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(共78张PPT)
Si、N、P、S
元素的起源
宇宙的诞生（约137亿年前）
大爆炸理论（Big Bang Theory）
●我们的宇宙诞生于137亿年前的一次大爆炸
●在爆炸的初期，由于温度太高（109K），因此
粒子之间很难聚合到一起
●随着宇宙的膨胀，温度逐渐降低，在大爆炸2个
小时之后，宇宙中的主要物质是氢和氦
●随后，宇宙中逐渐形成上百种元素，这些元素
在宇宙中的丰度取决于核聚变的产物以及它们自
身的稳定性
●目前，宇宙中的主要元素仍然是氢和氦，它们
占宇宙中元素总量的99%
地壳的元素丰度（相对丰度）
非金属元素在元素周期表中的位置
H
Li
Na
K
Rb
Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
B
Al
C
Si
N
P
O
S
F
Cl
Br
I
At
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
He
Fr
Ra
Ga
In
Tl
Ge
Sn
Pb
As
Sb
Bi
Se
Te
Po
B
C
Si
N
P
O
S
F
Cl
Br
I
At
As
Se
Te
C
N
O
S
Cl
Ts
Og
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
从对称性角度看非金属的通性
非金属单质
非金属的氢化物
非金属的氧化物
非金属的含氧酸及其盐
非金属的卤化物
金属
金属氧化物
碱
盐
非金属
非金属氧化物
酸
盐
盐
盐+水
碱+盐
酸+盐
盐+盐
对非金属元素的基本性质的认识 — 对称性
非金属元素与碱的反应
逻辑思维的推理
Cl2 + 2NaOH == NaCl + NaClO + H2O
3Cl2 + 6NaOH == 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
冷、稀NaOH溶液与Cl2的反应
热、浓NaOH溶液与Cl2的反应
非金属元素与碱的反应
实验证明
硫粉与浓NaOH溶液混合共热
硫粉溶解
非金属元素与碱的反应
非金属的共性
H
Li
Na
K
Rb
Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
B
Al
C
Si
N
P
O
S
F
Cl
Br
I
At
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
He
Fr
Ra
Ga
In
Tl
Ge
Sn
Pb
As
Sb
Bi
Se
Te
Po
B
C
Si
N
P
O
S
F
Cl
Br
I
At
As
Se
Te
C
N
S
Cl
Br
I
P
Ts
Og
非金属元素与碱的反应
3S + 6NaOH == 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
P4 + 3NaOH + 3H2O == 3NaH2PO2 + PH3
Si + 2NaOH + H2O == 3Na2SiO3 + 2H2↑
1.1 碳族元素概述
价电子构型：ns2np2
氧化值
最大
配位数
单质可形成原子晶体
金属晶体
碳族(IVA)：C, Si, Ge, Sn, Pb
1.2 碳族元素的单质
Si + 2NaOH + H2O == 3Na2SiO3 + 2H2↑
芯片是所有电脑 “智能家电”的核心部件，它是以高纯度的单质硅为材料制成的。用化学方法制得高纯硅的反应原理为
SiO2＋2C Si＋2CO↑
Si＋2Cl2 SiCl4
SiCl4 ＋2H2 Si ＋4HCl
Si + 2F2 == SiF4
1.3 硅的化合物
1.硅的氧化物
无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石
晶体：天然晶体为石英，属于原子晶体
纯石英：水晶
含有杂质的石英：玛瑙，紫晶
水晶
石英盐
黑曜石
紫晶
缟玛瑙
玛瑙
2.硅酸及硅酸盐
H4SiO4 原硅酸
硅酸 H2SiO3 偏硅酸
xSiO2 yH2O 多硅酸
性质：
12
2
10
1
3
2
10
6
.
1
10
7
.
