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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（O2和O3）在常温常压下是气体。2.非金属元素的单质分子一般为非极性分子，但O3却是极性分子。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（OF2）中氧元素显其最高正化合价为+2价，其最高正化合价与其族序数不相等。4.氧元素只有在过氧化物（如H2O2、Na2O2、K2O2等）中显－1价。5.在氧族元素中，氧元素与氢元素能形成氧化物（H2O）和过氧化物（H2O2）。6.在氧族元素中，氧元素与金属元素能形成氧化物（K2O）、过氧化物（K2O2）超氧化物（KO2）。7.在氧族元素中，氧元素的非金属性最强，其单质（O2和O3）的氧化性最强。8.在所有气体中，只有O2能够供人和动植物呼吸。9.在O3层中，O3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，臭氧层被称为人类和生物的保护伞。10在氧族元素的单质中，O3的化学性质最活泼（比O2还活泼）并且臭氧具有不稳定、强氧化和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：2O3===3O2（2）强氧化性：O3具有极强的氧化性，凡能与空气或氧气反应的物质都能与O3反应；Ag、Hg等在空气或氧气中不易被氧化的金属也能与O3反应：2Ag+2O3===Ag2O2+2O2、Hg+O3===HgO+O2（3）漂白性：臭氧具有漂白性，实质是染料受到O3的强烈氧化作用而褪色。11.在氧族元素与氢元素形成的化合物中，只有H2O2是强氧化剂。H2O2在酸性或碱性溶液中都具有强氧化性，其还原产物为H2O（氧元素由－1价还原为－2价）。如：H2O2+2I－+2H+===I2+2H2O、PbS+4H2O2===PbSO4+4H2O。并且使用H2O2作氧化剂不会引入新杂质，因此，H2O2被称为“绿色”氧化剂。12.在氧族元素中的氢化物（H2R）中，H2O的沸点最高，最稳定，且呈中性。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（H2S）和过硫化物（H2S2）。2.在氧族元素中，硫元素与金属能形成硫化物（Na2S）、过硫化物（Na2S2）和多硫化物（Na2Sx，x为大于2的正整数）。3.硫元素只有在过硫化物（H2S2、Na2S2、FeS2）中显－1价。4.金属与非金属之间越活泼，一般越容易发生反应。常温下O2与Ag、Hg等金属不反应，但非金属活泼性比O2弱的S在常温下却能与Ag、Hg等金属反应。2Ag+S===Ag2S、Hg+S===HgS.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、Cu2S；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SO2却能与NO2反应：SO2+NO2===SO3+NO。7.SO2和Cl2都具有漂白性，但等物质的量的SO2和Cl2混合却使二者失去漂白性，这是因为二者发生反应生成无漂白性的物质。SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl。8.SO2和Cl2都具有漂白性，Cl2能使石蕊试液褪色，但SO2却不能。9.浓H2SO4具有强氧化性，SO2、CO和H2都具有还原性，但浓H2SO4不能将SO2、CO和H2氧化，这是因为+6价的硫与+4价硫之间没有中间价态，CO和H2只有在高温时才表现出还原性。因此可用浓H2SO4干燥SO2、CO和H2。10.浓H2SO4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H2S、HBr、HI等具有还原性的酸性气体。这是因为浓H2SO4能将其氧化。H2SO4（浓）+H2S===S↓+SO2+2H2O、H2SO4（浓）+2HBr===Br2+SO2↑+2H2O、H2SO4（浓）+2HI===I2+SO2↑+2H2O11.酸与酸之间一般不反应，但浓H2SO4和亚硫酸能分别和氢硫酸反应。H2SO4（浓）+H2S===S↓+SO2↑+2H2O、H2SO3+2H2S===3S↓+3H2O。12.酸性氧化物与酸一般不反应，但SO2与氢硫酸能够反应。SO2+2H2S===3S↓+2H2O13.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CuSO4溶液反应可制的强酸。CuSO4+H2S===H2SO4+CuS↓。14.在实验室用浓H2SO4与NaCl反应制取HCl，可以在强热的条件下进行反应生成Na2SO4；但用浓H2SO4与NaNO3反应制取HNO3时，却不能强热，只能微热生成NaHSO4。H2SO4（浓）+2NaClNa2SO4+2HCl↑H2SO4（浓）+NaNO3NaHSO4+HNO3↑。15.钡盐一般有毒，但BaSO4却无毒，可做“钡餐”。16.同素异形体之间的转化一般属于化学变化，如O2和O3、白磷与红磷、金刚石与石墨之间的转化等均属于化学变化；但斜方硫与单斜硫之间的转化（S8的组成及硫原子之间的化学键均未变化，只是S8分子大晶体里的排列方式不同）却属于物理变化。、17.活泼金属与稀H2SO4反应，一般速率很快；但活泼金属Ca、Ba与稀H2SO4反应时，由于生成CaSO4、BaSO4沉淀物附于金属表面，致使反应速率很慢。18.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。Cu+H2S===H2↑+CuS↓19.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可以反应。2H2SO4（浓）+S===3SO2↑+2H2O20.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：H2SO4·xH2O（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H2、O2、CO2、SO2、Cl2、HCl等，若将其敞口久置就会因吸水而稀释。