第六章 氧族元素 环境保护.doc
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1、 天星教育网,因你而精彩!版权所有,侵权必究!第六章 氧族元素 环境保护本章知识网络第一节 氧族元素 考纲要求1 掌握氧族元素原子结构特征及性质的相似性和递变规律2 掌握氧族元素单质和化合物的递变关系3 了解同素异形体的概念4 了解臭氧和过氧化氢5 通过氧族元素性质递变关系的分析,培养学生演绎思维能力 教材导读一. 氧族元素概述1氧族元素原子结构与性质的关系氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)等元素统称为 元素,它们位于元素周期表中的 族,其单质和化合物的性质具有相似性和递变性:相似性: 氧族元素原子最外层均为 个电子,最低化合价为 ,其他常见化合价为+4,+6(氧除外);大都有同素异形
2、体如O2和O3;除Po外均能获得2个电子作氧化剂。递变性:从氧到碲随原子序数递增,电子层数依次 ,原子半径依次 ,原子得电子能力依次 ,失电子能力依次 ,金属性依次 ,非金属性依次 ;单质密度依次 ,熔沸点依次 ;单质与H2化合依次 (Te通常不能直接与H2化合),氢化物(H2R)的稳定性依次减弱,还原性依次 ; O2、S为非导体,Se为半导体,Te为导体。2与同周期卤族元素性质的比较在元素周期表中,氧族元素位于卤族元素的左边,其原子半径比同周期卤族原子的半径 非金属性比同周期的卤族元素要 。硫与氯的非金属性对比:请思考哪些反应可以说明硫与氯的非金属性强弱关系?(提示:可从置换反应、与氢反应的
3、难易、与变价金属如Fe、Cu反应的产物等角度考虑)硫的化合物与X2(Cl2、Br2、I2)的反应:H2S + X2 S+ 2HXSO2 + X2 + 2H2O H2SO4 +2HX二、氧族元素单质及重要化合物的性质1氧气(1)物理性质: (2)化学性质:(注意反应条件、反应现象、应用及有关实验操作)(写出化学方程式) 与非金属反应(C、S、P、N2、Si) 与金属反应(Na、Mg、Fe、Cu) 与化合物反应(H2S、SO2、CO、Na2SO3、C2H2、C2H5OH、CH3CHO) (3)O2的制法:工业上主要采用分离液态空气法来得到氧气;实验室可利用KMnO4、KClO3和H2O2的分解反应
4、来制得氧气。 2硫(1)物理性质:硫通常是一种 色、松脆的固体,不溶于水,微溶于 ,易溶于CS2。(2)化学性质:单质硫是一种弱氧化剂,在反应中既可以表现出氧化性又可以表现出还原性。(写出相关的化学方程式)a氧化性 (与H2、Fe、Cu、Hg、KNO3和C反应) b还原性与(与O2、HNO3、H2SO4反应) c与碱溶液反应(在强碱溶液中S可发生歧化,生成s2和SO32) (3)硫的用途:用于制黑火药(KNO3、C、S)、火柴、焰火、H2SO4、农药、橡胶硫化剂。3双氧水(1)物理性质: 无色粘稠的 ,氧元素为 价。(2)化学性质:既有氧化性,又有还原性,以氧化性为主。有弱酸性。思考:请将下面
5、的表格补充完整氧化性SO2+H2O2= Fe2+H2O2+ =还原性MnO4-+H2O2+ =不稳定性用途:H2O2可用作氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂等,也可以作为火箭燃料,及生产过氧化物的原料 要点解读1臭氧(1)物理性质: 常温常压下,有特殊臭味的淡蓝色气体r r,比氧气易溶于水。(2)化学性质: 不稳定性:2O3 3O2(升高温度分解速率加快) 极强的氧化性:6Ag + O3 3Ag2O O3+2KI+H2O=2KOH+I2+O2 漂白和消毒:有些染料受到O3的强烈氧化作用会褪色,还可以杀死细菌,因此,O3是一种很好的脱色剂和消毒剂5、硫化氢(H2S)(1)物理性质:无色、有臭鸡蛋气味
6、、剧毒气体,能溶于水(1:2.26),密度比空气大。(2)化学性质: a不稳定性(受热分解)b强还原性(与O2、SO2、X2、FeCl3、H2SO4(浓)等反应)c弱酸性(与碱NaOH反应、与盐AgNO3、CuSO4、Pb(NO3)2反应)d沉淀反应:氢硫酸与某些重金属盐反应生成有色沉淀(多为黑色),常用于检验、鉴别H2S气体或可溶性硫化物或除去某些气体中的H2S杂质。可用湿润的Pb(Ac)2试纸或Pb(NO3)2试纸检验H2S。但是H2S与FeCl2、FeSO4等强酸盐不反应,这主要是因为FeS的溶解度尚不够小,可溶解于强酸中。CuS、AgS、PbS不溶于水,也不溶于稀酸。FeS不溶于水,但
