氧族元素知识点梳理解读.doc

臭氧 O 3
1. 同素异形体:有同一种元素组成的性质不同的单质。氧气和臭氧、金刚石和石墨、 S 有多种同素异形体。
2. 在常温、常压下,臭氧是一种有特殊臭味的淡蓝色气体,密度比空气的大,也比氧 气易溶于水。液态臭氧呈深蓝色,沸点为 -112.4℃,固态臭氧呈紫黑色,熔点为 -251℃。 3. 臭氧不稳定,在常温下能缓慢分解生成氧气,在高温时可以迅速分解。
2O 33O 2
4. 臭氧具有极强的氧化性,银、汞等在空气或氧气中不易被氧化的金属,可以与臭氧 发生反应。
5. 臭氧可用于漂白和消毒。某些染料受到臭氧的强烈氧化作用会褪色,臭氧还可以杀 死许多细菌,因此,它是一种很好的脱色剂和消毒剂。
6. 在空气中高压放电就能产生臭氧。
3O 22O 3
放 电
过氧化氢 H 2O 2
1. 过氧化氢是一种无色粘稠液体,它的水溶液俗称双氧水,呈弱酸性。
2. 市售双氧水中过氧化氢的质量分数一般约为 30%。医疗上广泛使用稀双氧水的质量 分数为 3%(或更小作为消毒杀菌剂。工业上用 10%的双氧水漂白毛、丝以及羽毛等。 过氧化氢可用作氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂等,也可作为火箭燃料,及生产过氧 化物的原料。
3. 过氧化氢会分解生成水和氧气。
2H 2O 22H 2O + O2↑
MnO 2
综合实验活动:H 2O 2性质研究及化学反应条件的控制
活动任务通过实验研究 H 2O 2的化学性质,并讨论反应条件如浓度、温度、反应介质 (水溶液的酸碱性 、催化剂等对化学反应结果的影响。
任务一:研究 H 2O 2的化学性质
通过实验研究 H 2O 2的化学性质。
设计实验方案
1. 请你根据你对 H 2O 2性质的了解和对 H 2O 2中氧元素化合价的分析, 预测过氧化氢可 能具有哪些化学性质。

2. 请选择具体试剂,实现上述反应关系。
可供选择的试剂:5%H 2O 2溶液、二氧化锰、碘化钾溶液、酸性高锰酸钾溶液、 稀硫酸

提示:
(1 双氧水对皮肤、眼睛和粘膜有刺激作用,使用时不要沾到皮肤上。一旦双氧 水沾到皮肤上或溅入眼内,应立即用大量清水冲洗。
(2 双氧水容易引起可燃物燃烧,使用时应避免双氧水与可燃物接触。当外溢的 双氧水与可燃物接触时,应立即用大量水冲洗、稀释。
实施实验方案
请实施你的实验方案,检验你的预测,做好实验记录。
实验记录:

交流与研讨
1. 归纳总结 H 2O 2的主要性质
2. 通过活动,你对利用实验方法研究元素及其化合物的性质有了哪些新的认识?
3. 请你查阅资料,丰富你对 H 2O 2的认识。
知识小结
H 2O 2中氧元素显 -1价, 化合价即可升高为 0价又可降低为 -2价, 所以 H 2O 2既有氧化性又有还原性。过氧化氢主要具有以下性质:
1. 氧化性
H 2O 2具有很强的氧化性,能和很多还原剂发生反应。例如:
H 2O 2 + 2I- + 2H+I 2 + 2H2O
过氧化氢的强氧化性是它能作为漂白剂、杀菌消毒剂的主要原因。
2. 还原性
H 2O 2的还原性很弱,只有遇到强氧化剂时才能使它氧化。例如:
2KMn O 4 + 5H2O 2 + 3H2SO 42MnSO 4 + K2SO 4 + 5O2↑ + 8H2O
3. 不稳定性
H 2O 2不稳定,易分解,发生自身氧化还原反应(歧化反应 。
2H 2O 22H 2O + O2↑
MnO
利用这一性质,可快速制备少量氧气。
4. 酸性
H 2O 2可以看成一种二元弱酸, 酸性比水强, 能和强碱反应。 金属过氧化物可 以看做是 H 2O 2形成的盐。
任务二:反应条件对化学反应速率的影响
通过实验研究浓度、反应介质(溶液酸碱性 、温度、催化剂对 H 2O 2分解速率的影 响。
可供选择的试剂:5% H2O 2溶液、 2% H2O 2溶液、二氧化锰、氯化铁溶液、稀盐酸、氢 氧化钠溶液等。

