5氧族元素Word格式.docx
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⑶化学性质:
既表现还原性(主要),也表现氧化性(次要)
①与非金属反应
与O2反应:
S+O2
SO2,(表现氧化性)表现还原性
与H2反应:
S+H2
H2S,
②与金属反应(表现氧化性)
与Cu反应:
2Cu+S
Cu2S
Fe+S
FeS
③与碱溶液反应-岐化反应(既表现氧化性,又表现还原性)
与NaOH溶液反应:
3S+6NaOH(热)=2Na2S+Na2SO3+3H2O
二、硫的氢化物和氧化物及过氧化氢
1.硫的氢化物和氧化物
类别
氢化物
氧化物
结
构
H2S
SO2
SO3
化学键
极性键
色、味、态
无色、有臭鸡蛋气味的气体
无色有刺激性气味的气体
————
毒性
有毒气体,空气污染物
化学
性
质
性质
概述
还原性
还原性、氧化性
氧化性
还原性
2H2S+O2(足量)=2S+2H2O
2H2S+3O2(不足)=2SO2+2H2O
2H2S+SO2=3S↓+2H2O
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
2SO2+O2
2SO3
与水
反应
溶于水,不与水反应
所得水溶液酸性很弱
SO2+H2O
H2SO3
SO3+H2O=H2SO4
稳定性
不稳定H2S
H2+S
检验
湿润的Pb(Ac)2试纸
品红试液
2.过氧化氢:
(1)结构:
过氧化氢的分子式是H2O2,电子式是
(2)物理性质:
它的水溶液俗称双氧水,无色溶液,呈弱酸性。
(3)化学性质它广泛用于漂白、消毒,还可用为火箭燃料。
①不稳定性:
。
②还原性:
5H218O2+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+518O2↑+K2SO4+8H2O
③氧化性:
H2O2+2Fe2++2H+=2H=2H2O+2Fe2+
3.漂白原理比较
Cl2
漂白原因
SO2与H2O反应生成的H2SO3能与某些有色物结合成不稳定无色物质
Cl2与H2O反应生成HClO具有强氧化性,将有色物氧化成无色物质
漂白效果
不稳定,加热能复原
稳定
漂白范围
某些有色物质
大多数有机有色物质
有机色质
作用实例
品红褪色红色
紫色石蕊红色
品红褪色不显红色
紫色石蕊先变红随即褪色
与一些无机有色物质作用
溴水
氯水SO2
KMnO4溶液均褪色
溴水
氯水Cl2
KMnO4溶液均不褪色
混合作用
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl漂白作用大大减弱
4.环境污染:
空气中SO2和氮氧化物随雨水降下就成为酸雨。
正常雨水的pH约为5.6(这是由于CO2溶于雨水的缘故),酸雨的pH值<
5.6。
空气中二氧化硫主要来自化石燃料的燃烧、火山爆发等。
三、硫酸和硫酸盐
1.硫酸的物理性质:
沸点高,难挥发,极易溶于水;
浓硫酸溶解时可放出大量的热。
2.稀H2SO4:
在水溶液中发生完全电离,溶液中主要以离子形式存在,电离方程式:
H2SO4=2H++SO42-,主要表现酸性(氢元素得电子),
与金属单质反应:
如Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,
与碱性氧化物反应:
如Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O
如CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
与盐反应:
如:
BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl
3.浓H2SO4:
主要以H2SO4分子的形式存在,具有一些特殊的性质。
(1)吸水性:
利用浓H2SO4的吸水性,其常用作干燥剂。
(2)脱水性:
浓H2SO4能够将有机物里的氢、氧元素按原子个数2:
1的比例脱去。
(3)强氧化性:
(S元素得电子)
A.常温下,铁、铝遇浓H2SO4发生“钝化”。
原因:
金属表面形成了致密的氧化物保护层。
所以常温下可用铝槽车装运浓硫酸。
B.能氧化不活泼的金属,如与Cu反应的化学方程式为:
Cu+2H2SO4
CuSO4+SO2↑+2H2O
C.能氧化非金属单质,如与C反应的化学方程式为:
C+2H2SO4
CO2↑+2SO2↑+2H2O
4.
