第十五章氧族元素

第十五章氧族元素总体目标：1.了解氧化物的分类2.握氧、臭氧、过氧化氢的结构、性质和用途3.掌握硫的多种氧化态所形成的重要化合物的结构、性质、用途以及它们之间的相互转化关系。各节目标：第一节氧及其化合物1.掌握氧、臭氧的结构、性质、制备和用途；氧的成键特征2.了解氧化物的分类；掌握主要氧化物的结构、制备和性质（与水的作用、酸碱性）3.掌握过氧化氢的结构、实验室和工业制法、性质和用途第二节硫及其化合物1.了解硫的同素异形体、制备、性质和用途2.掌握硫化氢的制备、结构和性质；了解金属硫化物的主要性质3.掌握SO2、SO3、H2SO3、H2SO4和它们相应的盐、硫代硫酸及其盐、过二硫酸及其盐的结构、性质、制备和用途以及它们之间的相互转化关系第三节硒、碲及其化合物了解硒、碲及其化合物的结构和性质习题一选择题1.H2O2熔、沸点较高（分别为273K和423K），其主要原因是（）A.H2O2相对分子质量大B.H2O2分子极性大C.H2O2分子间氢键很强，在固液时均有存在缔和现象D.H2O2分子内键能大2.气态SO3分子的几何构型是（）A.线性B.平面三角形C.弯曲形D.三角锥3.在293K，101.3KPa压力下，1体积水可溶解H2S气体2.6体积即饱和，此H2S饱和溶液pH值约为（）A.2.5B.3.8C.3.5D.4.04.在分别含有0.1mol/L的Hg2+,Cu2+,Cr3+,Zn2+,Fe2+的溶液中，在酸度为0.3mol/L条件下，通H2S至饱和都能生成硫化物沉淀的是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Cu2+,Hg2+B.Fe2+,Cr3+C.Cr3+,Hg2+D.Zn2+,Fe2+5.既能溶于Na2S又能溶于Na2S2的硫化物是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.ZnSB.As2S3C.HgSD.CuS6.在空气中长期放置后，会产生多硫物的是（）A.H2SB.Na2SC.Na2SO3D.Na2S2O47.热分解硫酸亚铁的最终产物是（）A.FeO+SO3B.FeO+SO2+1/2O2C.Fe2O3+SO2D.Fe2O3+SO3+SO28.用于制备K2S2O8的方法是（）A.在过量硫酸存在下，用KMnO4使K2SO4氧化B.在K+离子存在下，往发烟H2SO4中通入空气C.在K+离子存在下，电解使H2SO4反发生阳极氧化反应D.用Cl2氧化K2S2O39.下列含氧酸中酸性最弱的是（）A.HClO3B.HBrO3C.H2SeO4D.H6TeO610.硫的含氧酸酸性递变规律是（）A.H2SO4H2SO3H2S2O7H2S2O4B.H2SO4H2S2O7H2SO3H2S2O4C.H2S2O7H2SO4H2SO3H2S2O4D.H2S2O7H2SO4H2S2O4H2SO311.下列四种硫的含氧酸盐中，氧化能力最强的是（）；还原能力最强的是（）A.Na2SO4B.Na2S2O3C.Na2S4O6D.K2S2O812.下列各种硫的含氧酸，可以是同多酸的是（）A.H2S3O6B.H2S2O7C.H2S3O10D.H2S6O613.下列叙述中错误的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.自然界中只存在单质氧而没有单质硫B.氧既有正氧化态的化合物，又有负氧化态的化合物C.由H和18O组成的水叫做重氧水D.O2和O3为同素异形体14.常温下最稳定的晶体硫的分子式为（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.S2B.S4C.S6D.S815.为使已变暗的古油画恢复原来的白色，使用的方法为（）A.用SO2气体漂白B.用稀H2O2溶液擦洗C.用氯水擦洗D.用O3漂白16.干燥H2S气体，可选用的干燥剂是（）A.浓H2SO4B.KOHC.P2O5D.CuSO417.关于O3的下列叙述中正确的是（）A.O3比O2稳定B.O3是非极性分子C.O3是顺磁性物质D.O3比O2的氧化性强18.