第十二讲氧族元素
考查要点：
氧族元素的原子结构与其单质和化合物性质递变的关系，
2.二氧化硫的性质；
3.浓硫酸的特性。
知识延伸：
㈠硫及其化合物
⒈硫俗称硫磺，淡黄色晶体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。有较弱的还原性和氧化性（与Fe反应生成FeS）。
Fe＋SFeS
⒉硫化氢（H2S）和氢硫酸
⑴化氢是无色，有臭鸡蛋气味的气体，有毒。
①热不稳定性：受热发生分解反应
H2SH2S(H2S既表现氧化性，又表现还原性)
②可燃性：完全燃烧：2H2S+3O2SO2+2H2O
不完全燃烧：2H2S+O22S+2H2O
③还原性：（H2S作还原剂时，一般被氧化成单质S）
H2S+I2==2HI+S（同样与Cl2,Br2反应）2H2S+SO2==2H2O+3S
⑵氢硫酸是一种具有还原性的弱酸。（硫化氢溶于水，得到的水溶液叫氢硫酸氢硫酸是无色，带有腐蛋气味、有毒的液体，氢硫酸不易长期存放((S)，而发生变质)。
②溶液具有弱酸性，发生部分电离,分步电离，且一步比一步电离困难。
H2SHS-H+HS-S2-＋H+
③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CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4（常用来除去H2S）
Pb(CH3COO)2+H2S====2CH3COOH+PbS↓（用于检验H2S）
⒊二氧化硫
（1）物理性质：无色、刺激性气味、有毒气体，密度比空气大，易溶于水（1∶40），易液化。
（2）化学性质：①有酸性氧化物的性质（与水、碱、碱性氧化物等反应）
例1．盛有氯化钡稀溶液甲乙两试管分别通入SO2至饱和，若向甲试管中加入足量硝酸，乙试管中加入足量氢氧化钠溶液，则下列叙述正确的是（）
A．甲、乙两试管都有白色沉淀生成B．甲、乙两试管都没有白色沉淀生成
C．甲试管没有白色沉淀生成而乙试管有D．甲试管有白色沉淀生成而乙试管没有
②较强的还原性（与O2、Cl2、Br2、I2等作用）
SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr
③漂白性
活性炭因具有疏松多孔结构，有吸附作用，因而与某些色素作用而褪色，是物理变化。
SO2也只能与某些有色物质化合而生成不稳定的无色物质，加热后又恢复成原色，是化学变化。SO2通入紫色石蕊试液先变红，再通也不褪色。
HClO、Na2O2、H2O2、O3等具有强氧化性，氧化有色物质使之褪色，不能恢复原色，是化学变化。
（3）SO2污染大气，形成酸雨，主要来源于化石燃料的燃烧、含硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥、纸浆生产的工业废气。
例2．（1）为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时,有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：、。
（2）某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验：在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液变为红色，冷却后恢复无色，则此溶液可能是___________溶液；加热时溶液由无色变为红色的原因是：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。
⒌硫酸
（1）物理性质：纯硫酸是一种无色、粘稠的油状液体，高沸点难挥发，与水任意比混溶，溶于水时放出大量的热。
稀释浓硫酸是应将浓硫酸沿玻棒或器壁慢慢倒入水中并不断搅拌。
（2）稀硫酸的性质：硫酸在水中完全电离，具有酸的一切通性。
（3）浓硫酸的性质：浓硫酸中存在大量的未电离的硫酸分子，表现出一些特殊性质。
①吸水性：浓硫酸与水分子结合成水合分子，能吸收湿存水、结晶水等。
②脱水性：浓硫酸能按水的组成比脱去有机物中的氢、氧元素。如有机物中醇类的消去反应、蔗糖的炭化等。
③氧化性：a.与金属反应：在加热条件下，大多数金属（金、铂除外）能被浓硫酸氧化，金属被氧化成高价硫酸盐，硫酸被还原成SO2，常温下浓硫酸使Fe、Al钝化，不继续反应；b.与碳等非金属反应，在加热条件下将非金属氧化成最高价氧化物，本身还原成SO2；c.与低价化合物反应，将它们氧化成高价。（与还原剂反应浓H2SO4SO2。）
Cu＋2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2+2H2O
C＋2H2SO4(浓)=CO2+2SO2↑+2H2O
2NaI＋2H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2+I2+2H2O
（4）SO42-的检验：在溶液中加入稀HCl（一般不用HNO3）振荡无白色沉淀，在滴入Ba2+（aq）振荡出现白色沉淀，说明存在SO42-。
