高中化学氧族元素知识点

12H2O2===2H2O+O2↑MnO2氧族元素难点聚焦1、氧族元素的原子结构及性质的递变规律2、臭氧和过氧化氢臭氧和氧气是氧的同素异形体，大气中臭氧层是人类的保护伞过氧化氢不稳定分解，可作氧化剂、漂白剂。3、二氧化硫的物理性质无色、有刺激性气味的有毒气体；密度比空气大；易溶于水（1∶40）；（可用于进行喷泉实验，如SO2、HCl、NH3）；易液化（－10℃）4、二氧化硫的化学性质1）、酸性氧化物能和碱反应生成盐和水：SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O与水反应生成相应的酸：SO2+H2O===H2SO3（二氧化硫的水溶液使紫色石蕊试液变红）二氧化硫溶于水形成的亚硫酸只能存在于溶液中，它很不稳定，容易分解成水和二氧化硫，故二氧化硫溶于水的反应是可逆反应。SO2+H2OH2SO32）、氧化性：SO2气体通过氢硫酸，溶液变浑浊，有淡黄色不溶物出现。SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O3）、还原性：SO2使溴水和高锰酸钾溶液褪色SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr5SO2+2KMnO4+2H2O===K2SO4+2MnSO4+2H2SO42SO2＋O22SO3（SO3+H2O===H2SO4，SO3是无色固体SO3是一种无色固体，熔点是16.80C，沸点也只有44.8℃，易溶于水，溶于水时放出大量的热。）4）、漂白性：SO2使品红溶液褪色：由于二氧化硫可跟某些有色物质化合成无色物质，而化合成的无色物质却是不稳定的，易分解而恢复原来有色物质的颜色。漂白性的比较具有漂白性的物质物质HClO、O3、H2O2、Na2O2SO2木炭原理将有色物质氧化分解与有色物质结合生成无色物质将有色物质的分子吸附在其表面实质氧化还原反应非氧化还原反应物理吸附效果永久性暂时性暂时性范围可漂白大多数有色物质，能使紫色石蕊褪色可漂白某些有色物质，不能使石蕊试液褪色可吸附某些有色物质的分子2把Cl2和SO2混合用于漂白，能否增强漂白效果？为什么？〖答案〗不能，SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HClSO2与CO2的相互鉴别鉴别SO2气体的常用方法是用品红溶液，看能否使其褪色，有时还需再加热看能否再复原。鉴别CO2气体的常用方法是用澄清石灰水，看能否使其变浑浊，足量时再变澄清。当混有CO2时，不会影响SO2的鉴别；当混有SO2时会干扰CO2的鉴别，应先除去SO2后再用澄清石灰水鉴别CO2气体。除去CO2中的SO2，常用方法是使混合气体先通过足量溴水或酸性KMnO4溶液或饱和NaHCO3溶液(吸收SO2)，再通过品红溶液(检验SO2是否被除尽)。5、制法1）.工业制法a，硫磺燃烧法S+O2点燃SO2b，煅烧硫铁矿法4FeS2+11O2高温2Fe2O3+8SO22）.实验室制法Na2SO3（ｓ）＋H2SO4（浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O实验中常使用溶质的质量分数为60%左右的硫酸，也可用浓硫酸。不能用很稀的硫酸，因为SO2在水中的溶解度较大，常温常压下1体积水能溶解40体积的SO26、二氧化硫的污染：pH小于5.6的雨水，称之为酸雨。7.利用硫酸的强酸性制备多种物质：（1）制气体：制氢气Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑;制H2S：FeS+H2SO4H2S↑+FeSO4(2)制较弱的酸：制H3PO4；Ca3(PO4)2+3H2SO4(浓)2H3PO4+2CaSO4制CH3COOH：2CH3COONa+H2SO42CH3COOH+Na2SO4(3)制化肥：Ca3(PO4)2+2H2SO4(浓)Ca(H2PO4)2+2CaSO42NH3+H2SO4=(NH4)2SO4(4)制硫酸盐：制胆矾：CuO+H2SO4+4H2OCaSO4·5H2O(晶体)制绿矾：Fe+H2SO4FeSO4+H2↑8.利用H2SO4高沸点性制取易挥发性酸。