第十五章20氧族元素
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氧族元素氧族元素(VIA)元素名称:氧硫硒碲 (钋)元素符号:O S Se Te (Po)核电荷数:8 16 34 52 (84)原子结构示意图:[引导]据氧族元素所处周期表中的位置及族元素的特点,推测其原子结构的相同点和不同点。
[师]氧族元素原子结构有何相同与不同点?[生]相同点:原子最外层都有6个电子。
不同点:①核电荷数不同;②电子层数不同;③原子半径不同。
[追问]从O→Te,原子结构有何递变规律呢?[生]从O→Te,核电荷数依次增加,电子层数依次增多,原子半径依次增大。
[转引]据氧族元素原子结构特点和递变规律,再运用元素周期律理论来推测氧族元素的性质及变化。
[师]元素的化学性质主要决定于原子结构的哪些方面?[生]最外层电子数和原子半径。
[追问]最外层电子数和原子半径如何决定元素的化学性质?[生]最外层电子数越多,越易得电子,表现非金属性;若原子半径越小,得电子能力越强,非金属性越强。
相反,最外层电子数越少,越易失电子,表现金属性;若原子半径越大,失电子能力越强,金属性越强。
[师]从氧族元素原子结构入手,请大家对其化学性质的相似相异性进行大胆的推测。
[生]相似:原子最外层都有6个电子;易得2个电子;表现非金属性。
相异(递变):从O→Te,随核电荷数的增加,电子层数的增多,原子半径依次增大,使原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,原子得电子能力依次减弱,失电子能力依次增强,因此,元素非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。
[板书总结]一、氧族元素原子结构与元素性质递变的关系[投影][承转]以上我们的理论推测是否正确,请大家翻阅课本图6—1和表6—1相关的内容和数据。
[讨论]分组进行1.氧族元素原子的核电荷数、电子层数及原子半径等是如何变化的?2.各元素单质的熔点、沸点、密度等物理性质是如何变化的?3.从氢化物的稳定性来分析各元素的非金属性是怎样变化的?[分析]氧族元素在原子结构上的相同点,决定了氧族元素在性质上的相似性。
第十五章 氧族元素15-4 比较O 3 和O 2 的氧化性﹑沸点﹑极性和磁性的相对大小。
15-5少量Mn 2+ 可以催化分解H 2O 2 其反应机理届时如下:H 2O 2 能氧化Mn 2+ 为MnO 2 ,后者又能使H 2O 2 氧化,试从电极电势说明上述解释是否合理,并写出离子反应方程式。
15-6写出 H 2O 2 与下列化合物的反应方程式,K 2S 2O 8﹑Ag 2O ﹑O 3﹑Cr(OH)3 在NaOH 中﹑Na 2CO 3(低温)。
15-9(1)纯H 2SO4是共价化合物,却有较高的沸点(657K ),为什么?15-11 完成下面反应方程式并解释在反应(1)过程中,为什么出现由白到黑的颜色变化?(1)Ag + + S 2O 32-(少量) → (2)Ag + + S 2O 32-(过量) →15-12硫代硫酸钠在药剂中常用做解毒剂,可解卤素单质﹑重金属离子及氰化物中毒。
请说明能解毒的原因,写出有关的反应方程式。
15-14电解硫酸或硫酸氢氨制备过二硫酸时,虽然Φθ(O 2/H 2O)(1.23V) 小于Φθ(S 2O 82-/SO 4)(2.05V) ,为什么在阳极不是H 2O 放电,而是HSO 4- 或 SO 4- 放电? 15-15在酸性的KIO 3 溶液中加入Na 2S 2O 3 ,有什么反应发生?15-16写出下列各题的生成物并配平。
(1)Na 2O 2 与过量冷水反应;(2)在Na 2O 2固体上滴加几滴热水;(3)在Na 2CO 3 溶解中通入SO 2 至溶液的PH=5左右;(4) H 2S 通入 FeCl 3溶液中;(5) Cr 2S 3 加水;(6)用盐酸酸化多硫化铵溶液;(7)Se 和HNO 3 反应。
15-19画出SOF 2 ﹑SOCl 2 ﹑SOBr 2 的空间构型。
他们的O -S 键键长相同吗?请比较它们的O-S 键键能和键长的大小。
15-20现将硫极其重要化合物间的转化关系列成下表,请试用硫的电势图解释表中某些化学反应的原因。
