氧族元素解析教案

時間:2022-03-09 09:47:00

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氧族元素解析教案

一、考點:

1.以硫元素為代表,了解氧族元素的單質、氫化物及其氧化物的重要性質;理解氧族元素的性質遞變規律;

2.了解硫的氧化物對環境的污染及環境保護的意義;

3.掌握工業上接觸法制硫酸的反應原理及有關的多步反應的計算;

4.了解硫酸的性質、用途及硫酸根離子的檢驗;了解幾種常見的硫酸鹽。

5.掌握離子反應、離子反應發生的條件及離子方程式的書寫。

二、知識結構:

1.氧族元素原子結構、單質性質

元素名稱和符號氧(O)硫(S)硒(Se)碲(Te)

原子

結構

原子序數8163452

結構示意圖

電子式·∶·∶·∶·∶

主要化合價-2-2,+4,+6-2,+4,+6-2,+4,+6

相同點最外層電子數相同,都是6個電子

不同點原子核外電子層數不同,依次增大

原子半徑

理性

質顏色和狀態無色無味氣體淡黃固體灰色固體銀白色固體

密度

熔點(℃)

沸點(℃)

水、有機溶濟溶解度

化學反與金屬反應易與金屬反應易與金屬反應反應較難多數不反應

與非金屬反應易與H2、C、P、S等反應

能與H2、C、O2反應

反應難一般不反應

與化合物應能與許多物質反應能與氧化性酸、強堿反應反應少反應很少

一、硫

1、游離態——自然界存在于火山噴口、地殼巖層。人類在遠古時現并使用硫。

存在

化合態——存在形式有:FeS2(非鹽)、CuFeS2(復鹽)、石膏、芒硝、煤和石油

中含少量硫——污染大氣物主要來源。

2、物理性質:硫有多種同素異開體。如單斜硫、斜方硫、彈性硫等。不同溫度硫分子含硫原子數不同、常溫是S8、高溫蒸氣主要是S2。常溫為淡黃色晶體(淡黃色固體有:Na2O2、AgBr、黃鐵礦、T、N、T等)。

注意:①在溶液中通過化學反應生成少量硫時,有時稱乳白色。

②硫的溶解性:不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2。因此用物理方法洗去試管壁上的硫,只能用CS2作溶劑。

3、化學性質——硫原子最外層6個電子,較易得電子,表現較強的氧化性。

(1)與金屬反應Na+S——Na2S(劇烈反應并發生爆炸)

(Na+S——Na2Sx)

Al+S△Al2­S2(制取Al2S3的唯一途徑)

Fe+S△FeS(黑色)

思考:①21g鐵粉跟8g硫粉混合加熱,冷卻后將所得固體溶于足量鹽酸,在標準狀況下可得氣體多少升?

(據Fe~FeS~H2S↑可知,不論誰過量,有1molFe,必須生成1mol氣體,則所得氣

Fe~H2↑

體體積為:)

②若為21g硫粉和8g鐵粉混合,在空氣中加熱,冷卻后,所得固體質量為多少克?

(解:Fe+S△FeS

56g32g

8g21g

則硫過量,但由于在空氣中加熱,過量的硫與O2反應生成了SO2氣體,因此,所得固體只能為FeS。其質量為:)

2Cu+S△Cu2S(黑色)

思考:①進行該實驗時,將硫固體加熱熔化至變成蒸氣,再將光亮的銅絲放入硫蒸氣中發生反應。實驗時間較長,能否改成將銅絲加熱后插入硫粉中?

(不能,若將銅絲在酒精燈上加熱,Cu+O2△CuO(黑色),銅轉化為氧化銅,反應將不再發生)

②對銅,鐵與硫的反應產物進行分析,硫與Cl2的氧化性哪個更強?理由是什么?

(氯氣更強,因為S只將銅,鐵氧化到低價,而氯氣則將它們氧化到高價)

(2)與非金屬的反應S+O2點燃SO2

思考:已知2SO2+O22SO3+Q(Q>0)反應溫度對SO3的產率影響更大。硫在空氣中和純氧中燃燒,均能產生少量SO3,問在空氣中或純氧中燃燒哪個產生更多的SO3?為什么?

