF 4、SF 6，而没有OF 4，更无OF 6；有PF 5和NF 3，而无NF 5。
d ．第二周期共价键的另一个特点是形成p －p π键，但这种键不是第三周期以及后
面周期元素的特性。这是因为随着原子序数的增加，其哑呤形的边变得更陡，使重叠几率变得更小。
由于p －p π键稳定性不同，--323NO CO 、是三角形，--3444PO SiO 、是正四面体
3．IA 和IIA 族元素主要形成离子化合物，其配位数取决于正、负离子半径比和其它一
些因素（如离子极化等），配位数高，一般为6，8。
第1节氮族元素分页: 1 234 周期系第V A族元素称氮族元素(Nitrogen family elements)。它包括氮(Nitrogen)、磷(Phosphorus)、砷(Arsenic)、锑(Antimony)与铋(Bismuth)。氮就是生命得基础,磷就是动植物得必需元素。砷、锑、铋三者性质较为相似,就是重要得合金元素。而磷却与砷、锑有一定得相似性,它们得化合物丰富多彩,大多就是重要得工业原料、肥料、新技术材料。 14、1 氮族元素 14、1、1 氮族元素概述 周期系第V A族:氮N、磷P、砷As、锑Sb、铋Bi 五种元素,又称为氮族元素; ? 氮与磷就是非金属元素,砷与锑就是准金属,铋就是金属元素; 氮族元素价电子构型: ns2 np3; 氮族元素所形成得化合物主要就是共价型得,原子越小形成共价键得趋势越大。 图14-1 氮族元素在周期表中得位置 表14-1 氮族元素得一般性质
14、1、2 氮族元素得单质 ??? ?? 图14-2 氮族元素得单质 1、存在 氮族元素中除磷在地壳中含量较多外,其它各元素含量均较少。 氮主要以单质存在于大气中,天然存在得氮得无机化合物较少。 磷较容易氧化,在自然界中不存在单质。它主要以磷酸盐得形式分布在地壳中。 ? 砷、锑与铋主要以硫化物矿得形式存在,如雄黄:As4 S4。 雌黄(As2S3 )辉锑矿(Sb2S3 ) 雄黄(As4S4) 图14-3 氮族元素得存在 2、性质 除氮气外,其它氮族元素得单质都比较活泼。化学性质列于上表中。 表14-2 氮族元素得化学性质
3、N2 N2分子得分子轨道表达式为: N2[(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(π2py,π2pz)4(σ2px)2] 氮气就是无色、无臭、无味得气体。沸点为-195、8°C。微溶于水。 强得N≡N键(944kJ/mol),常温下化学性质极不活泼,故N2常常作为惰性气体使用。 4、磷得同素异形体 图14-4 白磷与红磷 (1)白磷得结构 白磷得结构 由P4分子通过分子间力堆积起来,每个磷原子通过其px,py与pz轨道分别与另外3个磷原子形成3个σ键,键角∠PPP为60°,分子内部具有张力,其结构不稳定。 图14-5 白磷得结构 白磷得性质 白磷P4就是透明得、柔软得蜡状固体,化学性质活泼,空气中自燃,溶于非极性溶剂。
初赛基本要求 1.有效数字在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器（天平、量筒、移液 管、滴定管、容量瓶等等）测量数据的有效数字。数字运算的约化规则和运算结果的有效数字。实验方法对有效数字的制约。 2.气体理想气体标准状况（态）。理想气体状态方程。气体常量R。体系标准压力。分 压定律。气体相对分子质量测定原理。气体溶解度（亨利定律）。 3.溶液溶液浓度。溶解度。浓度与溶解度的单位与换算。溶液配制（仪器的选择）。重 结晶的方法及溶质/溶剂相对量的估算。过滤与洗涤(洗涤液选择、洗涤方式选择)。重结晶和洗涤溶剂（包括混合溶剂）的选择。胶体。分散相和连续相。胶体的形成和破坏。 胶体的分类。胶体的基本结构。 4.容量分析被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等基本概念。酸碱滴定曲 线（酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系）。酸碱滴定指示剂的选择。 以高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的基本滴定反应。分析结果的计算。分析结果的准确度和精密度。 5. 原子结构核外电子运动状态: 用s、p、d等来表示基态构型（包括中性原子、正离子 和负离子）核外电子排布。电离能、电子亲合能、电负性。 6.元素周期律与元素周期系周期。1—18族。主族与副族。过渡元素。主、副族同族元 素从上到下性质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一般规律。原子半径和离子半径。s、p、d、ds区元素的基本化学性质和原子的电子构型。元素在周期表中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与价电子数）的关系。最高氧化态与族序数的关系。对角线规则。金属与非金属在周期表中的位置。半金属（类金属）。