第十五章氧族元素教案

1第十五章氧族元素之教案15-1氧族元素的通性一：氧族元素通性的变化规律(C级掌握)1.同族的通性氧族元素的基本性质性质氧(O)硫(S)硒(Se)碲(Te)原子序数8163452原子量16.0032.0678.96127.60价电子构型2s22p43s23p44s24p45s25p4主要氧化态-2,0-2,0,+2,+4,+6-2,0,+2,+4,+6-2,0,+2,+4,+6共价半径(pm)66104117137离子半径(M2-,pm)140184198221第一电离势(kJ/mol)13141000941869第一电子亲合势(kJ/mol)-141-200-195-190第二电子亲合势(kJ/mol)780590420295单键解离能(kJ/mol)142226172126电负性3.442.582.552.1015-1.1:总结氧族元素通性的变化规律.(C级掌握)15-1.2:为什么氧族元素的氧化态为偶数(-2,+2,+4,+6)？(B级掌握)2。与同周期的卤素元素比较(C级掌握)15-1.3:为什么氧族元素的非金属活泼性和电负性均小于同周期的卤素元素?(C级掌握)3。氧族元素从上到下正氧化态的稳定性逐渐增加。二：氧的特殊性（C级重点掌握）（1）电子亲合势：O＜S(原因同卤素的F＜Cl)（2）解离能：O-0＜S-S(原因同卤素的F2＜Cl2)（3）氧在正常化合物中的氧化数均为-Ⅱ,OF2、H2O2等例外。氧可形成强的双键，而S，Se，Te形成双键的倾向越来越小.15-1.4:硫与氧相比,为什么氧易形成p-p的π键,而硫却难以形成?(B级掌握)三：氧族元素的存在（了解）15-2氧及其化合物15-2-1氧气单质（了解）一：氧气的结构二：氧气的性质氧的化学性质很活泼，除稀有气体、卤素、氮气和一些贵金属外，其余元素都能和氧直接化合.三：氧气的制备15-2.1:指出工业上和实验室制备氧气的方法(C级了解)四：氧气的用途15-2-2氧化物一：氧化物的分类15-2.2:总结氧化物按三种不同标准进行的分类情况,并各举一例说明(C级了解)2二：氧化物的酸碱性（C级掌握）15-2.3:总结氧化物在周期表中的酸碱性变化规律(C级掌握)15-2-3臭氧一:臭氧的存在和保护作用（P490-491）二：臭氧的产生（了解）三：臭氧的性质（C级掌握）臭氧是淡蓝色，俱鱼腥臭味的气体。臭氧不稳定，在常温下分解较慢，但在437K时，将迅速分解，并放出大量热。无论在酸性或碱性条件下,臭氧都比氧气具有更强的氧化性。它能与除金和铂族金属外的所有金属和非金属反应。臭氧浓度可由碘量法来测定2KI+H2SO4+O3==I2+O2+H2O+K2SO4所产生的I2用Na2S2O3来滴定。四：臭氧的结构（C级掌握）臭氧分子呈三角形，偶极距为0.54D，是反磁性的。在这个分子中，中心氧原子以sp2杂化态与其它两个配位氧原子相结合，分子中存在一个π34的离域大π键。键角为116.80，键长为127.8pm。15-2.4:试从O2和O3的结构差异说明它们性质上(如氧化性，极性，磁性等)的不同(B级掌握)15-2.5:为什么O3的分子偶极距不为0?(A级掌握)五：臭氧的用途15-2-4过氧化氢一：制备和用途（P493）（了解）二：结构和性质1．结构（C级掌握）在过氧化氢分子中有一个过氧链-O—O-存在，结构如右图所示。O-O键和O-H键的长度分别为147.5pm和95pm，键角∠HOO为94.80，两个氢原子所在平面间的夹角为111.50。2。性质(1)物理性质纯的过氧化氢是无色粘稠液体，沸点为423K，凝固点为272K。过氧化氢分子间存在较强的氢键,故在液态和固态中存在缔合分子,使其具有较高的熔沸点.在实验室和工业上常用它做氧化剂或还原剂.实验室中常用的过氧化氢为30%的水溶液。(2)化学性质1)稳定性:极纯的过氧化氢相当稳定。其水溶液在室温下会分解:2H2O2(l)==2H2O(l)+O2(g)△rHθ=-195.9kJ·mol-115-2.6:为什么要在冰盐水条件下制备H2O2?