考點17氧族元素
1.復(fù)習(xí)重點
1.氧族元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的遞變規(guī)律;
2.硫單質(zhì)、臭氧、過氧化氫、硫化氫的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì);
3.重點是硫的化學(xué)性質(zhì)及氧族元素性質(zhì)遞變規(guī)律。
2.難點聚焦
(一)、氧族元素的原子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的遞變規(guī)律
元素
氧(O)
硫(S)
硒(Se)
碲(Te)
核電荷數(shù)
8
16
34
52
最外層電子數(shù)
6
6
6
6
電子層數(shù)
2
3
4
5
化合價
-2
-2,+4,+6
-2,+4,+6
-2,+4,+6
原子半徑
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密度
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與H2化合難易
點燃劇烈反應(yīng)
加熱時化合
較高溫度時化合
不直接化合
氫化物穩(wěn)定性
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氧化物化學(xué)式
――
SO2
SO3
SeO2
SeO3
TeO2
TeO3
氧化物對應(yīng)水化物化學(xué)式
――
H2SO3
H2SO4
H2SeO3
H2SeO4
H2TeO3
H2TeO4
最高價氧化物水化物酸性
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元素非金屬性
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(二)臭氧和過氧化氫
臭氧和氧氣是氧的同素異形體,大氣中臭氧層是人類的保護(hù)傘
過氧化氫不穩(wěn)定分解,可作氧化劑、漂白劑。
歸納知識體系
一、硫及其化合物的性質(zhì)
1、氧化性酸與酸的氧化性的區(qū)別
酸根部分易得電子――有氧化性――氧化性酸
酸的氧化性應(yīng)包括H+的氧化性(酸所共有的)與酸根的氧化性(氧化性酸的特點)兩種類型
2、根據(jù)氯氣、硫等非金屬單質(zhì)性質(zhì)的學(xué)習(xí),掌握非金屬單質(zhì)性質(zhì)的一般方法應(yīng)從下列幾個方面分析:
與氫氣的反應(yīng);與金屬的反應(yīng);與氧氣的反應(yīng);與非金屬的反應(yīng);與水的反應(yīng);與氧化物的反應(yīng);與堿的反應(yīng);與酸的反應(yīng);與鹽的反應(yīng);(與有機(jī)物反應(yīng))等。
3、掌握化合物性質(zhì)的一般方法應(yīng)從下列幾個方面分析:
穩(wěn)定性;可燃性;酸堿性;氧化性和還原性;特殊性等。
3.例題精講
[例1]哪些實驗事實說明氯元素的非金屬性比硫元素強(qiáng),并用原子結(jié)構(gòu)知識加以解釋。
解析:目前,已學(xué)習(xí)過多種非金屬元素,通過鹵族、氧族元素的學(xué)習(xí)可得出,比較兩種非金屬元素的非金屬性相對強(qiáng)弱一般可根據(jù)以下幾方面的實驗事實:①非金屬單質(zhì)與H2化合的難易以及氫化物的穩(wěn)定性大。虎谧罡邇r氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱;③非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)。
答案:可以說明氯元素非金屬性比硫元素強(qiáng)的主要實驗事實有:①氯氣與氫氣反應(yīng)時光照可發(fā)生爆炸,反應(yīng)劇烈,硫單質(zhì)加熱變?yōu)檎魵獠趴膳cH2化合,且H2S不如HCl穩(wěn)定;②H2SO4的酸性不如HClO4強(qiáng);③H2S與Cl2反應(yīng)可生成硫單質(zhì);④鐵與Cl2反應(yīng)生成FeCl3,而硫與鐵反應(yīng)生成FeS。
S、Cl兩原子電子層數(shù)相同,但Cl原子最外層電子數(shù)較多,且Cl原子半徑比S原子小,最外層電子受原子核的引力較大,故氯元素非金屬性應(yīng)比硫元素強(qiáng)。
點評:結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),本題意在運用以前所學(xué)的知識,來指導(dǎo)元素化合物知識的學(xué)習(xí),以此來加深對原子結(jié)構(gòu)和元素周期律知識的理解。
[例2]含有硒(Se)的保鍵品已進(jìn)入市場,已知該元素與氧具有相同的最外層電子數(shù)。則下列關(guān)于硒的敘述中不正確的是