1
SiO
H
-
-
×
=
×
=
，
，
溶解度小，是二元弱酸
K
K
制备：
浸透过CoCl2的硅胶为变色硅胶。
胶冻状硅酸
硅胶
-H2O
2NaCl
SiO
H
2HCl
SiO
Na
3
2
3
2
+
+
(g)
2NH
2NaCl
SiO
H
Cl
2NH
SiO
Na
3
3
2
4
3
2
+
+
+
可溶性：Na2SiO3 (水玻璃) 、K2SiO3
不溶性：大部分硅酸盐难溶于水，
且有特征颜色。
硅酸盐
水中花园
硅酸盐结构复杂, 一般写成氧化物形式，它的基本结构单位为硅氧四面体。
白云石：K2O · 3Al2O3 · 6SiO2 · 2H2O
泡沸石：Na2O · Al2O3 · 2SiO2 · nH2O
分子筛
3.硅的卤化物 SiX4
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
聚集态 g l l s
熔沸点 低 高
分子量 小 大
（氟硅酸）
水解：
*4.硅的氢化物(硅烷 SinH2n+2)
性质：
最简单的硅烷：SiH4(甲硅烷)
水解：
强还原性：
热稳定性差：
自燃：
例1.硅酸盐与二氧化硅一样，都是以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以用投影图表示成
，其中O表示氧原子，中心黑点表示硅原子。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成各种不同的硅酸根离子。试确定在无限长单链阴离子中（见图），硅原子与氧原子的个数之比为
A.1︰2 B.1︰3 C.2︰5 D.2︰7
2.1 氮族元素概述
氮族(VA)：N, P, As, Sb, Bi
价电子构型：ns2np3
非金属
准金属
金属
As
Sb
Bi
2.2 氮气
绝大部分的氮元素以单质状态存于空气中(N2气)。　

物理性质和制备
m.p.63K
b.p.77K
临界温度
126K
（高于此温度，单靠增大压力无法使之液化）
打开第一个键需吸收能量 546kJmol-1，所以室温下以很不活泼，在化学反应中常作保护气体。高温下，N三N 键断开，N电负性大，N2显出化学活泼性。
化学性质
1 氨
H
H
..
N
H
（2）物理性质
无色: 刺激味气体, 液氨可做制冷剂、溶剂
2.3 氮的氢化物
氨水的密度小于1g/cm3，浓度为28%的氨水浓度为0.88g/cm3
（1）氨的分子结构
a 易溶于水，易形成一元弱碱
b 强还原性
c 加合反应
d 取代反应
催化
（3）NH3的性质：
a 铵盐一般为无色晶体，绝大多数易溶于水
水解：
b 的鉴定 的结构：
加入强碱并加热，放出氨
c 热稳定性差
2.4 铵盐
2.5 联氨：“肼”
稳定性比NH3差
N上有孤对电子，二元弱碱
氧化数为-2，即有氧化性又有还原性。在酸性溶液中以氧化性为主，在碱性溶液中以还原性为主。通常作为还原剂使用，还原产物为N2。
分子构型：N的氧化数：-2
制备：
工业：
实验室：
性质：无色气体，水中溶解度较小
铂丝网
1.一氧化氮(NO)
2.6 氮的氧化物
神奇的一氧化氮
NO 气体是神经脉冲的传递介质，有调节血压的作用，具有治疗哮喘和关节炎，抵御肿瘤，杀死感性细菌、真菌和寄生虫的能力. 三位美国药理学家由于发现NO的药理作用而获得1998年诺贝尔医学奖。
Robert F. Furchgott
Louis J. Ignarro
Ferid Murad
性质:（1）有毒，有特殊臭味的红棕色气体
（3）溶于水
（4）用碱吸收
冷却
（2）
结构：
2. 二氧化氮(NO2)
1.亚硝酸（HNO2）
结构：
制备：
性质：（1）不稳定
（2）弱酸
(蓝色)
2.7 氮的含氧酸及其盐
2.亚硝酸盐
制备：碱吸收法
性质：(1)绝大部分无色, 易溶于水, (AgNO2
浅黄色不溶),极毒是致癌物。
(2) 氧化还原性
