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氧族元素学案学生
第六章氧族元素环境保护
第一节氧族元素
●教学目标
1.使学生初步感受运用元素周期律等理论知识,指导学习元素化合物知识的科学方法,进一步认识和理解“族”的特点和含义。
2.掌握氧族元素原子结构与元素性质递变的关系。
3.通过氧族元素和卤族元素相似性、差异性及其原因的比较,培养学生分析、归纳总结知识的能力。
4.通过臭氧知识的学习,对学生进行一分为二、全面看问题的辩证唯物主义思想教育,挖掘教材内容,渗透环保意识。
●教学重点
1.原子结构与元素性质的关系2.氧族元素性质的相似性和递变规律
●教学难点
原子结构与元素性质的关系
●课时安排2课时
第一课时
一、氧族元素的原子结构
元素周期表中的第ⅥA族元素除了氧、硫外,还有____________三种元素,它们分属于周期表中的第______________周期。
原子结构示意图为:
二、氧族元素的性质
1.相似性:
原子最外层都有___个电子;易得___个电子;表现非金属性。
常见化合价:
-2、+4、+6;氧化物:
RO2、RO3;氢化物:
H2R。
2.递变性:
从氧
碲,随着核电荷数的增加,电子层数增多,原子半径依次增大,使原子核对外层电子的引力逐渐减弱,原子得电子能力依次_____,失电子能力依次_____,因此,元素的非金属性逐渐_______,金属性逐渐________。
(1)从O
Te,单质与H2化合越来越难。
O2与H2点燃或放电可反应,H2O稳定,1000℃时开始分解。
S与H2,444℃以上反应,H2S300℃时开始分解。
Se与H2,573℃以上反应,H2Se稍加热即开始分解。
Te与H2不能直接化合,H2Te低温时就分解。
S与H2反应方程式:
_____________________________
(2)氢化物稳定性由强到弱:
____________________________
(3)第ⅥA族元素最高价氧化物的水化物的酸性:
___________________________(4)H2S、H2Se、H2Te溶于水均呈酸性氢化物水溶液酸性逐渐______,即____________(5)氧族元素中的O、S具有显著的非金属性,Se是半导体,Te能导电。
S与氧气反应方程式:
________________
S与钠反应方程式:
S与铁反应方程式:
_____________________________________
[小知识]基于硫的这些性质,它在实际中有很多应用,如利用S和Ag的反应,可用简易的方法鉴别出真假银,用一布条沾上少量硫粉在待鉴别的器皿表面用力摩擦,如被摩擦处出现黑斑则说明是真银,否则为假。
S和Hg反应,常温下即可完成,而且生成高价态硫化汞,利用此反应,可以消除温度计、气压计等被打破后汞的毒害,若不慎将汞洒落于地,要立即打开门窗通风,并尽量将汞收集,残留部分,可覆盖硫粉处理,以免汞蒸气中毒。
此外HgS还可用作红色颜料(朱砂),红色印泥就是用朱砂做的。
3.氧族元素的物理性质:
请大家参考课本P112表6—1,总结出氧族元素单质的颜色、熔点、沸点、密度等物理性质的变化。
单质:
O2SSeTe
色:
无色淡黄色灰色银白色
态:
气
固
熔沸点:
由低
高
密度:
由小
大
三、氧族元素与卤族元素性质的比较。
S与Cl性质的比较
Fe、Cu与Cl2的反应我们在学习Cl2单质的知识时曾经做过此实验。
那么,Fe、Cu与S反应时又将怎样呢?
,反应方程式为:
____________________________________________________________________
硫化亚铁和硫化亚铜,它们都是不溶于水的黑色固体
比较Fe、Cu与S的反应和Fe、Cu与Cl2的反应有什么不同?
可得出什么结论?
能否从原子结构的观点加以解释?
