高考第一轮复习——氧族元素学案含答案.docx

年级高三学 科化学版 本苏教版内容标题高三第一轮复习：氧族元素【本讲教育信息】一. 教学内容：氧族元素二. 教学目标：了解氧气、臭氧和双氧水的性质及用途；了解关于硫在自然界中的转化，含硫元素的物质在自然界中的存在及含硫物质的主要来源及其在生产中的应用和对生态环境的影响；应用氧化还原知识，探究含硫元素的各物质之间的相互转化，认识硫的重要性质；理解酸雨的危害及防治措施三. 教学重点、难点：硫元素的各物质之间的相互转化四. 教学过程：（一）氧气和臭氧1、氧族元素位于元素周期表的ⅥA族，最外层电子数均为6，在化学反应中均易得到电子而使最外层变成8电子稳定结构，氧族元素的主要化合价均为－2、＋4、＋6（O只有负价），氢化物的通式为H2R，最高价氧化物对应的水化物的通式为H2RO4但随着原子序数的递增：元素得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，与氢化合的难易程度逐渐增强，H2R稳定性逐渐减弱，H2RO4酸性逐渐增强2、（1）氧气与臭氧性质的比较物质氧气臭氧①气态时的颜色无淡蓝色②气味无有腥臭味③沸点比较臭氧稍高④同条件时的密度比较臭氧稍大⑤同条件时水中溶解性比较臭氧稍大⑥相互关系2O3＝3O2（2）臭氧的化学性质和用途①不稳定性2O3（g）＝3O2（g）；△H＝－284kJ/mol]，说明氧气的稳定性比臭氧高。

②极强的氧化性，能将Ag、Hg等不易被空气氧化的金属氧化，能将有机色质氧化，故可用作脱色（漂白）剂，也具有杀菌消毒作用，则又可用作消毒剂在一定条件下臭氧和氧气可相互转化3、过氧化氢①过氧化氢是一种强极性分子，为无色粘稠液体，它的水溶液俗称双氧水，医用双氧水的质量分数一般为3%②化学性质：a. 是一种二元弱酸，具有弱酸性，电离方程式为H2O2H＋＋HO2－和HO2－H＋＋O22－b．氧化性，如能把Fe2＋氧化成Fe3＋，酸性条件下的反应式为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O；c. 还原性，如能发生H2O2＋Cl2＝＝O2＋2HCl，能使酸性高锰酸钾溶液褪色等d. 不稳定性（受热会分解，MnO2作催化剂时反应更快）过氧化氢可用作氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂，还可作为火箭的燃料［说明］1、氧气和臭氧都属于氧的同素异形体2、氟氯烃在光的作用下分解，产生Cl原子破坏臭氧层3、H2O2遇强氧化剂则发生氧化反应，生成O2；遇还原剂则发生还原反应，生成H2O；在加热或有催化剂（如：MnO2、FeCl3、酶等）存在时可发生分解反应产生O24、H2O2在受热条件下易分解，工业上制得的H2O2浓度较小，要获得浓度较高的H2O2，则必须在低压条件下蒸馏浓缩才行。

