高三化学卤族元素重难点解析 人教版.docx
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高三化学卤族元素重难点解析人教版
高三化学卤族元素重难点解析
一.本周教学内容:
氧族元素
二.重点、难点:
1.运用已学元素周期律的理论知识,复习氧族元素及其化合物的知识。
2.以硫的阶梯式价态变化为主线,复习不同价态的硫具有的性质,引出其单值及多种化合物的相关知识,重点是二氧化硫和硫酸。
三.具体内容:
(一)氧族元素(O、S、Se、Te)
1.氧族元素性质的相似性和递变性
(1)相似性:
①氧族元素原子结构最外层都为6个电子,均为典型非金属元素(钋Po除外)
②最高正价为+6,负价为
③均可形成气态氢化物H2R
④最高价氧化物(RO3)对应水化物均为H2RO4,其水溶液呈酸性(氧O除外)
(2)递变性
①周期表中从上到下O→S→Se→Te,原子半径逐渐增大,非金属性逐渐减弱,氧化性逐渐减弱
②O→S→Se→Te,与H2化合能力逐渐减弱,生成的气态氢化物的稳定性逐渐减弱,即稳定性H2O>H2S>H2Se>H2Te
③最高价氧化物对应水化物的水溶液酸性逐渐减弱。
(二)氧气(O2)
1.分子组成和结构:
氧分子是由两个氧原子通过非极性共价键结合成非极性分子;固态时为分子晶体。
2.物理性质:
氧气是无色、无嗅的气体,密度比空气大,微溶于水、沸点-183℃、熔点
℃。
3.化学性质:
具有强的氧化性
(1)与金属发生反应:
3Fe+2O2(纯)
Fe3O4
(2)与非金属发生反应:
2H2+O2
2H2O
N2+O2
2NO
S+O2
SO2
2H2S+3O2
2SO2+2H2O
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
4.制法:
2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑
工业制法:
从液化空气中分离出O2(蒸馏原理)
5.用途:
液氧为高能燃料,制炸药、制氧炔焰焊接或切割金属,医疗等方面都有重要用途。
(三)臭氧(O3)
1.同素异形体:
同一种元素形成的几种性质不同的单质。
2.物理性质:
特殊臭味的淡蓝色气体。
比氧气易溶于水。
熔点-251℃,沸点-112.4℃。
3.化学性质:
不稳定,强氧化性。
(1)易分解(高温迅速)生成O2
(2)跟银、汞反应生成Ag2O、HgO
4.用途:
强氧化剂、脱色剂和消毒剂。
臭氧层对人类和生物的保护。
5.制法:
3O2
2O3
(四)过氧化氢
1.物理性质:
无色粘稠液体,弱酸性。
俗称双氧水,常见为30%。
2.化学性质:
良好的氧化还原性,易分解(MnO2有催化作用)放出O2
3.用途:
氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂,实验室制取氧气。
(五)硫
1.分子组成和结构:
硫分子是由多个硫原子构成Sx单质,硫单质为分子晶体。
2.物理性质:
硫单质为淡黄色晶体,密度为水的两倍,难溶于水、微溶于乙醇、易溶于CS2,熔点112.8℃,沸点444.6℃。
3.化学性质:
硫既具有氧化性,又具有还原性。
(1)与金属发生反应:
Cu+S
Cu2S Fe+S
FeS
(2)与非金属发生反应
S+O2
SO2(S表现还原性)
(3)与化合物反应
Na2SO3+S
Na2S2O3(S表现还原性)
6KOH+3S=2K2S+K2SO3+3H2O(S既表现氧化性,又表现还原性)
(4)与氧化性酸浓HNO3、浓H2SO4发生反应
S+6HNO3(浓)
H2SO4+6NO2↑+2H2O(S表现还原性)
S+2H2SO4(浓)
3SO2↑+2H2O(S表现还原性)
(5)硫单质、氧气、氯气氧化性比较:
氧化性:
O2>Cl2>S
O2+4HCl=2Cl2+2H2O(氧化性:
O2>Cl2)
2H2S+O2(不足)
2S+2H2O(氧化性:
O2>S)
H2S+Cl2=2HCl+S(氧化性:
Cl2>S)
4.用途:
硫单质制硫酸,做橡胶制品的硫化剂,制黑火药、火柴、农药等。
(六)硫化氢(H2S)