同周期:
原子半径:
氧族>卤族
非金属性:
氧族<卤族
[练习]
1.下列结论正确的是
①粒子半径:
S2->CI>S>F②稳定性:
HF>HCI>H2S>H2Te③还原性:
S2->CI->Br->I-④氧化性:
CI2>S>Se>Te⑤酸性:
H2SO4>HCIO4>H2SO3⑥非金属性:
F>CI>S>Se
A.②④⑥B.①②③C.①D.⑥
2.下列物质能由单质直接化合而制得的是
A.Fe2S3B.FeCI2C.CuSD.AICI3
第二课时
四、臭氧
1.O3与O2物理性质的对比
O3
O2
色、味、态
通常为一无色无气味的气体
液态O2呈淡蓝色,固态O2呈雪花状,淡蓝色
溶解度(水中)
熔点
-218℃
沸点
-183℃
同素异形体:
由同一种_____形成的____不同的单质,叫做这种元素的同素异形体。
O2和O3就是氧元素的同素异形体。
金刚石和石墨都是碳元素的同素异形体;
红磷和白磷都属磷元素的同素异形体。
[问]钠原子(Na)和钠离子(Na+)都是由同一种元素——钠元素组成,它们是钠的同素异形体吗?
为什么?
[问]水(H2O)与过氧化氢(H2O2)的组成元素完全相同,它们是同素异形体吗为什么?
[问]那么,
H与
H是否为同素异形体?
它们之间的关系是什么?
[问]同位素是我们在上一章所学的概念,它和同素异形体的区别是什么呢?
2.臭氧的化学性质
(1)极强氧化性
(2)不稳定性:
2O3===3O2
[问]上述反应是否为氧化还原反应?
为什么?
3.臭氧的用途:
脱色剂、消毒剂等
[思考]O3用于脱色、消毒,基于其什么性质?
强氧化性
[小知识]空气中微量O3(1ppm以内)对人体健康有益,因为它能杀菌消毒,刺激中枢神经,加速血液循环,令人产生爽快振奋之感。
疗养院常设在空气新鲜宜人的松林里,因其中含微量O3,是由松林这种针叶树的树脂在被O2氧化的过程中产生的。
另外,雷雨之后,当漫步街头田野,同样感到空气格外的清新,其原因一是雨水洗净了尘埃,二是打雷闪电时,空中产生了臭氧(3O2
2O3)。
但是,当空气中O3含量超过10-5%(体积分数)时,就会对人体、动植物及其他露置物质造成极大危害,这就是说当O3含量较多时,它就成了一种大气污染物,因此,对于O3应全面辩证地认识其功与过。
自然界中的O3(90%)主要集中于离地面15km~50km的大气平流层中,称为臭氧层,是地球生命的保护伞。
[问]那么为什么说O3是地球生命的保护伞?
[小知识]然而,近年来,南极上空的臭氧层出现了空洞,北极上空O3浓度也有所减少,臭氧层对生物的保护作用正在减弱,有害射线已对地球生物造成严重危害,如皮肤肿瘤患者剧增,仅据美国1979年统计,死于皮肤癌的人数已达13600多名,患皮肤肿瘤者已达30多万。
那么,破坏臭氧层的罪魁祸首是谁呢?
——氟氯烃、氮氧化物、碳氧化物等气体,这种现象已引起世人普遍关注,所以《保护臭氧层维也纳公约》《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》等国际公约相继出台,决定减少并逐步停止氟氯烃等的生产和使用,大力开发无氟制冷工业,并把9月16日定为“保护臭氧国际日”,所以我们要保护臭氧层,保护环境,热爱地球。
4.保护臭氧层
氟氯烃破坏臭氧层的原理:
氟利昂(氟氯烃的商品名称)上升到大气平流层中,可在紫外光作用下分解产生氯原子,氯原子会对臭氧层产生长久的破坏作用。
有关反应如下:
请判断,在上述臭氧变成氧气的反应过程中,氯原子是
A.反应物B.生成物C.中间产物D.催化剂
五、过氧化氢(H2O2)
1.物理性质:
无色粘稠液体,水溶液俗称_____。
市售双氧水中H2O2的质量分数一般约为30%
[问]根据H2O2中氧元素的化合价,来推测H2O2的化学性质。
2.化学性质:
弱酸性、氧化性、还原性、不稳定性
2H2O2
2H2O+O2↑
[实验]H2O2的分解(在盛有双氧水的试管中加少量MnO2,并用带火星的木条检验)
现象:
[问]用如图装置及上述原理制取O2与用加热KClO3和MnO2混合物制O2的方法相比有何优点?