交流与研讨
1. 为什么不通过直接观察的方法来比较不同浓度的双氧水的分解速率, 而是向其中加入 FeCl 3溶液通过间接的方法来比较它们的分解速率? 这一实验中,为什么不用二氧化锰做催化剂?
2. H 2O 2在什么条件下分解较慢,在什么条件下分解较快?
3. 你认为应该如何保存双氧水?为什么?
4. 你还能举出其他实例进一步说明反应条件对化学反应速率的影响吗?
知识小结
双氧水见光、 遇热、 遇大多数金属氧化物都会加速分解。 此外, 反应介质对双氧水的稳 定性有较大的影响。 在酸性介质中双氧水性质稳定, 分解较慢; 在碱性介质中双氧水不稳定, 分解较快。因此,双氧水应储存在阴凉、通风的地方,避免阳光直射;严禁与碱、金属化合 物、易燃品混存;容器应加盖并保持排气。
任务三:反应介质对化学反应结果的影响
通过实验研究 KMnO 4溶液与 Na 2SO 3溶液在酸性、碱性和中性条件下的反应。
向三支试管中分别加入酸性、中性、碱性 KMnO 4溶液,然后分别向其中滴加 Na 2SO 3溶液,观察现象,分析产物。
实验记录:

交流与研讨
1. KMnO 4溶液与 Na 2SO 3溶液在酸性、碱性和中性条件下的反应的生成物分别是什 么?
2. 请再举出当条件改变时化学反应结果不同的实例。
3. 请与同学们讨论变量控制的实验方法在研究物质性质及反应规律方面的意义。
知识小结
反应介质会对化学反应结果产生影响。 例如, 高锰酸钾的还原产物随溶液酸碱性的不同 而发生变化,溶液中的 MnO 4-在酸性、中性和碱性介质中与 SO 32-反应的还原产物分别是
Mn 2+、 MnO 2和 MnO 42-。
2MnO 4- + 6H+ + 5SO32-2Mn 2+ + 5SO42- + 3H2O
2MnO 4- + H2O + 3SO32-2MnO 2↓ + 3SO42- + 2OH-
2MnO 4- + 2OH- + SO32-2MnO 42- + SO42- + H2O
研究反应条件对化学反应结果影响的核心思路是:只改变一种条件, 观察实验结果, 从 而得出该条件对化学反应结果的影响。这里体现的就是变量控制的思想。
通过任务二和任务三的研究, 我们发现, 浓度、 温度等反应条件会改变化学反应的速率, 影响化学反应的结果。因此,在化学实验过程中应该控制反应条件。
单质硫 S
1. 自然界的硫:
硫是一种重要的非金属元素,广泛存在于自然界。游离态的硫存在于火山喷口附近或 地壳的岩层里,火山喷出物中含有大量含硫化合物,如硫化氢、二氧化硫、三氧化硫等。
印度尼西亚工人在火山口附近采挑硫磺
化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在,如硫铁矿(FeS 2 、黄铜矿(CuFeS 2 、
石膏(CaSO 4 ·2H
2
O 和芒硝 (Na2SO 4·10H 2O 等。硫还是一种生命元素,组成某些蛋白质时
离不开它,这也正是石油、天然气、煤等化石燃料中经常含硫的原因。

硫单质俗称硫磺(sulfur 。通常状况下,它是一种黄色或淡黄色的固体;很脆,易研成 粉末;不溶于水,微溶于酒精,易溶于 CS 2; 熔点和沸点都不高。
硫有多种同素异形体,常见的有斜方硫和单斜硫。

