元素周期律氧化还原视角下的元素化合物.docx
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元素周期律氧化还原视角下的元素化合物
氧化还原、元素周期律视角下的元素化合物的性质
【学习重点难点】
1、与元素周期律相结合的元素化合物知识。
2、新情境下氧化还原反应分析。
【温故知新自主学习】
1、常见氧化剂及其对应的还原产物
氧化剂
Cl2、NaClO、HClO
O2
浓硫酸
HNO3
KMnO4(H+)、
MnO2
Fe3+
H2O2
还原
产物
2、常见还原剂及其对应的氧化产物
还原剂
M
(金属)
I-(HI)
S2-(H2S)
CO、
C
H2
NH3
SO2、
SO32-
Fe2+
H2O2
氧化
产物
3.元素金属性、非金属性强弱的判断有哪些常用方法?
(1)金属性强弱的判断依据
1
2
3
④
(2)非金属性强弱的判断依据(以Cl>S为例)
1
2
3
④
【知识梳理】物质氧化性、还原性强弱的判断方法
【预习检测】
1.由短周期的两种元素组成的化合物XY3,下列说法错误的是
A.X和Y可能位于同一周期,也可能位于不同周期
B.X可能是金属,也可能是非金属
C.X和Y一定位于不同主族
D.化合物XY3溶于水,溶液可能显碱性,也可能显酸性
2.五种短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A和C同族,B和D同族,C离子和B离子具有相同的电子层结构。
A和B、D、E均能形成共价型化合物。
A和B形成的化合物在水中呈碱性,C和E形成的化合
物在水中呈中性。
下列说法正确的是
A.五种元素中原子半径最大的是E,最小的是A
B.A和B、D、E均能形成共价型化合物中,稳定性最差的是A、D形成的化合物
C.E最高价氧化物对应水化物化学式为H2EO4
D.C的单质在空气中燃烧产物的化学式为C2O
3.关于第三周期元素及其化合物。
(1)下列能用于判断氧和氟非金属性强弱的是(选填编号)。
A.气态氢化物的稳定性B.最高价氧化物对应水化物的酸性
C.单质与氢气反应的难易D.单质与同浓度酸发生反应的快慢
(2)Be和Al具有相似的化学性质,写出BeCl2水解反应的化学方程式
(3)常温下,不能与铝单质发生反应的是_________(填序号)
A.CuSO4溶液B.Fe2O3C.浓硫酸D.NaOHE.Na2CO3固体
4.
(1)请将5种物质:
N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上,组成一个未配平的化学方程式。
____+____→_____+____+____+H2O
(2)反应物中发生氧化反应的物质_____,被还原的元素是____。
(3)反应中1mol氧化剂(填“得到”或“失去”)mol电子。
5.过二硫酸钾(K2S2O8)具有强氧化性,可将I-氧化为I2:
S2O82-+2I-=2SO42-+I2
通过改变反应途径,Fe3+、Fe2+均可催化上述反应。
试用离子方程式表示Fe3+对上述反应的催化过程。
、
【课堂互动重点突破】
一、氧化还原视角下的元素化合物
【例题1】
A、B、C、D四种元素,原子序数依次增大,A、B同主族,它们能形成两种常见化合物,其中一种化合物E中A与B质量比为1:
1,B元素的阴离子与C元素的阴离子具有相同的电子层结构,D是一种常见金属,B与D形成的一种化合物F是工业制硫酸的原料。
(1)B、C阴离子还原性比较________________
(2)F能发生以下反应:
则X→Y的化学方程式。
(3)将E和C的单质同时通入品红溶液中,溶液()
A.褪色B.不褪色C.可能褪色,可能不褪色
如不褪色,原因(用离子方程式表示)。
(4)SO2是大气污染物之一,下列物质一般不用于实验室或工业生产中吸收SO2的是()。
A.NaOH溶液B.品红溶液C.氨水D.Na2SO3溶液E.酸性高锰酸钾溶液
【自主思考反馈交流】
1、连续反应具有以下特点:
A
B
C
(1)请按上面图示形式表示出X为不同物质时,可能发生的连续反应:
①若X是O2:
②若X是Fe:
(2)从氧化还原反应角度分析,能发生连续反应的物质中元素化合价具有怎样的特点?