不溶于Na2S2的硫化物是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.ZnSB.As2S3C.Sb2S3D.SnS19.下列说法中错误的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.SO2分子为极性分子B.SO2溶于水可制取纯H2SO3C.H2SO3可使品红褪色D.H2SO3既有氧化性又有还原性20.工业上生产SO2的方法主要是（）A.焙烧FeS2B.单质硫在空气中燃烧C.亚硫酸盐与酸反应D.浓硫酸与铜反应21.下列各对物质中，能发生反应的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.CuS和HClB.Ag和HClC.AlCl3和H2SD.Na2SO3和I222.对多硫化物的性质不正确的叙述是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.H2S2的酸性比H2S要强一些B多硫化物的颜色比相应硫化物要深一些C多硫化物中硫的氧化数为负一，因此多硫化物具有同等的氧化性及还原性D多硫化物遇酸分解有H2S气体及S析出23.硫酸盐具有的共性是（）黑龙江A.硫酸盐都是可溶性盐B.从溶液中析出的硫酸盐都含有结晶水C.具有高的热稳定性，且金属价态越高，硫酸盐越稳定D.硫酸盐有形成复盐的特性二填空题1.臭氧分子的结构为，O—O之间的键级为，所以它的化学性质比氧分子.2.多硫酸的立体结构式为；连多硫酸的立体结构式为.3.长期放置的Na2S或（NH4）2S，颜色会变浑，原因是.4.氧族元素价电子层构型是；随着电离势降低，它们的减弱；硫、硒、碲常见氧化数为；在焦硫酸分子中硫的氧化数为；在硫代硫酸钠分子中硫的氧化数为；在连四硫酸钠分子中硫的氧化数为。5.在硫的含氧酸盐“过二硫酸盐、硫代硫酸盐、连多硫酸盐和硫酸盐”中氧化能力最强的是；而还原能力最强的是.6.H2S、H2Se、H2Te、H2SO4、H2SeO3中最弱的酸是.7.硫的两种主要的同素异形体是和。其中稳定态的单质是，它受热到95℃是，转变为，两者的分子都是，具有状结构，其中硫原子的杂化方式是。8.高空大气层中臭氧对生物界的保护作用是因为.9.写出下列物质的化学式：(吉林大学《无机化学例题与习题》)胆矾；石膏；绿矾；芒硝；皓矾；泻盐；摩尔盐；明矾。10.染料工业上大量使用的保险粉的分子式是，它具有强性。(吉林大学《无机化学例题与习题》)11.氧的化学性质与同族其他元素比较有较大差别，其主要原因是。黑龙江12.硫酸铜受热分解为；硫酸银受热分解为；亚硝酸钠受热分解为.（川师大《无机化学学习指导》）三、计算题1.少量Mn2+可以催化分解H2O2，其反应机理解释如下：H2O2能氧化Mn2+为MnO2，后者又能使H2O2氧化，试以电极电势说明上述解释是否合理，并写出离子反应方程式。（已知：VMnMnOVOHOVOHOH23.1/,68.0/,77.1/22022202220）2.为什么在FeSO4溶液（0.1mol∙L-1）中，通入H2S得不到FeS沉淀？若要得到FeS沉淀，溶液中H+离子浓度应小于若干？（已知Ksp（FeS））=3.7×10-19，[H+]2[S2-]=1.1×10-24）3.在0.3mol∙L-1盐酸溶液中含有0.03mol∙L-1ZnS和0.02mol∙L-1CdSO4于室温下通H2S达饱和时，⑴是否生成ZnS和CdS沉淀？⑵沉淀完全后溶液中H+离子和其它残留离子的浓度各是多少？（已知：H2S:K1=5.7×10-8,K2=1.2×10-15;Ksp(ZnS)=1.2×10-23,Ksp(CdS)=3.6×10-29）4.（1）往[Cu2+]=0.10mol∙dm-3溶液中通H2S气体达饱和，CuS沉淀是否完全？（2）通H2S气体达饱和，使溶液中Zn2+成ZnS完全沉淀，溶液pH值应是多少？（3）通H2S气体达饱和，使溶液中Fe2+成FeS完全沉淀，溶液pH值应是多少？