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：C12H22O1112C+11H2O、C2H5OHC2H4↑+H2O③.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SO2。Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2OC＋2H2SO4（浓）2H2O＋2SO2↑＋CO2↑2HI+H2SO4(浓)===I2＋SO2↑＋2H2O21.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.NaHSO4、KHSO4等硫酸氢盐，虽然属于盐，但具有酸的一些通性，如：2NaHSO4+Fe===Na2SO4+FeSO4+H2↑、2NaHSO4+Na2CO3===2Na2SO4+CO2↑+H2O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（H2SeO4）的酸性比硫酸（H2SO4）强。4.在氧族元素的单质中，非金属单质碲能够导电。5.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。6.在氧族元素的氢化物中，碲化氢最不稳定，碲化氢的还原性最强。7.在氧族元素中，只有钋为金属元素。并且，钋的原子序数最大、原子半径最大。8.在氧族元素的单质中，钋的熔沸点最高，密度最大。四、例题分析【例题1】（09福建高考）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，SiO2不与水反应，错；B项，S与O2生成SO2，再与H2O生成H2SO3，可以与NaOH生成Na2SO3，B项正确。C项中CuO，D项中Fe3O4均不与H2O反应，故错。答案：B【例题2】（09年广东高考）常温下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可发生如下两个反应：2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O，2Fe3++H2O2===2Fe2++O2↑+2H+下列说法正确的是A．H2O2的氧化氢比Fe3+强，其还原性比Fe2+弱B．在H2O2分解过程中，溶液的pH逐渐下降C．在H2O2分解过程中，Fe2+和Fe3+的总量保持不变D．H2O2生产过程要严格避免混入Fe2+解析：结合题给两个方程式，由氧化还原反应的强弱比较规律可知，氧化性：是氧化剂大于氧化产物，还原性：是还原剂大于还原产物，因此氧化剂H2O2的氧化性比氧化产物Fe3+强，还原剂H2O2的还原性比还原产物为Fe2+强，所以A错误；两个方程式相叠加，即H2O2分解生成H2O和O2，由于H2O2呈弱酸性，所以随着反应进行，pH升高，故B错误；H2O2分解Fe3+或Fe2+作催化剂，所以总量不变，因此C正确；因为Fe2+可导致H2O2分解，所以H2O2生产过程要避免混入Fe2+，故D也正确。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。（1）写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式______；（2）写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式____；（3）写出一个由D生成B的化学方程式______________；（4）将5mL0.10mol·L－1的E溶液与10mL0.10mol·L－1的NaOH溶液混合。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________；③加热反应后的溶液，其pH________(填“增大”、“不变”或“减小”)，理由是_____。解析：由题意知：B和C分别是SO2和SO3。D是H2SO4，A为固体S。E为H2SO3。（1）H2+SH2S（写成可逆反应也正确）（2）H2SO3+2H2S＝3S↓+3H2O（3）C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O或Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O等（4）①H2SO3+2OH－＝SO32－+2H2O②大于；Na2SO3溶液中SO32－发生水解使溶液显碱性。③增大；升高温度促进Na2SO3溶液的水解。五、练习【练习1】（08年江苏高考）将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气（忽略CO2）放入一定体积的密闭容器中，550℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2+O22SO3（正反应放热）。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。（计算结果保留一位小数）请回答下列问题：（1）判断该反应达到平衡状态的标志是。（填字母）a．SO2和SO3浓度相等b．SO2百分含量保持不变c．容器中气体的压强不变d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等e．容器中混合气体的密度保持不变（2）欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是。（填字母）a．向装置中再充入N2b．向装置中再充入O2c．改变反应的催化剂d．升高温度（3）求该反应达到平衡时SO2的转化率（用百分数表示）。（4）若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？解析：（1）b、c（2）b（3）消耗的O2物质的量：0.7mol－5