7、溶于酸。名题导思【例1】关于氧族元素性质的叙述错误的是( )。(A)随着核电荷数的增加,氧、硫、硒、碲元素的金属性逐渐加强(B)H2SO4的酸性比H2TeO4的强(C)H2S的还原性比H2Se弱(D)在OF2化合物中,氟元素显+1价,氧元素显2价解析:(A)、(B)、(C)三个选项的描述符合同主族元素性质的递变规律,而在(D)选项的OF2中,由于F是非金属性最强的元素,所以F显1价,而O应表现+2价,所以(D)选项错误。O在化合物中通常表现2价,但在其它某些含氧化合物中,O还可能表现出其它一些特殊价态,如Na2O2中O为1价,KO2中价,在OF2这样的特殊含氧化合物中,O还能表现正价。处理这一
8、类关于常见元素的化合价时问题,一定要具体情况具体分析,切忌想当然。答案:选(D)【例2】清晨,松树林中的空气格外清新,是因为极少量的氧气能够变成臭氧(O3),反应的化学方程式为:3O2 2O3,下列有关说法正确的是( )。(A)这是一个化合反应(B)产生的臭氧可以填充“臭氧空洞”(C)这是一个氧化还原反应(D)产生的臭氧与氧气是氧的同素异形体【解析】由同种元素形成的不同单质互称为同素异形体。此反应为同素异形体之间的相互转换,反应类型既不是化合也不是氧化还原反应,且无论从O3的生成量或是在大气中的位置看,都涉及不到“臭氧空洞”。【答案:(D)。【例3】 在臭氧发生装置中加入氧气100mL,进行放
9、电处理,最后气体体积变为95mL(体积均在标准状况下测定),则混合气体的密度是( ) 。(A)1.3 g/L (B)1.5 g/L (C)1.7 g/L (D)2.0 g/L解析:根据反应前后气体体积的变化可判断氧气部分转变为了臭氧,反应后得到的是氧气和臭氧的混合气体,其质量总和等于反应前氧气的质量。总质量一定的情况下,同温同压下气体 ,标况下氧气的密度为d(O2)=,则反应后混合气体的密度为d(O2)= =1.5 g/L 。【答案】选(B)。点评:本题并不需要计算出反应后混合气体中O2和O3的体积后再进行混合气体密度的计算,如果能考虑到质量守恒并能灵活运用阿伏加德罗定律的推论,此题可迅速地求
10、得答案。【例4】工业上从含硒废料提炼硒的一种方法是用硝酸钠与硫酸处理废料,得到亚硒酸和少量硒酸再加盐酸共热,则硒酸转化为亚硒酸。反应是2HCl+H2Se04=H2Se03+C12+H20 再将二氧化硫通入亚硒酸溶液中出现单质硒的沉淀。有关结论正确的是 ( ) AH2Se04的氧化性比氯气强 B二氧化硒的还原性比二氧化硫强 C析出1 mol硒要用H2SeO3、S03各l mol DH2Se03的氧化性比H2Se04强 【解析】由题给反应:2HCl+H2Se04=H2SeO3+C12+H20可知:H2Se04氧化性很强才能将HCl氧化为氯气,H2Se04氧化性比氯气强,从SO2将H2Se03还原为
11、硒单质(Se)可知:S02中+4价硫还原性强于+4价硒。由H2Se03+2SO2+H20=2H2S04+Se可知:生成1 mol Se需S02 2 mol。根据H2S03其氧化性比H2S04氧化性弱的规律迁移可知:H2Se03氧化性比H2Se04弱。 【答案】A【例5】 有一定质量的铁粉和铜粉组成的混合物,当它跟足量氯气反应时,生成棕褐色产物的质量是59.4g;当它跟足量硫粉反应时,生成黑色产物的质量是33.5g;问此混合物中,铁和铜的质量分数各是多少? 【解析】根据化学方程式列方程组,设混合物中有铁和铜物质的量分别为x、y2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Cu + Cl2 CuCl22 2
12、 1 1 X x y yFe + S FeS Cu + S CuS1 1 2 1X x y 0.5y162.5g/mol x+134.5g/mol y=59.5g88g/mol x+0.5mol 159g/mol y=33.5解得 x=0.2mol y=0.2mol 此铁铜混合物的质量为:23.9g可求得铁的质量分数:46.9% 铜为:53.1% 【答案】46.9%、53.1% 【例6】为了证明铁和硫反应产物中铁的化合价,下面是某同学设计的实验过程的一部分: 请回答以下问题: (1)混合粉末A中硫粉过量的原因是 (2)反应在“惰气环境”中进行的原因是 ; (3)操作是用烧热的玻璃棒点触混合粉末