(1)SO42—的检验:
先加稀盐酸,再加氯化钡溶液,如出现白色沉淀说明溶液中含有SO42-
(2)SO32—的检验:
先加稀盐酸,产生的气体带有刺激性气味,将其通入品红溶液,现象是溶液颜色褪色;
或通入氯化钡溶液,如出现白色沉淀,再加稀盐酸,沉淀溶解,则说明溶液中含有SO32—
5.常见硫酸盐及其用途
俗名
主要成分
石膏(生石膏)
CaSO4·
2H2O
可用于调节水泥硬化时间
绿矾
FeSO4·
7H2O
可用于生产防治缺铁性贫血药剂
蓝矾(胆矾)
CuSO4·
5H2O
——
芒硝
Na2SO4·
10H2O
重晶石
BaSO4
医学上可作钡餐
明矾
KAl(SO4)2·
12H2O
用作净水剂
6.用硫酸制备的几种气体
7.硫酸的工业制法──接触法
(1)生产过程:
三阶段
SO2制取和净化
SO2转化为SO3
SO3吸收和H2SO4生成
三方程
4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g)△H=-3412kJ/mol
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
△H=-196.6kJ/mol
SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)
△H=-130.3kJ/mol
三设备
沸腾炉
接触室
吸收塔
有关
原理
矿石粉碎,以增大矿石与空气的接触面,加快反应速率
热交换器(逆流原理):
冷热气体流向相反,冷的SO2、O2、N2被预热,热的SO3、SO2、O2、N2被冷却.
逆流原理(98.3%的浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流向相反,充分接触,吸收更完全)
设备中排出的气体
净化前:
SO2.N2.O2.矿尘(除尘).砷硒化合物(洗涤).H2O气(干燥),净化后:
SO2.N2.O2
SO2、O2、N2、SO3
尾气:
SO2及N2、O2
不能直接排入大气中
说明
矿尘等杂质易使催化剂“中毒”,水蒸气腐蚀设备、影响生产
反应条件——理论需要:
低温、高压、催化剂;
实际应用:
400℃~500℃、常压、催化剂
实际用98.3%的浓硫酸吸收SO3,以免形成酸雾,不利于三氧化硫(气体)被进一步吸收
(2)尾气处理:
氨水
(NH4)2SO3
(NH4)2SO4+SO2↑
NH4HSO3
四、氧族元素
1.原子结构:
最外层电子数相同(有6个),电子层数、原子半径不同
2.相似点:
主要化合价是-2、+4、+6;
气态氢化物通式是H2X,常见氧化物的通式XO2、XO3,最高价氧化物的水化物的通式是H2XO3或H2XO4
3.递变规律:
从上往下,原子半径递增,单质熔沸点递增,元素非金属性递减,金属性递增,气态氢化物的稳定性递减,最高价氧化物的水化物的酸性递减、碱性递增。
五.知识网络
1.氧、臭氧、过氧化氢之间相互转变关系如下:
2.硫及其化合物之间相互转变关系如下:
考点突破:
考点一:
考查SO2、H2SO3、SO32-的性质等
【经典例题1】如图,在注射器中加入少量Na2SO3晶体,并吸入少量浓硫酸(以不接触纸条为准)。
则下列有关说法正确的是
A.蓝色石蕊试纸先变红后褪色
B.NaOH溶液可用于除去实验中多余的SO2
C.湿润淀粉KI试纸未变蓝说明SO2的氧化性弱于I2
D.品红试纸、沾有KMnO4溶液滤纸均褪色都能证明SO2的漂白性
【解析】SO2漂白能力弱,不足以使石蕊试纸褪色;
Na2SO3与浓硫酸反应产生SO2,SO2属酸性氧化物,可用NaOH溶液吸收;
湿润淀粉KI试纸未变蓝说明SO2不足以将I—氧化为I2,即氧化性弱于I2;
SO2使沾有KMnO4溶液滤纸褪色,表现还原性。
【答案】BC
【拓展练习】
1.下列反应可用化学方程式SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr表示的有
①把SO2气体通入溴水中;
②把液溴加入到SO2的水溶液中;
③把硫酸与Na2SO3反应得到的气体通入溴水中;
④把浓硫酸与溴化氢混和加热得到的红色气体通入水中
A①③④B①③④C①②③D①②③④
2.研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。
(1)根据反应Na2SO3(固)+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O,制备SO2气体。
①用下列简图,在答题卡的方框中画出制备并收集SO2的实验装置(含试剂)示意图。
带孔橡胶塞锥形瓶集气瓶分液漏斗导管液体固体