主、副族的重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要形态。铂系元素的概念。 7.分子结构路易斯结构式。价层电子对互斥模型。杂化轨道理论对简单分子（包括离子） 几何构型的解释。共价键。键长、键角、键能。σ键和π 键。离域π键。共轭（离域）体系的一般性质。等电子体的一般概念。键的极性和分子的极性。相似相溶规律。对称性基础（限旋转和旋转轴、反映和镜面、反演和对称中心）。 8．配合物路易斯酸碱。配位键。重要而常见的配合物的中心离子（原子）和重要而常见的配体（水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等）。螯合物及螯合效应。重要而常见的配合反应。配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的关系（定性说明）。配合物几何构型和异构现象基本概念和基本事实。配合物的杂化轨道理论。用杂化轨道理论说明配合物的磁性和稳定性。用八面体配合物的晶体场理论说明Ti(H2O)63+的颜色。软硬酸碱的基本概念和重要的软酸软碱和硬酸硬碱。 9．分子间作用力范德华力、氢键以及其他分子间作用力的能量及与物质性质的关系。 10.晶体结构分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。晶胞（定义、晶胞参数和原子 坐标及以晶胞为基础的计算）。点阵（晶格）能。配位数。晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型：NaCl、CsCl、闪锌矿（ZnS）、萤石（CaF2）、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、金红石、二氧化硅、钙钛矿、钾、镁、铜等。 11.化学平衡平衡常数与转化率。弱酸、弱碱的电离常数。溶度积。利用平衡常数的计算。 熵（混乱度）的初步概念及与自发反应方向的关系。 12.离子方程式的正确书写。
第14章P区元素（二）习题目录 一判断题 1 氧族元素中，只有氧在自然界可以单质状态存在。（） 2 在所有含氧的化合物中，氧的氧化值都是负的。（） 3 氧族元素氢化物还原性强弱的次序为H2O 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 ●试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填 写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 ●姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废 卷论处。 ●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第一题 (17分) Cr及其化合物在现今工业上十分常用，Cr占地壳蹭的丰度为0.0083%，主要来源是铬铁矿、铬铅矿。最初Cr的提炼是用铬铁矿与焦炭共热生产的。 1.写出铬铁矿、铬铅矿的化学式，写出铬铁矿与焦炭共热的反应方程式。 。其水溶液可有三2.Cr常见的价态为+3和+6，常见的Cr（Ⅲ）化合物为CrCl 3 种不同的颜色，分别为紫色、蓝绿色和绿色，请分别画出这三种不同颜色的Cr （Ⅲ）化合物阳离子的立体结构。指出Cr的杂化方式 3.常见的Cr（Ⅵ）化合物是重铬酸钾，是由铬铁矿与碳酸钠混合在空气中煅烧后用水浸取过滤，然后加适量硫酸后加入氯化钾即可制得，写出涉及的反应方程式。 4.在钢铁分析中为排除Cr的干扰可加入NaCl和HClO 加热至冒烟来实现，写出 4 (CN)2被称为拟卤素，其性质与卤素单质既有相似点，也有一些不同。它可以由含有同一种元素的两种化合物一同制取得到。 1. 写出制取(CN)2的反应方程式。 2. (CN)2不稳定，它在水溶液中有2种水解方式，其中一种是生成HCN与HOCN。 请分别写出(CN)2的两种水解反应的方程式。 3. HCN在加热时与O2反应，反应比为8:3，写出该反应方程式。 4.液态的HCN不稳定，易聚合。其中，三聚体中包含有2种不同环境的C, 2 种不同环境的H与2种不同环境的N；而四聚体中H只有1种环境，C，N则各有2种不同环境。试画出两种聚合体的结构，并分别标明它们中所具有的 SmCo5是一种典型的AB5型金属化合物，可作为磁性材料，其结构如下 其中大球为Sm，小球为Co。而另一种永磁体材料X跟SmCo5的结构密切相关，他是将如图（a）层的1/3Sm原子用一对Co原子代替，并且这对Co原子不在（a）平面上而是出于该平面的上方和下方，其连线被（a）平面垂直平分。且相邻两（ABAB……型排列，三方晶胞则为ABCABC……型排列。 智浪教育-普惠英才文库 高中化学竞赛辅导练习参考答案与解析 第一章元素与化合物 第一节卤素 一．1．IO3－十5I－＋6CH3COOH===3I2＋6CH3COO－＋3H2O 2．KI在潮湿空气里，在阳光的作用下会被空气氧化而产生紫黑色固体（或紫色蒸气），而KIO3不被空气氧化。