氧族元素

引入

为什么氧气和臭氧性质差异这么大？氧族元素从氧到硫再到硒，性质如何变化？

正文

定义

位于元素周期表第 16 族（或第 VIA 族）的元素，包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)。

原子结构特点

氧族元素原子最外层都有 6 个电子，容易得 2 个电子形成 -2 价阴离子，达到稳定结构，因此化学性质活泼，具有氧化性。

从 O 到 Te，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力减弱，得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，氧化性逐渐减弱。

同时，失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强（Te、Po 已表现出一定金属性）。

单质性质

氧气 $\mathrm{O}{}_2$ 和臭氧 $\mathrm{O}{}_3$

性质	氧气 $\mathrm{O}{}_2$	臭氧 $\mathrm{O}{}_3$
颜色	无色	淡蓝色
气味	无味	鱼腥味
物态	气体	气体
稳定性	稳定	不稳定，受热易分解
氧化性	强	更强
用途	供呼吸、助燃、炼钢	杀菌消毒、漂白

臭氧的分解：$2\mathrm{O}{}_3\to 3\mathrm{O}{}_2$

氧气和臭氧互为同素异形体：同一元素形成的不同单质。

硫单质

硫有多种同素异形体，常见的有：

• 斜方硫（$\alpha$-S）：淡黄色固体，稳定
• 单斜硫（$\beta$-S）：淡黄色固体
• 弹性硫：加热后骤冷得到，有弹性

硫的化学性质：

与金属反应：$\mathrm{Fe}+\mathrm{S}\stackrel{加热}{\to }\mathrm{FeS}$（黑色固体）

与非金属反应：$\mathrm{S}+\mathrm{O}{}_2\stackrel{点燃}{\to }\mathrm{SO}{}_2$（蓝紫色火焰）

与氢气反应：$\mathrm{H}{}_2+\mathrm{S}\stackrel{加热}{\to }\mathrm{H}{}_2\mathrm{S}$（有臭鸡蛋气味的有毒气体）

氢化物性质

氢化物	化学式	状态	气味	稳定性	还原性	水溶液酸性
水	$\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$	液体	无味	很稳定	无	中性
硫化氢	$\mathrm{H}{}_2\mathrm{S}$	气体	臭鸡蛋味	较稳定	强	弱酸性
硒化氢	$\mathrm{H}{}_2\mathrm{Se}$	气体	恶臭	不稳定	很强	弱酸性
碲化氢	$\mathrm{H}{}_2\mathrm{Te}$	气体	恶臭	很不稳定	极强	弱酸性

递变规律：

• 稳定性：$\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}>\mathrm{H}{}_2\mathrm{S}>\mathrm{H}{}_2\mathrm{Se}>\mathrm{H}{}_2\mathrm{Te}$
• 还原性：$\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}<\mathrm{H}{}_2\mathrm{S}<\mathrm{H}{}_2\mathrm{Se}<\mathrm{H}{}_2\mathrm{Te}$
• 酸性：$\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}<\mathrm{H}{}_2\mathrm{S}<\mathrm{H}{}_2\mathrm{Se}<\mathrm{H}{}_2\mathrm{Te}$

最高价氧化物对应水化物

元素	最高价氧化物	对应水化物	酸性
O	-	-	-
S	$\mathrm{SO}{}_3$	$\mathrm{H}{}_2\mathrm{SO}{}_4$	强酸
Se	$\mathrm{SeO}{}_3$	$\mathrm{H}{}_2\mathrm{SeO}{}_4$	强酸
Te	$\mathrm{TeO}{}_3$	$\mathrm{H}{}_6\mathrm{TeO}{}_6$	弱酸

递变规律：

• 从 S 到 Te，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱
• 这反映了非金属性的递减

递变规律总结

性质	变化趋势（O → Te）	原因
原子半径	逐渐增大	电子层数增加
得电子能力	逐渐减弱	原子核对外层电子吸引力减弱
非金属性	逐渐减弱	得电子能力减弱
氧化性	逐渐减弱	得电子能力减弱
金属性	逐渐增强	失电子能力增强
氢化物稳定性	逐渐减弱	非金属性减弱
氢化物还原性	逐渐增强	稳定性减弱
最高价氧化物水化物酸性	逐渐减弱	非金属性减弱

引出

• 为什么 $\mathrm{O}{}_3$ 的氧化性比 $\mathrm{O}{}_2$ 强？从结构角度如何解释？
• 硫酸的工业制法（接触法）是什么？
• 氧族元素的化合价有哪些？为什么硫可以有多种化合价？
• 卤族元素和氧族元素在递变规律上有什么相似之处？