第一節 第三週期元素的氧化物

第三週期的元素,由 \(\ce{Na}\) 至 \(\ce{Cl}\),均能和氧形成氧化物,而且,部分第三週期元素可形成多種氧化物。

第三週期元素 \(\ce{Na}\) \(\ce{Mg}\) \(\ce{Al}\) \(\ce{Si}\) \(\ce{P4}\) \(\ce{S8}\) \(\ce{Cl2}\)
第三週期元素的氧化物 \(\ce{Na2O}\) \(\ce{MgO}\) \(\ce{Al2O3}\) \(\ce{SiO2}\) \(\ce{P4O6}\)、\(\ce{P4O10}\) \(\ce{SO2}\)、\(\ce{SO3}\) \(\ce{Cl2O}\)、\(\ce{Cl2O7}\)

例如,白磷 \(\ce{(P4)}\) 能在空氣中自燃,生成三氧化二磷 \(\ce{(P4O6)}\) 和五氧化二磷 \(\ce{(P4O10)}\)。兩種生成物的比例,取決於參與反應的氧的量。

  • 在氧有限的情況下,白磷與氧反應生成三氧化二磷。

    \[\ce{ P4(s) + 3O2 (g) -> P4O6 (s) }\]
  • 在氧過量的情況下,白磷與氧反應生成五氧化二磷。

    \[\ce{ P4(s) + 5O2 (g) -> P4O10 (s) }\]

又如,硫 (\(\ce{S8}\)) 有兩種常見的氧化物,二氧化硫 (\(\ce{SO2}\)) 和三氧化硫 (\(\ce{SO3}\))。它們是在不同的條件下生成的。

  • 硫在空氣中燃燒,只會生成二氧化硫。

    \[\ce{ S(s) + O2 (g) -> SO2 (g) }\]
  • 在鉑或氧化釩(V)作為催化劑的條件下,二氧化硫與氧反應生成三氧化硫。

    \[\ce{ 2SO2(g) + O2 (g) ->[\ce{Pt/V2O5}] 2SO3 (g) }\]

比較在形成處於最高氧化態的氧化物的過程中,與 \(1 \text{ mol}\) 第三週期元素的原子相結合的氧原子的數目,我們會發現:由 \(\ce{Na}\) 至 \(\ce{Cl}\),與 \(1 \text{ mol}\) 第三週期元素的原子相結合的氧原子的摩爾數,有規律地遞增。

第三週期元素 \(\ce{Na}\) \(\ce{Mg}\) \(\ce{Al}\) \(\ce{Si}\) \(\ce{P4}\) \(\ce{S8}\) \(\ce{Cl2}\)
處於最高氧化態的氧化物 \(\ce{Na2O}\) \(\ce{MgO}\) \(\ce{Al2O3}\) \(\ce{SiO2}\) \(\ce{P4O10}\) \(\ce{SO3}\) \(\ce{Cl2O7}\)
與 \(1.0 \text{ mol}\) 該元素的原子相結合的氧原子的摩爾數 \(0.5 \text{ mol}\) \(1.0 \text{ mol}\) \(1.5 \text{ mol}\) \(2.0 \text{ mol}\) \(2.5 \text{ mol}\) \(3.0 \text{ mol}\) \(3.5 \text{ mol}\)
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