(3)在元素化合物知识中,你还知道哪些连续反应的例子
2、若将SO2和Cl2分别通入品红溶液中,都能使品红溶液褪色,漂白原理是否相同?
请列举生活中常见的漂白剂,归类说明其漂白原理。
【例题2】
Na2S溶液长期放置有硫析出,原因为______________(离子方程式)
(1)请完成该化学方程式并配平
(2)Na2S在反应中显示出来的性质是___(填写编号,多选倒扣分)。
①只有还原性②还原性和酸性
③只有氧化性④氧化性和酸性
(3)产生0.1mo硫沉淀,则转移的电子的物质的量为_____mol。
【自主思考反馈交流】
书写氧化还原反应方程式时,下列情形下如何处理氧原子?
(1)若反应物中多余氧原子,酸性条件下,
碱性或中性条件下。
(2)若反应物中需要氧原子,酸性或中性条件下,
碱性条件下。
【变式练习】
1、完成下列离子方程式:
(1)二氧化硫通入氯化铁溶液
(2)酸性条件:
Cr2O72-+Fe2++—Cr3+++
2、碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,通过电解制备碘酸钾的实验原理:
先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:
3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O,将所得溶液加入阳极区。
另将氢氧化钾溶液加入阴极区。
电解时,阳极上发生反应的电极反应式为;。
【总结归纳】
通过以上练习,与氧化还原相关的元素化合物知识,需要强化以下内容:
(1)知识强化:
(2)方法强化:
二、元素周期律视角下的元素化合物知识
【例题3】
短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如右图所示,期中T所处的周期序数与主族序数相等,请回答下列问题:
(1)T的原子结构示意图为_______.
单质T与烧碱反应离子方程式______________
制备T的最高价氧化物对应水化物可采用哪些实验方案?
(2)元素的非金属性为(原子的得电子能力):
Q______W(填“强于”或“弱于”)。
设计实验证明以上结论________________________________________________
(3)W的单质与其最高价氧化物的水化物浓溶液共热能发生反应,生成两种物质,其中一种是气体,反应的化学方程式为_____.
(4)原子序数比R多1的元素是一种氢化物能分解为它的另一种氢化物,此分解反应的化学方程式是__________.
(5)R有多种氧化物,其中甲的相对分子质量最小。
在一定条件下,2L的甲气体与0.5L的氧气相混合,若该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留,所生成的R的含氧酸盐的化学式是__________.
【变式练习】
短周期元素形成的常见非金属固体单质A与常见金属单质B,在加热条件下反应生成化合物C,C与水反应生成白色沉淀D和气体E,D既能溶于强酸,也能溶于强碱。
E在足量空气中燃烧产生刺激性气体G,G在大气中能导致酸雨的形成。
E被足量氢氧化钠溶液吸收得到无色溶液F。
溶液F在空气中长期放置发生反应,生成物之一为H。
H与过氧化钠的结构和化学性质相似,其溶液显黄色。
请回答下列问题:
(1)组成单质A的元素位于周期表中第周期,第族。
(2)B与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为:
。
(3)G与氯酸钠在酸性条件下反应可生成消毒杀菌剂二氧化氯。
该反应的氧化产物为,当生成2
二氧化氯时,转移电子
。
(4)溶液F在空气中长期放置生成H的化学反应方程式为:
。
(5)H的溶液与稀硫酸反应产生的现象为
。
【整理归纳】
与元素周期律相关的元素化合物知识,需要强化以下内容:
(1)知识强化:
(2)方法强化:
【课堂检测】
1.下图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图,下列说法正确的是
A.原子半径:
Z>Y>X
B.气态氢化物的稳定性:
R>W
C.WX3和水反应形成的化合物是离子化合物
D.Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
2.三氟化氮(NF3)是一种新型电子材料,它在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,其反应的产物有:
HF、NO和HNO3,请根据要求回答下列问题:
(1)反应过程中,被氧化与被还原的元素的物质的量之比为_______________。
(2)写出该反应的化学方程式,用双线桥标出电子转移的方向和数目:
________________________________________________________________。
若反应中生成0.2molHNO3,转移的电子数目为____________________个。
(3)NF3是一种无色、无臭的气体,但一旦NF3在空气中泄漏,还是易于发现。
你判断该气体泄漏时的现象是。
(4)一旦NF3泄漏,可以用NaOH溶液喷淋的方法减少污染。
其产物除H2O外,还有另三种钠盐:
____________(填化学式)。
3、W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如下图所示。
