高中化学 氧族元素及其化合物的特殊性

氧族元素及其化合物的特殊性

河北省宣化县第一中学栾春武

一、氧元素及其化合物的特殊性

1. 在氧族元素中，只有氧元素的单质（O和O）在常温常压下是气体。32

2. 非金属元素的单质分子一般为非极性分子，但O却是极性分子。3

3. 氧元素只有在与氟元素形成的化合物中显正化合价，如在二氟化氧（OF）中氧元素显其最高2正化合价为+2价，其最高正化合价与其族序数不相等。

－1价。、KO等）中显4. 氧元素只有在过氧化物（如HO、NaO2222225. 在氧族元素中，氧元素与氢元素能形成氧化物（HO）和过氧化物（HO）。2226.在氧族元素中，氧元素与金属元素能形成氧化物（KO）、过氧化物（KO）超氧化物（KO）。22227. 在氧族元素中，氧元素的非金属性最强，其单质（O和O）的氧化性最强。328. 在所有气体中，只有O能够供人和动植物呼吸。

29. 在O层中，O的含量虽然很小，却可以吸收来自太阳的大部分紫外线。因此，臭氧层被称为33人类和生物的保护伞。

10 在氧族元素的单质中，O的化学性质最活泼（比O还活泼）并且臭氧具有不稳定、强氧化和23漂白能力这三大特性：

（1）不稳定性：臭氧不稳定，在常温下能缓慢分解生成氧气，在高温时可以迅速分解：

=== 3O2O 23

（2）强氧化性：O具有极强的氧化性，凡能与空气或氧气反应的物质都能与O反应；Ag、Hg33等在空气或氧气中不易被氧化的金属也能与O反应：3=== === HgO + O、2Ag + 2O Hg + O + 2O AgO233222（3）漂白性：臭氧具有漂白性，实质是染料受到O的强烈氧化作用而褪色。311. 在氧族元素与氢元素形成的化合物中，只有HO是强氧化剂。HO在酸性或碱性溶液中都具2222有强氧化性，其还原产物为HO（氧元素由－1价还原为－2价）。如：2－+====== PbSO + 4HO。并且使用HO I +2HO、PbS + 4H OH + 2IO+ 2H 作氧化剂不会引入2222222422新杂质，因此，HO被称为“绿色”氧化剂。2212. 在氧族元素中的氢化物（HR）中，HO的沸点最高，最稳定，且呈中性。22二、硫元素及其化合物的特殊性

1. 在氧族元素中，硫元素与氢元素能形成硫化物（HS）和过硫化物（HS）。222

2. 在氧族元素中，硫元素与金属能形成硫化物（NaS）、过硫化物（NaS）和多硫化物（NaS，x2222．

x为大于2的正整数）。

3. 硫元素只有在过硫化物（HS、NaS、FeS）中显－1价。22222

4. 金属与非金属之间越活泼，一般越容易发生反应。常温下O与Ag、Hg等金属不反应，但非2=== Ag2Ag + SS、O弱的S在常温下却能与Ag、Hg等金属反应。金属活泼性比22=== HgS.

Hg + S

5. 单质硫与变价金属一般生成低价金属硫化物，如硫与变价金属Fe、Cu反应分别生成FeS、CuS；2但S与变价金属Hg反应却生成HgS。

6. 非金属氧化物之间一般不发生反应，但SO却能与NO反应：22=== SO+ NO。SO+ NO3 2 2

7. SO和Cl都具有漂白性，但等物质的量的SO和Cl混合却使二者失去漂白性，这是因为二者

2222=== HSO + 2HCl。发生反应生成无漂白性的物质。SO+ Cl+ 2HO 422 22

8. SO和Cl都具有漂白性，Cl能使石蕊试液褪色，但SO却不能。22229. 浓HSO具有强氧化性，SO、CO和H都具有还原性，但浓HSO不能将SO、CO和H氧22422242化，这是因为+6价的硫与+4价硫之间没有中间价态，CO和H 只有在高温时才表现出还原性。因2此可用浓HSO干燥SO、CO和H。242210. 浓HSO是一种酸性干燥剂，一般可用于干燥中性和酸性气体，但不能干燥HS、HBr、HI224等具有还原性的酸性气体。这是因为浓HSO能将其氧化。42HSO（浓）+ HS SO+ 2HO、22 4S +2 ===2 ↓===BrSO↑+ 2HO、HSO（浓）+ 2HBr 2 222 4 +