[投影练习]在下列四种溶液中,分别加入少量固体MnO2,能产生气体的是
A.3%H2O2溶液
B.1mol·L-1NaOH溶液
C.1mol·L-1KClO3溶液
D.1mol·L-1盐酸
思考:
如何保存过氧化氢?
为什么?
3.用途:
氧化剂、漂白剂、消毒剂、实验室制O2。
4。
H2O2与H2O的比较:
[投影练习]
1.下列各组中互为同位素的是,互为同素异形体的是
A.O2和O3B.
H和
H
C.H2O和H2O2D.O2-和O
2.只由一种元素形成的单质一定是纯净物吗?
为什么?
3.试举例说明有单质参加或单质生成的反应不一定是氧化还原反应。
六、硫化氢
1.硫化氢的物理性质:
___色,有______气味的气体,有毒,密度比空气大,能溶于水体积比1:
2。
6。
请同学写出硫化氢的电子式和结构式,判断硫化氢是否有极性,指出硫化氢中各元素的化合价。
2.硫化氢的分子结构:
为极性分子。
3.硫化氢的化学性质:
(1)不稳定性
硫化氢在较高温度时,分解成氢气和硫。
请写出分解的化学方程式,并比较硫化氢与水的稳定性,从而比较氧和硫元素的非金属性的强弱。
请写出分解的化学方程式:
点燃
(2)可燃性:
点燃
2H2S+3O22SO2+2H2O(完全燃烧)
2H2S+O22S+2H2O(不完全燃烧)(无↓符号)
在硫化氢的可燃性中,也表现了其具有还原性。
(3)还原性:
硫化氢中的硫显-2价,它为硫的最低价,又硫元素的非金属性不是很强,硫原子得电子的能力不太大,故硫化氢的还原性较强。
硫化氢的还原性主要表现在以下几个方面:
H2S+Cl2=S+2HCl
2H2S+SO2=3S+2H2O
H2S+2FeCl3=S+2FeCl2+2HCl
4.硫化氢的实验室制法
药品:
装置:
原理:
收集:
验满:
除杂质:
吸HCl:
吸水:
尾气吸收:
5.氢硫酸
硫化氢的水溶液叫氢硫酸。
(1)弱酸性
①弱:
不完全电离,分步电离:
②二元弱酸:
H2SHS-+H+HS-S2-+H+
【思考题】H2S气体通入下列溶液中能否发生化学反应?
有反应的描述实验现象。
①石蕊试液②Br2水③Fe2(SO4)3溶液④CuCl2溶液⑤FeSO4溶液⑥Na2S溶液⑦NaClO溶液⑧KMnO4酸性溶液⑨浓硫酸⑩Pb(CH3COO)2溶液
课后训练
1.下列关于氧族元素性质的叙述中,不正确的是
A.原子的最外层电子数都是6个B.均可显-2、+4价及+6价
C.随着核电荷数的递增,其单质的熔沸点逐渐升高D.都是第6主族元素
2.下列物质能由单质直接化合而制得的是
A.Fe2S3B.FeCl2C.CuSD.AlCl3
3.能说明氧的非金属性比硫强的事实是
A.通常状况下,氧的氢化物为液态而硫的氢化物为气态B.硫的熔点比氧高
C.硫和氧气反应,生成物中硫显正价,氧显负价D.硫的相对原子质量比氧大
4.下列反应中硫表现还原性的是A
A.硫和氧气B.硫和氢气C.硫和铁D.硫和铜
5.下列有关硫的说法中不正确的是
A.硫在空气中能够燃烧,在氧气中燃烧更旺,但燃烧产物相同
B.单质硫在一定条件下与多数金属发生化合反应
C.氧有同素异形体而硫没有同素异形体
D.硫的氢化物的稳定性不如氧的氢化物的稳定性好
6.钋是原子序数最大的氧族元素,推测钋及钋的化合物最不可能具有的性质是
A.钋是能导电的固体B.钋的氧化物、水化物至少有两种
C.钋与氢气不能直接化合D.钋的氢化物很稳定
7.下列各组中互为同位素的是(),互为同素异形体的是()
A.O2和O3B.