（5）硫酸工业制法：采取接触法制硫酸
吸收塔中若用水或稀H2SO4SO3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H2SO4SO2，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。
例3．某化工厂每小时生产98%（质量分数）硫酸at（吨），为使硫充分燃烧，且在下一步催化氧化时不再补充空气，要求燃烧后的混合气体中含氧气的体积分数为b%。若空气中氧气的体积分数为21%，且不考虑各生产阶段的物料损失，则：
（1）该厂每小时消耗标准状况下空气的体积为多少m3？
（2）为满足题设需求，b%的下限等于多少？
⒍常见的硫酸盐
CuSO4·5H2O蓝色晶体，俗称胆矾
FeSO4·7H2O浅绿色晶体，俗称绿矾
KAl(SO4)2·12H2O无色晶体，俗称明矾
ZnSO4·7H2O无色晶体，俗称皓矾
CaSO4·2H2O无色或白色晶体，即生石膏
(CaSO4)2·H2O白色粉末，即熟石膏
BaSO4白色固体，矿产叫重晶石
NaSO4·10H2O芒硝
㈡氧族元素
（1）氧族元素位于元素周期表中的第ⅥA族，包括O、S、Se、Te、Po五种元素。
（2）相似性：它们的原子最外层有6个电子，最低价为-2价，最高价为+6价（O除外），还有中间价态+4价（O除外）；气态氢化物通式为H2R，都有氧化物RO2、RO3（O除外），有含氧酸H2RO3、H2RO4。
（3）递变性：随着电子层数的递增，原子半径逐渐增大，元素的非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，氧、硫表现出显著的非金属性，硒是半导体，碲能导电；单质熔沸点O2→Te逐渐升高，密度逐渐增大，氧化性逐渐减弱；氢化物稳定性减弱，还原性增强。
①单质的物理性质（溶点、沸点、密度、导电性）随着核电符的增加而发生变化。
???②单质跟氢化合能力由强到弱，气态轻化物的稳定性由强到弱。
???③氧族元素的各含氧酸的酸性由强到弱。
④元素的非金属性由强到弱。
例4随着核电荷数的递增，下列关于氧族元素（Po除外）性质的叙述中，错误的是
固态单质的导电性逐渐增强B.元素的非金属性逐渐增强
C.氢化物的稳定性逐渐减弱 D.单质的熔、沸点逐渐升高
（4）臭氧（O3），特殊臭味的淡蓝色气体，密度、溶解度、活泼性、氧化性均大于氧气。具有不稳定性、极强的氧化性、漂白性。与O2互为同素异形体。
例5．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．臭氧和氧气一定条件下可以相互转化
（5）过氧化氢（H2O2），是含有非极性键的极性分子。无色粘稠液体，呈弱酸性。具有不稳定性、强氧化性、漂白性和还原性。水溶液俗称双氧水，在实验室可用于制氧气。
例6．过氧化氢(H2O2)的水溶液俗名双氧水，医疗上可作外科消毒剂。
向含有酚酞的NaOH溶液中滴加双氧水，溶液由红色褪至无色，主要原因是双氧水
的性。
将双氧水加入经酸化的高锰酸钾溶液中，溶液的紫红色消褪了，此时双氧水表现
出性。
（3）久置的油画，白色部位(PbSO4)常会变黑(PbS)，用双氧水揩擦后又恢复原貌，有关反应的化学方程为：。
巩固练习；
氧化氢沸点比水高，但受热易分解。某试厂先制得7%～8%的过氧化氢溶液，再浓缩成30%的溶液时，可采用的适宜方法是
A．常压蒸馏B．加生石灰常压蒸馏C．减压蒸馏D．加压蒸馏
．下列各组属同素异形体的是
A．16O和18OB．金刚石、石墨和C60C．O2O3D．H2O和H2O2
116号元素R，则下列叙述正确是
Na2R；②其最高价氧化物的水化物是强酸；③R是金属元素；④R是非金属元素；⑤其最高价氧化物的分子式为RO3。
A．①③和⑤B．②和④C．③和⑤D．②③和⑤
．
①Cl2②Na2O2③Ca(ClO)2④活性炭⑤SO2
A．②③④⑤B．①②③C．①④⑤D．全都可以．某气体在近地面空气中浓度稍大时是一种污染物，而在高空却对人类有保护作用，该气体是
A．NOB．O3C．COD．氯氟烃．向含有H2SO4CuSO4溶液中逐滴加入含amol溶质的NaOH溶液，恰好使溶液的pH=7，下列叙述正确的是
A．溶液中c(Na+)=2c(SO42-)
B．a/2mol>>0
C．沉淀的物质的量=a/2mol
D．原溶液中H2SO4=a/2mol
7．下列关于Cl2SO2两种气体的说法中，正确的是
A．在通常情况下，SO2Cl2易溶于水
B．SO2Cl2都是强氧化剂
C．SO2Cl2的漂白原理相同
D．S02Cl2溶于水后都形成稳定的酸
8．下列溶液露置于空气中，开始一段时间其pH变小的是(不考虑溶质挥发)
H202；②H2SO3；③Na2S；④Ca(OH)2Na2S03
A．①②④B．②⑤⑥
C．①②④⑤D．②④⑤⑥
．为了除去混入CO2SO2和02，下列试剂的使用顺序正确的是
①饱和的Na2SO4溶液；②饱和的NaHCO3溶液；③浓
A．①③④B．②③④C．②④③D．③④⑤
(18O)，当反应完成后，含有示踪原子的物质是
A．氧气B．水C．硫酸锰 D．