===ISO↑+ 2HOHSO（浓）+ 2HI 222 4 + 2

11. 酸与酸之间一般不反应，但浓HSO和亚硫酸能分别和氢硫酸反应。42HSO（浓）+ HS SO ↑+ 2HO、HSO+ 2HS 3HO。22 =2= 32S3 2 +422 +=== S =↓↓12. 酸性氧化物与酸一般不反应，但SO与氢硫酸能够反应。SO+ 2HS 2HO

2S + =2==2 23↓13. 强酸与弱酸盐反应可以制弱酸，弱酸一般不能与强酸盐反应制强酸。但有氢硫酸与CuSO溶4 ===HSO+ HS + CuS↓。液反应可制的强酸。CuSO422 4

14. 在实验室用浓HSO与NaCl反应制取HCl，可以在强热的条件下进行反应生成42NaSO；但用浓HSO与NaNO反应制取HNO时，却不能强热，只能微热生成NaHSO。4322443HSO（浓）+ 2NaCl NaSO + 2HCl↑ 4 2 24

NaHSO + HNO+ NaNO↑。（浓）HSO3 4 3 24BaSO却无毒，可做“钡餐”。钡盐一般有毒，但 4.5 116. 同素异形体之间的转化一般属于化学变化，如O和O、白磷与红磷、金刚石与石墨之间的转32化等均属于化学变化；但斜方硫与单斜硫之间的转化（S的组成及硫原子之间的化学键均未变化，只8．

是S分子大晶体里的排列方式不同）却属于物理变化。、817. 活泼金属与稀HSO反应，一般速率很快；但活泼金属Ca、Ba与稀HSO反应时，由于生4224成CaSO、BaSO沉淀物附于金属表面，致使反应速率很慢。4418.在金属活动顺序表中，位于氢后面的金属与非氧化性酸一般不反应，但Cu与氢硫酸可以反应。

===H↑+ CuS↓Cu + HS2 219. 非金属元素的单质与其最高价含氧酸一般不反应，但硫元素的单质与其最高价含氧酸浓硫酸=== 3SO↑+ 2HO

可以反应。2HSO（浓）+ S 2224

20. 在非金属元素的含氧酸中，只有浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性这三大特性。

①.吸水性：是指浓硫酸中的硫酸分子吸收游离态的水，跟水分子结合，生成一系列硫酸水合物。因为浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，能强烈地和水分子结合，生成稳定的水合分子：HSO·xHO242（x ＝1、2、3、4），故浓硫酸是一种良好的液态干燥剂，常用来干燥中性和酸性气体，如H、O、2 2CO 、SO、Cl、HCl等，若将其敞口久置就会因吸水而稀释。222

②.脱水性：是指浓硫酸能将有机化合物（特别是糖类）中的氢、氧原子按2 : 1的数目脱去（相当于水的组成），使某些有机物发生炭化而变黑如：

OH

CH↑+ HO、CHO

CHO 12C + 11H2 42211222125③.强氧化性：是指浓硫酸分子中+6价的硫容易得到电子的性质，即浓硫酸有很强的氧化性，这是由于硫酸分子中处于最高价态的+6价的硫元素引起的。在加热的条件下，它能氧化许多金属、少数非金属及某些具有强还原性的化合物，浓硫酸的还原产物一般为SO。2) CuSO＋SO浓↑＋2HO

SOCu ＋2H(24224

2HO＋2SO↑＋CO C ＋2HSO↑（浓）24222

===I＋浓) SO↑＋2HO

(2HI + HSO22 24221. 在常温下，浓硫酸能使Fe、Al、Cr等金属产生钝化现象。

22. 给稀硫酸加热蒸发水分，不能制的纯硫酸，只能得到98.3％的浓硫酸。

23. NaHSO、KHSO等硫酸氢盐，虽然属于盐，但具有酸的一些通性，如：44===NaSO+ FeSO+ H ↑、+ Fe 2NaHSO 24 24 4

2NaHSO+ NaCO 2NaSO+ CO↑+ HO 24 24 223===三、硒、碲、钋元素及其化合物的特殊性

1. 在氧族元素的单质中，只有硒是半导体。

2. 在氧族元素中，硒元素是人体必需的一种微量元素。并且，硒元素被人们称为“抗癌大王”。

3. 元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性一般也强；而硒的非金属性比硫弱，但硒酸（HSeO）的酸性比硫酸（HSO）强。4224

4. 在氧族元素的单质中，非金属单质碲能够导电。

在氧族元素的单质中，碲通常不能与氢气直接化合，只能通过其他反应间接制取碲化氢。5.