13、反应即可持续进行说明 ; (4)操作的作用是 ,反应方程式是 ,也可改用加入 ; (5)操作稀H2SO4煮沸的目的是 ; (6)为证明产物中铁的价态对D溶液的实验操作最好是 。 【答案】(1)防止因铁粉过量而使滤渣C中含铁粉与H2S04反应生成Fe2+干扰实验。 (2)防止环境中的O2参与反应; (3)硫和铁粉反应是放热的; (4)除去混合物中的硫粉;3S+6KOH=2K2S+K2SO3+3H20;CS2; (5)防止H2SO4溶解的氧气氧化生成的Fe2+; (6)加入煮沸的KSCN溶液看是否变为血红色溶液。随堂演练1将48 g硫与02 mol 02充分反应后的气体总体积标准状况下为:1.12
14、L 2.24L C3.36 L D4.48 L 2下列对硒元素的有关叙述,正确的是 A硒化氢比硫化氢稳定 B单质硒在空气中燃烧生成SeO2,和钠反应生成Na2Se CH2Se04的酸酐是Se03 D2Fe+3SeFe2Se3 过氧化氢与硫酸酸化的高锰酸钾溶液进行反应生成硫酸钾、硫酸锰、水和氧气。如果过氧化氢中的氧原子是示踪原子(180),当反应完成后,含有示踪原子的物质是 A硫酸钾 B硫酸锰 C氧气 D水4已知下列物质的名称和化学式分别是:名称硫代硫酸钠 多硫化钙过氧化钡超氧化钾化学式Na2S2O3CaSxBaO2KO2试综合上述命名规律,分析思考后回答:K2CS3应命名为:A三硫代碳酸钾 B
15、多硫碳酸钾 C过硫碳酸钾 D超硫碳酸钾 5 在稀H2S04酸化的H202中,加入乙醚后液体分层,再加入少量的K2Cr2O7溶液并振荡,在乙醚层中出现深蓝色这是因为反应生成的CrO5溶于乙醚所致。CrO5的结构为: 0 OCrO O 0Cr2O72-+4H2O2+2H+=2CrO5+5H20根据以上实验事实分析,下列叙述中正确的是ACr2O72-被氧化成CrO5 BH2O2被还原成H20 C该反应不属于氧化还原反应 D此反应可用于检验Cr2O72-,6 硒的化合物与硫的化合物性质相似。则下法不正确的是 AH2Se有毒,能在空气中燃烧 BH2Se通入SO2溶液中,无明显现象 CSe02可被Na0H
16、溶液吸收 DSe02既有氧化性,又有还原性。7在下列反应中硫元素只显氧化性的是A2Al+3SAL2S3 BH2SH2+SCS+2H2S04(浓) 2H20+3SO2 D3s+6Na0H=2Na2S+Na2S03+2H2O8CS2是一种有恶臭的液体,把它滴入硫酸酸化的高锰酸钾溶液中,有硫析出,放出C02气体,当生成O.5 mol C02时,转移的电子为 A1 mol B2 mol C3 mol D4mol9. 试管壁上附着的不溶于水的残留物,能用酒精洗干净的是 A做铜与硫反应实验后残留的硫 B做碘升华实验后残留的碘 C用KCl03与MnO2共热制02后残留的黑色固体 D用H2还原CuO后的残留物
17、 10钋是原子序数最大的氧族元素,推测钋及钋的化合物最不可能存在的性质是 A钋是能导电的固体 B钋的熔点较高C钋的氢化物很稳定 D钋至少有两种氧化物的水化物11硫元素的非金属性弱于氯元素的事实是 A通常情况下硫为浅黄色固体,而氯气为黄绿色的气体 B硫不溶于水而氯气溶于水 C跟金属或氢气反应时,硫被还原为-2价,而氯被还原为-1价 D跟同一种金属(如Cu或Fe)反应时,金属被硫氧化成低价态,而被氯氧化成高价态+712如图装配好装置,待内外空气压强不变时,标注出水银液面的刻度(用红漆)。取下橡皮赛,在玻璃燃烧匙中加入硫粉,用酒精灯点燃迅速移入锥形瓶中并塞紧橡皮赛。硫粉安静的燃烧,水银柱推向左管。当
18、火焰熄灭后,静置,水银柱又慢慢回到原来标定的刻度。简要回答下列问题: (1)水银柱推向左管说明什么? (2)硫粉未燃尽时火焰就熄灭了,说明 (3)根据水银柱最后又回到原先标定的刻度,可得到什么结论? (4)根据反应方程式S+02=S02和上述结论又可推导出什么(或证明什么) 13甘蔗糖厂在生产过程中需要使用S02气体,为此,需要在燃烧炉中燃烧 硫磺。在生产中发现如下情况:当液态硫表面上空3 mm左右空间的温度为360380时,燃烧硫磺的火焰呈蓝色;当温度超过450,火焰呈白色,此时硫磺消耗的速度加快,但SO2产率明显降低,在输送S02的管道中也随之出现较严重的堵塞。试解释其原因。14过氧化氢(
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