(3)金属活泼性差,对应亚硝酸盐稳定性差
AgNO23.硝酸 (HNO3)
结构
物理性质 ：
纯硝酸：无色液体，密度为1.53g cm-3
浓硝酸：含HNO3 68%，密度 1.4g cm-3
硝酸挥发而产生白烟 发烟硝酸,
溶有过量NO2的浓硝酸产生红烟, 且
硝酸常带黄色或红棕色。
分子内氢键
120°
116°
130°
114°
HNO3的化学性质
（1）氧化性
金属中除Au、Pt、Ir、Rh、Nb、Ta、Ti等金属外，硝酸几乎可氧化所有的金属，反应进行的情况和金属被氧化的产物，因金属不同而异。
某些如Fe、Cr、Al等能溶于稀硝酸，但不溶于冷、浓HNO3，称为“钝化”现象。
对于Sn、Pb、Sb、Mo、W等偏酸性的金属和浓硝酸作用生成含水的氧化物或含氧酸，如 -锡酸SnO2 xH2O、锑酸H3SbO4。
其余金属和硝酸反应均生成可溶性的硝酸盐。
HNO3被还原的产物，可能为
一般地说，浓硝酸(12~16mol L-1)与金属反应，不论金属活泼与否，它被还原的产物主要是NO2；
稀硝酸(6~8mol L-1)与不活泼金属(如Cu)反应，主要产物是NO；与活泼金属(如Fe、Zn、Mg等)反应，则可能生成N2O(HNO3浓度为2 mol L-1)或NH4+(HNO3浓度<2 mol L-1)。
极稀HNO3(1%-2%)与极活泼的金属作用，会有H2放出。
(2) 热稳定性差，保存在棕色瓶中
(3) 与有机化合物发生硝化反应
多为黄色
4.硝酸盐
性质：(1) 易溶于水
(2) 水溶液在酸性条件下才有氧化性
固体在高温时有氧化性
(3) 热稳定性差
2.8磷及其化合物
磷的同素异形体
磷的氢化物
磷的氧化物
磷的含氧酸及其盐
H3PO2 次磷酸
H3PO3 亚磷酸
H3PO4 正磷酸
1.磷的同素异形体
P4化学性质活泼，空气中自燃，溶于非极性溶剂。
较稳定，400℃以上燃烧，不溶于有机溶剂。
2.磷的氢化物 (膦 PH3)
结构：
制备：
性质：无色气体，似大蒜臭味，剧毒
强还原性：
次磷酸钾
3.磷的氧化物
O2(足)
性质:
P4O6白色易挥发的蜡状晶体，易溶于有机溶剂。P4O10白色雪花状晶体，强吸水性。
（1）次磷酸（ H3PO2）及其盐
AgNO3 HgCl2 CuCl2 NiCl2
Ag
Hg
Cu
Ni
4.磷的含氧酸及其盐
结构：
性质：一元中强酸 =1.0×10-2
强还原剂
P的氧化数：+1
(2) 亚磷酸 (H3PO3)及其盐
结构：
性质：二元中强酸
强还原性
P的氧化数：+3
（3） 磷酸 H3PO4
结构：
性质：三元中强酸
特性：脱水缩合后形成
焦磷酸、聚磷酸、(聚)偏磷酸
P的成键特征
与N相比最大的差别是有空的3d轨道，且半径大。
作为配位原子，除了 配键之外，还可以形成p-d 配键，增强配合物的稳定性。比较PO43-和NO3-
作为中心原子时，允许容纳更多的配体，形成较高配位数的化合物。例如：PCl5
例2.在铜的催化作用下氨和氟反应得到一种铵盐和一种三角锥体分子A（键角102°，偶极矩0.78×10-30C m；对比：氨的键角107.3°，偶极矩4.74×10-30C m）。写出A的分子式和它的合成反应的化学方程式。
例3.次磷酸 H3PO2是一种强还原剂，将它加入 CuSO4水溶液，加热到 40～50℃，析出一种红棕色的难溶物 A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X 射线衍射证实 A是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿(ZnS), 组成稳定；A 的主要化学性质如下：
①温度超过 60℃，分解成金属铜和一种气体；
②在氯气中着火； ③与盐酸应放出气体。
回答如下问题：
（1）写出A 的化学式。
（2）写出A 的生成反应方程式。
（3）写出A 与氯气反应的化学方程式。