S 是非金属,能和金属铁反应生成硫化亚铁,体现了硫单质的氧化性。 S 能和氧气反应 生成 SO 2,体现了硫单质的还原性。生成的 SO 2是无色、有刺激性气味的有毒气体,易溶于 水。
Fe + S
FeS 加 热
(和金属反应 扩展实验室处理打破温度计的情况为什么撒硫粉?
S + O2
点 燃
SO 2
(和非金属反应
硫磺的用途:主要用于制造硫酸、化肥、火柴及杀虫剂等,还用于制造火药、烟花爆 竹等。
黑火药的主要成分是硫磺、硝石和木炭。点燃后发生迅猛的氧化还原反应:
S + 2KNO3 + 3C
点燃
K 2S + 3CO2↑ + N2↑
硫化氢 H 2S
作为火山爆发或细菌作用的产物广泛存在于自然界中, 事实上也是单质硫的主要来源之 一。
1. H2S
是无色、有臭鸡蛋气味的气体,有剧毒,是一种大气污染物。密度比空气大。空
气中 H 2S 浓度达到 5mg/L时,使人感到烦躁,达到 10mg/L会引起头疼和恶心,达 100mg/L就会使人休克而致死亡。
2. H2S 微溶于水,通常条件下, 1体积水能溶解 2.61体积 H 2S ,其水溶液成为氢硫酸, 是一种弱酸,具有算的通性。当氢硫酸受热时, H 2S 会从水里逸出。

3. 在较高温度下, H 2S 分解,生成 H 2和 S :
H 2S ==== H2 + S
在硫化氢中,硫处于最低化合价,— 2价,它能够失去电子变成单质硫或高价硫的化合 物。 在反应中, 硫的化合价升高, H 2S 具有强还原性, 能和许多氧化剂 (如 Cl 2、 Br 2、 KMnO 4、 浓 H 2SO 4等反应:
2KMnO 4 + 5H2S + 3H2SO 4 ==== K2SO 4 + 2 MnSO4 + 8H2O + 5S ↓
H 2S + 4 Cl2 + 4H2O ==== H2SO 4 + 8HCl
H 2SO 4(浓 + H2S ==== SO2↑ + 2 H2O + S ↓
H 2S 在空气中燃烧时会产生淡蓝色火焰生成 H 2O 和 SO 2 (或 S 。
2H 2S + 3O2 ==== 2H2O + 2SO2
2H 2S + 3O2 点 燃
2H 2O + 2SO2
2H 2S + O2 ==== 2H2O + 2S
4. 实验室通常用硫化亚铁跟稀盐酸或者稀硫酸制取硫化氢:
Fe S + 2HCl ==== FeCl2 + H2S ↑
Fe S + H2SO 4 ==== Fe SO4 + H2S ↑
二氧化硫 SO 2
1. SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气的大,容易液化,易溶于水。
2. SO2的化学性质(从化合价分析;从物质分类分析 :
(1 SO 2是一种酸性氧化物,溶于水生成亚硫酸(H 2SO 3 ,溶液显酸性。亚硫酸不稳 定,容易分解成 SO 2,因此 SO 2和水反应生成亚硫酸是一个可逆反应。
SO 2 + H2

O H 2SO 3
SO 2也可以与碱反应,生成盐和水。
SO 2 + NaOHNa 2SO 3 + H2O
(2 SO 2中的硫元素化合价为 +4,处于中间价态,可以做氧化剂,也可以做还原剂。 SO 2 + 2H2S 3S ↓ + 2H2O
SO 2 + Cl2 + 2H22HCl + H2SO 4
SO 2在适当温度并有催化剂存在的条件下,可以被氧气氧化成三氧化硫。三氧化 硫也是一种酸性氧化物,它溶于水生成硫酸,工业上利用这一原理生产硫酸。
2SO 2 + O