(C级掌握)15-2.7:指出H2O2分解反应的条件影响因素以及防范分解的措施.(C级了解)2)酸性过氧化氢水溶液是二元弱酸，在298K时，它的第一级电离常数K1=1.55×10-12,K2≈10-25.3)氧化还原性（C级重点掌握）在H2O2分子中,氧的氧化数为-I,处于中间状态,所以它即可做氧化剂又可做还原剂.其标准电极电势见下表.介质作氧化剂作还原剂ψθ半反应ψθ半反应酸性+1.77H2O2+2H++2e==2H2O+0.69O2+2H++2e==H2O23碱性+0.87HO2-+H2O+2e==3OH--0.08O2+H2O+2e==HO2-+OH-15-2.8:总结H2O2的氧化和还原性规律(C级重点掌握)4)特殊显色反应（C级掌握）在酸性溶液中过氧化氢能使重铬酸盐生成二过氧合铬的氧化物(化学式为CrO(O2)2或CrO5),又称为过氧化铬,其分子结构见右图.CrO5显蓝色,在水中立即分解,而在乙醚中稳定存在.这个反应可用来检出H2O2,也可以检验CrO42-或Cr2O72-的存在.4H2O2+H2Cr2O7==2CrO(O2)2+5H2O2CrO5+7H2O2+6H+==2Cr3++7O2+10H2O15-2.9:试比较H2O和H2O2的结构,熔点,沸点,热稳定性及氧化还原性(B级掌握)15-3硫及其化合物15-3-1硫的同素异形体（了解）单质硫的同素异形体很多，最常见的是斜方晶硫(也称菱形硫、a-硫，相对密度为2.06，熔点为385.8K)和单斜晶硫(也称β-硫,相对密度为1.99，熔点392K)，这两种晶态硫在369K时发生转变。S8环状结构(左为侧视图，右为俯视图）斜方晶硫和单斜晶硫都易溶于CS2中，分子都是由8个硫原子组成的环状结构，每个硫原子采取不等性sp3杂化并形成两个共价单键。15-3.1:常温下硫最稳定的同素异形体是哪种?其分子组成和结构如何?性质如何?(C级掌握)15-3.2:为什么硫的同素异形体比氧的多得多?(A级了解)15-3.3:为什么氧一般只表现氧化性，而硫却有氧化性和还原性？硫为何比氧更易形成链状结合?(A级掌握)15-3-2硫化物和多硫化物一：硫化氢1。结构硫化氢气体分子的结构如下图所示2。性质（C级重点掌握）氢硫酸是二元弱酸，在水溶液中有如下电离：H2SH++HS-K1＝9.l×10-8HS-H++S2-K2=1.1×10-12H2S是强还原剂，其水溶液在空气中放置时会逐渐变浑（有单质硫析出）。在酸性溶液中，它能使Fe3+、Br2、I2、MnO4-、CrO72-、HNO3等还原，本身一般被氧化成单质硫。但当氧化剂很强、用量又多时，也能被氧化到SO42-：H2S+I2==2HI+SH2S+4Br2+4H2O==H2SO4+8HBr15-3.4:为什么H2S的水溶液在空气中放置后会变混?(C级掌握)415-3.5:总结H2S的还原性规律及氧化产物特点(C级掌握)二：硫化物硫与电负性比它小的元素所形成的化合物称为硫化物。金属硫化物大多数是有颜色的、难溶于水的固体，只有碱金属的硫化物易溶，碱土金属硫化物，如CaS、SrS、BaS等微溶。15-3.6:总结硫化物的通性,并说明为何大多数硫化物难溶于水且有颜色?(B级掌握)15-3.7:为什么Na2S为白色而Ag2S为黑色?(B级掌握)常见硫化物的颜色和溶解性(C级重点掌握)化学式颜色在水中在酸中溶度积Na2S白色易溶易溶于稀酸中-ZnS白色不溶易溶于稀酸中1.2×10-23MnS肉红不溶易溶于稀酸中1.4×10-15FeS黑色不溶易溶于稀酸中3.7×10-19SnS褐色不溶稀酸中不溶,溶于浓盐酸1.2×10-25PbS黑色不溶稀酸中不溶,溶于浓盐酸3.4×10-28CdS黄色不溶稀酸中不溶,溶于浓盐酸3.6×10-29Sb2S3桔红不溶稀酸中不溶,溶于浓盐酸2.9×10-59Ag2S黑色不溶只溶于氧化性酸1.6×10-49CuS黑色不溶只溶于氧化性酸8.5×10-45HgS黑色不溶只溶于王水或浓Na2S液4.0×10-5315-3.8:如何区分FeS,CuS,HgS三种黑色沉淀,写出现象及反应方程式（C级掌握）Na2S水解较强烈，其水溶液可作为强碱使用。