碲化氢的还原性最强。在氧族元素的氢化物中，碲化氢最不稳定，6.

在氧族元素中，只有钋为金属元素。并且，钋的原子序数最大、7.

原子半径最大。在氧族元素的单质中，钋的熔沸点最高，密度最大。8.

四、例题分析福建高考）（09【例题1】能实现下列物质间直接转化的元素是

A. 硅

B. 硫

C. 铜

D. 铁

解析：A项，SiO不与水反应，错；B项，S与O生成SO，再与HO生成HSO，可以与NaOH322222生成NaSO，B项正确。C项中CuO，D项中FeO均不与HO反应，故错。22433答案：B

【例题2】（09年广东高考）常温下，往HO溶液中滴加少量FeSO溶液，可发生如下两个反422应：

2+ + ===3+ 3+ ===2+ + 下列说法正确的是O O+2H+ O↑2Fe 2Fe+ 2HO，2Fe+ 2H2Fe+ H+ H22 222 23+ 2+ 弱强，其还原性比的氧化氢比．HOFeFeA22B．在HO分解过程中，溶液的pH逐渐下降222+ 3+ 的总量保持不变和分解过程中，FeFeC．在HO222+生产过程要严格避免混入FeD．HO22结合题给两个方程式，比较规律可知，氧化性：是氧化剂大于氧由氧化还原反应的强弱解析：3+强，还原剂H的氧化性比氧化产物FeO化产物，还原性：是还原剂大于还原产物，因此氧化剂HO22222+ 强，所以A错误；两个方程式相叠加，即HO分解生成HO和O，由的还原性比还原产物为Fe22223+ 2+ 作催化剂，所以或OH分解FeFeO于H呈弱酸性，所以随着反应进行，pH升高，故B错误；22222+ 2+，故DFe也生产过程要避免混入H可导致O分解，所以HO正确；因为总量不变，因此CFe2222正确。

答案：C、D

【例题3】（08年海南高考）下图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4 : 5，化合物D 是重要的工业原料。

反应的化学方程式______；（1）写出A在加热条件下与H2的化学方程式____；E与A的氢化

物反应生成A）写出（2 的化学方程式______________；3）写出一个由D生成B（－－11 NaOH 溶液与10 mL 0.10 mol·L（4）将5 mL 0.10 mol·L溶液混合。的的E

__________________________________________；①写出反应的离子方程式________；②反应后溶液的pH ______7（填“大于”、“小于”或“等于”），理由是_____。pH________(填“增大”、“不变”或“减小”)，理由是③加热反应后的溶液，其SO。。E为H。D是HSO，A为固体SSO解析：由题意知：B和C分别是和SO322243

O

+ 3H＝3S↓S（写成可逆反应也正确）（2）HSO + 2HS （1）HH+S222232

（浓））C+2HSO（CO ↑+2SO ↑+2HO 342222

（浓）或CuSO +SO↑+ 2HO等Cu+ 2HSO42242－－2＝SO+ 2 HO （4）①HSO +2 OH2233－2发生水解使溶液显碱性。②大于；NaSO溶液中SO323 NaSO溶液的水解。③增大；升高温度促进32五、练习）放入一定体积氧气的空气（忽略CO08年江苏高考）将一定量的SO和含0.7mol 【练习1】（22

（正反应放热）。反℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO+O 2SO的密闭容器中，550322再将剩余气体通；气体体积减少了将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，21.28 L应达到平衡后，（以上气体体积均为标准状况下的体L过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O，气体的体积又减少了5.6 2积）。（计算结果保留一位小数）请回答下列问题：。（填字母）（1）判断该反应达到平衡状态的标志是

百分含量保持不变b ．SOa．SO和SO浓度相等2 32的消耗速率相等SO的生成速率与SOc．容器中气体的压强不变d．23．容器中混合气体的密度保持不变

e 。（填字母）2）欲提高SO的转化率，下列措施可行的是（2a．向装置中再充入N b．向装置中再充入O 2 2c．改变反应的催化剂d．升高温度

（3）求该反应达到平衡时SO的转化率（用百分数表示）。2（4）若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl溶液，生成沉淀多少克？2解析：（1）b、c （2）b