（4）写出A 与盐酸反应的化学方程式。
氧族(VIA)： O S Se Te Po
单 质 性 质 典型非金属 准金属 放射性金属
存 在 单质或矿物 共生于重金属硫化物中
氧 化 态： -2, (-1) ±2 ±2 2 2,6
4,6 4,6 4,6
3.1 氧族元素概述
Se
Te
(1) 单质硫的结构
S：环状S8分子
(2) 单质硫的物理性质
硫有几种同素异形体
斜方硫 单斜硫 弹性硫
密度/g cm-3 2.06 1.99
颜色 黄色 浅黄色 190℃的熔融硫
稳定性 >95.5℃ <95.5℃ 用冷水速冷
弹性硫
3.2 硫及其化合物
1 单质硫
硫的同素异形体
斜方硫
单斜硫
天然硫
（3）硫的化学性质
能与许多金属
直接化合
能与氢、氧、碳、
卤素(碘除外)、
磷等直接作用
与氧化性酸作用
与碱的作用
2 硫化氢和硫化物
H2S结构与H2O相似
键角：92.2
H2S是无色，有腐蛋味，剧毒气体。稍溶于水。
水溶液呈酸性，为二元弱酸
还原性
1. 与空气(O2)反应
（1）硫化氢
2. 与中等强度氧化剂作用
3. 与强氧化剂反应；
产物：
（2）金属硫化物
颜色：(大多数为黑色，少数需要特殊记忆)
ZnS 白， MnS 浅粉， As2S3 浅黄，As2S5 浅黄， CdS 黄，SnS2 黄，SnS 棕，Sb2S3橙
易水解
最易水解：Cr2S3，Al2S3
3.多硫化物
2-
-S-S-过硫键具有氧化性，但弱于过氧键。
(1) SO2的结构
S：∠OSO=119.5°，S-O键长143.2pm
(2) SO2的性质
气体、无色，有强烈刺激性气味，易溶于水
4.二氧化硫、亚硫酸及其盐
(3) H2SO3的性质：
二元中强酸
（只存在水溶液中）
氧化性
还原性
固态SO3的性质
无色，易挥发固体。固体有几种聚合物
例如：γ型晶体，为三聚分子
β型晶体，为螺旋式长链
γ型晶体
β型晶体
气态SO3的结构
5.三氧化硫、硫酸及其盐
6.浓H2SO4的性质
(1) 二元强酸
(2) 强吸水性： 作干燥剂。
从纤维、糖中提取水。
(3) 强氧化性
7.硫的其他含氧酸及其盐
焦硫酸及其盐
硫代硫酸及其盐
过硫酸及其盐
冷却发烟硫酸时，可以析出焦硫酸晶体
H2S2O7为无色晶体，吸水性、腐蚀性比H2SO4更强。
焦硫酸盐可作为溶剂
硫代硫酸(H2S2O3)：极不稳定。
硫代硫酸盐：Na2S2O3 5H2O，海波，大苏打。
制备：
性质：a.易溶于水,水溶液呈弱酸性
b.遇酸分解
c.还原性
(2) 硫代硫酸及其盐
2-
（3）过硫酸及其盐
过氧化氢：H-O-O-H 磺酸基：
过二硫酸
过一硫酸
过二硫酸盐:
稳定性差:
例4.下列物质放名称分别是
试综合上述命名规律，分析思考后回答K2CS3的名称是 ( )
名 称 硫代硫酸钠 多硫化钙 过氧化钡 超氧化钾
化学式 Na2S2O3 CaSx BaO2 KO2
A．三硫代碳酸钾 B．多硫碳酸钾
C．过硫碳酸钾 D．超硫碳酸钾
例5.二氯化二硫（S2Cl2）广泛用作橡胶工业的硫化剂，常温下它是一种橙黄色有恶臭的液体，它的分子结构与H2O2相似，熔点为193K，沸点为411K，遇水很容易水解，产生的气体能使品红褪色，S2Cl2可由干燥的氯气通入熔融的硫中制得。下列有关说法正确的是（ ）
A．S2Cl2分子中各原子均达到8电子稳定结构
B．S2Cl2晶体中不存在离子键
C．S2Cl2与水反应后生成的气体难溶于水
D．S2Cl2在熔融状态下能导电
例6.写出以下方程式：
（1）向硫代硫酸钠溶液里滴加过氧化氢，可以发生若干个平行反应，其中一个主要反应是把硫代硫酸钠转化为连三硫酸钠（Na2S3O6）。试写出配平的化学方程式。
（2）硝酸氧化硫化磷（Ⅲ），产物中有 NO、SO2 气体，写出反应方程式并配平。

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