（1）制HF：CaF2+H2SO4(浓)2HF↑+CaSO4(铅皿中)（2）制HCl：NaCl（固）+H2SO4（浓）NaHSO4+HCl↑微热3NaHSO4+NaClNa2SO4+HCl↑（3）制HNO3：NaNO3+H2SO4（浓）HNO3↑+NaHSO49.利用硫酸的稳定性制不稳定性酸。Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2↑10.利用浓H2SO4的强氧化性制取SO2Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O11.利用浓H2SO4的脱水性：（1）制C2H4：CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O（2）制CO：HCOOHCO↑+H2O12.利用浓H2SO4的吸水性做干燥剂。干燥：O2、H2、Cl2、N2、CO、CO2、SO2不干燥：碱性：NH3还原性：H2S、HI、HBr13.用H2SO4作催化剂：（1）乙烯水化：CH2—CH2+H2OCH3CH2OH13.浓硫酸（1）物理性质：无色油状液体，常见的浓硫酸质量分数为98.3%，沸点为338℃，高沸点难挥发性。（2）化学性质：①吸水性（干燥剂）三种形式：1与水任意比例混溶，溶于水剧烈放热。2吸收气体中水蒸气（作为干燥剂，不能干燥硫化氢、溴化氢、碘化氢、氨气）3与结晶水合物反应。实验：浓硫酸与胆矾反应，由胆矾蓝色变为白色说明浓硫酸有吸水性。②脱水性（炭化）1脱水性是浓硫酸的性质，而非稀硫酸的性质，即浓硫酸有脱水性。2脱水性是浓硫酸的化学特性，物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程。反应时，浓硫酸按水分子中氢、氧原子数的比为1:2夺取有机物中的氢原子和氧原子。3可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质被子脱水后生成了黑色的炭（炭化）。③强氧化性实验6—5：浓硫酸与铜反应，请同学注意反应现象，分析反应产物存在的依据。422SOHCu（浓）OHSOCuSO2242强调：硫酸所起的作用（氧化剂与酸的作用）。叙述：浓硫酸也与木炭反应，422SOHCOHSOCO22222分析上述反应中元素化合价的变化情况，指出氧化剂和还原剂。思考：请设计实验证明浓硫酸与炭反应的三种产物，画出实验装置图。介绍：钝化现象及有关应用（分别举Al、Fe，说明原因）。强热微热浓H2SO4170C浓H2SO4浓H2SO44（二）24SO检验①溶液2BaClX现象（产生白色沉淀）溶液HCl现象（沉淀不消失）结论：可能含有24SO、Ag、22Hg。②溶液23)(NOBaX现象（产生白色沉淀）溶液3HNO现象（沉淀不消失）结论：可能含24SO、23SO。③溶液23)(NOBaX现象（产生白色沉淀）溶液HCl现象（沉淀不消失）结论：可能含24SO、23SO。④溶液2BaClX现象（产生白色沉淀）溶液3HNO现象（沉淀不消失）结论：可能含24SO、23SO、Ag、22Hg。小结：在中学化学里常常先用盐酸把溶液酸化，以排除23CO、23SO、Ag等可能造成的干扰，再加入2BaCl溶液，根据是否有白色沉淀出现来阐明原溶液中是否有24SO存在。（三）硫酸盐1.酸式盐4NaHSO、4KHSO的水溶液显酸性，因为：244SOHNaNaHSO，所以，有强酸作用。2.正盐硫酸盐结晶水合物的俗名主要用途4CaSOOHCaSO242生石膏OHCaSO242熟石膏制粉笔、模型、塑像等42SONaOHSONa24210芒硝制玻璃、造纸工业4ZnSOOHZnSO247皓矾收敛剂、防腐剂、颜料4BaSO——重晶石医疗上用作“钡餐”4FeSOOHFeSO247绿矾补血剂、制蓝黑墨水4CuSOOHCuSO245蓝矾、胆矾制农药、镀铜液24)(SOKAlOHSOKAl22412)(明矾净水剂5(四)、接触法制硫酸的原理、过程及典型设备1．三种原料：硫铁矿（FeS2）、空气、水。2．三步骤、三反应：（1）4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2（高温）（2）2SO2+O2≒2SO3（催化剂，加热），（3）SO3+H2O===H2SO43．三设备：（1）沸腾炉（2）接触室（3）合成塔4．