氧族元素[氧族元素] 包括氧(8O)、硫(16S)、硒(34Se)、碲(52Te)和放射性元素钋(84Po).氧族元素位于元素周期表中第ⅥA 族.[氧族元素的原子结构](1)相似性:①最外层电子数均为6个;②主要化合价:氧为-2价,硫、硒、碲有-2、+4、+6价. (2)递变规律:按氧、硫、硒、碲的顺序,随着核电荷数的增加,电子层数增多,原子半径增大,失电子能力增强,得电子能力减弱,非金属性减弱,金属性增强.[氧族元素单质的物理性质][氧族元素的化学性质][同素异形体] 由同种元素形成的几种性质不同的单质,叫做这种元素的同素异形体.例如,O 2与O 3,金刚石、石墨与C 60,白磷与红磷,均分别互为同素异形体;硫元素也有多种同素异形体.注意 “同位素”与“同素异形体”的区别.同位素研究的对象是微观的原子,而同素异形体研究的对象是宏观的单质. [臭氧](1)物理性质:在常温、常压下,臭氧是一种具有特殊臭味的淡蓝色气体,密度比氧气大,也比氧气易溶于水.液态臭氧呈深蓝色,固态臭氧呈紫黑色. (2)化学性质:①不稳定性.O 3在常温时能缓慢分解,高温时分解加速:2O 3 =3O 2. ②强氧化性.例如:a .Ag 、Hg 等不活泼金属能与O 3发生反应;b .O 3+2KI+H 2O =O 2+I 2+2KOH .(此反应可用于O 3的定量分析)(3)用途:①作漂白剂.O 3能使有机物的色素和染料褪色(其褪色原理与HClO 类似).如将O 3通入石蕊试液中,溶液变为无色.②消毒剂. (4)制法:3O 22O 3(5)臭氧在自然界中的存在及其与人类的关系.①存在:自然界中含有臭氧,其中90%集中在距离地面15 km ~50 km 的大气平流层中(即通常所说的臭氧层).②与人类的关系:空气中的微量臭氧能刺激中枢神经,加速血液循环,令人产生爽快和振奋的感觉.大气中的臭氧层能吸收太阳的大部分紫外线,使地球上的生物免遭伤害.但氟氯烃(商品名为氟利昂)等气体能破坏臭氧层.因此,应减少并逐步停止氟氯烃等的生产和使用,以保护臭氧层. [过氧化氢](1)物理性质:过氧化氢俗称双氧水,是一种无色粘稠液体.市售双氧水中H 2O 2的质量分数一般约为30%. (2)化学性质:①H 2O 2显弱酸性,是二元弱酸.其电离方程式可表示为:H 2++ HO 2- HO 2++ O 22-②不稳定性.H 2O 2贮存时就会分解.在其水溶液中加入MnO 2等催化剂,分解速度大大加快.2H 2O 22H 2O+O 2↑说明 该反应原理是实验室制O 2的常见方法之一.其发生装置为“固 + 液不加热”型.③H 2O 2既具有氧化性又具有还原性.H 2O 2中的氧元素为-1价,介于0价与-2价之间,当H 2O 2遇到强氧化剂时表现出还原性,而当遇到强还原剂时则表现出氧化性.例如:2KMnO 4 + 5H 2O 2 + 3H 2SO 4 =K 2SO 4 + 2MnSO 4 + 5O 2↑+ 8H 2O (H 2O 2表现还原性)H 2O 2 + 2KI =2KOH + I 2 (H 2O 2表现氧化性)(3)重要用途:①医疗上广泛使用稀双氧水(含H 2O 2的质量分数为3%或更小)作为消毒杀菌剂. ②工业上用10%的双氧水作漂白剂(漂白毛、丝及羽毛等)、脱氯剂. ③实验室制取氧气. *[硫化氢] (1)物理性质:①硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋气味的气体,密度比空气大.②硫化氢有剧毒,是一种大气污染物.在制取和使用H 2S 气体时,必须在密闭系统如通风橱中进行. ③在常温、常压下,1体积水中能溶解2.6体积的硫化氢. (2)化学性质:①不稳定性:H 2S 受热(隔绝空气)能分解:H 2S H 2 + S②可燃性:H 2S 气体能在空气中燃烧: 2H 2S + 3O 2(充足)2H 2O + 2SO 2 2H 2S + O 2(不足)2H 2O + 2S(发出淡蓝色火焰) (析出黄色固体)③强还原性:H 2S 中的硫为-2价,处在最低价态,当遇到氧化剂时,硫被氧化为0价、+4价或+6价.如:H 2S +X 2 =2HX + S ↓ (X =Cl 、Br 、I) H 2S + H 2SO 4(浓) =S ↓+ SO 2 + 2H 2O④水溶液显弱酸性.硫化氢的水溶液叫氢硫酸.氢硫酸是一种二元弱酸,具有酸的通性.