高中化學-氧族元素及其化合物的特殊性

1、氧族元素及其化合物的特殊性河北省宣化縣第一中學 欒春武  一、氧元素及其化合物的特殊性1. 在氧族元素中，只有氧元素的單質(zhì)（O2和O3）在常溫常壓下是氣體。2. 非金屬元素的單質(zhì)分子一般為非極性分子，但O3卻是極性分子。3. 氧元素只有在與氟元素形成的化合物中顯正化合價，如在二氟化氧（OF2）中氧元素顯其最高正化合價為+2價，其最高正化合價與其族序數(shù)不相等。4. 氧元素只有在過氧化物（如H2O2、Na2O2、K2O2等）中顯1價。5. 在氧族元素中，氧元素與氫元素能形成氧化物（H2O）和過氧化物（H2O2）。6.在氧族元素中，氧元素與金屬元素能形成氧化物（K2O）、過氧化物（K2O2

2、）超氧化物（KO2）。7. 在氧族元素中，氧元素的非金屬性最強，其單質(zhì)（O2和O3）的氧化性最強。8. 在所有氣體中，只有O2能夠供人和動植物呼吸。9. 在O3層中，O3的含量雖然很小，卻可以吸收來自太陽的大部分紫外線。因此，臭氧層被稱為人類和生物的保護傘。10 在氧族元素的單質(zhì)中，O3的化學性質(zhì)最活潑（比O2還活潑）并且臭氧具有不穩(wěn)定、強氧化和漂白能力這三大特性：（1）不穩(wěn)定性：臭氧不穩(wěn)定，在常溫下能緩慢分解生成氧氣，在高溫時可以迅速分解：2O3  = 3O2（2）強氧化性：O3具有極強的氧化性，凡能與空氣或氧氣反應(yīng)的物質(zhì)都能與O3反應(yīng)；Ag、Hg等在空氣或氧氣中不易被氧化的金屬也

3、能與O3反應(yīng)：2Ag + 2O3 =  Ag2O2+ 2O2、  Hg + O3 = HgO + O2（3）漂白性：臭氧具有漂白性，實質(zhì)是染料受到O3的強烈氧化作用而褪色。11. 在氧族元素與氫元素形成的化合物中，只有H2O2是強氧化劑。H2O2在酸性或堿性溶液中都具有強氧化性，其還原產(chǎn)物為H2O（氧元素由1價還原為2價）。如：H2O2 + 2I + 2H+ = I2 +2H2O、PbS + 4H2O2 = PbSO4 + 4H2O。并且使用H2O2作氧化劑不會引入新雜質(zhì)，因此，H2O2被稱為“綠色”氧化劑。12. 在氧族元素中的氫化物（H2R）中，H2O的沸點最高，最穩(wěn)定

4、，且呈中性。二、硫元素及其化合物的特殊性1. 在氧族元素中，硫元素與氫元素能形成硫化物（H2S）和過硫化物（H2S2）。2. 在氧族元素中，硫元素與金屬能形成硫化物（Na2S）、過硫化物（Na2S2）和多硫化物（Na2Sx，x為大于2的正整數(shù)）。3. 硫元素只有在過硫化物（H2S2、Na2S2、FeS2）中顯1價。4. 金屬與非金屬之間越活潑，一般越容易發(fā)生反應(yīng)。常溫下O2與Ag、Hg等金屬不反應(yīng)，但非金屬活潑性比O2弱的S在常溫下卻能與Ag、Hg等金屬反應(yīng)。2Ag + S= Ag2S、 Hg + S = HgS.5. 單質(zhì)硫與變價金屬一般生成低價金屬硫化物，如硫與變價金屬Fe、Cu

5、反應(yīng)分別生成FeS、Cu2S；但S與變價金屬Hg反應(yīng)卻生成HgS。6. 非金屬氧化物之間一般不發(fā)生反應(yīng)，但SO2卻能與NO2反應(yīng)：SO2 + NO2 = SO3 + NO。7. SO2和Cl2都具有漂白性，但等物質(zhì)的量的SO2和Cl2混合卻使二者失去漂白性，這是因為二者發(fā)生反應(yīng)生成無漂白性的物質(zhì)。SO2 + Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl。8. SO2和Cl2都具有漂白性，Cl2能使石蕊試液褪色，但SO2卻不能。9. 濃H2SO4具有強氧化性，SO2、CO和H2都具有還原性，但濃H2SO4不能將SO2、CO和H2氧化，這是因為+6價的硫與+4價硫之間沒有中間價態(tài)， CO和H

