2010届高三化学一轮复习必备精品：第六章《氧族元素-环境保护》

-1-第六章氧族元素环境保护一、知识体系高考说明1、以O、S为例，了解氧族元素单质及某些氧化物、氢化物的性质2、了解过氧化氢的性质3、掌握硫酸的化学性质4、以硫酸为例，了解化工生产化学反应原理的确定初步了解原料与能源的合理利用、“三废处理”与环境保护以及生产过程中的综合经济效益问题5、了解常见硫酸盐的性质和用途6、了解硫的氧化物对大气的污染及其防治7、初步了解生活用水的净化及污水处理的基本原理考纲解读1．硫的物理性质及硫的可燃性。2．了解二氧化硫与氧气、与水的反应及二氧化硫的实验室制法，认识亚硫酸的不稳定性，认识二氧化硫的漂白作用与次氯酸的漂白作用的区别3．知道浓硫酸的强氧化性。4．学会SO42-的检验方法硫的几种常见价态之间的相互转化硫。5.了解硫酸的工业制法。掌握多步反应的计算方法。6、以O、S为例，了解氧族元素单质及其氧化物、氢化物的性质7、环境保护有关常识命题预测由于硫及其化合物间的转化多以氧化还原反应为主，与其他各主族元素联系密切，所以命题的热点仍是以氧化还原反应为知识切入点，以环境保护、化工生产为背景的一些综合较强的推断题、实验题，综合考查物质的性质，考查学生分析问题、解决问题的能力，增强学生的环境保护意识。-2-二、基础知识1、氧族元素的原子结构及性质的递变规律元素氧（O）硫（S）硒（Se）碲（Te）核电荷数8163452最外层电子数6666电子层数2345化合价-2-2，+4，+6-2，+4，+6-2，+4，+6原子半径逐渐增大密度逐渐增大与H2化合难易点燃剧烈反应加热时化合较高温度时化合不直接化合氢化物稳定性逐渐减弱氧化物化学式——SO2SO3SeO2SeO3TeO2TeO3氧化物对应水化物化学式——H2SO3H2SO4H2SeO3H2SeO4H2TeO3H2TeO4最高价氧化物水化物酸性逐渐减弱元素非金属性逐渐减弱二、硫及其重要化合物的主要性质及用途1．硫（1）物理性质：硫为淡黄色固体；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2（用于洗去试管壁上的硫）；硫有多种同素异形体：如单斜硫、斜方硫、弹性硫等。（2）化学性质：硫原子最外层6个电子，较易得电子，表现较强的氧化性。①与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成低价态）2Na+S===Na2S（剧烈反应并发生爆炸）-3-2Cu+S△Cu2S（黑色）②与非金属反应S+O2点燃SO2S+H2点燃H2S（说明硫化氢不稳定）③与化合物的反应S+6HNO3（浓）△H2SO4+6NO2↑+2H2OS+2H2SO4（浓）△2SO2↑+2H2O3S+6NaOH△2Na2S+Na2SO3+3H2O（用热碱溶液清洗硫）（3）用途：大量用于制造硫酸、硫化天然橡胶，也用于制药和黑火药。2．硫的氢化物H2S是无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体；能溶于水，密度比空气略大硫化氢的化学性质A．可燃性：当22/OSHnn≥2/1时，2H2S+O2点燃2S+2H2O（H2S过量）当22/OSHnn≤2/3时，2H2S+3O2点燃2SO2+2H2O（O2过量）当23222OSHnn时，两种反应物全部反应完，而产物既有硫又有SO2B．强还原性：常见氧化剂Cl2、Br2、Fe3+、HNO3、KMnO4等，甚至SO2均可将H2S氧化。C．不稳定性：300℃以上易受热分解③H2S的水溶液叫氢硫酸，是二元弱酸3．硫的氧化物（1）二氧化硫：①SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，容易液化，易溶于水。②SO2是酸性氧化物，能跟水反应生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸。③SO2有强还原性常见氧化剂（见上）均可与SO2发生氧化一还原反应如：SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl④SO2也有一定的氧化性2H2S+SO2==3S↓+2H2O⑤SO2具有漂白性，能跟有色有机化合物生成无色物质（可逆、非氧化还原反应）⑥实验室制法：Na2SO3+H2SO4(浓)==Na2SO3+H2O+SO2↑或Cu+2H2SO4(浓)△CuSO4+2H2O+SO2↑（2）三氧化硫：是一种没有颜色易挥发的晶体；具有酸性氧化物的通性，遇水剧烈反应生成硫酸并放出大量的热（3）比较SO2与CO2、SO3-4-SO2SO2CO2CO2浓H2SO4氧化性Br2(I2、S)+SO2+H2OS、△C、△Al(或Fe)冷足量Cu、△足量Zn、△Fe2+HBr(HI、H2S)SO2+H2OSO2+CO2+H2O钝化→运装浓H2SO4CuSO4+SO2+H2OZnSO4+SO2(后有H2)+H2OFe3++SO2+H2O只表现强氧化性兼有酸性脱水性吸水性C2H5OH去结晶水胆矾作干燥剂C+H2OC2H4+H2O糖等无水CuSO4中性气体无强还原性气体非碱性气体可干燥1700SO2CO2SO3主要物性无色、有刺激性气体、易液化易溶于水(1:40)无色、无气味气体能溶于水(1:1)无色固体.熔点（16.8℃）与水反应SO2+H2OH2SO3中强酸CO2+H2OH2CO3弱酸SO3+H2O==H2SO4(强酸)与碱反应Ca(OH)2CaSO3↓Ca(HSO3)2清液白清液Ca(OH)2CaCO3↓Ca(HCO3)2清液白↓清液SO3+Ca(OH)2==CaSO4(微溶)紫色石蕊变红变红变红品红褪色不褪色不褪色鉴定存在能使品红褪色又能使清石灰变浑浊不能使品红褪色但能使清石灰水变浑浊氧化性SO2+2H2S=2S↓+2H2OCO2+2Mg=2MgO+CCO2+C=2CO还原性有无与Na2O2作用Na2O2+SO2==Na2SO42Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O22Na2O2+2SO3==2NaSO4+O2↑4．硫酸①稀H2SO4具有酸的一般通性，而浓H2SO4具有酸的通性外还具有三大特性：②24SO的鉴定（干扰离子可能有：23CO、23SO-、23SiO-、Ag＋、34PO等）：待测液澄清液白色沉淀（说明待测液中含有SO42-离子）③硫酸的用途：制过磷酸钙、硫酸铵、硫酸铜、硫酸亚铁、医药、炸药，用于铅蓄电池，作干燥剂、制挥发性酸、作脱水剂和催化剂等-5-三、硫酸的工业制法──接触法1．生产过程:三阶段SO2制取和净化SO2转化为SO3SO3吸收和H2SO4的生成三方程4FeS2(s)＋11O2(g)=2Fe2O3(s)＋8SO2(g)；△H=-3412kJ/mol2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；△H＝-196.6kJ/molSO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)；△H=-130.3kJ/mol三设备沸腾炉接触室吸收塔有关原理矿石粉碎,以增大矿石与空气的接触面，加快反应速率逆流原理(热交换器)目的:冷热气体流向相反，冷的SO2、O2、N2被预热，而热的SO3、SO2、O2、N2被冷却逆流原理(98.3%的浓硫酸从塔顶淋下，气体由下往上，流向相反，充分接触，吸收更完全)设备中排出的气体炉气:SO2.N2.O2.矿尘(除尘).砷硒化合物(洗涤).H2O气(干燥)……净化气:SO2.N2.O2SO2、O2、N2、SO3尾气：SO2及N2、O2不能直接排入大气中说明矿尘.杂质:易使催化剂“中毒”H2O气:腐蚀设备、影响生产反应条件——理论需要：低温、高压、催化剂；实际应用：400℃～500℃、常压、催化剂实际用98.3%的浓硫酸吸收SO3,以免形成酸雾不利于气体三氧化硫被进一步吸收2．尾气处理：氨水(NH4)2SO3(NH4)2SO4+SO2↑NH4HSO3四、环境和环境保护环境污染及类型：按环境要素分：①大气污染②水体污染③土壤污染按造成污染的性质来分：①化学污染②生物污染③物理污染④固体废弃物污染⑤能源污染42SOH),(222等含ONSO-6-击破考点一：同主族元素性质递变规律及其应用例1：判断氧的非金属性比硫强的事实是（）A.