H和
HC.H2O和H2O2D.O2-和O
8.某单质0.05mol与足量的硫充分反应,质量增加0.8g,则构成这种单质的元素是(本题有两个答案)A.铁B.铜C.钾D.铝
9.在3S+6KOH=2K2S+K2SO3+3H2O的反应中,被还原的硫与被氧化的硫的质量比是
A.2:
1B.1:
2C.3:
1D.1:
3
10.下列结论正确的是
(1)粒子半径:
S2->Cl>S>F
(2)稳定性:
HF>HCl>H2S>H2Te
(3)还原性:
S2->Cl->Br->I-(4)氧化性:
Cl2>S>Se>Te
(5)酸性:
H2SO4>HClO4>H2SO3(6)非金属性:
F>Cl>S>Se
A.
(2)(4)(6)B.
(1)
(2)(3)C.
(1)D.(6)
11.下列物质中没有刺激性气味的气体是
A.氯气B.二氧化硫C.臭氧D.氧气
12.下列物质中不能用漂白和消毒的物质是
A.纯碱B.氯水C.过氧化氢D.臭氧
13.下列反应中,H2O2既作氧化剂,又作还原剂的是
A.Cl2+H2O2====2HCl+O2B.2H2O2
2H2O+O2↑
C.H2O2+H2S====2H2O+S↓D.H2O2+2HI====2H2O+I2
14.下列关于臭氧性质的叙述中不正确的是
A.臭氧比氧气的氧化性更强,常温下能将Ag、Hg等较不活泼的金属氧化
B.臭氧可以杀死许多细菌,是一种良好的消毒剂
C.臭氧和活性炭一样,能够吸附有机色素,是一种很好的脱色剂
D.臭氧和氧气在一定条件下可以相互转化
15.0.1molO2在放电后有30%转化为O3,则放电后所得的气体对H2的相对密度是
A.17.8B.18.4C.35.6D.36.8
16.冰箱制冷剂氟氯甲烷在高空中受紫外线辐射产生Cl原子,并进行下列反应:
Cl+O3
ClO+O2,ClO
Cl+O2,下列说法不正确的是
A.反应后将O3转变为O2B.Cl原子是总反应的催化剂
C.氟氯甲烷是总反应的催化剂D.Cl原子反复起分解O3的作用
17.点燃H2S可发生如下反应:
2H2S+O2=2S+2H2O对此反应可证明(本题有两个答案
A.H2S具有还原性B.H2S具有不稳定性
C.氧元素的非金属性比硫元素强D.以上说法都不对
18.下列关于H2S的叙述中错误的是
A.H2S是一种剧毒气体,是一种大气污染物,它的水溶液是弱酸
B.氢硫酸和浓硫酸都是硫的含氧酸,因此不能发生反应
C.H2S有不稳定性和强还原性,它在空气中燃烧时发生淡蓝色火焰
D.往氢硫酸溶液中通入氯气,会产生淡黄色沉淀
19.硫化氢与二氧化硫反应生成了32g单质硫,则氧化产物和还原产物的质量之比是
A.1:
2B.2:
1C.1:
1D.1:
3
17.在氧族元素中用(元素符号回答),电子层数最多的是,原子半径最小的是,非金属性最强的是,可以导电的是,可作半导体材料的是。
18.氧族元素(用R表示)氢化物的化学式可表示为,其最高价氧化物对应的水化物的化学式为,+4价的氧族元素形成的含氧酸的化学式为。
19.有沉积硫存在时,可用热的苛性钾溶液除去。
这是由于它们反应生成了硫化钾、亚硫酸钾和水。
试写出此反应的化学方程式和离子方程式,标出电子转移的方向和数目,并指氧化剂与还原剂各是什么?
20.将8.8gFeS固体置于200mL2.0mol/L的盐酸中,以制备H2S气体,反应完全后,若溶液中H2S的浓度为0.10mol/L,假定溶液体积不变,试计算:
(1)收集到的H2S气体的体积(标准状况)是多少?