A.最高價氧化物的化學(xué)式為SeO3
B.單質(zhì)Se是一種半導(dǎo)體材料
C.原子半徑比硫大,比溴小
D.單質(zhì)的氧化性比氯氣弱,比溴強(qiáng),比O3弱
解析:本題解題的關(guān)鍵在于搞清楚Se與O、S、Cl、Br等元素在元素周期表中的相對位置關(guān)系及Se單質(zhì)和臭氧的特殊性質(zhì)。如Se可作為半導(dǎo)體材料,臭氧是很強(qiáng)的氧化劑等。另外元素周期律的知識是判斷選項正誤的鑰匙。
Se位于元素周期表的第ⅥA族,最外層為6個電子,故最高價為+6價,最低價為-2價,因此最高價氧化物的形式為SeO3。再由于Se原子半徑較S原子的大,故體現(xiàn)部分金屬性質(zhì)。硒可作為半導(dǎo)體材料。因此選項A、B都正確。
根據(jù)O、S、Cl、Br與Se在元素周期表中的相對位置關(guān)系,運用元素周期律的知識不難判斷出原子半徑大小關(guān)系為:Se>S、Se>Br;單質(zhì)的氧化性的關(guān)系為O3>O2>S>Se、Cl2>Br2>Se,因此可判斷C、D兩選項中的部分判斷存在錯誤。
答案:CD
點評:在學(xué)習(xí)元素化合物知識時,應(yīng)能利用結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 用途之間的相互關(guān)系,類比同族中代表性元素,抓住同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變性來分析、推理未知的或不太熟悉的元素或化合物的性質(zhì),是學(xué)習(xí)元素化合物知識或解決部分信息遷移題的常見思維方法。
[例3]0.1 mol某單質(zhì)跟足量的硫充分反應(yīng)后,質(zhì)量增加1.6 g,則組成這種單質(zhì)的元素是
A.鐵 B.銅 C.鋁 D.鉀
解析:充分反應(yīng)后,質(zhì)量增加的1.6 g必為參加反應(yīng)的硫的質(zhì)量,則n(S)=
,說明:n(單質(zhì)):n(S)=0.1
mol∶0.05 mol=2∶1。分析四個選項,符合該反應(yīng)物質(zhì)的量之比(2∶1)的,只有Cu和K,2Cu+S
Cu2S,2K+S
K2S。
答案:BD
點評:本題涉及到S單質(zhì)的氧化性,是基礎(chǔ)知識,但由于其氧化性相對較弱,遇到一些變價金屬時,許多同學(xué)往往把握不準(zhǔn)。通過此題,可以幫助學(xué)生掌握該知識點,同時也可培養(yǎng)學(xué)生思維的敏捷性和嚴(yán)密性。有助于同學(xué)們分析和定量處理所學(xué)化學(xué)反應(yīng)能力的培養(yǎng)。
[例4]1995年諾貝爾化學(xué)獎授予致力于研究臭氧層被破壞問題的三位環(huán)境化學(xué)家,大氣中的臭氧層可濾除大量的紫外線,保護(hù)地球上的生物,氟利昂(如CCl2F2)可在光的作用下分解,產(chǎn)生Cl原子,Cl原子會對臭氧層產(chǎn)生長久的破壞作用(臭氧的分子式為O3),有關(guān)反應(yīng)為:
O3 O2+O Cl+O3====ClO+O2 ClO+O====Cl+O2
總反應(yīng):2O3====3O2
(1)在上述臭氧變成氧氣的反應(yīng)過程中,Cl是
A.反應(yīng)物 B.生成物 C.中間產(chǎn)物 D.催化劑
(2)O2和O3之間的關(guān)系是 。
因此,第1題的答案是選項D。
O3和O2都是單質(zhì),而且都是由氧元素構(gòu)成的單質(zhì),只是它們的分子組成不相同,由此可見,O3和O2屬于“由同種元素構(gòu)成的不同單質(zhì)”這一基本特征,它們應(yīng)屬于氧的兩種同素異形體。
答案:(1)D (2)同素異形體
點評:本組試題是信息遷移試題。它引用了1995年諾貝爾化學(xué)獎授予的研究項目,并介紹了氟利昂破壞大氣臭氧層的反應(yīng)機(jī)理。
題目的取材較新,而且是當(dāng)前環(huán)境化學(xué)中被關(guān)注的焦點之一,但是,設(shè)問的情境卻不難,通過簡單的思考,就會正確回答。
[例5](1994年全國)下列反應(yīng)適用于實驗室制備氧氣的是
①高錳酸鉀熱分解
解析:回答第1題時,要注意觀察總反應(yīng),此反應(yīng)的反應(yīng)物是O3,生成物是O2,顯然選項A、B都可以立即排除,又由于反應(yīng)物中不含氯元素,氯原子顯然也不會是中間產(chǎn)物,因而選項C當(dāng)然也不是本題答案。這樣可判斷,氯原子只能是催化劑。從給出的反應(yīng)歷程看,第二、三兩步反應(yīng)很明確地顯示了氯原子在反應(yīng)前后組成與質(zhì)量都不變的這一特征。
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