4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－二．l．(1)主要反应：I2＋2KClO3==2KIO3＋C12↑ （2）可能的副反应：C12＋H2O（冷）==HClO＋HCl C12＋H2O==2HCl＋1/2O2 3C12＋3H2O（热）==HClO3＋5HCl I2＋5Cl2＋6H2O==2HIO3＋10HCl 一步：I2＋5H2O2? ?催化剂2HIO3＋4H2O ?→ 二步：2HIO3＋K2CO3==2KIO3＋CO2↑＋H2O 2．使氧化生成的I2再还原为碘化物 I2＋2S2O32－==S4O62－＋2I－ 三．3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2O S2O32－＋4I2＋10OH－===2SO42－十8I－＋5H2O S2O32－＋2H＋===SO2↑十S↓＋H2O 4I－＋O2＋4H＋===2I2＋2H2O 四．加入过量KI生成I3－离子以减少I2挥发 1．在强酸性溶液中S2O32－遇酸分解，且I－易被空气氧化：（反应略）；在碱性溶液中： S2O32－＋4I2＋10OH－===SO42－＋8I－＋5H2O 3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2O 上述到反应的发生，使定量反应难以准确． 2．前者，I2与S2O32－的反应速度大于I2与OH－的反应速度；后者，S2O32－与I2的反应速度大于S2O32－与H＋的反应速度。 五．I2（反应略） 七．A CaF2 B H2SO4 C HF D NaF E NaHF2 九．紫2I－＋CI2===I2＋2CI－ 棕紫2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 棕红色I2＋5Cl2＋6H2O===2IO3－＋5Cl－＋12H＋ 十．A AgNO3 B AgCl C [Ag(NH3)2]Cl D AgBr E Na3[Ag(S2O3)2] F Agl G Na[Ag(CN)2] H Ag2S （反应略） 十三．1．该固体一定含钠和碘，使煤气灯火焰显黄色表明钠的存在；不溶于NH3，而溶于强络合剂CN－或S2O32－的黄色银盐一定是碘化银。 第10章 p 区元素 【10-1】完成下列反应方程式： （1）KBr+KBrO 3+H 2SO 4 （2）AsF 5+H 2O （3）OCl 2+H 2O （4）Cl2通入热的碱液 （5）Br2加入冰水冷却的碱液 解：（1）5KBr+KBrO 3+3H 2SO 4 = 3Br 2+3K 2SO 4+3H 2O （2）AsF 5+4H 2O = H 2AsO 4 +5HF （3）OCl 2+H2O = 2 HClO （4）3Cl 2 + 6NaOH(热) = NaClO 3 + 5 NaCl+ 3H 2O （1）Br 2 + 2NaOH(冰水) = NaBr + NaBrO+H 2O 【10-2】用表9-1和表10-1有关数据比较F2和Cl2分别与Na(s)反应时，何者放出的能量更多？并指出造成此结果的原因（NaF 和NaCl 的晶格能分别为915kJ/mol 和778kJ/mol ）。 解：.前者放出的能量多 （1 1 402(NaCl),556)(--?-=??-=?mol kJ rH mol kJ NaF rH ）， 因为氟的原子半径小，当生成离子化合物时晶格能大。 计算过程如下： 【10-3】Br 2能从I - 溶液中取代出I ，但I 2又能从KBrO 3溶液中取代出Br 2，这两种实验事实有无矛盾？为什么？ 解：不矛盾。因为φ?(Br 2/Br -)>φ? (I 2/I -),所以Br 2+2I - 2Br -+I 2能进行,说明氧化性Br 2>I 2;又因为φ? (Br /Br 2)>φ? (I /I 2),所以2Br +I 2 Br 2+2I 能进行,说明氧 化性Br >I ,或还原性I 2>Br 2。 【10-4】将Cl 2不断地通入KI 溶液中，为什么开始时溶液呈黄色，继而有棕色沉淀产生，最后又变成无色溶液？ 解：黄色为I 3- , 棕褐色沉淀为I 2, 无色为IO 3- 。有关反应为： 2I － + Cl 2 === 2Cl － + I 2I 2 + I - === I 3-I 2 + 5Cl 2 + 6H 2O === 2IO 3- + 10Cl - + 12H + 【10-5】写出下列制备过程中的反应方程式： （1）由NaBr 制备HBr （2）由KI 制备KIO 3 （3）由I 2和P 制备HI （4）由Cl 2和CaCO 3制备漂白粉 解： 电解(2) KI + 3H 2O === KIO 3 + 3H 2↑(4) CaCO 3===CaO+CO 2↑ CaO + H 2O===Ca(OH)2 2Cl 2 + 2Ca(OH)2===CaCl 2 + Ca(ClO)2 + 2H 2O 高温5. (1) NaBr + H 3PO 