6、2 只有在高溫時才表現(xiàn)出還原性。因此可用濃H2SO4干燥SO2、CO和H2。10. 濃H2SO4是一種酸性干燥劑，一般可用于干燥中性和酸性氣體，但不能干燥H2S、HBr、HI等具有還原性的酸性氣體。這是因為濃H2SO4能將其氧化。H2SO4（濃）+ H2S =  S + SO2 + 2H2O、H2SO4（濃）+ 2HBr =  Br2  +  SO2  + 2H2O、H2SO4（濃）+ 2HI =  I2  +  SO2  + 2H2O 11. 酸與酸之間一般不反應(yīng)，但濃H2SO4和亞硫酸能分別和氫硫酸反

7、應(yīng)。H2SO4（濃）+ H2S = S + SO2+ 2H2O、H2SO3 + 2H2S = 3S + 3H2O。12. 酸性氧化物與酸一般不反應(yīng)，但SO2與氫硫酸能夠反應(yīng)。SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O13. 強酸與弱酸鹽反應(yīng)可以制弱酸，弱酸一般不能與強酸鹽反應(yīng)制強酸。但有氫硫酸與CuSO4溶液反應(yīng)可制的強酸。CuSO4+ H2S =  H2SO4 + CuS。    14. 在實驗室用濃H2SO4與NaCl反應(yīng)制取HCl，可以在強熱的條件下進行反應(yīng)生成Na2SO4；但用濃H2SO4與NaNO3反應(yīng)制取HNO3時，卻不能強熱，只能微熱生成

8、NaHSO4。H2SO4（濃）+ 2NaCl                                    Na2SO4 + 2HCl H2SO4（濃）+ NaNO3      &#

9、160;        NaHSO4 + HNO3。15. 鋇鹽一般有毒，但BaSO4卻無毒，可做“鋇餐”。16. 同素異形體之間的轉(zhuǎn)化一般屬于化學變化，如O2和O3、白磷與紅磷、金剛石與石墨之間的轉(zhuǎn)化等均屬于化學變化；但斜方硫與單斜硫之間的轉(zhuǎn)化（S8的組成及硫原子之間的化學鍵均未變化，只是S8分子大晶體里的排列方式不同）卻屬于物理變化。、17. 活潑金屬與稀H2SO4反應(yīng)，一般速率很快；但活潑金屬Ca、Ba與稀H2SO4反應(yīng)時，由于生成CaSO4、BaSO4沉淀物附于金屬表面，致使反應(yīng)速率很慢。18.在金屬活動順

10、序表中，位于氫后面的金屬與非氧化性酸一般不反應(yīng)，但Cu與氫硫酸可以反應(yīng)。Cu + H2S =  H2 + CuS19. 非金屬元素的單質(zhì)與其最高價含氧酸一般不反應(yīng)，但硫元素的單質(zhì)與其最高價含氧酸濃硫酸可以反應(yīng)。2H2SO4（濃）+ S =  3 SO2+ 2H2O20. 在非金屬元素的含氧酸中，只有濃硫酸具有吸水性、脫水性和強氧化性這三大特性。.吸水性：是指濃硫酸中的硫酸分子吸收游離態(tài)的水，跟水分子結(jié)合，生成一系列硫酸水合物。因為濃硫酸中存在大量未電離的硫酸分子，能強烈地和水分子結(jié)合，生成穩(wěn)定的水合分子：H2SO4·xH2O（x 1、2、3、4），故濃硫酸是一種良

11、好的液態(tài)干燥劑，常用來干燥中性和酸性氣體，如H2、O2 、CO2 、SO2、Cl2、HCl等，若將其敞口久置就會因吸水而稀釋。    .脫水性：是指濃硫酸能將有機化合物（特別是糖類）中的氫、氧原子按2 : 1的數(shù)目脫去（相當于水的組成），使某些有機物發(fā)生炭化而變黑如：C12H22O11                    12C + 11H2O、 C2H5OH  C

12、2H4+ H2O.強氧化性：是指濃硫酸分子中+6價的硫容易得到電子的性質(zhì)，即濃硫酸有很強的氧化性，這是由于硫酸分子中處于最高價態(tài)的+6價的硫元素引起的。在加熱的條件下，它能氧化許多金屬、少數(shù)非金屬及某些具有強還原性的化合物，濃硫酸的還原產(chǎn)物一般為SO2。Cu 2H2SO4(濃)  CuSO4SO22H2OC 2H2SO4（濃） 2H2O2SO2CO22HI + H2SO4(濃) =  I2 SO22H2O21. 在常溫下，濃硫酸能使Fe、Al、Cr等金屬產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象。22. 給稀硫酸加熱蒸發(fā)水分，不能制的純硫酸，只能得到98.3的濃硫酸。23. NaHSO4、KHSO4等硫