－1 0.45 mol ＝mol）消耗的（3O5.6 L/22.4 L·－0.7 mol 物质的量：2．

0.9 mol

0.45 mol×2 ＝生成的SO物质的量：3－10.95 mol 21.28 L/22.4 L·SO和SO的物质的量和：mol＝32 0.95 mol 反应前的SO物质的量：2％＝94.7的转化率：0.9 mol /0.95 mol ×100％SO 2 BaSO的质量：BaSO（4）在给定的条件下，溶液呈强酸性，不会沉淀。因此4310.485 g 0.05 ＝0.9 mol×233 g/mol ×答案：略年四川高考）过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂，它的水溶液又称为双氧水，常】（09【练习2

用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量，并探究了过氧化氢的性质。Ⅰ.测定过氧化氢的含量

请填写下列空白：

中，加水填仪器名称)10.00 mL密度为ρg/mL的过氧化氢溶液至250 mL ___________(（1）移

取

至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀稀释至刻度，摇匀。移取稀释后的过氧化氢溶液25.00 mL 释，作被测试样。）用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量（2

数及化学式填写在方框里。－2+ + _______

□□HH □MnO + + □MnO + O□H□+ 24=2==2）滴定管中。滴定到达“碱式”（填）滴定时，将高锰酸钾标准溶液注入____________“酸式”或（3

__________________________________*。终点的现象是

，则原过氧化氢溶液中过氧化氢的标准溶液VmL（4）重复滴定三次，平均耗用c mol/L KMnO4

______________________________________。质量分数为（填“偏高”或“偏）若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果______（5

低”或“不变”）。探究过氧化氢的性质Ⅱ.

该化学小组根据所提供的实验条件设计了两个实验，分别证明了过氧化氢的氧化性和不稳定性。

（实验条件：试剂只有过氧化氢溶液、氯水、碘化钾淀粉溶液、饱和硫化氢溶液，实验仪器及用品可自选。）请将他们的实验方法和实验现象填入下表：

实验内容实验方法实验现象

验证氧化性

验证不稳定性

残缺方程式配平首先确定缺什么，分析(2)1（.【解析】Ⅰ）根据题意应该选用的仪器是容量瓶。由于高锰酸钾标准溶液具有强氧化性，所，根据电子转移守恒，配平化学方程式。可知缺的是O(3)2

秒内溶液呈浅红色，滴定到达终点的现象是：滴入一滴高锰酸钾溶液，且30以只能使用酸式滴定管。根据配平的化学方程式计算出过氧化氢的量，最后计算出原过氧化氢溶液中过氧化氢的不褪色。（4））若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，有一部分溶液占据了质量分数为17cV/200ρ。（5 气泡的体积，并没有滴入锥形瓶，则测定结果偏高。）验证氧化性，选用具有还原性的饱和硫化氢溶液，产生淡黄色沉淀硫或溶液变浑浊；或.（1Ⅱ

）验证不稳定性，取适量过氧化者选用有还原性的碘化钾淀粉溶液，有碘单质生成，溶液变蓝色。（2加热，氢溶液于试管中，加热，用带火星的木条检验有氧气生成；或者取适量过氧化氢溶液于试管中，用导气管将得到的气体通入到装有饱和硫化氢溶液的试管中，溶液变浑浊或有浅黄色沉淀产生。

滴入一滴高锰酸钾溶液，溶O （3）酸式5 （答案Ⅰ．（1）容量瓶2）2 5 6 2 8 2

（5）偏高（液呈浅红色，且30秒内不褪色4）17cV/200ρ

答案

Ⅱ．

实验内容实验方法实验现象

取适量饱和硫化氢溶液于试管中，产生淡黄色沉淀或溶液变浑浊。验证氧化过氧化氢溶液。滴入

（取适量碘化钾淀粉溶液于试管中，性

（溶液变蓝色。）

加入过氧化氢溶液。）取适量过氧化氢溶液于试管中，加用带火星的木条检验。产生气泡，木条复燃。热，

验证不稳（取适量过氧化氢溶液于试管中，

定性加热，用导气管将得到的气体通入（溶液变浑浊或有浅黄色沉淀产生）

到装有饱和硫化氢溶液的试管中）