(空氣中。因為純氧中燃燒,盡管O2濃度大,但產生的熱量更多,而在空氣中燃燒,速率較小,產生的熱量能及時分散到空氣中)

S+H2H2S(說明硫化氫不穩定)

(3)與化合物的反應

S+6HNO3(濃)△H2SO4+6NO2↑+2H2O

S+2H2SO4(濃)△2SO2↑+2H2O

S+NaOH△Na2S+Na2SO3+H2O

思考:由硫能溶于熱堿溶液可知,用熱堿溶液可洗去試管壁上的硫,實驗室為何常用熱Ca(OH)2溶液而不用熱NaOH溶液除去試管內的硫?(因NaOH堿性強,腐蝕玻璃)

S+Na2S=Na2Sx

S+Na2SO3­△Na2S2O3

例1、硫與熱強堿溶液可生成S2-和SO32-;生成物繼續與硫作用得Sz2-和S2O32-。過濾后除去過量硫,向濾液中加入一定量的強堿后,再適入足量的SO2,SO2與Sz2-也完全轉化為S2O32-。問:

(1)S+SO2+OH-完全轉化為S2O32-的離子方程式____________________

(2)amolS最終轉化為Na2S2O3,需SO2、NaOH的物質的量分別為________

(3)若amolS最終轉化為Na2Sz耗原熱堿溶液6molNaOH,則Na2Sx中x值為

_________。

解析:3S+6OH‑△2S2-+SO32-+3H2O…………①

S2-+(x+1)SSx2-………………②

SO32-+S△S2O32-……………………③

由①②③迭加得:(2x+2)S+6OH-=2Sx2-+S2O32-+3H2O…………④

SO2+Sx2-+OH-——S2O32-+H2O………………⑤

由④⑤迭加得:S+SO2+2OH-=S2O32-+H2O…………………………⑥

答:第(1)問時,實質不必要這么繁的過程,因Sx2-、SO32-均為中間產物,只要抓住反應物為S和SO2及OH-,生成物為S2O32-和水即可得反應⑥。

由⑥式可知每有1mol硫需1molSO2和2molOH-,則SO2和OH-分別為a、2amol。

(2)由④式可知x=例2、工業上將硫黃混入Na2SO3溶液中共熱至沸可制取Na2S2O3。制備Na2S2O3的另一種方法是把SO2通入Na2S和Na2CO3的混合液中,在反應過程中,先生成黃色沉淀,其量逐漸增多,然后又逐漸減少。當形成無色透明溶液時,反應完成:

(1)寫出用上述反應制備Na2S2O3的化學方程式

①_________________________②____________________

③_________________________④Na2SO3+S△Na2S2O3

(2)原料中Na2CO3、Na2S、SO2的物質的量比最佳

是___________________。

(3)若SO2過量,則又會有黃色沉淀出現,其原因是(用離子方程式表示)______________。

解析:由于SO2溶于水生成H­­2SO3,而H­­2SO3是中強酸,其酸性比H3PO4還要強。則

(1)①SO2+H2O+Na2S=Na2SO­3+H2S

②SO2+Na2CO3=Na2CO3+CO2

③SO2+2H2S=3S↓+2H2O

(2)要求三種物質的最佳配比,必須牢牢抓住關鍵的反應式④,其反應物為S和

Na2SO3,S由反應③生成,Na2SO3由反應①②形成,由反應③可知每生成3molS需2molH2S和1molSO2,則反應④可改為3Na2SO­3+3S=3Na2S2O3,而生成2molH2S則需2molNa2S和2molSO2,同時生成2molNa2SO3,現還差1molNa2SO3,由反應②提供。則Na2CO3、Na2S、SO2的最佳物質的量比為1:2:4。

(3)若SO2過量,又生成3H2SO3,H2SO3+S2O32-H2S2O3+SO32-,H2S2O3極不穩定,H2S2O3→H2­O+S+SO2,SO2與SO32-又能繼續轉化為HSO3-,因此,該反應的離子方程式為:

SO2+H­2O+S2O32-=S↓+2HSO3-

2e10e

S+3C+2KNO3­點燃K­2S+N2↑+3CO2(黑火藥爆炸)

橡膠的硫化(化學變化,將橡膠從線型結構轉化為體型網狀結構,增強橡膠的強度和彈性)