(2)反应后溶液中Fe2+和H+的物质的量浓度分别为多少?
第二节二氧化硫
●教学目标
1.使学生了解二氧化硫的物理性质和用途。
2.使学生掌握二氧化硫的化学性质。
3.使学生了解二氧化硫对空气的污染和防止污染。
●教学重点SO2的化学性质
●教学难点SO2的化学性质
●课时安排1课时
一、二氧化硫的性质
1.二氧化硫的物理性质:
___色、有________气味的有毒气体,密度比空气___,易溶于水(1∶40),易液化(-10℃)
[SO2溶于水的实验1]将一集满SO2的试管倒置于滴有紫色石蕊试液的水槽中,并晃动(注意:
试管口应位于水面以下)
[问]观察到了什么现象?
为什么会这样?
2.二氧化硫的化学性质
(1)酸性氧化物
酸性氧化物能和碱反应生成盐和水,能与水反应生成相应的酸。
写出以上反应的化学方程式。
二氧化硫溶于水形成的亚硫酸只能存在于溶液中,它很不稳定,容易分解成水和二氧化硫,故二氧化硫溶于水的反应是可逆反应,应用可逆符号表示。
SO2与CO2性质的比较
名称
CO2
SO2
与H2O反应
与碱反应
与盐反应
[演示实验2]按下图装置进行实验,并向学生介绍各装置中的试剂。
A装置为实验室制取SO2的装置,当从A装置中出来的SO2气体依次通过氢硫酸、溴水、KMnO4溶液和品红溶液时,分别有什么现象?
(2)氧化性还原性
SO2与H2S反应的方程式:
SO2与Br2反应的方程式:
SO2与KMnO4反应的方程式5SO2+2KMnO4+2H2O===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
SO2除了可以被溴水、KMnO4溶液氧化外,还可被HNO3、Cl2、O2等强氧化剂氧化,如工业上生产硫酸,就要用到以下反应:
SO2与O2反应的方程式
上述反应生成的SO3溶于水即得H2SO4。
方程式:
(3)漂白性
请大家看下面的实验。
[实验3]用小试管分别取上述实验中已褪色的E装置(原盛品红溶液)和C装置(原盛溴水)或D装置(原盛KMnO4溶液)中的溶液,在酒精灯上加热。
结果,E装置中的溶液又变成了红色,而C装置或D装置中的溶液却未发生变化。
[问]为什么会出现上述不同的现象呢?
[问]前面我们还学过哪些物质具有漂白性?
它们的漂白作用是基于这些物质的什么性质?
[问]把Cl2通到品红溶液中,溶液会褪色吗?
若能,加热能使其恢复“庐山真面目”吗?
为什么?
[问]把Cl2和SO2混合用于漂白,能否增强漂白效果?
为什么?
[问]怎样知道Cl2和SO2能反应的?
氯水与二氧化硫漂白性的比较
氯水
二氧化硫
原理
实质
效果
范围
[问]能否从SO2中硫元素的化合价来分析其既具有氧化性又具有还原性的原因呢?
(4)SO2用途
(1)制硫酸;
(2)漂白纸浆、毛、丝、草帽等;(3)杀菌消毒。
二、二氧化硫的污染
1.pH小于5.6的雨水,称之为酸雨。
2.一般认为,酸雨是由于人为排放的SO2和氮氧化物等酸性气体进入大气,当这些气体达到一定浓度后,在水凝结过程中溶于水形成硫酸和硝酸,使雨水酸性变大,pH变小。
其转化可简单表示如下:
2SO2+2H2O+O2
2H2SO4
NOx
HNO3
3.酸雨的危害
(1)对人体健康造成危害。
(2)破坏森林、草原和农作物。
(3)使土壤酸性增强、湖泊酸化、生态环境受损。
(4)破坏建筑物。
课后问题:
1.本节课中的演示实验Ⅲ,为什么要用倒扣的漏斗来吸收SO2气体?
SO2与NaOH的反应能否设计成喷泉实验?