②实验过程中,使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是___________________________。
(2)将SO2气体分别通入下列溶液中:
①品红溶液,现象是__________________________________________________。
②溴水溶液,现象是__________________________________________________。
③硫化钠溶液,现象是________________________________________________。
(3)有一小组在实验中发现,SO2氧化产生缓慢,以致后续实验现象很不明显,但又不存在气密性问题。
请你推测可能的原因并说明相应的验证方法(可以不填满)
①原因_____________________,验证方法_______________________________。
②原因_____________________,验证方法______________________________。
③原因_____________________,验证方法______________________________。
【拓展练习答案】
1.D
2.
(1)①
②打开分液漏斗上口的活塞,旋开分液漏斗的旋塞,慢慢滴加
(2)①溶液褪色②溶液褪色③有浅黄色溶液(或溶液变浑浊)
(3)①Na2SO3变质取待测试样于试管中,加适量蒸馏水配成溶液,先滴入足量稀盐酸,再滴入BaCl2溶液有白色沉淀生成,则证明该Na2CO3固体变质
②不是浓硫酸用洁净玻璃棒蘸取待测试样,涂白纸不变黑,则证明该溶液不是浓硫酸
考点二:
氧族元素单质及其化合物性质推断
【经典例题2】如图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。
化合物B在常温常压下为气体,B和C的相对分子质量之比为4:
5,化合物D是重要的工业原料。
(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式
____________________________________________________________
(2)写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式___________________________
(3)写出一个由D生成B的化学方程式____________________________________;
(4)将5mL0.10mol·
L-1的E溶液与10mL0.10mol·
L-1的NaOH溶液混合。
①写出反应的离子方程式__________________________________________;
②反应后溶液的pH______7(填“大于”、“小于”或“等于”),理由是________;
③加热反应后的溶液,其pH________(填“增大”、“不变”或“减小”),理由是_____________
【解析】固态单质A能与空气中的氧气反应生成气体物质B,则A可能为C或S等,假定为S,则B为SO2,C为SO3,它们的相对分子质量为64∶80=4∶5,恰好与题意相符(同时也证明A不是C),则D为H2SO4,它是一种重要的工业原料,与题意也相符,进一步证明A为S。
E为H2SO3。
【答案】
(1)H2+S
H2S(写成可逆反应也正确)。
(2)H2SO3+2H2S=3S↓+3H2O。
(3)C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O或Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O等。
(4)①H2SO3+2OH—=SO32—+2H2O。
②大于;
Na2SO3溶液中SO32-发生水解使溶液显碱性。
③增大;
升高温度促进Na2SO3溶液的水解。
1.图示各物质间的转化关系中,A、B是两种正盐,均含有同一种非金属元素,C是一种强酸。
试回答:
(1)气体D是(填化学式,下同),沉淀E是。
(2)气体D与气体X混合时,发生反应的化学方程式为。
(3)G中溶质转化为F中溶质的离子反应方程式为。
(4)A、B两种正盐可能存在多种组合,将其可能的组合中A和B的化学式及其物质的量n(A)、n(B)间应满足关系的数学表示式填入下表中(有几种情况填几种,可不填满也可补充):
组合
A
B
n(A)与n(B)的关系
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1.