13、酸氫鹽，雖然屬于鹽，但具有酸的一些通性，如：2NaHSO4 + Fe =  Na2SO4 + FeSO4  + H2、2NaHSO4 + Na2CO3 = 2Na2SO4 + CO2+ H2O三、硒、碲、釙元素及其化合物的特殊性1. 在氧族元素的單質(zhì)中，只有硒是半導體。2. 在氧族元素中，硒元素是人體必需的一種微量元素。并且，硒元素被人們稱為“抗癌大王”。3. 元素的非金屬性越強，其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性一般也強；而硒的非金屬性比硫弱，但硒酸（H2SeO4）的酸性比硫酸（H2SO4）強。4. 在氧族元素的單質(zhì)中，非金屬單質(zhì)碲能夠?qū)щ姟?. 在氧族元素的單質(zhì)中，碲通常不

14、能與氫氣直接化合，只能通過其他反應(yīng)間接制取碲化氫。6. 在氧族元素的氫化物中，碲化氫最不穩(wěn)定，碲化氫的還原性最強。7. 在氧族元素中，只有釙為金屬元素。并且，釙的原子序數(shù)最大、原子半徑最大。8. 在氧族元素的單質(zhì)中，釙的熔沸點最高，密度最大。四、例題分析【例題1】（09福建高考） 能實現(xiàn)下列物質(zhì)間直接轉(zhuǎn)化的元素是  A. 硅            B. 硫         &#

15、160;   C. 銅            D. 鐵解析：A項，SiO2不與水反應(yīng)，錯；B項，S與O2生成SO2，再與H2O生成H2SO3，可以與NaOH生成Na2SO3，B項正確。C項中CuO，D項中Fe3O4均不與H2O反應(yīng)，故錯。答案：B【例題2】（09年廣東高考）常溫下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可發(fā)生如下兩個反應(yīng)：2Fe2+ + H2O2 +2H+ = 2Fe3+ + 2H2O，2Fe3+ + H2O2 = 2Fe2+ + O2+ 2H+

16、下列說法正確的是AH2O2的氧化氫比Fe3+ 強，其還原性比Fe2+ 弱B在H2O2分解過程中，溶液的pH逐漸下降 C在H2O2分解過程中， Fe2+ 和Fe3+ 的總量保持不變DH2O2生產(chǎn)過程要嚴格避免混入Fe2+解析：結(jié)合題給兩個方程式，由氧化還原反應(yīng)的強弱比較規(guī)律可知，氧化性：是氧化劑大于氧化產(chǎn)物，還原性：是還原劑大于還原產(chǎn)物，因此氧化劑H2O2的氧化性比氧化產(chǎn)物Fe3+強，還原劑H2O2的還原性比還原產(chǎn)物為Fe2+ 強，所以A錯誤；兩個方程式相疊加，即H2O2分解生成H2O和O2，由于H2O2呈弱酸性，所以隨著反應(yīng)進行，pH升高，故B錯誤；H2O2分解Fe3+ 或Fe2+ 作催化劑，

17、所以總量不變，因此C正確；因為Fe2+ 可導致H2O2分解，所以H2O2生產(chǎn)過程要避免混入Fe2+，故D也正確。答案：C、D【例題3】（08年海南高考）下圖表示某固態(tài)單質(zhì)A及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系(某些產(chǎn)物和反應(yīng)條件已略去)?；衔顱在常溫常壓下為氣體，B和C的相對分子質(zhì)量之比為4 : 5，化合物D是重要的工業(yè)原料。    （1）寫出A在加熱條件下與H2反應(yīng)的化學方程式_；（2）寫出E與A的氫化物反應(yīng)生成A的化學方程式_；（3）寫出一個由D生成B的化學方程式_；（4）將5 mL 0.10 mol·L1的E溶液與10 mL 0.10 mol