2.从化合价的观点分析,CO2气体能使溴水和KMnO4溶液褪色吗?
怎样鉴别SO2和CO2气体?
3.往BaCl2溶液中通入SO2有何现象?
往BaCl2溶液中加入新制氯水,然后通入SO2气体,又有何现象?
4.空气中的SO2从哪里来?
课后训练
一、选择题(每小题有1-2个选项符合题意)
.为除CO2气体中混有的少量杂质SO2气体,应选用的试剂是()
A.Na2CO3溶液B.NaHCO3溶液
C.NaOH溶液D.NaHSO3溶液
.把气体①Cl2、②CO2、③SO2、④HCl分别通入水中,使四种溶液均达到饱和。
按所得溶液的物质的量浓度由大到小的顺序排列,正确的是()
A.①②③④B.④①③②C.④③①②D.③①④②
.将二氧化硫通入溴水中发生如下的反应:
SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,反应中转移的电子数和还原剂是()
A.2e-,H2SO4B.4e-,SO2C.2e-,Br2D.2e-,SO2
.SO2溶于水后所得的溶液的性质是()
A.有氧化性、无还原性、无酸性B.有氧化性、有还原性、有酸性
C.有还原性、无氧化性、无酸性D.有还原性、无氧化性、有酸性
.将H2S、SO2、SO3各0.01mol依次溶解于1L水中,则该溶液具有()
A.中性、漂白性B.酸性、漂白性
C.只有酸性D.只有漂白性
.盐A与酸B反应,可放出有气味的气体C,C与NaOH反应生成A;C最终可氧化成D;D溶于水生成B,则A、B分别是()
A.Na2S和HClB.Na2S和H2SO4C.Na2SO3和HClD.Na2SO3和H2SO4
.气体X可能含有NH3、Cl2、H2S、HBr、CO2中的一种或几种,已知:
X通入AgNO3溶液时产生淡黄色沉淀,且不溶于稀硝酸;若将X通入澄清的石灰水中,却不见沉淀产生。
对气体X的成分,下列说法正确的是()
A.一定含有HBr,可能含有CO2B.一定不含CO2
C.一定不含NH3、Cl2、H2SD.可能含有CO2、Cl2
.SO2和H2S两种气体共5mol混合反应后,测得氧化产物比还原产物多32g,则SO2与H2S的物质的量之比为()
A.1∶2B.2∶1C.1∶4D.3∶2
.为了除去混在CO2气体中的SO2和O2,下列试剂的使用顺序正确的是()
①饱和Na2CO3②饱和NaHCO3溶液③浓H2SO4④灼热铜网⑤碱石灰
A.①③④B.②③④C.②④③D.③④⑤
.将碘水滴入Na2S溶液中,溶液浑浊;将溴水滴入KI溶液中,溶液由无色变为褐色,通过以上两个实验可得到的正确结论是()
A.离子的氧化性由强到弱的顺序为:
Br->I->S2-
B.离子的还原性由强到弱的顺序为:
Br->I->S2-
C.元素的非金属性由强到弱的顺序为:
Br->I->S2-
D.离子的还原性由强到弱的顺序为:
Br-<I-<S2-
.将含有amolNa2SO3的溶液与含有bmolNa2S的溶液混合后无明显现象。
若再加入稀硫酸,则立即出现浅黄色沉淀,有关叙述不正确的是()
A.若a∶b>1∶2生成S和SO2
B.若a∶b=1∶2生成S而无SO2
C.若a∶b<1∶2生成S和H2S
D.若0<a∶b≤1∶3同时生成S、SO2、H2S
12.检验二氧化硫中是否含有二氧化碳应采用的方法是()
A.通过石灰水B.先通过高锰酸钾溶液(酸性),再通过石灰水
C.通过品红溶液D.先通过小苏打溶液,再通过石灰水
二、填空题
13.在BaBr2溶液中滴入氯水,观察到的现象是______________,再通入SO2,观察到的现象是______________,反应的离子方程式是:
①______________;②______________;③______________。
14.有一瓶无色气体可能有含有CO2、HBr、SO2、Cl2中的一种或几种。
将其通入稀氯水中得到
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