2
加热
2SO 3
SO 3 + H2O H 2SO 4
三氧化硫与碱性氧化物或碱反应是生成硫酸盐。
SO 3 + CaOCaSO 4
SO 3 + Ca(OH2CaSO 4 + H2O
(3漂白性
SO 2具有漂白性,能漂白某些有色物质。工业上常用 SO 2来漂白纸浆、毛、丝、草帽 辫等。 SO 2的漂白作用是由于它能与某些有色物质生成不稳定的无色物质。 这种无色物质容 易分解而使有色物质回复原来的颜色,因此用 SO 2漂白过的草帽辫日久又变成黄色。此外, SO 2还用于杀菌、消毒等。 SO 2和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法厂商用来加工食 品,以使食品增白等。食用这类食品,对人体的肝、肾脏等有严重损害,并有致癌作用。

常见漂白剂及其漂白原理:

【实验】

问题:
1、这套装置能否验证 SO2的化学性质? ;能
2、你的依据是:。 (提示:根据现象去判 断
3、面对这套装置,如果你是出题者,你会提出哪些问题来考考生?(思路:反应原理、装 置原理、操作原理
1、写出最左边反应装置的化学方程式:
Na2SO3(固 +H2SO4(浓=Na2SO4 + SO2↑ + H2O
2、 F 烧 杯 中 NaOH 溶 液 的 作 用 是 , 原 因 是 ; A 广口瓶的作用是 防止倒吸和便于 观察 SO2的颜色 。
3、进行实验前必要的操作是:
4、 实 验 过 程 中 , 使 用 分 液 漏 斗 滴 加 浓 硫 酸 的 操 作 是
。
5、 SO2使品红试液体现了它的漂白性, 有人认为使溴水褪色也应该体现了它的漂白性, 你 赞同这个观点吗? ;为什么?
; 试再举两种漂白原理与 SO2不同的漂白剂:。
酸雨
工业生产包括人们的生活中要大量使用煤和石油等化石燃料。 煤和石油中含有硫元 素。这些燃料燃烧时除了产生二氧化碳外,还产生二氧化硫。排放到空气中的二氧化硫 在氧气和水蒸气的共同作用下形成酸雾,随雨水降落就成为酸雨(acid rain 。因此,除
了氮氧化物外, 硫的氧化物也是形成酸雨的主要物质。 酸雨形成时, 主要发生下列反应:

1. 什么是酸雨?
PH 小于 5.6的雨水叫酸雨。
2. 酸雨有什么危害?
酸雨会使湖泊水质变酸,导致水生物死亡; 酸雨浸渍土壤,会使土壤变得贫瘠;
长期的酸雨侵蚀会造成森林大面积死亡。
酸雨对人体健康也有直接影响,如酸雨渗入地下可使地下水中的重金属元素含量增加, 饮用这样的水会危害人体健康。