例1. 2019年诺贝尔化学奖授予致力研究臭氧层被破坏问题的三位化学家大气中的臭氧层可滤除大量的紫外线，保护地球上的生物氟利昂（如CCl2F2）可在光的作用下分解，产生Cl原子，Cl原子会对臭氧层产生长久的破坏作用有关反应： O2＋O，Cl＋O3→ClO＋O2，ClO＋O→Cl＋O2，总反应：2O3＝3O2（1）在上述臭氧变成氧气的反应过程中，Cl是：A. 反应物 B. 生成物 C. 中间产物 D. 催化剂（2）O3和O2是：A. 同分异构体 B. 同系物 C. 氧的同素异形体 D. 氧的同位素解析：本题考查的是氟利昂（如CCl2F2）在光作用下分解破坏臭氧层的信息题根据题给信息，在臭氧变成氧气的过程中，O、ClO属于中间产物，Cl在反应前后没有变化，属于催化剂而氧气和臭氧都属于氧元素形成的不同单质，互为同素异形体答案：（1）D （2）C例2. 过氧化氢（H2O2）的水溶液俗名双氧水，医疗上可作外科消毒剂1）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2）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式为：解析：H2O2具有强氧化性和还原性作为氧化剂时具有强氧化性，可使有色物质被氧化而褪色1）中利用H2O2的强氧化性，使酚酞的碱性溶液由红色变为无色；（2）中KMnO4酸性溶液具有强氧化性，H2O2具有还原性，发生氧化还原反应，使溶液褪色：2KMnO4＋3H2SO4＋5H2O2＝2MnSO4＋K2SO4＋5O2＋8H2O（3）PbS转变为PbSO4，S元素的化合价升高，被氧化，因此H2O2在反应中作氧化剂：PbS＋4H2O2＝PbSO4＋4H2O答案：（1）氧化性；（2）还原性；（3）PbS＋4H2O2＝PbSO4＋4H2O（二）硫及其化合物的性质：硫俗称硫磺，淡黄色晶体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2能与H2、O2等非金属化合，也能与Fe、Cu等金属反应生成相应的硫化物，如汞不慎洒落地面，可用硫粉覆盖除去；硫还能被浓H2SO4、浓HNO3等强氧化剂所氧化，在加热条件下还能与NaOH溶液发生歧化反应硫元素有多种常见化合价，－２价的硫对应的常见化合物有金属硫化物、H2S等，具有还原性．＋４价的硫对应的常见化合物SO2、亚硫酸、亚硫酸盐等，硫元素的化合价既可以升高，又可以降低，因此既有氧化性，又有还原性．＋6价的硫对应常见化合物硫酸、SO3、硫酸盐等，只具有氧化性。

SO2和SO3分别为亚硫酸和硫酸的酸性氧化物1、硫的氢化物（H2S）H2S是一种无色，有臭鸡蛋气味的有毒气体，1体积水中可溶解2.6体积的H2S气体，其水溶液显弱酸性，具有酸的通性H2S具有强还原性，能被许多氧化性物质所氧化，生成单质S或SO2如：H2S能被X2、SO2、HNO3、Fe3＋、KMnO4、H2O2等强氧化剂所氧化2、二氧化硫（SO2）（1）SO2是一种无色，有刺激性气味的有毒气体，易溶于水，1体积水中大约可溶解40体积SO2气体，其水溶液称为亚硫酸，是一种中强酸，具有酸的通性2）SO2是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性如：①SO2与水反应生成相应的酸：②SO2与少量和足量的NaOH溶液生成亚硫酸盐和水：③足量的SO2通入Na2CO3溶液中生成CO2气体：（3）SO2中硫元素的化合价为＋4价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性：当SO2遇强氧化剂时显还原性如：SO2和O2、X2、HNO3、Fe3＋、KMnO4、H2O2等发生氧化反应，＋4价S被氧化成＋6价S；当SO2和H2S反应时，SO2显氧化性：SO2＋2H2S＝3S＋2H2O（4）SO2具有漂白性：能够与有色物质结合生成一种不稳定的无色物质。

利用二氧化硫的这种性质可以来漂白草帽等物质，但生成的无色物质不稳定，在光照或受热的条件下分解重新恢复原来的颜色SO2是大气主要污染物之一，它对人体的直接危害是引起呼吸道疾病，严重时会引起死亡空气中的SO2在氧气和水的作用下能形成酸雨（酸雨是指pH＜5.6的雨水），对环境的破坏很大而防治酸雨的措施主要有两点：消除污染源――研究开发新的能源；对含硫燃料进行脱硫处理或者对燃烧产生的SO2进行回收等3、三氧化硫（SO3）通常情况下SO3是一种淡黄色的晶体，熔点16.8℃，沸点是44.8℃具有酸性氧化物的通性；俗称硫酐，能强烈吸水，在空气中“发烟”［说明］1、硫既具有氧化性，又具有还原性硫与变价金属反应时，一般生成低价的金属硫化物，可利用硫元素的这一性质比较硫与X2的非金属性强弱2、H2S是一种还原性酸性气体，其水溶液具有酸的通性对于反应：H2S＋CuSO4＝CuS↓＋H2SO4发生的主要原因是由于生成了难溶的CuS黑色沉淀，使反应正向进行，与强酸制弱酸无关3、H2S气体的制取可用FeS与稀盐酸或稀硫酸反应得到，用浓磷酸或P2O5作为干燥剂，用湿润的PbAc2试纸检验H2S气体：PbAc2＋H2S＝PbS↓（黑色）＋2Hac4、SO2作为还原剂参加反应时，一般被氧化成SO42－，而在作为氧化剂参与反应时，一般被还原为S。