1.分子组成和结构:
硫化氢分子是由一个硫原子和两个氢原子,通过极性共价键结合成折线型的极性分子;固态时为分子晶体。
2.物理性质:
硫化氢是无色、带有腐蛋气味、剧毒的气体,密度比空气略大,可溶于水(常温下1∶2.6),其水溶液叫氢硫酸。
3.化学性质:
(1)热不稳定性:
受热发生分解反应
H2S
H2+S(H2S既表现氧化性,又表现还原性)
(2)具有还原性:
与氧化剂发生反应
2H2S+3O2(足)
2SO2+2H2O
2H2S+O2(不足)
2S+2H2O
2H2S+SO2=3S+2H2O
H2S+Cl2=2HCl+S
H2S+2FeCl3=2FeCl2+2HCl+S
4.实验室制法:
FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S↑
FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑
5.硫化氢检验:
(1)硫化氢气体遇湿润的醋酸铅试纸,使之变为黑色,其原因是Pb(Ac)2+H2S=PbS↓+2HAc,有PbS黑色沉淀生成。
(2)将硫化氢气体通入CuSO4溶液中或AgNO3溶液中,生成黑色沉淀物CuS或Ag2S,其离子方程式为Cu2++H2S=CuS↓+2H+、2Ag++H2S=Ag2S↓+2H+。
(七)氢硫酸(H2S)
1.组成和制法:
硫化氢溶于水,得到的水溶液叫氢硫酸。
氢硫酸挥发可得到硫化氢气体,氢硫酸为混合物。
2.物理性质:
氢硫酸是无色,带有腐蛋气味、有毒的液体,氢硫酸不易长期存放(在空气中易氧化生成淡黄色浑浊物(S),而发生变质)。
3.化学性质:
(1)溶液具有弱酸性,发生部分电离
H2S
HS-+H+
HS-
S2-+H+
分步电离,且一步比一步电离困难。
(2)具有酸的通性
与指示剂、与金属、与碱、与碱性氧化物、与盐等物质都可发生反应。
NaOH+H2S=NaHS+H2O
2NaOH+H2S=Na2S+2H2O
Zn+H2S=ZnS↓+H2↑
CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4
(3)具有还原性,与氧化剂发生反应:
2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl
H2S+Br2=2HBr+S
2KMnO4+5H2S+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5S↓+8H2O
(八)二氧化硫(SO2)
1.分子组成和结构:
二氧化硫分子是由一个硫原子和两个氧原子通过极性共价键结合成折线型的极性分于;固态时为分子晶体。
2.物理性质:
二氧化硫是无色、带有刺激性气味、有毒的气体,易溶于水(常温下1:
40),易液化,沸点-10℃。
二氧化硫为大气的主要污染物之一。
3.化学性质:
(1)与水发生反应:
SO2+H2O
H2SO3
H++HSO3-,HSO3-
H++SO32-
生成中强酸亚硫酸(H2SO3),溶液中H2SO3部分发生电离,呈酸性。
(2)SO2为酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性:
能与碱、与碱性氧化物等物质发生反应。
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
CaO+SO2=CaSO3
(3)二氧化硫既具有氧化性,又具有还原性。
SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr(SO2表现还原性)
SO2+2H2S=3S↓+2H2O(SO2表现氧化性)
(4)具有漂白性:
红色品红试液中通入SO2,溶液由红色变为无色,即发生褪色变化;若将溶液再加热,又出现红色。
其原因是SO2与有色物质结合成不稳定的无色物质,无色物质见光或受热易发生分解,使原来有色物质恢复原来颜色。
4.制法:
实验室制法:
Na2SO3(固)+H2SO4(较浓)=Na2SO4+H2O+SO2↑使用“较浓”H2SO4原因:
若用浓H2SO4含水少,使离子反应进行缓慢,若用稀H2SO4含水多,生成SO2易溶于水,不易使SO2逸出,所以用较浓H2SO4。
工业制法:
煅烧黄铁矿(硫铁矿)
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
(九)三氧化硫(SO3)
1.分子组成和结构:
三氧化硫分子是由一个硫原子和三个氧原子通过极性共价键结合成平面三角型的非极性分子;固态时为分子晶体。
2.物理性质:
三氧化硫熔点16.8℃,沸点44.8℃,常温下为无色液体,标准状况下为无色晶体,高温下为无色气体。
3.化学性质:
(1)与水发生反应:
SO3+H2O=H2SO4,并放出大量热,SO3易被水吸收,若高温下,易与水蒸汽形成酸雾,反而不利于SO3的吸收,故用98%H2SO4来吸收SO3。
(2)三氧化硫为酸性氧化物,能与碱、与碱性氧化物等发生反应:
SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O,CaO+SO3=CaSO4
(3)三氧化硫具有强氧化性:
SO3+2KI=K2SO3+I2
5SO3+2P=P2O5+5SO2
4.工业制法:
(十)硫酸(H2SO4)
1.物理性质:
硫酸是无色粘稠液体,98.3%的硫酸密度是1.84g/cm3、沸点为338℃,硫酸是一种难挥发的强酸。
2.化学性质:
硫酸是二元强酸、高沸点酸(难挥发性酸),稳定酸及强氧化性酸。
(1)具有强酸性;溶液中发生电离:
H2SO4=2H++SO42-(完全电离),溶液呈强酸性,H2SO4为强电解质。
(2)具有酸的通性:
与指示剂、与金属、与碱、与碱性氧化物、与盐等物质发生反应。
如:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
+H2SO4=CuSO4+2H2O
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑
(3)浓硫酸特性:
①吸水性:
H2SO4易与H2O结合,并放出大量热,所以浓硫酸常做酸性气体的干燥剂(不可干燥H2S)。
②脱水性:
浓H2SO4遇见某些有机化合物,可将其中氢、氧原子个数按2:
1比例脱去,即为脱水性,C12H22O11
12C+11H2O(浓H2SO4脱水性)
③强氧化性:
浓H2SO4与金属、与非金属、与具有还原性物质发生氧化-还原反应,如:
Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓)=CO2↑+2SO2↑+2H2O
H2S+H2SO4(浓)=S
+SO2↑+2H2O
2NaI+2H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+I2+2H2O
与还原剂反应浓H2SO4的还原产物都为SO2。
常温下,浓H2SO4使Fe、Al表面发生钝化(生成致密氧化膜),而不发生产生气体的反应。
3.硫酸工业制法:
采取接触法制硫酸
吸收塔中若用水或稀H2SO4吸收SO3时,容易形成酸雾,使吸收速度慢,不利于SO3完全吸收,工业上实际用98.3%浓硫酸来吸收SO3,得到浓度更高的硫酸。
尾气的处理:
制H2SO4的尾气中含有大量SO2,SO2是污染大气的主要有害物质之一,为了防止大气污染,硫酸厂尾气排放前要进行回收处理,一般采用氨吸收法处理。
4.用途:
硫酸是重要化工原料,制硫酸盐,用于精炼石油,制炸药、农药、染料等。
(十一)亚硫酸(H2SO3)
1.制法:
二氧化硫的水溶液称之亚硫酸,亚硫酸为中强酸,低沸点酸,不稳定性酸,仅存在水溶液中。
SO2+H2O
H2SO3
2.化学性质:
(1)H2SO3为二元中强酸,具有酸的通性。
溶液中发生电离:
H2SO3
HSO3-+H+,HSO3-
H++SO32-(部分电离)
(2)H2SO3既具有还原性,又具有氧化性,但还原性>氧化性。
H2SO3+Cl2+H2O=H2SO4+2HCl(H2SO3还原性)
H2SO3+2H2S=3S+3H2O(H2SO3氧化性)
(十二)硫酸盐:
1.常见硫酸盐俗名和化学式:
2.酸式盐NaHSO4主要性质:
(1)NaHSO4是强电解质,溶液呈强酸性。
电离式:
NaHSO4=Na++H++SO42-(完全电离)
(2)与盐Na2CO3、NaCl等发生反应:
NaCl(固)+NaHSO4
Na2SO4+HCl↑
Na2CO3+2NaHSO4=2Na2SO4+H2O+CO2↑
(3)与碱NaOH、
等发生反应:
NaOH+NaHSO4=Na2SO4+H2O
3.SO42-检验:
盐溶液中加入酸化的钡盐溶液,生成白色沉淀。
(BaCl2和HCl或
和HNO3)Ba2++SO42-=BaSO4↓
(十三)亚硫酸盐及硫代硫酸盐
1.亚硫酸钠Na2SO3:
既具有还原性,又具有氧化性。
如:
2Na2SO3+O2=2Na2SO4(Na2SO3还原性)
Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4+2HCl(Na2SO3还原性)
Na2SO3+S
Na2S2O3(Na2SO3氧化性)
2.硫代硫酸钠Na2S2O3:
既具有氧化性,又具有还原性(发生在同一反应中)
3.SO32-检验:
盐溶液中加入H2SO4(或HCl),有刺激性气味的气体产生,再将该气体通入黄色溴水中,使溴水褪色。
SO32-+2H+=H2O+SO2↑
SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr
(十四)氧族元素及其单质的物理性质和化学性质的比较
1.氧族元素和单质的物理性质
2.单质的化学性质
【典型例题】
[例1]下列关于硒的叙述。
不正确的是()
A.硒在空气中燃烧生成SeO2,和钠反应生成Na2Se
B.硒化氢有恶臭味、有毒,比硫化氢易分解
C.硒化氢在空气中不能燃烧
D.亚硒酸(H2SeO3)是一种弱酸
解析:
硒和硫同属氧族元素。
但硒的核电荷数、原子半径都比硫大。
这两种元素除化学性质相似外。
硒的非金属性比硫弱。
据此作如下分析:
硫在空气中燃烧生成二氧化硫.和钠可组成化合物Na2S;硫化氢有臭鸡蛋味、有剧毒;硫化氢在空气充足时燃烧生成二氧化硫和水。
在空气不充足时燃烧生成单质硫和水。
硒的非金属性比硫弱。
所以硒化氢比硫化氢易分解。
亚硒酸的酸性比亚硫酸弱。
答案:
C
思维启迪:
氧族元素的单质物理性质(熔点、密度等)随核电荷数增加如何发生变化?
答案:
氧族元素单质的熔点随核电荷数的增加而逐渐升高,密度逐渐增大。
[例2]针对以下A~D四个涉及H2O2的反应(未配平)。
填写空白:
A.Na2O2+HCl
H2O2+NaCl
B.Ag2O+H2O2
Ag+O2+H2O
C.H2O2
H2O+O2
D.H2O2+Cr2(SO4)3+KOH
K2CrO4+K2SO4+H2O
(1)H2O2仅体现为氧化性的反应是(填代号)________________。
该反应配平的化学方程式为___________________。
(2)H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是(填代号)__________。
(3)H2O2体现弱酸性的反应是(填代号)__________。
其理由为_______________。
解析:
H2O2仅体现氧化性。
在反应中过氧根的化合价只能从-1价降低为-2价。
所以D选项符合题意.根据化合价升降的判断:
可知该反应方程式为:
3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH=2K2CrO4+3K2SO4+8H2O
H2O2中过氧根的化合价-1价既升高,又降低。
H2O2既体现氧化性又体现还原性。
方程式C符合题意。
一般来说。
强酸与弱酸盐反应制取弱酸.选项A的反应由强酸盐酸来制取弱酸性物质H2O2。
答案:
(1)D3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH=2K2CrO4+3K2SO4+8H2O
(2)C
(3)A这一反应可看做是强酸制取弱酸
[例3]
(1)将
铁粉和
硫粉均匀混合.在密闭容器中加热到红热。
冷却后加入多少毫升bmol·L-1的盐酸就不再产生气体?