4=== NaH 2PO 4 + HBr (3) 2I 2 + 3P + 6H 2O === 2H 3PO 4 + 6H 2O 电解(2) KI + 3H 2O === KIO 3 + 3H 2↑(4) CaCO 3===CaO+CO 2↑ CaO + H 2O===Ca(OH)2 2Cl 2 + 2Ca(OH)2===CaCl 2 + Ca(ClO)2 + 2H 2O 高温5. (1) NaBr + H 3PO 4=== NaH 2PO 4 + HBr (3) 2I 2 + 3P + 6H 2O === 2H 3PO 4 + 6H 2O 【10-6】比较下列性质的大小 （1）键能：F —F 和Cl —Cl （2）电子亲合能：F 和Cl （3）酸性：HI 和HCl （4）热稳定性：HI 和HCl （5）水中溶解度：MgF 2和MgCl 2 （6）氧化性：HClO 和HClO 4 解：（1）F —F ● 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时 间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 ● 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿 纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 ● 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。 ● 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 1.008 Zr Nb Mo T c Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb T e I Hf T a W Re Os Ir Pt Au Hg T l Pb Bi Po At Ac-Lr H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P Cl S K Ca Sc T i V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Cs Fr Sr Ba Ra Y La Lu -6.9419.01222.9924.31 39.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.003 20.18 39.9583.80 131.3 [222]He Ne Ar Kr Xe Rn 相对原子质量 Rf Db Sg Bh Hs Mt 第1题 形如MeX 3Y 2 (Me = centre atom; X, Y = ligands)的配合物中的配体存在很多种空间位置。 画出上述配合物的所有异构体的空间结构，包括可能出现的光学异构体。假设X 为小配体，Y 为大配体，指出最稳定的结构。 作为提示，给出如下多面体，是从中选择你需要的配位多面体。 第2题 化合物A 、B 和C 的水溶液含有同样化学成分, 并且溶液都是强酸性的。如果它们被干燥，一开始先生成化合物A (含23.2% S), 之后是化合物B (26.7% S) 。继续加热，产生含28.9% S 的化合物C 。如果C 在高温下加热，则获得白色晶体物质D 。D 的水溶液是中性的, 它气体火焰为黄色，含22.6% S 。在所有物质中，硫显出同样的氧化态。 1．确定化合物A 、B 、C 和D 。 2．解释为什么化合物A 、B 和C 的溶液有同样化学成分。在这种溶液中存在什么离子。如果他们在一些化学反应中形成, 写出这些反应的化学方程式。 3． 显示组成物质C 和D 的离子的几何形式。 姓名 学校赛场 报名号 赛区省市自治区 s区和p区元素化学引言Introduction of the Chemistry of s and p Elements 周期系中的主族元素（the elements in the main subgroups）即为s区和p区元素。每一周期（period）以两种s区元素开始，后面是六种p区元素（第一周期例外，只有两种元素）。 一、原子半径（Atomic Radii）、电离势（Ionization Energy）、电子亲和能 （Electron Affinity）和电负性（Electronegativity）的周期性变化 （见第七章） 二、s和p区元素的氧化态（Oxidation State of s and p Element） 1．