已知W的一种核素的质量数为18,中子数为10;X和Ne原子的核外电子数相差1;Y的单质是一种常见的半导体材料;Z的电负性在同周期主族元素中最大。
(1)X位于元素周期表中第周期第族;W的基态原子核外有个未成对电子。
(2)X的单质子和Y的单质相比,熔点较高的是(写化学式);Z的气态氢化物和溴化氢相比,较稳定的是(写化学式)。
(3)Y与Z形成的化合物和足量水反应,生成一种弱酸和一种强酸,该反应的化学方程式是。
【备选习题】
1.2013—2009年山东高考相关试题
【山东2013】
8、W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示,W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物,由此可知
W
X
Y
Z
A.X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y
B.Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y
C.X元素形成的单核阴离子还原性强于Y
D.Z元素单质在化学反应中只表现氧化性
28、(节选)金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。
(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是
a.Fe2O3b.NaClc.Cu2Sd.Al2O3
(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应2Cu2S+2H2SO4+5O2==4CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是,当1molO2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为mol。
向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是
【山东2012】
9.下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是
A.非金属元素组成的化合物中只含共价键
B.IA族金属元素是同周期中金属性最强的元素
C.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
D.VIIA族元素的阴离子性还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强
28.(节选)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:
(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为。
(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4==2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为。
【2011山东】
10.某段周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半,该元素
A.在自然界中以化合态的形式存在B.单质常用作左半导体材料和光导纤维
C.最高价氧化物不与酸反应D.气态氢化物比甲烷稳定
13.元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。
下列说法正确的是
A.元素原子ide最外层电子数等于元素的最高化合价
B.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高
C.P,S,Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均以此增强
D.元素周期表中位于金属和非金属非界线附近的元素属于过渡元素
28.(14分)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为。
利用反应6NO2+O2
7N5+12H2O也可处理NO2。
当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是L。
【2010山东】
11.下列说法正确的是
A.形成离子键的阴阳离子间只存在静电吸引力
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性均依次减弱
C.第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强
D.元素周期律是元素原子核外电子排布周期性变化的结果
28.硫——碘循环分解水制氢主要涉及下列反应
ISO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI
II2HI
H2+I2
III2H2SO4=2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是
a.反应III易在常温下进行b.反应I中SO2氧化性比HI强
C.循环过程中需补充H2Od.循环过程中产生1molO2的同时产生1molH2
【2009山东】
11.