若把已放出的气体收集起来。
在标准状况下的体积一共是多少升?
(2)若把0.1mol铁粉和1.6g硫粉均匀混合后。
铺在石棉网上用酒精灯加热引燃。
完全反应后。
将残渣全部放入过量的稀H2SO4中充分反应。
结果所产生的气体体积在标况下明显少于2.24L。
其原因是__________。
解析:
(1)有关方程式如下:
Fe+S
FeS;FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑,得Fe~2HCl;Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。
得Fe~2HCl。
即产生气体所消耗的盐酸的量与硫粉量无关。
计算关系式只有一种。
为Fe~2HCl。
设需加VLbmol·L-1盐酸,
×2=V×bmol/L得V=
L。
又有关系式:
Fe→H2,Fe→H2S,产生的混合气体物质的量只与铁量有关:
混合气体与铁的物质的量相等。
设标况下生成气体的体积为
=22.4L·mol-1×
=0.4mL。
硫粉所起的作用:
决定混合气体中H2S的量的多少。
但混合气体总的物质的量只是由铁量确定。
(2)n(S)=
=0.05 mol<0.1mol
所以铁粉过量,过量的铁粉在受热时又与空气中的O2反应生成了铁的氧化物,与H2SO4反应不再放出H2。
故放出气体的体积小于2.24L。
答案:
(1)V=
L
在标况下的体积一共是0.4mL
(2)n(S)=
=0.05 mol<0.1mol
所以铁粉过量。
过量的铁粉在受热时又与空气中的O2反应生成了铁的氧化物。
与H2SO4反应不再放出H2。
故放出气体的体积小于2.24L。
思维启迪:
铁与硫粉混合加热实验完毕后。
反应容器试管内壁附有黑色固体。
应如何除去?
写出反应的离子方程式。
答案:
加稀盐酸或稀硫酸溶解
FeS+2H+=Fe2++H2S↑
[例4]如1所示是一套实验室制气装置,某课外活动小组欲利用这套装置快速制取氧气和氯化氢气体。
供选用的试剂有()
A.浓H2SO4B.浓HClC.食醋
D.MnO2E.H2O2F.KClO3
G.KMnO4溶液。
试回答:
图1
(1)若要快速制备少量氧气,应选择__________(填答案标号);
(2)若要快速制少量HCl,应选择__________(填答案标号)。
解析:
所给装置适于固体与液体或液体与液体且不需加热的反应。
所给试剂可用于制备O2的有:
①KClO3、MnO2②KMnO4③H2O2、MnO2。
前二者均需加热且②中KMnO4为液体不可取.只可选H2O2、MnO2;由于HCl气体在水中存在溶解平衡HCl(g)
HCl(aq)
H++Cl-。
加入浓H2SO4后一方面放出大量的热温度升高。
HCl溶解度减小。
另一方面c(H+)增大。
平衡向左移动。
故可快速制备HCl。
答案:
(1)E和D
(2)A和B
[例5]如图2所示装配好装置,待内外空气压强不变时标注出水银液面的刻度(用红漆),取下橡皮塞,在玻璃燃烧匙中加入硫粉,用酒精灯点燃迅速移入锥形瓶中并塞紧橡皮塞,硫粉安静地燃烧,水银柱推向左管,当火焰熄灭后,静置,水银柱又慢慢回到原标定的刻度。
简要回答下列问题:
图2
(1)水银柱推向左管说明什么?
(2)硫粉未燃尽时火焰就熄灭了。
说明_____________________。
(3)根据水银柱最后又回到原先标定的刻度.可得到什么结论?
(4)根据反应方程式S+O2=SO2和上述结论又可推导出什么(或证明什么)?