（4）某溶液中含有Fe2+，Zn2+及Cu2+，它们的起始浓度都是0.10mol∙dm-3。若向溶液中通入H2S气体以分离这三种离子，如何控制溶液的酸度？5.对于反应3O2=2O3，25℃的△H0=284KJ，平衡常数为10-54，计算此反应的△G0和S0。参考答案一选择题1.C2.B3.D4.A5.B6.B7.D8.C9.D10.D11.D;B12.B13.A14.D15.B16.C17.D18.A9.B20.A21.D22.C23.D二填空题1.OOO；1.5；活泼2.OSOOOSOOO；OSOOSOOO(S)x(x=0~4)3.在空气中，S2-氧化成S，S溶解在Na2S或（NH4）2S中生成2nS（多硫离子）多硫离子中含有S数可高达6、甚至9，颜色为黄或红棕色。4.ns2np4;非金属性；-2,+4,+6;+6;-2;+5/25.过二硫酸盐；硫代硫酸盐6.H2S7.斜方硫，单斜硫。斜方硫，单斜硫，S8，环，sp38.吸收紫外线9.CuSO4∙5H2O，CaSO4∙2H2O，FeSO4∙7H2O，Na2SO4∙10H2O，ZnSO4∙7H2O，MgSO4∙7H2O，（NH4）2SO4∙FeSO4∙6H2O，K2SO4∙Al2（SO4）3∙24H2O10.Na2S2O4，还原11.氧的原子半径与同族相比要小的多，而电负性却很大12.CuO和SO3Ag、SO3和O2Na2SO4和Na2S四计算题1.解：因为054.023.177.1/0/222220MnMnOOHOH所以H2O2作氧化剂可把Mn2+氧化为MnO2。同时055.068.023.1//2220220OHOMnMnO所以，在此反应中H2O2又作还原剂，本身被MnO2氧化为O2。H2O2+Mn2+MnO2↓+2H+(H2O2作氧化剂)MnO2+H2O2+2H+O2+Mn2++2H2O(H2O2作还原剂)由此可见上述解释是合理的。2.解：Fe2++H2SFeS+2H+……①推导：Ksp=[Fe2+][S2-]∴[S2-]=Ksp/[Fe2+]又∵H2S2H++S2-,K总=K1K2=1.1×10-23∴[S2-]=22][][HSHK总∴[H2S]=][][22FeKHKsp总K=6192322222221097.2107.3101.1][][][][]][[][KspKHKspFeFeKHSHFeH总总①式中K=2.97×10-6，反应不能正向进行，所以不产生FeS沉淀。若要FeS沉淀产生，必须[Fe2+][S2-]≥Ksp=3.7×10-19则[S2-]≥3.7×10-19/0.1=3.7×10-18又∵[H+]2[S2-]=1.1×10-24∴[H+]≤][101.1224S=1824107.3101.1=5.45×10-4mol/L∴[H+]浓度应小于5.45×10-4mol/L，才能使FeS沉淀。3.解：⑴在0.3mol/LHCl溶液中[H+]=0.3mol/L，饱和H2S的水溶液中[H2S]=0.1mol/L[H+]2[S2-]=K1K2[H2S]=6.8×10-24[S2-]=2243.0108.6=7.6×10-23mol/L∴[Cd2+][S2-]=0.02×7.6×10-23=1.5×10-24KspCdS=3.6×10-29∴有CdS↓∴[Zn2+][S2-]=0.03×7.6×10-23=2.3×10-24KspZnS=1.2×10-23∴无ZnS↓⑵Cd2++H2S=CdS↓+2H+Cd2+完全沉淀时，产生[H+]=2×0.02=0.04mol·L-1∴溶液中[H+]=0.3+0.04=0.34mol·L-1[S2-]=123224109.534.0108.6Lmol[Cd2+]=1723292101.6109.5106.3][LmolSKspCdS[Zn2+]=0.03mol·L-1[Cl-]=0.3mol·L-1[12405.002.003.0LmolSO4.解：（1）Cu2+（aq）+H2S（aq）===CuS（s）+2H+（aq）K=（K1K2）/Ksp=（9.1×10-8×1.1×10-1