②硝酸銨熱分解
2NH4NO34H2O+2N2↑+O2↑
③過氧化氫催化分解2H2O22H2O+O2↑
④二氧化氮熱分解2NO22NO+O2
A.只有① B.①和② C.①和③ D.①③④
解析:在本題所給出的4個反應(yīng)中,除了高錳酸鉀熱分解反應(yīng)是眾所周知的實驗室里氧氣的制法之外,過氧化氫催化分解也可以方便地用于實驗室制備氧氣。為此,可將二氧化錳置于一只燒瓶內(nèi),從分液漏斗中滴入過氧化氫立即有氧氣產(chǎn)生,并可用控制滴速的方法來調(diào)節(jié)產(chǎn)生氧氣的氣流量。
硝酸銨的熱分解不能用于實驗室制氧氣。一方面因為溫度不同硝酸銨分解的產(chǎn)物不同,即使發(fā)生了題目所指出的反應(yīng),生成的是氮氣和氧氣的混合氣體,難以分離;同時,硝酸銨受熱易發(fā)生爆炸,因而缺乏可靠的安全性。
NO2的熱分解也顯然不能用于實驗室制備氧氣。氣體作為反應(yīng)物不易控制,即使反應(yīng)實現(xiàn)了,兩種氣體也不易分離,而且它們在常溫下還可能化合起來再生成NO2。
答案:C
點評:一般說來,物質(zhì)的實驗室(尤其是在中學(xué)化學(xué)實驗室里)制法所要求的條件大致為:反應(yīng)盡可能快一些,反應(yīng)條件盡可能簡單,操作比較易行,盡量使制備的產(chǎn)物單一易于分離;而對反應(yīng)物的成本、能耗,可以較少考慮,盡可能使用常用的儀器設(shè)備,如試管、燒瓶、燒杯等等,反應(yīng)較為安全。
[例6]臭氧(O3)是一種有點腥氣味的淡藍(lán)色氣體,它具有比氧氣更強(qiáng)的氧化性。臭氧能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán),反應(yīng)中有氧氣產(chǎn)生,這個反應(yīng)的化學(xué)方程式是: ,這個反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是 ,還原產(chǎn)物是 。
解析:由題干信息可知這是一個牽涉由臭氧(O3)與KI發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。淀粉碘化鉀試紙變藍(lán),說明有單質(zhì)(I2)產(chǎn)生,產(chǎn)物中還同時產(chǎn)生氧氣(O2)。由化合價分析,生成氧氣的O元素價態(tài)不變,即實際并沒有參加氧化反應(yīng),因此可推知起氧化作用的實際上是臭氧中的部分氧原子。被還原的氧原子在有水存在的情況下一般產(chǎn)物為OH-,與K+組成產(chǎn)物中的KOH,因此反應(yīng)中還須有H2O參加反應(yīng),從而解決問題。
答案:方程式:O3+2KI+H2O====I2+O2+2KOH;氧化產(chǎn)物:碘單質(zhì)(I2);還原產(chǎn)物:氫氧化鉀(KOH)。
點評:本題屬信息挖掘題,要善于挖掘分析題給信息,抓住“淀粉KI試紙變藍(lán)”這一特征(暗示有I2單質(zhì)生成),充分利用氧化還原的規(guī)律來解決問題。
[例7](1999年廣東,25)針對以下A~D四個涉及H2O2的反應(yīng)(未配平),填寫空白
A.Na2O2+HCl――H2O2+NaCl
B.Ag2O+H2O2――Ag+O2+H2O
C.H2O2H2O+O2
D.H2O2+Cr2(SO4)3+KOH――K2CrO4+K2SO4+H2O
(1)H2O2僅體現(xiàn)氧化性的反應(yīng)是(填代號) 。
(2)H2O2既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)還原性的反應(yīng)是(填代號) 。
(3)H2O2體現(xiàn)弱酸性的反應(yīng)是(填代號) ,其理由為 。
解析:反應(yīng)A是一個非氧化還原反應(yīng)。鹽酸是為人熟知的強(qiáng)酸,它與Na2O2反應(yīng)除了生成鹽以外還得到H2O2,按照“強(qiáng)酸可置換弱酸”的規(guī)律,在此反應(yīng)中H2O2表現(xiàn)出弱酸的性質(zhì)。
反應(yīng)B中Ag2O變成單質(zhì)銀,可見H2O2當(dāng)是一種還原劑,其中的氧元素應(yīng)合理地認(rèn)為轉(zhuǎn)化成為氧氣。至于生成物中的水,其氧元素可認(rèn)為從氧化銀而來。
過氧化氫的分解反應(yīng)C,是一個自身氧化還原反應(yīng),H2O2既表現(xiàn)了氧化性,又表現(xiàn)了還原性。
答案:(1)D (2)C
(3)A 這一反應(yīng)可看作是強(qiáng)酸制取弱酸的反應(yīng)
點評:本題以過氧化氫為素材,考查考生有關(guān)氧化還原的基礎(chǔ)知識以及思維的嚴(yán)密性,同時考查對具體問題的分析判斷能力。
4.實戰(zhàn)演練
一、選擇題?