外层s和p轨道之间的能量差 The Energy Difference (eV) of the Outer s and p Orbital in the Main Subgroups 2nd period Li Be B C N O F Ne 1.9 2.8 4.6 5.3 6.0 14.9 20.4 26.8 3rd period Na Mg Al Si P S Cl Ar 2.1 2.7 4.5 5.2 5.6 9.8 11.6 12.5 4th period K Ca Ga Ge As Se Br Kr -- 5.9 6.7 6.8 10.4 12.0 13.2 5th period In Sn Sb Te I Xe 5.2 5.8 6.6 8.8 10.1 - 6th period Tl Pb Bi Po At Rn (7) (9) (10) (12) (16) - (1) 同一周期元素的最高氧化态的稳定性从左到右降低，这是由于s 和p 轨道之间的 能级差增大，因此失去n s 2电子的机会减少，例如第三周期： ΔE 3s ～3p ：Si(5.2eV)，P(5.6eV)，S(9.8eV)，Cl(11.6eV) ∴ - ---4243444ClO SO O P SiO 、、、的稳定性从左到右降低 (2) ΔE 3s ～3p ＜ΔE 4s ～4p ＞ΔE 5s ～5p 可以解释实验上发现如下稳定性序列： PCl 5＞AsCl 5＜SbCl 5，SF 6＞SeF 6＜TeF 6，-4ClO ＞-4BrO ＜- 4IO (3) ΔE 6s ～6p 的值特别大，所以6s 2电子很难参与形成化学键，这种效应称为“6s 2惰性 电子对效应”（inert 6s pair effect ） 2．通常周期系中奇数族元素的氧化数为奇数，偶数族元素的氧化数为偶数 +3+5+7 +1, 1E n s n p E n s n p +4+6 +2, 2 三、s 和p 区元素的配位数（Coordination Numbers of s and p Elements ） 1．Fluoro and oxy complexes of selected elements) 2nd period -24BeF -4BF 4CF +4NF 3rd period - 36AlF -26SiF -6PF 6SF +6ClF 4th period -36GaF -26GeF -6AsF 6SeF 2nd period -33BO - 23CO - 3NO 3rd period -44SiO -34PO - 24SO -4ClO 4th period -44GeO - 34AsO - 24SeO -4BrO 5th period -86SnO -76SbO - 66TeO - 56IO - 46XeO 主族元素从上到下，配位数增大；同种元素与不同配体配位，配体体积越小，配位数 越大。 2．共价化合物的分子轨道理论（The theory of molecular orbital of covalent compounds ） (1) s 、p 区元素的价轨道(valence orbital)是外层能级，即n s 、n p 轨道.虽然从第三周期开 始，元素有相应的n d 空轨道，但计算表明n d 轨道所处能态相当高，以致形成化学键的可能性相当小。 (2) 以SF 6为实例 2020高中化学竞赛练习（1） 第1题 研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则： 1－1 第二层离子有个，离中心离子的距离为d，它们是离子。 1－2 已知在晶体中Na＋离子的半径为116pm，Cl－离子的半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。 1－3 纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。 1－4 假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。 第2题 SiC是原子晶体，其结构类似金刚石,为C、Si两原子依次相同排列的 正四面体空间网状结构。如图为两个中心重合，各面分别平行的两个 正方体，其中心为Si原子，试在小正方体的顶点画出与Si最近的C Si （用表示）的位置。设Si－C键长为acm。 （1）两个正方体的边长之比为：_______________________________。 （2）用余弦的反三角函数表示一个四面体中Si－Si—Si的连线的夹角为____________，Si－C——Si的键角为__________________________。 （3）用N0表示阿伏加德罗常数，该晶体的密度为_________g·cm-3。 （4）该结构单元中Si与最近的Si形成的正四面体的体积为________________cm3。 第3题 下面是一组探讨有关气体水合物结构的试题。 （1）气体水合物是一类通过O－H…O氢键将H2O分子结合成三维骨架型的主体结构，在其中有多面体孔穴，孔穴中包含作为客体的气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。根据客体分子的大小和形状，水分子可组成多种形式的主体骨架结构。已知有上百种气体分子和水形成水合包合物。下图列出了五个多面体的结构：（〔〕内数字表示笼形多面体的多边形边数，上标表示该多边形的数目。） A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕 ①已知A、B分别由20、24个水分子组成，请再确定构成C、D、E笼形多面体的H2O分子数。 ②笼形多面体E可认为哪种正多面体削去其顶点得到。 ③请用题干表示方法写出足球烯（C60）结构笼形多面体的构成。 高中化学竞赛用书推荐 常规/高考类： 化学岛 用户名： 密码：woaihuaxuedao 以下是另一个公邮 icholand. 密码:huaxuedaogongyou 提供公共邮箱的目的还是方便大家交流，如果遇到超出流量限制的问题，可以直接把邮件转发出去。 尽管以前有XX的Gbaopan。。但是貌似很多人并不清楚密码。。 附上： 部分优秀资料帖索引 《高中化学重难点手册》（华中师范大学出版社，王后雄老师主编）；历年高考试题汇编（任何一种，最好有详细解析的，比如三年高考两年模拟）；《高中化学读本》（很老的人民教育出版社甲种本化学教材，最近有更新版本）；《高中化学研究性学习》（龙门书局，施华、盛焕华主编）南师大化科院创办的《化学教与学》每年的十套高考模拟题题型新颖质量比较高，可作为江苏预赛的模拟卷，不少5月份预赛原题就出自本套模拟题。 初赛类： 比较经典的有《化学高考到竞赛》（陕西师范大学出版社，李安主编，比较老）；《高中化学奥林匹克初级本》（江苏教育出版社，段康宁主编）；《高中化学竞赛初赛辅导》（陕西师范大学出版社，李安、苏建祥主编）；《高中化学竞赛热点专题》（湖南师范大学出版社，肖鹏飞、苏建祥、周泽宇主编，版本比较老，但编排体系不错）；最新奥林匹克竞赛试题评析·高中化学》（南京师范大学出版社，马宏佳主编，以历年真题详细解析为主，可作为课外指导）；《最新竞赛试题选编及解析高中化学卷》（首都师范大学出版社）；《化学竞赛教程》（华东师范大学出版社，三本，王祖浩、邓立新、施华等人编写，适合同步复习），还有一套西南师范大学出版社的《奥林匹克竞赛同步教材·高中化学》（分高一、高二和综合卷，综合卷由严先生、吴先生、曹先生等参加编写，绝对经典），还有浙江大学出版社《高中化学培优教程》AB教程、《金牌教程·高一/二化学》（邓立新主编，南京大学出版社）。江苏省化学夏令营使用的讲义是马宏佳主编的《全国高中化学竞赛标准教程》（东南大学出版社），简明扼要，但由于不同教授编写不同章节，参差不齐；春雨出版的《冲刺金牌·高中化学奥赛辅导》（任学宝主编，吉林教育出版社）、《冲刺金牌·高中化学奥赛解题指导》（孙夕礼主编，吉林教育出版社）。《赛前集训·高中化学竞赛专题辅导》（施华编著，体现他的竞赛培训思维，华东师范大学出版社） 比较新颖的包括浙江大学出版社的林肃浩主编的竞赛系列《高中化学竞赛实战演练》（高一、高二）、《高中化学竞赛解题方法》、《冲刺高中化学竞赛（省级预赛）》、《冲刺高中化学竞赛（省级赛区）》、《高中化学竞赛解题方法》、《决战四月:浙江省高中化学竞赛教程(通向金牌之路)》《金版奥赛化学教程》（高一、高二、·综合）都是近年来体系、选题新颖的竞赛资料，足见浙江省对化学竞赛的重视，端木非常推荐。南京教研室刘江田老师2010年5月份主编的《高中化学竞赛全解题库》（南京大学出版社）选择了近年来省级赛区真题和各地新颖的预赛题，解析详细，适合缺少老师指导的同学参考。 决赛类： 比较经典的有《高中化学奥林匹克高级本》（江苏教育出版社，段康宁主编，完全按照大学的思路）；《金牌之路高中化学竞赛辅导》以及配套解题指导书（陕西师范大学出版社，李安主编）；《高中化学竞赛决赛辅导》（陕西师范大学出版社，李安、苏建祥主编）；《历届国际化学奥林匹克竞赛试题分析》（学苑出版社）；《最新国际国内化学奥林匹克竞赛优化解题题典》（吉林教育出版社），还有浙江大学出版社的浙江大学出版社《高中化学培优教程》“专题讲座”，《高中化学奥赛一 第十三章p 区元素（一）之课后习题参考答案 6解：铝矾土的主要成分为Al 2O 3。 （1） Al 2O 3 + 2NaOH + 3H 2O 2Na[Al(OH)4] （2） 2Na[Al(OH)4] + CO 2 == 2Al(OH)3 + Na 2CO 3 + H 2O （3） 2Al(OH)3 Al 2O 3 + 3H 2O 第一步中Fe 2O 3不与NaOH 反应以固体存在,经溶解过滤即可去除. 12解：（1）碳酸盐分解的温度 对于Na 2CO 3：△r H θm =-414.22-393.51+1130.68=322.95（kJ/mol ） △r S θm =75.06+213.74-134.98=153.82（J/mol ·K ） 对于MgCO 3：△r H θm =-601.70-393.51+1095.8=100.6（kJ/mol ） △r S θm =26.94+213.74-65.7=175.0（J/mol ·K ） 对于BaCO 3：△r H θm =-553.5-393.51+1216.3=269.3（kJ/mol ） △r S θm =70.42+213.74-112.1=172.1（J/mol ·K ） 对于CdCO 3：△r H θm =-258.2-393.51+750.6=98.9（kJ/mol ） △r S θm =54.8+213.74-92.5=176.0（J/mol ·K ） （2） Na 2CO 3 MgCO 3 BaCO 3 CdCO 3 实际分解温度/℃ 1800 540 1360 345 估算分解温度/℃ 1826 302 1292 289 从结果来看有的偏高有的偏低，对Na 2CO 3和BaCO 3总体偏差不太大，而MgCO 3和CdCO 3实际分解温度高于估算值。