(1)H2SS
(2)2H2S+SO2=3S+2H2O
(3)2SO32-+O2=2SO42-
(4)Ⅰ:
Na2SNa2SO3n(A)/n(B)>2;
Ⅱ:
Na2SNa2S2O3n(A)/n(B)>2
考点三:
氧族元素实验探究
【经典例题3】某课外兴趣小组为了探究铁与硫在隔绝空气的条件下反应所得固体M的成分,设计了如右图装置。
倾斜A使稀硫酸(足量)与固体M充分反应,待反应停止后,B装置增重,C装置中溶液无变化,反应后进入量气管气体的体积为VmL(已折算成标准状况)
由上述实验事实可知:
(1)①固体M中一定有的物质是______(填化学式)理由是_________________________
②其中一种物质的质量可以确定为___________g(用代数式表示)。
(2)B装置的名称是________。
写出B装置中反应的离子方程式________________________。
(3)C装置的作用是_________________________,如果实验中没有B装置,则C装置中产生的现象是____________________________________________________________________。
(4)稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体,该固体是_____________,要分离出该固体,在实验操作中,除烧杯外还需要用到的玻璃仪器是_____________。
(5)通过进一步实验,测得固体M中各种成分的质量之和小于反应前铁粉和硫粉的质量之和,产生这种现象的原因可能是_____________
a.M中有未反应的铁和硫b.测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面
c.A中留有反应生成的气体d.气体进入D装置前未用浓硫酸干燥
【解析】从A装置中所给出的物质中有单质硫、铁和稀硫酸以及反应条件和操作步骤可以看出物质之间反应的先后顺序是
(1)硫与铁反应,
(2)稀硫酸与固体混合物的反应,产生的气体依次与NaOH溶液、CuSO4溶液的反应,最后不反应的气体用量气管测出其体积。
此题第一步反应就考到了反应物过量问题。
硫与铁反应生成硫化亚铁,固体M成分有四种可能①两者恰好完全反应,M与稀硫酸反应只有H2S气体,实验结果是只有B装置增重,C装置中溶液无变化,反应后量气管中无气体,A中无固体残余物;
②若铁过量,则M成分是FeS和Fe,加入稀硫酸后生成的气体是H2S、H2,实验结果是B装置增重,C装置中溶液无变化,反应后量气管中有气体(即H2)体积为VmL,A中无固体残余物;
③若硫过量,则生成的气体只有H2S一种,实验结果是只有B装置增重,C装置中溶液无变化,反应后量气管中无气体,A中有固体残余物;
④若两者都没有完全反应则加入足量稀硫酸后除了有H2S、H2生成之外A中左端还应有固体不溶物(硫)。
(1)①FeS、FeB装置增重、量气管有气体。
②V/11200
(2)洗气瓶2OH-+H2S=2H2O+S2--
(3)证明H2S已被完全吸收黑色沉淀
(4)硫漏斗、玻璃棒(5)b、C
1.某工厂排出的废水里含有0.012mol·
L-1的游离态氯和0.002mol·
L-1的氢离子,为了除去废水中的游离态的氯,而且使废水变为中性,有人提出如下方案,在废水排出管的A、B处分别注入一定流量的废烧碱溶液和亚硫酸钠溶液。
如下图所示:
试写出:
(1)A、B处相应加入的物质的化学式A、B。
(2)A、B处反应的离子方程式:
A,B。
(3)每处理1m3的废水,需加入0.05mol·
L-1的Na2SO3溶液多少升?
除去氯后的废水中氢离子的浓度约为多少?
(设溶液体积具有加和性)
2.有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应,都用如右图所示的装置进行实验。
通入SO2气体,将带余烬的木条插入试管C中,木条复燃。
请回答下列问题:
(1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式是:
(2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3。
(3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成。
为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下方案:
将B中反应后的
固体溶解于水
白色
沉淀
仍有部分白色沉淀不溶
解,证明有Na2SO4生成
上述方案是否合理?
。
请简要说明两点理由:
①;
②。
1.