Cr2S3、Al2S3在水中完全水解，因此，不能用湿法从溶液中制备。Na2S+H2O==NaHS+NaOHCr2S3+6H2O==2Cr(OH)3↓+3H2S↑Al2S3+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2S↑15-3.9:写出Na2S,Cr2S3,Al2S3的水解反应方程式,并说明为什么Al2S3不能在水溶液中制得?(C级掌握)如何制备Al2S3?(A级了解)三：多硫化物1。制备（C级掌握）Na2S+(x-l)S==Na2Sx(NH4)2S+(x-1)S==(NH4)2Sx多硫化物的颜色随着x(一般为2～6)的增加由浅黄直到红棕.实验室中长时间放置的硫化钠溶液成为黄色就是由于这一缘故.2。结构（A级了解）53。性质（C级重点掌握）多硫化物在酸性溶液中很不稳定，容易生成H2S和S：Sx2-+2H+==H2S+(x-1)S↓多硫化物是氧化剂。如(NH4)2S2能把SnS氧化：SnS+(NH4)2S2==(NH4)2SnS315-3.10:为什么Na2S水溶液在空气中久置会变为黄色？如何判断硫化物中是否含多硫化物?(C级重点掌握)15-3-3硫的含氧化合物一：二氧化硫,亚硫酸及其盐1。二氧化硫（1）SO2的结构（C级掌握）（见下图）一个π34（2）SO2的性质（C级掌握）在SO2中，S的氧化数为+Ⅳ，所以SO2既可表现还原性，又具氧化性。但还原性是主要的。只有遇到强还原剂时，它才表现氧化性。15-3.11:试述几种鉴别SO2气体的常用方法。（B级掌握）15-3.12:浓硫酸具有氧化性,SO2具有还原性,为何浓H2SO4可作SO2气体的干燥剂?（B级掌握）2。亚硫酸（C级掌握）它是二元中强酸，至今未制得游离的亚硫酸,它仅存于水溶液中(K1=1.54×10-2，K2=1.02×10-7)同样,亚硫酸既具有还原性，又具有氧化性,但还原性是主要的.3。亚硫酸盐（1）结构（C级掌握）亚硫酸根的结构是三角锥形，硫原子取不等性sp3杂化，如下图所示。15-3.13:请指出H2SO3中S的杂化类型以及成键情况和分子空间构型(B级掌握)（2）性质（C级重点掌握）还原性：SO32-H2SO3SO2氧化性：SO2H2SO3SO32-稳定性：SO32-HSO3-H2SO3溶解性：HSO3-SO32-15-3.14:请从理论上解释亚硫酸及其盐的上述性质变化规律(B级重点掌握)亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐遇强酸即分解，放出SO2。SO32-+2H+==H2O+SO2HSO3-+H+==H2O+SO215-3.15：Na2SO3水溶液在空气中放置后，加入BaCl2溶液会有不溶于稀酸的白色沉淀析出，为什么？如何初略判断一瓶Na2SO3溶液中是否含有Na2SO4杂质？（C级掌握）（3）SO32-的鉴定方法（B级掌握）15-3.16:鉴定SO32-离子时所采用的方法是:6Ba2+HClH2O2+BaCl2试液─→白色沉淀─→溶液──→白色沉淀为何不能在鉴定时先加H2O2+BaCl2，有白色沉淀，证明一定有SO32-离子？（A级掌握）二：三氧化硫,硫酸和硫酸盐1：三氧化硫（1）结构（B级掌握）气态的SO3主要以单分子存在，它的分子是平面三角形，见下图(a)。在液态时，单体和三聚体(SO3)3处于平衡中。固体SO3有α、β和γ型三种变体，其稳定性依次减小。（2）性质它是一个强氧化剂，特别在高温时它能氧化磷、碘化钾和铁、锌等金属：5S03+2P==5SO2+P2O52KI+SO3==K2SO3+I22：硫酸（1）结构（B级重点掌握）硫酸的分子结构见下图所示。（2）性质（了解）硫酸是强的二元酸，第一步电离是完全的，K2=1.2×10-2浓硫酸是强脱水剂，强氧化剂，而稀硫酸的氧化性是由H2SO