这是因为实际分解是在非标态下进行，即 因P(CO 2)分压小于105Pa, △r S θm -Rln(P CO2/P θ)<△r S θm 分母减小, 则T 增大. （3）阳离子的离子半径,电子构型,电荷等数据如下表 从离子电子构型来看, 由于Cd 为18e-构型的阳离子,其极化作用和变形性均大于8e-的离子,所以CdCO 3的稳定性最差. 而8e-的离子,其Z/r 值越大, 极化作用越强, 碳酸盐稳定性越差,即稳定性：MgCO 3 《元素化学》综合练习2 一、汞蒸气有毒,为了检查室内汞含量是否超标,可用含某一化合物A的试纸悬挂于室内,室温下若三小 时内试纸变色,则表明室内汞超标。化合物A为较常见化合物,难溶于水,其阳离子在水中不稳定,可发生歧化反应, 歧化产物之一可与A的阴离子作用並生成化合物A 。 1.判断A为键型。 2. A的阳离子在水溶液中的歧化反应。 3. 歧化产物之一与A的阴离子反应。 4.检测汞蒸气时，試纸颜色由色变成色。其反应方程式为： 。 二、二氯化钯是乙烯氧化制乙醛的工业催化剂,这是一种重要的配位络合催化反应。 1.在不同温度下PdCl2有两种结构形式，即α- PdCl2型β- PdCl2型。α- PdCl2呈扁平的链状结构，β- PdCl2则以Pd6Cl12为结构单元。在这两种结构中钯（Ⅱ）都具有正方形配位特征。试画出结构的示意图。 2.PdCl2盐酸溶液中可生成PdCl2－4 ，PdCl2－4络合乙烯生成[Pd(C2H4)Cl3]＋络离子。Pd2＋处于四边形的中央，问：（1）该络离子的Pd2＋是以什么杂化形式。（2）该络离子中C2H4与Pd2＋之间形成的是什么键，试画出该络合的结构示意图。 3.如何利用PdCl2来鉴定体系中CO的存在（写出反应式）。 三、40年前，美国Case Western Reserve大学的，G.A.D lah教授实验室中的研究人员J.Lukas无意中将圣诞节晚会上用过的蜡烛扔进X与SbF5的混合溶液中，1Hnmr谱图显示该溶液中竟然稳定的存在叔丁基碳正离子，实在魔力无穷，于是将此类溶液命名为Magic Acid ，即魔酸或超强酸，其酸性比100%浓硫酸强几千亿倍。X可由CaF2与发烟硫酸在523K下反应，经蒸馏制得，X中含F元素为19%， 1、液态的X中存在自偶电离平衡，写出电离的方程式 2、X与B(OH)3作用，可以得到产物Y和一种常见酸Z，Y为平面结构，写出反应方程式 3、SO2与F2反应得到产物W，W在碱性条件下水解可得到X，X进一步水解可以得到两种常见酸Z和E。写出涉 及的三个反应方程式 第八讲推断题专项训练 1. 某元素的原子，电子层数为m，最外层电子数为n，且2m=n，该元素气态氢化物中含氢25％，该元素的名称是，m= ， n = 。 2. 现有原子序数之和为51的五种短周期元素A、B、C、D、E．已知A的单质在常温下为无色气体；B原子的最外层电子数比次外层电子数多3个；C和B同主族；D的最高价氧化物的水化物的酸性在同主族元素中 是最强的，E元素最外层电子数与其K层电子数相同． （1）试写出它们的元素符号：A______、B______、C______、D______、E______； （2）写出B的氢化物的电子式为_______________． （3）写出A与D反应的化学方程式_____________________． 3. 有A 、B 、C 、D 、E五种元素，它们的核电荷数按 C 、A、B、D、E的顺序增大。C、D都能分别与A 按原子个数比1：1或2：1形成化合物。CB可与EA2反应生成C2A与气态物质EB4。E的M层电子数是K层电子数的两倍。 （1）写出这五种元素的名称： A ；B ；C ；D ；E 。（2）画出E的原子结构简图。 （3）写出D的单质与硫酸铜溶液反应的离子方程式。 4. 今有 A 、B 、C 、D四种元素，其中A元素是1826年一位法国青年科学家发现的。他在研究海水制盐 时，往剩余的副产物苦卤中通入氯气后发现溶液颜色变深，若进一步提取，可得一种深红棕色液体，有刺 鼻的臭味。B 、C 、D的原子电子层排布均不超过3个电子层。D原子核内的质子数正好等于C原子核内质子数的2倍，而他们最外电子层上的电子数恰好相等。D原子的最外层电子数则是B原子核外电子数的6倍。请回答： （1）四种元素分别是： A ；B ；C ；D 。 （2）画出A元素原子的原子结构示意图。 （3）由上述元素组成的单质和两种氧化物可发生氧化还原反应，生成两种酸，其反应方程式为。 5.请写出五种化学性质不同的物质的化学式，这些物质的原子核外都具有10个电子，它们的化学式分别为 ______________ 、_____________ 、_____________ 、______________、______________. 