3. 酸雨研究的现状和发展趋势
煤、 石油等的燃烧, 铜、 镍等金属矿物的消耗及农业、 畜产业排放的含氮化合物等都是 酸雨产生的重要原因。 煤和石油的燃烧, 人口的剧增, 伴随着能源、
金属及粮食需求的增加,
发电厂的建设, 硫化物金属矿山的开采和冶炼, 农畜业的大力发展, 导致了酸性污染物排放 量快速增加。 大气的酸性物质污染, 地表水的酸化和富营养化, 森林、 土壤收酸雨影响而退 化,生物多样性的破坏、建筑物被腐蚀及人体健康收损害等都成为酸雨研究的重要内容。 东亚酸雨网 10个国家降水 pH 的检测值为:中国 3.42, 印度 3.79, 日本 3.83, 韩国 4.44, 马来西亚 3.96,蒙古 4.73,菲律宾 2.95,俄罗斯 4.70,泰国 4.02,越南 4.73. 这种酸性程度 的降水汇集到地表水中或直接降落到江河湖泊中,必然对水系的化学和生物作用产生影响。 在酸雨监测和研究中,地表水的酸化已成为各国关注的问题。
硫酸 H 2SO 4
1. 硫酸是强电解质,在水溶液中能电离生成 H +和 2
4
S O -
H 2SO 4 ==== 2H ++ 2
4
S O -
2. 稀硫酸的性质
(1 与酸碱指示剂作用:使紫色石蕊试液变红
(2 与活泼金属反应
(3 与碱反应
(4 与碱性氧化物反应
(5 与盐溶液反应
3. 浓硫酸的性质
(1 浓硫酸是无色液体,沸点很高,难挥发,溶于水时放出热量。稀释浓硫酸时, 应把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
(2 吸水性
浓硫酸具有吸收水(如气体中、液体中的水分子,以及固体中的结晶水等的 性能,原因是 H 2SO 4分子与水分子可形成一系列稳定的水合物。
利用它的吸水性, 常用来干燥中性气体和酸性气体。 如 H 2、 O 2、 CO 2、 SO 2、 Cl 2、 HCl 等,但不能干燥碱性气体(NH 3和常温下具有还原性的气体(H 2S 、 HBr 、 HI
因浓 H 2SO 4有吸水性,故不可将其暴露于空气中,防止其吸收空气中的水 蒸气。
(3 脱水性
浓 H 2SO 4可将许多有机物(尤其是糖类,如:纤维素、蔗糖等脱水。 反应时, 浓 H 2SO 4将有机物中的 H 原子和 O 原子按水的组成比 (2:1 脱 去。例如,浓 H 2SO 4能使蓝色石蕊试纸先变红后再变黑,是由于其具有强酸性 和脱水性;在蔗糖中滴入浓硫酸,蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的 海绵状的炭,是利用浓 H 2SO 4的脱水性和氧化性。反应可表示为:
①
C 12H 22O 1112C + 11H 2O
②
C + 2H2SO 4(浓 加 热 CO 2↑ + SO2↑ + 2H2O
浓 H 2SO 4可使许多有机物脱水而炭化。
(4 在常温下,浓硫酸和铁、铝接触时,能在金属表面生成一薄层致密的氧化物, 从而阻止内部的金属继续反应,这种现象叫做钝化。因此可以用铁质或铝制器 皿贮存浓硫酸,但在加热的条件下它们可以反应。
(5 浓硫酸的强氧化性
Cu + 2H2SO 4(浓 加 热
CuSO 4 + SO2↑ + 2H2O
C + 2H2SO 4(浓 加 热 CO 2↑ + SO2↑ + 2H2O
4.
SO 42-的检验
(1
Ba + SO42-BaSO 4↓
(2 CO 32-、 SO 32-、 PO 43-的干扰:因为
BaCO 3、 BaSO 3、 Ba 3(PO4 2也是白色沉淀。
与 BaSO 4白色沉淀有所不同的是, 这些沉淀溶于强酸中。 因此检验 SO
4
2-时, 必须用酸酸化。
但不能用硝酸酸化,同理所用钡盐也不能硝酸钡溶液,因为在酸性条件下, NO 3-具有强氧化 性, SO 32-、 HSO 3-、 SO 2等会被溶液中的 NO 3-氧化成 SO 42-,从而得出错误的结论。
(3 Ag +、 SiO 32-的干扰:用盐酸酸化时防止 Ag +、 SiO 32-的干扰,因为
Ag + + Cl-AgCl ↓
SiO 32- + 2H+H 2SiO 3↓
因此,检验 SO 42-的合理操作为:
被 检 液 取 清 夜 有 白 色 沉 淀 (证 明 有 SO
4
2-

酸的氧化性和氧化性酸
酸的氧化性是 H +的性质,是酸的通性,所有的酸都具有此性质, H +的氧化性较弱,它 只能氧化活动性排在氢前面的金属。而氧化性酸是指酸根中显正价的元素表现出来的性质, 如 HNO 3、 H 2SO 4、 Hc lO 等,它们的氧化性非常强,不仅能氧化排在氢前面的金属,还能氧
化排在氢后面的金属及非金属。
总结:
从实验室、 自然界和工业生产三个方面介绍不同价态硫元素间的转化。 引导学生从这三 个方面进行总结,归纳硫单质和二氧化硫的性质。