元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素的性质,下列说法正确的是
A.同一元素不可能既表现金属性,又表现非金属性
B.第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数
C.短周期元素形成离子后,最外层电子都达到8电子稳定结构
D.同一主族的元素的原子,最外层电子数相同,化学性质完全相同
二、其他地区相关习题
1、(2013江苏卷)10.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,且原子最外层电子数之和为13。
X的原子半径比Y的小,X与W同主族,Z是地壳中含量最高的元素。
下列说法正确的是
A.原子半径的大小顺序:
r(Y)>r(Z)>r(W)
B.元素Z、W的简单离子的电子层结构不同
C.元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强
D.只含X、Y、Z三种元素的化合物,可能是离子化合物,也可能是共价化合物
2、[2013高考∙重庆卷∙3]下列排序正确的是
A.酸性:
H2CO3<C6H5OH<CH3COOH B.碱性:
Ba(OH)2<Ca(OH)2<KOH
C.熔点:
MgBr2<SiCl4<BND.沸点:
PH3<NH3<H2O
3、(2013广东卷)22.元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相对位置如下表所示,其中R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸。
则下列判断正确的是
A.非金属性:
Z B.R与Q的电子数相差26 C.气态氢化物稳定性: R D.最高价氧化物的水化物的酸性: T>Q 4、(2013浙江卷)9、短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表的位置如表所示,其中X元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半,则下列说法正确的是 A.钠与W可能形成Na2W2化合物 B.由Z与Y组成的物质在熔融时能导电 C.W得电子能力比Q强 D.X有多种同素异形体,而Y不存在同素异形体 5、(2013天津卷)3、下列有关元素的性质及其递变规律正确的是 A、 A族与 A族元素间可形成共价化合物或离子化合物 B、第二周期元素从左到右,最高正价从+1递增到+7 C、同主族元素的简单阴离子还原性越强,水解程度越大 D、同周期金属元素的化合价越高,其原子失电子能力越强 6、(12江苏)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Y原子的最外层只有2个电子,Z单质可制成半导体材料,W与X属于同一主族。 下列叙述正确的是 A.元素X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强 B.元素W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的弱 C.化合物YX、ZX2、WX3中化学键的类型相同 D.原子半径的大小顺序: rY>rZ>rW>rX 8.(2013·上海化学·16)已知氧化性Br2>Fe3+。 FeBr2溶液中通入一定量的Cl2,发生反应的离子方程式为: aFe2++bBr-+cCl2→dFe3++eBr2+fCl-。 下列选项中的数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应,其中不符合反应实际的是 A.243226B.021012 C.201202D.222214 9、(2012海南∙6)将0.195g锌粉加入到20.0mL的0.100mol.L-1MO2+溶液中,恰好完全反应,则还原产物可能是() A.MB.M2+C.M3+D.MO2+ 10、(2012上海29)回收得到的SeO2的含量,可以通过下面的方法测定: ①SeO2+KI+HNO3 Se+I2+KNO3+H2O ②I2+2Na2S2O3 Na2S4O6+2NaI 配平方程式①,标出电子转移的方向和数目。 .(2010上海卷∙24)向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水,CCl4层变成紫色。 如果继续向试管中滴加氯水,振荡,CCl4层会逐渐变浅,最后变成无色。 完成下列填空: ⑴写出并配平CCl4层由紫色变成无色的化学反应方程式(如果系数是1,不用填写): + + HIO3 + ⑵整个过程中的还原剂是。 ⑶把KI换成KBr,则CCl4层变为__色: 继续滴加氯水,CCl4层的颜色没有变化。 Cl2、HIO3、HBrO3氧化性由强到弱的顺序是 11.(2011山东)以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应为__ 12. (09上海)某反应中反应物与生成物有: AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。 (1)已知KBrO3在反应中得到电子,则该反应的还原剂是。 (2)已知0.2molKBrO3在反应中得到1mol电子生成X,则X的化学式为。 (3)根据上述反应可推知。 a.氧化性: KBrO3>H3AsO4b.氧化性: H3AsO4>KBrO3 c.还原性: AsH3>Xd.还原性: X>AsH3 (4)将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中,并标出电子转移的方向和数目: 13.(16分)硫酸具有以下A~F的性质: A.酸性 B.高 沸点难挥发 C.吸水性 D.脱水性 E.强氧化性 F.溶于水放出大量热 (1)浓硫酸与铜共热发生反应的化学方程式为。 实验中往往有大量白色固体析出,可见浓硫酸在该实验中表现了哪些性质: 。 (浓硫酸性质用A、B、C、D、E、F填空,下同) (2)实验证明铜不能在低温下与O2反应,也不能与稀H2SO4共热发生反应,但工业上却是将废铜屑倒入热的稀H2SO4中并通入空气来制备CuSO4溶液。 铜屑在此状态下被溶解的化学方程式为。 硫酸在该反应中表现了哪些性质: 。 (3)在过氧化氢跟稀硫酸的混合溶液中加入铜片,常温下就生成蓝色溶液。 写出有关反应的化学方程式: 。 14 (1)上表中的实线是元素周期表部分边界,请在表中用实线补全主族元素边界 (2)元素甲是第三周期ⅦA族元素,化合物A是由甲元素等非金属元素组成的离子化合物 写出其化学式 (3)元素乙是第三周期金属元素中原子半径最小的元素,写出工业上制金属乙的化学方程式___________________ (4)化合物B是由甲元素和乙元素形成的化合物,将化合物A与化合物B等物质的量溶于水中,向其中滴加过量的2mol·L-1氢氧化钠溶液,直至形成透明溶液。 请根据实验现象出现的先后顺序,依次写出离子方程式______________________。 答案: 电解 (1) (2)NH4Cl(2分);(3)2Al2O3=4Al+3O2↑(4)Al3++3OH-=Al(OH)3↓ NH4++OH-=NH3·H2OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 15、甲、乙、丙、丁是由短周期元素组成的物质,它们之间存在如下转化关系。 甲+乙 丙+丁 (1)转化关系中所涉及的反应甲和乙为非氧化还原反应,且乙为水。 若甲为固体,甲和乙反应生成的丙和丁是二种弱碱。 则甲与盐酸反应的化学方程式是。 (2)转化关系中所涉及的反应为氧化还原反应,且乙为水。 ①若产物丙和丁都可在一定条件下还原CuO,甲+乙 丙+丁 写出该反应的化学方程式: 。 ②若甲是由N和O元素组成的气态红棕色物质。 将3.36gFe加到一定量丙的稀溶液中,收集到1.12L气体丁(已折算为标准状况),则反应的离子方程式是: 。 II)A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素,其中仅含有一种金属元素,A和D最外层电子数相同;B、C和E在周期表中相邻,且C、E同主族。 B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数,A和C可形成两种常见的液态化合物。 请回答下列问题: (1)B、C、E三种元素对应的离子半径由大到小的顺序是(填具体离子); (2)由A、B、C三种元素的原子按4: 2: 3组成的化合物所含的化学键类型有。 16、方沸石是常见的似长石矿物,为含水的钠铝硅酸盐。 在玄武岩、辉绿岩、花岗岩、片石岩和洞穴中及碱性湖底沉积中会有它们的存在。 23.方沸石的组成元素中,原子核外电子有3种能量状态的元素是_________(填元素符号),原子核外M层上有2个未成对电子的元素其原子最外层电子排布式是_________。 24.方沸石的组成元素中,具有相同电子层结构的离子其离子半径由小到大的顺序_________,属于第三周期的非金属元素,与氧元素形成的氧化物属于_________晶体。 25.元素周期表中与氧元素相邻,且非金属性比氧元素强的是_________(填元素符号),能说明它的非金属性比氧强的1个化学方程式是____________________________________。 23.O3s23p2 24.Al3+ 25.F2F2+2H2O→4HF+O2 17、(12分)二氧化钛是钛的重要化合物,钛白(纯净的二氧化钛)是一种折射率高、着色力和遮盖力强、化学性质稳定的白色颜料。 从钛铁矿(主要成分FeTiO3,含Fe2O3、SiO2 等杂质)制取二氧化钛,常用硫酸法,其流程如下: (1)钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4,该反应的化学方程式为 ▲。 (2) 取少量浸取液,滴加KSCN溶液后呈血红色,说明溶液中存在▲离子(填写离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是▲(写明步骤、试剂和现象)。 (3)浸取液与铁屑反应的离子方程式为▲;X(晶体)的化学式为▲。 (4)第③步反应化学方程式▲。 (1)FeTiO3+2H2SO4==FeSO4+TiOSO4+2H2O (2)Fe3+;取少量溶液,滴加少量高锰酸钾溶液,高锰酸钾溶 液褪色 (3)2Fe3++Fe=3Fe2+;FeSO4·7H2O (4)
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- 元素周期律 氧化 还原 视角 元素 化合物