三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流原理。（1）增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。（2）热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。（3）逆流原理：液体由上向下流，气体由下向上升，两者在逆流过程中充分反应。接触法制硫酸的原理、过程及典型设备三原料三阶段三反应（均放热）三设备三净化黄铁矿或S造气4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2（高温）或S+O2=SO2沸腾炉除尘空气接触氧化2SO2+O2≒2SO3（催化剂）接触室（含热交换器）洗涤98.3%浓硫酸三氧化硫吸收SO3+H2O===H2SO4吸收塔干燥接触法制硫酸示意图：5．应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择适宜条件6（1）二氧化硫接触氧化的反应是一个气体总体积缩小的、放热的反应。（2）适宜条件：常压、较高温度（400～500℃）和催化剂6．接触法制硫酸中应注意的几个问题（1）依据反应物之间的接触面积越大反应速率越快的原理，送进沸腾炉的矿石要粉碎成细小的矿粒，增大矿石跟空气的接触面积，使之充分燃烧。（2）依据增大廉价易得的反应物的浓度，使较贵重的原料得以充分利用的原理，采用过量的空气使黄铁矿充分燃烧。（3）通入接触室的混合气体必须预先净化，其原因是：炉气中含有二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气以及砷、硒化合物、矿尘等。砷、硒化合物和矿尘等会使催化剂中毒；水蒸气对生产和设备有不良影响。因此，炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等净化处理。（4）在接触室里装有热交换器，其作用是在二氧化硫接触氧化时，用放出的热量来加热未反应的二氧化硫和空气，充分利用热能，节约燃料。（5）不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸雾，且吸收速度慢。7、硫酸生产中的“三废”处理1)尾气吸收①用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O②用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO32)污水处理硫酸厂废水中含硫酸，排放入江河会造成水体污染。通常用消石灰处理：Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O。生成的硫酸钙可制建材用的石膏板。3)废热利用硫酸工业三个生产阶段的反应都是放热反应，应当充分利用放出的热量，减少能耗。第一阶段黄铁矿燃烧放出大量的热，通常在沸腾炉处设废热锅炉，产生的过热蒸汽可用于发电，产生的电能再供应硫酸生产使用（如矿石粉碎、运输，气流、液流等动力用电）。第二阶段二氧化硫氧化放热可用于预热原料气，生产设备叫热交换器，原料气又将三氧化硫降温，再送入吸收塔。4）废渣的利用黄铁矿的矿渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作为制造水泥的原料或用于制砖。含铁量高7的矿渣可以炼铁。(五)、有关计算1．物质纯度、转化率、产率的计算（1）物质纯度（%）=不纯物质中含纯物质的质量÷不纯物质的总质量×100%（2）原料利用率（%）=实际参加反应的原料量÷投入原料总量×100%（3）产率（%）=实际产量÷理论产量×100%（4）化合物中某元素的损失率=该化合物的损失率2．多步反应计算（1）关系式法：先写出多步反应的化学方程式，然后找出反应物和生成物之间物质的量（或质量）之比，列出关系式，即可一步计算。（2）元素守衡法：找出主要原料和最终产物之间物质的量的对应关系。找出此关系的简便方法，就是分析原料与产物之间所含关键元素原子个数关系，如：FeS2～2H2SO4，S～H2SO4。若已知（欲求）FeS2含量，用前面的关系式，若已知（欲求）S的含量，用后一关系式，且二氧化硫转化率、三氧化硫吸收率均可折算成起始物FeS2