1.(上海高考題)過氧化氫的沸點比水高,但受熱容易分解。某試劑廠先制得7%~8%的過氧化氫溶液,再濃縮成30%溶液時,可采用的適宜方法是
A.常壓蒸餾 B.減壓蒸餾?
C.加生石灰常壓蒸餾 D.加壓蒸餾
2.下列敘述不正確的是
A.硒可以與鈉組成化合物Na2Se?
B.硒化氫水溶液的酸性比氫硫酸弱?
C.硒酸的酸性比硫酸的酸性弱?
D.硒化氫在空氣中完全燃燒時,生成二氧化硒和水
3.碲元素及其化合物不可能具有的性質(zhì)是
A.碲的化合價有-2價、+4價、+6價?
B.碲的氧化物有TeO2和TeO3?
C.碲能與氫氣直接化合,且H2Te比H2Se穩(wěn)定?
D.單質(zhì)碲呈銀白色,還原性比硒強(qiáng)
4.含有硒的保健品已開始進(jìn)入市場,已知硒元素與鉀元素同周期,則下列關(guān)于硒的敘述不正確的是
A.原子序數(shù)為24?
B.氣態(tài)氫化物為H2Se?
C.非金屬性比溴弱?
D.最高價含氧酸為H2SeO4?
5.下列有關(guān)硫化氫性質(zhì)的說法正確的是?
A.給盛硫化氫的容器加熱會產(chǎn)生黃色物質(zhì)?
B.由于硫化氫不穩(wěn)定,所以久置的氫硫酸會變渾濁?
C.硫化氫具有強(qiáng)還原性,故氫硫酸在反應(yīng)中只能作還原劑?
D.氫硫酸是弱酸,無法通過復(fù)分解反應(yīng)制取強(qiáng)酸?
6.下列物質(zhì)中既能與H2S反應(yīng),又能與溴水反應(yīng)的是?
A.FeSO4溶液?
B.Na2S溶液?
C.CuSO4溶液?
D.氯水?
7.同溫同壓下,燃燒20 mL H2S用去O2 16 mL,則充分燃燒的H2S與不充分燃燒的H2S的質(zhì)量之比為?
A.1∶2 B.2∶3
C.7∶3 D.3∶7?
8.關(guān)于O3的說法中錯誤的是?
①O3具有刺激性臭味,因此被稱為“臭氧”?
②O2與O3是氧元素的同素異形體?
③O3比O2密度大,也比O2易溶于水?
④O3比O2穩(wěn)定,高溫下不易分解?
⑤臭氧有漂白和消毒作用?
⑥空氣中微量O3可以刺激中樞神經(jīng),加快血液循環(huán),因此空氣中O3含量越高越好?
⑦空氣中高壓放電、高壓電機(jī)和復(fù)印機(jī)工作都會有O3生成?
A.①②③ B.④⑤⑥?
C.④⑥ D.⑤⑦?
9.下列能說明元素R一定為氧族元素的是?
A.R為非金屬元素,其氧化物對應(yīng)水化物分子式為H2RO3?
B.R的單質(zhì)與H2化合成H2R?
C.R的單質(zhì)與鋁化合成Al2R3?
D.R的氫化物的水溶液呈酸性
10.R為短周期元素,其原子所具有的電子層數(shù)為最外層電子數(shù)的一半,它可能形成的含氧酸根離子有
①R2O ②RO
③R2O
④RO
,下列判斷正確的是?
A.當(dāng)它形成①時,不可能形成②③?
B.當(dāng)它形成②時,不可能形成③④?