氢硫酸易挥发,当氢硫酸受热时,硫化氢会从溶液里逸出. (3)实验室制法:反应原理:FeS + 2H +=Fe2+ + H 2S ↑(因H 2S 有强还原性,故不能用HNO 3或浓H 2SO 4制取H 2S 气体)发生装置:固 + 液 → 气体型装置干燥剂:用P 2O 5或CaCl 2(不能用浓H 2SO 4或碱性干燥剂).2.二氧化硫 [二氧化硫] (1)物理性质:①二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的气体,有毒,密度比空气大,易液化. ②易溶于水.在常温、常压下,1体积水能溶解40体积的SO 2气体. (2)化学性质:①二氧化硫与水反应:SO 2 + H 22SO 3(该反应为可逆反应)说明 a .将装满SO 2气体的试管倒立在滴有紫色石蕊试液的水槽中,一段时间后,水充满试管,试管中的液体变为红色.b .反应生成的H 2SO 3为二元中强酸,很不稳定,易分解:H 22O + SO 2②二氧化硫与氧气的反应:2SO 2 3 说明 a .该反应是工业上制造硫酸的反应原理之一.b .反应产物SO 3是一种无色固体,熔点(16.8℃)和沸点(44.8℃)都很低.SO 3与H 2O 反应生成H 2SO 4,同时放出大量的热:SO 3 + H 2O =H 2SO 4 + 热量c .SO 2中的硫处于+4价,因此SO 2既具有氧化性又具有还原性.例如:SO 2 + 2H 2S =3S + 2H 2OSO 2 + X 2 + 2H 2O =2HX + H 2SO 4 (X =C1、Br 、I)③二氧化硫的漂白性:说明 a .SO 2和C12(或O 3、H 2O 2、Na 2O 2等)虽然都有漂白作用,但它们的漂白原理和现象有不同的特点.Cl 2的漂白原理是因为C12与H 2O 反应生成的HClO 具有强氧化性(O 3、H 2O 2、Na 2O 2等与此类似),将有色物质(如有色布条、石蕊试液、品红试液等)氧化成无色物质,褪色后不能再恢复到原来的颜色;而SO 2是因它与水反应生成的H 2SO 3跟品红化合生成了无色化合物,这种不稳定的化合物在一定条件下(如加热或久置)褪色后又能恢复原来的颜色,用SO 2漂白过的草帽辫日久又渐渐变成黄色就是这个缘故.b .SO 2能使橙色的溴水、黄绿色的氯水、紫红色的酸性KMnO 4溶液等褪色,这是因为SO 2具有还原性的缘故,与SO 2的漂白作用无关.c .利用SO 2气体使品红溶液褪色、加热后红色又复现的性质,可用来检验SO 2气体的存在和鉴别SO 2气体. ④二氧化硫能杀菌,可以用作食物和水果的防腐剂. [二氧化硫的污染和治理](1)SO 2的污染:二氧化硫是污染大气的主要有害物质之一.它对人体的直接危害是引起呼吸道疾病,严重时还会使人死亡.(2)酸雨的形成和危害:空气中的SO 2在O 2和H 2O 的作用下生成H 2SO 3、H 2SO 4。
第15章氧族元素习题
1、 选择题
1 下列物质中沸点最高的是()。
(A)H2Se;(B)H2S;(C)H2Te;(D)H2O。
2 下列叙述中错误的是()。
(A)自然界中只存在单质氧而没有单质硫;
(B)氧既有正氧化值化合物,也有负氧化值的化合物;
(C)由2H和O组成的水叫重水;
(D)O2和O3是同素异形体。
3 大气的臭氧层能保护人类的生态环境,其原因是()。
(A)能保温;
(B)能消毒;
(C)能防止地球表面水蒸气逸散;
(D)能吸收紫外线。
3 下列对氧族元素性质的叙述中正确的()。
(A)氧族元素与其它元素化合时,均可呈现+2,+4,+6或-1,-2等氧化值;
(B)氧族元素电负性从氧到钋依次增大;
(C)氧族元素的电负性从氧到钋依次减小;
(D)氧族元素都是非金属元素。
4 下列关于过氧化氢分子结构的描述中,正确的是()。
(A)分子在空间成平面形;
(B)两个O-H键不在同一平面;
(C)两个O-H键相互垂直;
(D)H-O键与O-O键之间夹角成90o。
5 Na2S2O3作照像定影剂时,它是一种()。
(A)氧化剂;(B)还原剂;(C)配位剂;(D)漂白剂。
6 SO3、SO2、H2S三种硫的化合物中,能使溴水褪色的是()。
(A)SO3和SO2;(B)SO3和H2S;
(C)SO2和H2S;(D)SO3、SO2和H2S
2、 推导题
795 用某氯化物(A)进行下列实验:
试确定(A)~(J)各代表什么物质,并写出实验(1)~(5)中各有关反应方程式。
(不必配平)。