OCR 化学高级 GCE/元素周期表：第三周期

本节包含大量信息，不幸的是，其中大部分都需要学习。请阅读每个子部分末尾的建议，了解最佳学习方法。

第三周期氧化物

您需要了解 MgO、Al₂O₃ 和 SO₂ 的形成和反应。

氧化镁

MgO 只是通过在氧气中加热形成的。

Mg(s) + 1/2 O₂(g) ---> MgO(s)

观察结果：燃烧发出明亮的白色火焰，形成白色固体。（由于这个原因，它被用于烟花中）

碱性氧化物：氧化镁是一种碱性氧化物，这意味着当它溶解在水中时，会形成碱性溶液。

MgO(s) + H₂O (l) ---> Mg(OH)₂ (aq)

Mg(OH)₂ 是一种弱碱，因为离子部分解离。

结构：氧化镁形成具有离子键的巨大晶格结构。

氧化铝

铝在氧气中非常容易反应，以至于在室温下，它会在铝周围形成一层氧化物。一旦这层氧化物形成，它就会保护铝，防止它轻易反应。然而，如果铝是粉末状的，它就会燃烧。形成反应如下：

4Al(s) + 3O₂(g)---> 2Al₂O₃(s)

观察结果：粉末状的铝燃烧 - 生成白色固体产物。

两性氧化物：这意味着它可以作为酸或碱反应（见下文）。然而，氧化铝不会与水反应（不溶）。

结构：氧化铝具有“中间键” - 这基本上意味着它具有巨大的晶格结构，但也具有一些共价键。氧化铝的中间键解释了它为什么不溶。

二氧化硫

硫在氧气中燃烧产生二氧化硫。

S(s) + O₂(g) ---> SO₂(g)

观察结果：燃烧产生蓝色火焰，生成气体。

在铂催化剂下加热时，会形成 SO₃(l)。

酸性氧化物：二氧化硫与水反应，生成酸性溶液。

SO₂(l) + H₂O(l) ---> H₂SO₃(aq)

类似地

SO₃(l) + H₂O(l) ---> H₂SO₄(aq)

结构：简单分子

酸碱反应

一些问题要求您给出“酸碱反应”的例子，它们可能或可能不会特别提到氧化物。基本上，酸碱反应是指酸和碱相互反应的反应。我们已经讨论了这些氧化物的性质（例如，酸性氧化物 - 硫），这指的是它在反应中所起的作用。

MgO(s) + 2HCl(aq) ---> MgCl₂(aq) + H₂O(l)

在这里，氧化镁在与盐酸的反应中充当碱。

氧化铝是两性的，因此可以作为碱或酸。它作为碱的反应与上述类似，但它作为酸的反应发生在它被水合时。

Al(OH)₃(s) + OH^-(aq) ---> [Al(OH)₄]^-(aq)

了解硫的酸碱反应也很重要，因为它与预期略有不同。我们已经知道硫是一种酸性氧化物，它能够形成 SO₃，现在我们可以看到它的实际情况。

SO₃(g) + NaOH(aq) ---> Na₂SO₄(aq) + H₂O(l)

OH 基团在反应中被去除，因为 SO₃ 充当酸。

记住

碱性氧化物（元素周期表左侧）具有巨大的晶格结构，并在水中形成碱性溶液。
两性氧化物（氧化铝 - 类金属）具有巨大的晶格结构，具有一些共价键，因此不溶解。
酸性氧化物（元素周期表右侧）是简单分子，与水反应生成酸。

第三周期氯化物

您需要了解的氯化物是 NaCl、MgCl₂、AlCl₃、SiCl₄ 和 PCl₅。

氯化钠和氯化镁

2Na(s) + Cl₂(g) ---> 2NaCl(s)

Mg(g) + Cl₂(s) ---> MgCl₂(s)

这些反应或产物没有什么特别的 - 您只需将金属加热并放入氯气中，就会形成白色固体。

结构和键合 - 这两种产物都具有具有离子键的巨大离子晶格结构。

与水的反应（产物） - 氯化钠溶解在水中，生成中性溶液。氯化镁也会溶解，但会生成略带酸性的溶液。

氯化铝

一些教科书没有提到氯化铝，但规范中包含了它与其他氯化物一起，因此很重要。氯化铝可以在无水条件下通过在干燥氯气中加热铝来制备。

2Al(s) + 3Cl₂(g) ---> 2AlCl₃(s)

当 AlCl₃ 在其 178 °C (451 K) 的熔点以上加热时，它会形成二聚体，化学式为 Al₂Cl₆，其中氯原子通过提供电子对形成配位共价键。在更高的温度下，Al₂Cl₆ 二聚体会解离成平面三角形的 AlCl₃。

结构 - 三氯化铝具有具有共价键的简单分子结构。

与水的反应 - 水解反应，生成氯化氢气体，部分溶解形成酸性溶液。

Al₂Cl₆(s) + 6H₂O(l) ---> 2Al(OH)₃(s) + 6HCl(g)

四氯化硅

四氯化硅的制备方法与氯化铝类似，只是需要一个侧臂，因为四氯化硅在室温下是液体。

Si(s) + 2Cl₂(g) ---> SiCl₄(l)

结构 - 分子

与水的反应 - 水解

SiCl₄(l) + 2H₂O(l) ---> SiO₂(s) + 4HCl(g)

观察结果 - 氯化氢气体的白色烟雾。

五氯化磷

三氯化磷在不加热的情况下直接与氯气结合。

P₄(s) + 6Cl₂(g) ---> 4PCl₃(l)

然而，我们真正感兴趣的不是三氯化物，而是过量氯气中形成的固体五氯化物。

PCl₃(l) + Cl₂(g) ---> PCl₅(s)

结构 - 气态时为共价分子

与水反应 - 水解，留下酸性溶液

PCl₅(s) + H₂O(l) ---> 5HCl(g) + H₃PO₄(aq)

记住

中性氯化物（周期表左侧）具有巨大的晶格结构，溶解后会形成中性溶液（或非常轻微的酸性）
酸性氯化物（周期表右侧）具有简单的分子结构，会发生水解反应，留下酸性溶液

第三周期元素与水的反应

钠

钠与水反应剧烈，在表面冒泡，有时还会着火

2Na(s) + 2H₂O(l) ---> 2NaOH(aq) + H₂(g)

产物氢氧化钠是一种强碱，具有很高的PH值（>12），钠是元素周期表中一种非常活泼的元素

镁

镁与水的反应比钠慢得多，氢气泡形成速度很慢

Mg(s) + 2H₂O(l) ---> Mg(OH)₂ + H₂(g)

这种碱比氢氧化钠弱得多（PH 9-11），因为氢氧化钠更容易溶解 - 溶液中的离子更多。

然而，如果镁与水蒸气反应，则反应速度会快得多，形成氧化物

Mg(s) + H₂O(g) ---> MgO(s) + H₂(g)

问题

（如果你查看页面，这些问题很容易，所以请先自己做，然后检查你是否知道所有内容）

1. 给出一个水解和酸碱反应的例子。写出方程式，并说明观察结果

2. 说明氧化铝的键合类型，它会溶解吗？

3. 钠和镁哪个更容易与水反应？

4. 如何使镁与水反应？

5. 如何制备PCl₅？

6. 写出本页显示的所有21个方程式......（真的）

答案