C.當(dāng)它形成①時,不可能形成④?
D.當(dāng)它形成②時,可能形成④
二、非選擇題(共50分)?
11.過氧化氫(H2O2)俗名雙氧水,醫(yī)療上可作外科消毒劑。?
(1)向含有酚酞的NaOH溶液中滴加雙氧水,溶液由紅色褪至無色,主要原因是雙氧水具有 性。?
(2)將雙氧水加入酸化的高錳酸鉀溶液中,溶液紫紅色消褪,此時雙氧水表現(xiàn)出 性。
(3)久置的油畫,白色部分(PbSO4)常會變黑(PbS),雙氧水揩擦后又恢復(fù)原貌,有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
12.(6分)今有五種硫的化合物①H2S ②K2S ③Al2S3 ④CuS ⑤FeS,其中(填序號):
(1)不能由兩種單質(zhì)化合而成,只能在溶液中由兩種離子反應(yīng)而生成的是 。
(2)只能由兩種單質(zhì)化合而成,不能在溶液中由兩種離子反應(yīng)生成的是 。
(3)既能由兩種單質(zhì)化合生成,又能在溶液中由兩種離子反應(yīng)生成的是 。
13.(4分)將a g硫粉隨機(jī)分成兩份,第一份與足量O2反應(yīng)制得SO2,第二份先與足量鐵混合加熱,再將所得產(chǎn)物投入稀H2SO4中,得H2S。將SO2與H2S混合,結(jié)果得硫a/3。,求第一份的質(zhì)量。
14.(1)將m g鐵粉和n。缌蚍劬鶆蚧旌,在密閉容器中加熱到紅熱,冷卻后加入多少毫升b mol?L-1的鹽酸就不再產(chǎn)生氣體?若把已放出的氣體收集起來,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積共是多少升??
(2)若把0.1 mol鐵粉和
15.(6分)已知硫和氧同族,性質(zhì)相似,請用化學(xué)方程式解釋下列實驗現(xiàn)象:?
(1)CS2和Na2S水溶液一起振蕩,水溶液由無色變有色 。
(2)P2S5溶于K2S水溶液中 。
(3)Na2S2溶液中加稀HCl產(chǎn)生淺黃色沉淀 。
16.某待測溶液(陽離子為Na+)中可能會有SO、S2-、SO
、Cl-、Br-、NO
、CO
、HCO
中的一種或若干種。進(jìn)行下列實驗(如下圖所示)(每次實驗所加試劑均過量):
回答以下問題:?
(1)待測液是否含有SO、SO
?答:
(2)沉淀B的化學(xué)式為 。
(3)根據(jù)以上實驗,待測液中肯定沒有的離子是 ,肯定存在的離子是 。
17.(10分)取兩種鈉的正鹽A和B,溶于
(1)A、B、C、E各為何物??
(2)溶液D、F中各含哪些物質(zhì)?它們的物質(zhì)的量濃度各為多少??
(3)寫出有關(guān)反應(yīng)方程式。
一、1.解析:液態(tài)物質(zhì)的沸點與壓強(qiáng)有關(guān),減小壓強(qiáng),能降低其沸點,這樣就能在溫度不變的情況下使水蒸發(fā)而H2O2又不會分解。?
答案:B?
2.B 3.C 4.A 5.AB 6.B 7.D 8.C 9.BC 10.A?
二、11.(1)氧化 (2)還原?
(3)PbS+4H2O2===PbSO4+4H2O?
12.(1)④ (2)②③ (3)①⑤?
13.g(H2S過量),
g(SO2過量)?
14.(1)
(2)過量鐵粉被氧化為氧化物,與酸反應(yīng)不再產(chǎn)生氣體,故產(chǎn)生氣體體積小于
15.(1)CS2+Na2S===Na2CS3?
(2)P2S5+K2S===2KPS3?
(3) Na2S2+2HCl===2NaCl+S↓+H2S↑
16.(1)含有SO或SO
中的一種,或兩種都有。
(2)BaCO3?
(3)Br-、S2-
CO、HCO
(除SO
或SO
以外)
17.(1)A:Na2S B:Na2SO
(2)D中:NaCl 0.1 mol?L-1,HCl 0.1 mol?L-1,H2S 0.02 mol?L-1
F中:NaCl 0.1 mol?L-1,HCl 0.1 mol?L-1
(3)2Na2S+Na2SO3+6HCl===6NaCl+3S↓+3H2O?
2Na2S+4HCl===4NaCl+2H2S
S+O2SO2?
2H2S+SO2===3S↓+2H2O
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