硫与热的强碱（NaOH）溶液反应生成Na2S、Na2SO3，而Na2S、Na2SO3在酸性条件下也可以生成单质S，但二者不属于可逆反应5、SO2的漂白原理与新制氯水（次氯酸）、臭氧、H2O2、Na2O2等物质的漂白原理不同，它是与有色物质反应生成不稳定的无色物质，而不是将有色物质氧化褪色，时间久或加热后，用SO2漂白的物质能恢复原来的颜色，而用其余物质漂白的物质则不会恢复原来的颜色6、煤、石油等含硫物质燃烧产生的SO2是形成酸雨的主要原因为减少酸雨的形成，降低酸雨的危害，可将燃料进行脱硫处理，或在煤中加入生石灰、将烟气通过石灰乳等方法除去SO2，即用碱液吸收烟气中的SO2例3.Cl2和SO2都有漂白作用，能使品红溶液褪色若将等物质的量的Cl2和SO2混合后，再通入品红与BaCl2的混合溶液，能观察到的现象是：①溶液很快褪色；②溶液不褪色；③出现沉淀；④不出现沉淀A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ②④解析：尽管潮湿的Cl2和SO2都有漂白作用，但Cl2具有强的氧化性，而SO2具有还原性，若同时使用，会发生如下反应：Cl2＋SO2＋2H2O＝＝＝H2SO4＋2HCl，而生成的H2SO4和HCl都不具有漂白性，这样两者等物质的量混合会完全丧失漂白作用，溶液不会褪色而生成的H2SO4和BaCl2反应生成不溶于水和酸的白色沉淀BaSO4答案：C 例4. 下列溶液中能区别SO2和CO2气体的是：①石灰水；②H2S溶液；③KMnO4；④氯水；⑤品红溶液A. ①②③ B. ②③④ C. 除①以外 D. 全部解析：SO2和CO2气体都属于酸性氧化物，它们都能与石灰水反应生成不溶性的CaSO3和CaCO3物质，即都可以生成沉淀，故不能用它来鉴别SO2和CO2气体；SO2具有氧化性，能将H2S氧化成单质S，SO2也具有还原性，能被KMnO4和氯水所氧化，使溶液褪色；SO2还具有漂白性，可使品红溶液褪色。

而CO2不具有这些性质，所以可以用②③④⑤来区别SO2和CO2答案：C例5. 某学生课外活动小组利用下图所示装置分别做如下实验：（1）在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是_______溶液：加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是：__________________2）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：________________________解析：题设情境有三大特点：①反应装置由常见的“开放型”到了“封闭型”；②溶液颜色由常见的“静态稳定型”到了“动态变化型”；③溶液成分由常见的“单一溶质型”到了“多种溶质型”根据这些情境特点，进行思维发散：解题的关键是要认真观察实验装置的特点：试管口上套有气球，说明加热时会有气体逸出，一下就使“红色溶液”的范围缩小：溶有酸性气体的石蕊溶液或溶有碱性气体的酚酞溶液而前者中加热后，红色变为紫色，不符合“溶液颜色逐渐变浅”的条件，结论只有稀氨水和酚酞由无色溶液气体＋溶液变红气体＋溶液无色联想无色溶液虽多，但加热后放出气体且溶液变红不多，又冷却后该气体可使红色溶液褪色——显然该气体有漂白作用，并是一可逆过程，符合条件的无色溶液只能是SO2漂白过的品红溶液。

答案：（1）稀氨水和酚酞稀氨水中的NH3气逸出，所以溶液的颜色变。