18、83;L1的NaOH溶液混合。寫出反應(yīng)的離子方程式_；反應(yīng)后溶液的pH _7（填“大于”、“小于”或“等于”），理由是_；加熱反應(yīng)后的溶液，其pH_(填“增大”、“不變”或“減小”)，理由是_。解析：由題意知：B和C分別是SO2和SO3。D是H2SO4，A為固體S。E為H2SO3。（1）H2+SH2S（寫成可逆反應(yīng)也正確）（2）H2SO3 + 2H2S 3S+ 3H2O（3）C+2H2SO4（濃）CO2 +2SO2 +2H2O或Cu+ 2H2SO4（濃）CuSO4 +SO2 + 2H2O等（4） H2SO3 +2 OH SO32 + 2 H2O 大于；Na2SO3溶液中SO32發(fā)生水解使溶液顯

19、堿性。增大；升高溫度促進Na2SO3溶液的水解。五、練習【練習1】（08年江蘇高考）將一定量的SO2和含0.7mol氧氣的空氣（忽略CO2）放入一定體積的密閉容器中，550時，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O2      2SO3（正反應(yīng)放熱）。反應(yīng)達到平衡后，將容器中的混合氣體通過過量NaOH溶液，氣體體積減少了21.28 L；再將剩余氣體通過焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O2，氣體的體積又減少了5.6 L（以上氣體體積均為標準狀況下的體積）。（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）請回答下列問題：（1）判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志是 &

20、#160;                 。（填字母）aSO2和SO3濃度相等             bSO2百分含量保持不變c容器中氣體的壓強不變          dSO3的生成速率與SO2的消耗速率相等e容器中混合氣體的

21、密度保持不變（2）欲提高SO2的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是               。（填字母）      a向裝置中再充入N2               b向裝置中再充入O2 c改變反應(yīng)的催化劑      

22、;         d升高溫度（3）求該反應(yīng)達到平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率（用百分數(shù)表示）。（4）若將平衡混合氣體的5%通入過量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？解析：（1）b、c          （2）b（3）消耗的O2物質(zhì)的量：  0.7 mol 5.6 L/22.4 L·mol1 0.45 mol       生成的SO3物質(zhì)的量： 0.45 mol

23、15;2 0.9 molSO2和SO3的物質(zhì)的量和： 21.28 L/22.4 L·mol1 0.95 mol     反應(yīng)前的SO2物質(zhì)的量：0.95 mol      SO2的轉(zhuǎn)化率：0.9 mol /0.95 mol ×100 94.7（4）在給定的條件下，溶液呈強酸性，BaSO3不會沉淀。因此BaSO4的質(zhì)量： 0.9 mol×233 g/mol ×0.05 10.485 g答案：略【練習2】（09年四川高考）過氧化氫是重要的氧化劑、還原劑，它的水溶液又稱為雙氧水，常

24、用作消毒、殺菌、漂白等。某化學興趣小組取一定量的過氧化氫溶液，準確測定了過氧化氫的含量，并探究了過氧化氫的性質(zhì)。.測定過氧化氫的含量請?zhí)顚懴铝锌瞻祝海?）移取10.00 mL密度為 g/mL的過氧化氫溶液至250 mL _(填儀器名稱)中，加水稀釋至刻度，搖勻。移取稀釋后的過氧化氫溶液25.00 mL至錐形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸餾水稀釋，作被測試樣。（2）用高錳酸鉀標準溶液滴定被測試樣，其反應(yīng)的離子方程式如下，請將相關(guān)物質(zhì)的化學計量數(shù)及化學式填寫在方框里。MnO4  + H2O2 + H+ = Mn2+ + H2O + _（3）滴定時，將高錳酸鉀標準溶液注入_（填“酸式”或“堿式

25、”）滴定管中。滴定到達終點的現(xiàn)象是_*。（4）重復(fù)滴定三次，平均耗用c mol/L KMnO4標準溶液VmL，則原過氧化氫溶液中過氧化氫的質(zhì)量分數(shù)為_。（5）若滴定前滴定管尖嘴中有氣泡，滴定后氣泡消失，則測定結(jié)果_（填“偏高”或“偏低”或“不變”）。.探究過氧化氫的性質(zhì)     該化學小組根據(jù)所提供的實驗條件設(shè)計了兩個實驗，分別證明了過氧化氫的氧化性和不穩(wěn)定性。（實驗條件：試劑只有過氧化氫溶液、氯水、碘化鉀淀粉溶液、飽和硫化氫溶液，實驗儀器及用品可自選。）請將他們的實驗方法和實驗現(xiàn)象填入下表： 實驗內(nèi)容實 驗 方 法實 驗 現(xiàn) 象驗證氧化性  驗證不穩(wěn)定性   【解析】.（1）根據(jù)題意應(yīng)該選用