氢硫酸敞口放置于空气中变浑浊B.常温下Hg不与O2反应而与硫粉反应C.Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4，而与硫反应生成FeSD.氧的游离态大量存在于空气中；而硫的游离态主要存在于火山口喷口处答案：A、C解析:根据元素非金属性强弱的具体表现：氢化物的稳定性、还原性及生成的难易；最高价氧化物对应水化物酸性的强弱；非金属单质间的置换反应；使同种还原剂中元素化合价升高的多少等点评：根据元素周期律掌握氧族元素及其化合物性质递变规。【变式训练1】下列关于硫的叙述中，正确的是[]A.硫的非金属性较强，故只能以化合态存在于自然界中B.能与Cu、Fe、O2等物质反应，S作氧化剂C.硫燃烧得SO3，可以制得硫酸D.S与Cu反应生成Cu2S，而不能生成CuS答案：D解析：硫在自然界中既可以以游离态存在，也能以化合态存在。S与Cu、Fe、O2等物质反应S作还原剂。硫燃烧得SO2【变式训练2】下列关于硒的叙述中，不正确的是（）A.硒在空气中燃烧生成SeO2，和钠反应生成Na2SeB.硒化氢有恶臭味，有毒，比硫化氢易分解C.硒化氢在空气中不能燃烧D.亚硒酸（H2SeO3）是一种弱酸答案：C解析：硒和硫同属氧族元素，但硒的核电荷数，原子半径都比硫大，这两种元素除化学性质相似外，硒的非金属性比硫弱，据此可作硫在空气中燃烧生成二氧化硫；与钠能组成化合物Na2S；硫化氢有臭鸡蛋气味，有剧毒；硫化氢在空气充足时燃烧生成二氧化硫和水，在空气不足时燃烧生成硫单质和水；亚硫酸为中强酸而硒的非金属性比硫弱，所以硒化氢比硫化氢易分解，亚硒酸的酸性比亚硫酸弱，应是弱酸-7-击破考点二：二氧化硫的性质例2：对某酸性溶液（可能含有Br-，SO42-，H2SO3，NH4+）分别进行如下实验：①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色；②加碱调至碱性后，加热时放出的气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝；③加入氯水时，溶液略显黄色，再加入溶液，产生的白色沉淀不溶于稀硝酸。对于下列物质不能确认其在原溶液中是否存在的是（）A.BrB.24SOC.32SOHD.4NH答案：B解析：加热使品红褪色说明有二氧化硫，由题目可知一定有H2SO3。加热时放出的气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝可知一定有NH4+加入氯水时，溶液略显黄色推知有Br-存在。产生的白色沉淀不溶于稀硝酸，此白色沉淀应该为硫酸钡，但有可能是23SO被氧化得到硫酸根。所以不能确定是否有硫酸根离子。点评：高考重点考察二氧化硫的氧化性、还原性、漂白性漂白性：SO2使品红溶液褪色漂白原理的比较具有漂白作用的物质，按其漂白原理可分为三类：(1)氧化型：此类物质有：HClO、Ca(ClO)2、Na2O2、浓HNO3、H2O2、O3等强氧化性物质(2)加合型：这种漂白是可逆的、不彻底的。如SO2使品红溶液褪色，加热又恢复原有颜色(SO2不漂白酸碱指示剂)。(3)吸附型：如活性炭注意：SO2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)【变式训练3】下列说法错误的是()A．Na2SO3与BaCl2溶液作用，有白色沉淀生成，加稀硝酸后沉淀消失B．将SO2气体通入Ba(OH)2溶液中有白色沉淀生成C．将SO2气体通入BaCl2溶液中有白色沉淀生成D．将SO2气体通入用硝酸酸化的BaCl2溶液中有白色沉淀生成-8-答案：A、C解析：A加稀硝酸后亚硫酸钡被氧化为硫酸钡，沉淀不溶解，C根据强酸制弱酸的原理判断没有沉淀生成【变式训练4】向FeCl3和BaCl2的酸性混合溶液中通入SO2气体，有白色沉淀生成。此沉淀是（）A.BaSO4B.FeSC.BaSO3D.S答案：A解析：此题隐含了Fe3+的强氧化性，容易误选C【变式训练5】向FeCl3和BaCl2的酸性混合溶液中通入SO2气体，有白色沉淀生成，此沉淀是（）A．