11．用0.1mol/LNa2SO320mL，恰好将1.0×10-3molXO4-X元素在反应后所得还原产物中化合价为
A．+3价B．+2价C．+1价D．0价
．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>S
D．离子的还原性由强到弱的顺序为：S2->I->Br-
．制取硫酸时，混合气体的组成是：SO27%，O211%，N282%。将100体积混合气体进入接触室反应后，导出的气体恢复到原温度和压强，变为97．2体积，则SO2
A．40%B．60%C．80%D．90%4．ag铜与足量的浓硫酸共热，完全反应产生标准状况下的气体bL，则被还原的硫酸的量不可能是
A．a/64molB．a/32molC．98a/64gD．98b/22.4g5．为了方便某些化学计算，有人将98%的浓H2SO4
A．H2SO41/9H2OB．H2SO4H2OC．H2SO4SO3D．SO310/9H2O
16．在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是
B．从沸腾炉出来的气体要净化，因其中的SO2
C．SO2SO3要用催化剂，这样可提高它的转化率。
D．SO398.3%的浓硫酸来吸收，目的是为了防止形成酸雾，以便使SO3．在一定体积的18mol/L的浓硫酸中加入过量铜片并加热，被还原的硫酸为0.9mol，则浓H2SO4
A．等于50mLB．大于50mLC．等于100mLD．大于100ml
1．向50mLl8mol·L-1
A．等于0.9molB．大于0.45mol、小于0.9mol
C．等于0.45molD．小于0.45mol
．已知硫酸溶液的质量分数越大时，其溶液的密度越大，将3x%与x%的两种硫酸溶液等体积混合后，溶液的质量分数
A．大于2x%B．小于2X%C．等于2x%D．无法确定
．将浓硫酸慢慢滴人浓盐酸中，产生的现象是
A．放出黄绿色气体B．冒白雾，混合物温度升高
C．液体四溅，冒白烟D．冒白雾，温度降低．环境监测测定水中溶解氧的方法是amL水样迅速加入MnSO4溶液和碱性KI溶液（含有KOH），立即塞好塞子，并振荡摇匀，使之充分反应。H+）使之生成I2，再用bmol/L的Na2S2O3溶液滴定（和I2反应），消耗了VmL（以淀粉为指示剂）Na2S2O3溶液。2Mn2++O2+4OH-==2MnO（OH）2（该反应极快）；MnO（OH）2+2I-+4H+==Mn2++I2+3H2O；I2+2S2O32-==2I-+S4O62-
试回答：
（1）水中溶解氧的量（以g/L为单位）的计算式为：
（2）滴定时（I2和S2O32-反应）以淀粉为指示剂，终点时溶液由色变为色。
3）滴定管经水洗和蒸馏水洗涤后，加滴定剂Na2S2O3，（填“偏高”、“偏低”、或“无影响”）。
（4）若打开塞子加H2SO4时动作缓慢，测定结果将．
⑴CS2与Na2S溶液一起振荡，溶液由无色变成有色：
⑵P2S5与Na2S反应：。
Na2S2溶于足量稀盐酸中，产生浅黄色沉淀，并放出气：。
．15亿
⑴现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：
/h 0 1 2 3 4 雨水的pH 4.73 4.62 4.56 4.55 4.55 分析数据，回答下列问题：
①雨水样品的pH变化的原因是(用化学方程式表示)。
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变，原因是(用化学方程式表示)。
⑵你认为减少酸雨产生的途径可采用的措施是。
A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤
SO2浓度。在20世纪的60年代～70年10年间，由发电厂排放出的SO2增加了35%，但由30%之多。请你．含FeS270%的硫铁矿在煅烧时，有2%的硫受到损失而混入炉渣。SO2SO3时，其转化率为85%。由这样的硫铁矿2t可以制得98%的硫酸多少吨？
．向某浓度的硫酸120mL中加铜片，在加热条件下反应，待铜片全部溶解后，将其溶液稀释到500mL，再加入足量锌粉，使之充分反应，收集到标准状况下气体2．24L过滤残留固体，干燥后称量，质量减轻了7．5g，求原硫酸的物质的量浓度。
．硫铁矿高温下空气氧化产生二氧化硫：4FeS211O2→8SO2＋2Fe2O3
设空气中N2、O2的含量分别为0.800和0.200（体积分数，以下气体含量均用体积分数表示），试完成下列各题：
1）1.00molFeS2完全氧化，需要空气的体积（标准状况）为L？
2）55L空气和足量FeS2完全反应后，气体体积L？
3）用空气氧化FeS2O2的含量为0.0800，计算SO2
（4）设FeS2氧化产生的气体混合物为100L，其中O2为aL，SO2为bL。
a和b的关系式
在下图中画出a和b的关系曲线（FeS2氧化时，空气过量20%）。说明：为方便作图，纵坐标用13b表示
高一化学竞赛教案设计：朱德彬2004.1.12
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