解析:
分析简答题首先要熟悉题中情景,然后联系已有知识,有时还要结合其他学科的知识全面条理地回答。
答案:
(1)①该反应是放热反应;②气体受热膨胀。
(2)瓶内氧气已耗尽
(3)①同温同压下。
反应消耗的氧气与生成的SO2体积相同;②压强同;③物质的量同。
(4)同温同压下。
相同体积的气体含有相同的分子数
[例6]
(1)将H2O2溶液滴入含有酚酞的NaOH溶液中,红色消失,甲同学认为这是由于H2O2是二元弱酸(H2O2
H++HO2-),消耗了OH-.而使红色褪去。
乙同学认为H2O2具有强氧化性。
将酚酞氧化,红色消去。
试设计一个实验论证甲、乙两位同学的解释中谁正确。
(2)甲同学向品红溶液中通入一种气体后。
品红褪色。
乙同学设计了一个很简便的实验便知甲同学通的是Cl2还是SO2。
他的实验方案是:
______________________________。
答案:
(1)向红色消失后的溶液中滴加氢氧化钠溶液。
若再现红色。
则为H2O2酸性所致。
甲同学的见解正确。
若不再为红色。
则酚酞被H2O2氧化所致。
乙同学的见解正确。
(2)将褪色后的溶液加热。
若红色再现,是二氧化硫通入所致,若不再变为红色。
则通入的是氯气。
[例7]为了证明铁和硫反应产物中铁的化合价,下面是某同学设计的实验过程的一部分:
请回答以下问题:
(1)混合粉末A中硫粉过量的原因是________________________;
(2)反应在“惰气环境”中进行的原因是___________________________________;
(3)操作①是用烧热的玻璃棒点触混合粉末.反应即可持续进行。
说明__________;
(4)操作②的作用是__________。
反应方程式是___________。
也可改用加入________
(5)操作③稀H2SO4煮沸的目的是________________________________;
(6)为证明产物中铁的价态。
对D溶液的实验操作最好是_____________________。
解析:
只要搞清设计实验的目的和原理,结合硫和铁反应的特点,注意空气的氧化性,即可迎刃而解。
答案:
(1)防止因铁粉过量而使滤渣C中的铁粉与H2SO4反应.生成Fe2+干扰实验
(2)防止环境中的O2参与反应
(3)硫和铁粉反应是放热的
(4)除去混合物中的硫粉3S+6KOH
2K2S+K2SO3+3H2OCS2
(5)防止H2SO4溶解的氧气氧化生成的Fe2+
(6)加入煮沸的KSCN溶液。
看是否变为血红色溶液
[例8]基于硫和硒的相似性及硫酸钾和硒酸钾晶型相同。
1820年米希尔里希认为这两种盐组成相同。
所以在已知硫相对原子质量(32)的前提下。
根据下列数据求出硒的相对原子质量。
硫酸钾中含钾a%、硫b%、氧c%;硒酸钾中含钾d%、硒e%、氧f%。
(1)判断硫或硒相对原子质量大小的依据是_________________________________。
(2)米希尔里希求硒相对原子质量的算式是_________________________________。
解析:
(1)由于K2SO4和K2SeO4中K、O的原子个数相同,故Se的相对原子的大小取决于Se的质量分数。
若b<e.硒的相对原子质量较大
(2)由K2SO4和K2SeO4的组成可知,K与S的原子个数比等于K与Se的原子个数比。
故有
。
M=
或由S与O的原子个数比等于Se与O的原子个数比有
MSe=
答案:
(1)若b<e。
硒的相对原子质量大
(2)
或
(答题时间:
60分钟)
一.选择题(本题共20小题,每小题3分,共60分。
每小题只有一个选项符合题意)
1.下列含氧酸的酸酐不能由单质和氧气直接反应得到的是()
A.H2SO4B.H2CO3C.H2SiO3D.H2SO3
2.将少量的SO3晶体分别加入到含有下列离子的溶液中,下列离子个数稍有增加的是()
A.Ba2+B.Fe3+C.
D.
3.下列变化需要加入还原剂方能发生的是()
A.
→SO2B.S2-→SC.SO2→SD.SO3→H2SO4
4.下列反应中硫化氢不做还原剂的是()
A.2H2S+3O2=2H2O+2SO2↑
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