6.A、B、C、D四种元素，A单质在B单质中燃烧发出苍白色火焰，C单质跟A、D形成的化合物的水溶液反 应生成A单质，C原子与B原子的电子层相同，且最外层电子数之差为奇数，D原子最外层电子数为K层电子数的3倍，其单质为淡黄色固体。 (1)四种元素符号为A______________，B___________，C___________，D______________； (2)离子的电子层结构相同的二种元素是___________，离子的结构示意图分别为____________、_________； (3)四种元素中能形成AB型共价化合物的元素是___________，由它们的同位素原子形成的AB型分子共有____________，其中质量数最小的一种分子可用同位素符号表示为_____________________； (4)A、B、C、D原子形成的最高价氧化物的分子式分别为______ 、______、___________、______________. 7.有A、B、C、D四种元素，最高正价依次为1、4、5、7，其核电荷数按B、C、D、A顺序增大。已知B 的次外层电子数为2，C、D、A原子次外层电子数均为8，C、D原子的电子层数相同，A原子的核外电子数不超过20，则A为，B为，C为，D为 . 8.X、Y、Z三种主族元素位于周期表中连续的三个不同周期.原子序数：Z＞X＞Y，其中Y原子的次外层电子数为2，X原子的次外层电子数与Y、Z原子的次外层电子数均不相同，X与Y的族序数之和等于Z的族序数。已知X的氢氧化物难溶于水，Y的最高价氧化物的水化物是一种强酸.由此推出：X是，Y 是，Z 是 .将X的单质投入到Z单质的水溶液中，观察到的现象是，有关反应的化学方程式是 . P区元素习题目录 一判断题；二选择题；三填空题；四完成方程式；五计算并回答问题一判断题 (返回目录) 1 硼在自然界主要以含氧化合物的形式存在。（） 2 在硼与氢形成的一系列共价型氢化物中，最简单的是BH3。（） 3 硼酸是三元酸。（） 4 硼是非金属元素，但它的电负性比氢小。（） 5 由于B-O键键能大，所以硼的含氧化合物很稳定。（） 6 硼砂的化学式为Na2B2O7。（） 7 B2H6为平面形分子。（） 8 硼是缺电子原子，在乙硼烷中含有配位键。（） 9 三卤化硼熔点的高低次序为BF3 高中化学竞赛试题精选1答案 班级 姓名 1. 在一定条件下将a 体积NO 2和b 体积O 2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内充分反应后，容器内残 留 a 9 体积的气体，该气体遇空气即变为红色，则a 与b 的比值为-----------------------------------------------------------------------------[B] A 、1：6 B 、6：1 C 、8：3 D 、3：8 〖提示〗：残留的 a 9体积的NO 气体是由剩余的39 a NO 2与水反应得到有，故与O 2参加反应的NO 2的体积为a-39a =69 a ，消耗O 2的体积为69a 的四分之一。 2. 某学生为测定一瓶失去标签的铁的氧化物样品的成份，称取14.00克该样品用足量的CO 在适宜的条件 下使其全部还原，将生成的CO 2用足量的澄清石灰水吸收生成26.25克沉淀，据此可推断出该样品是--------------------------------[A] A 、Fe 2O 3 B 、Fe 3O 4 C 、不纯的Fe 2O 3 D 、FeO 〖提示〗：CO 与之反应后均生成CO 2，其中的一个氧原子全部来自铁的氧化物，所以生成的CO 2的物质的量（0.2625摩）也就是铁氧化物中所含的氧原子的量，其中每1摩氧原子所对应的式量 = 1400 02625 5333...= 3. a 在常温下为离子晶体，由X 、Y 两元素构成，在a 中X m+和Y n-的电子层结构相同。已知下列反应： （1）a+H 2O 电解 ?→? ?H 2+b+c （2）H 2+c →d （气） （3）b+c →a+e+H 2O 则a 、e 、f 依次是-----------------------------------------------------------------------[B] A 、NaCl NaClO HCl B 、CaCl 2 Ca(ClO)2 HClO C 、Na 2S Na 2SO 3 H 2SO 3 D 、K 2S K 2SO 3 H 2SO 4 4. 将amol/L 的碳酸氢钙溶液跟bmol/L 的烧碱溶液等体积混合后的溶液中含有四种生成物，则下列a 与b 的关系正确的是----------------------------------------------[B] A 、a:b ≥1:2 B 、1:2高中化学竞赛模拟试题(附答案)
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