(1)A是Na2SO3、B处加入NaOH
(2)Cl2+SO32-+H2O=2H++2Cl-+SO42-;
H++OH-=H2O;
(3)240L
2.
(1)2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
(2)取白色固体,加稀硫酸,产生能使品红溶液褪色的气体
(3)不合理稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡
如果反应后的固体中还残留Na2O2,它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根
考点四:
硫酸盐晶体中结晶水的测定
1.有关晶体中结晶水的测定实验原理和实验操作步骤如下:
称量→加热→冷却→称量→再加热→再冷却→再量。
直至前后两次称量结果相差不到0.1g为止。
2.实验仪器要求掌握
3.数据处理得出结论
【经典例题4】为了测定某石膏(CaSO4·
xH2O)的组成,即测定x值,做如下实验:
将石膏加热使之脱水,加热过程中固体的质量与时间关系如下图所示。
数据表明当固体质量变为2.72g后不再改变。
则x的值为
A、1B、2C、1.5D、3
【解析】此题属于图象分析题型。
首先应从图中所给出的数据入手,再根椐题干所给的信息解答。
2.72g质量即为无水硫酸钙的质量。
也就是3.44g中所含CaSO4的质量,所以3.44g中含结晶水的质量m(H2O)=3.44g-2.72g=0.72g,n(H2O)=0.72g÷
18g/mol=0.04mol;
n(CaSO4)=2.72g÷
136g/mol=0.02mol;
n(CaSO4):
n(H2O)=0.02:
0.04=1:
2。
【答案】B
1.取纯净的Na2SO3·
7H2Ong,经600℃隔绝空气加热一段时间后,称量,固体质量为mg。
实验表明加热后得到的固体的水溶液的碱性强弱与Na2SO3溶液不同;
进一步实验还表明加热后得到的固体都是中学化学中常见的盐,该固体中各元素的质量分数与Na2SO3完全相同。
为了证明加热后得到的固体的组成,某同学又做了如下实验:
①取加热后得到的固体物质10.71g,溶于水,加入盐酸酸化,出现浑浊,并产生臭鸡蛋气味的气体(该实验在通风橱中进行)。
②将实验①得到的全部混合物过滤、洗涤。
取所有滤液(含洗涤所得液体),加入足量的BaCl2溶液,产生白色沉淀。
③将实验②加入足量的BaCl2溶液后得到的全部混合物过滤、洗涤、烘干、称量,沉淀重13.98g。
回答下列问题:
(1)右图是用已调节好的托盘天平称量Na2SO3·
7H2O时的示意图,该称量方法是否规范?
_______(填“是”或“否”)。
右图所示称量的药品质量为g。
(2)过滤操作需要的玻璃仪器有。
(3)请设计实验证明实验①加入盐酸酸化后,溶液已经呈酸性。
(4)用离子反应方程式说明实验①加入盐酸后变浑浊的原因。
(5)根据对实验现象和数据的分析可以得出,加热后得到的固体含有
(用化学式表示),该固体中各物质的物质的量之比为(按照第一空内填写物质的顺序填写物质的量之比)。
1.
(1)否24.8
(2)漏斗、烧杯、玻璃棒
(3)用玻棒蘸实验①加入盐酸后所得的上层澄清溶液,滴在一小片蓝色石蕊试纸上,如果变红色,说明溶液已经呈酸性
(4)2S2-+SO32-+6H+=3H2O+S↓
(5)Na2SO4Na2SNa2SO36:
2:
5
课外达标:
基础过关
一.选择题(有1个正确答案)
1.意大利科学家使用氧分子和带正电的氧离子作用,合成出新型氧分子O4,它可能具有长方形结构,下列说法错误的是
AO4与O2、O3都是氧的同素异形体
B合成O4的反应可以看作核聚变反应
CO4分子中存在非极性共价键
DO4能量密度高,可用作更强力的火箭燃料氧化剂
2.下列实验操作和实验结论均正确的是()
A、在某溶液中加入盐酸时无沉淀,再
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