氧族元素解析教案

時(shí)間:2022-03-09 09:47:00

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氧族元素解析教案

一、考點(diǎn):

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

2.了解硫的氧化物對(duì)環(huán)境的污染及環(huán)境保護(hù)的意義;

3.掌握工業(yè)上接觸法制硫酸的反應(yīng)原理及有關(guān)的多步反應(yīng)的計(jì)算;

4.了解硫酸的性質(zhì)、用途及硫酸根離子的檢驗(yàn);了解幾種常見的硫酸鹽。

5.掌握離子反應(yīng)、離子反應(yīng)發(fā)生的條件及離子方程式的書寫。

二、知識(shí)結(jié)構(gòu):

1.氧族元素原子結(jié)構(gòu)、單質(zhì)性質(zhì)

元素名稱和符號(hào)氧(O)硫(S)硒(Se)碲(Te)

原子

結(jié)構(gòu)

原子序數(shù)8163452

結(jié)構(gòu)示意圖

電子式·∶·∶·∶·∶

主要化合價(jià)-2-2,+4,+6-2,+4,+6-2,+4,+6

相同點(diǎn)最外層電子數(shù)相同,都是6個(gè)電子

不同點(diǎn)原子核外電子層數(shù)不同,依次增大

原子半徑

理性

質(zhì)顏色和狀態(tài)無色無味氣體淡黃固體灰色固體銀白色固體

密度

熔點(diǎn)(℃)

沸點(diǎn)(℃)

水、有機(jī)溶濟(jì)溶解度

化學(xué)反與金屬反應(yīng)易與金屬反應(yīng)易與金屬反應(yīng)反應(yīng)較難多數(shù)不反應(yīng)

與非金屬反應(yīng)易與H2、C、P、S等反應(yīng)

能與H2、C、O2反應(yīng)

反應(yīng)難一般不反應(yīng)

與化合物應(yīng)能與許多物質(zhì)反應(yīng)能與氧化性酸、強(qiáng)堿反應(yīng)反應(yīng)少反應(yīng)很少

一、硫

1、游離態(tài)——自然界存在于火山噴口、地殼巖層。人類在遠(yuǎn)古時(shí)現(xiàn)并使用硫。

存在

化合態(tài)——存在形式有:FeS2(非鹽)、CuFeS2(復(fù)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(zhì):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(shù)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(xué)反應(yīng)生成少量硫時(shí),有時(shí)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(xué)性質(zhì)——硫原子最外層6個(gè)電子,較易得電子,表現(xiàn)較強(qiáng)的氧化性。

(1)與金屬反應(yīng)Na+S——Na2S(劇烈反應(yīng)并發(fā)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(biāo)準(zhǔn)狀況下可得氣體多少升?

(據(jù)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(zhì)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(yīng)生成了SO2氣體,因此,所得固體只能為FeS。其質(zhì)量為:)

2Cu+S△Cu2S(黑色)

思考:①進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí),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(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng),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(zhuǎn)化為氧化銅,反應(yīng)將不再發(fā)生)

②對(duì)銅,鐵與硫的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析,硫與Cl2的氧化性哪個(gè)更強(qiáng)?理由是什么?

(氯氣更強(qiáng),因?yàn)镾只將銅,鐵氧化到低價(jià),而氯氣則將它們氧化到高價(jià))

(2)與非金屬的反應(yīng)S+O2點(diǎn)燃SO2

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

(空氣中。因?yàn)榧冄踔腥紵M管O2濃度大,但產(chǎn)生的熱量更多,而在空氣中燃燒,速率較小,產(chǎn)生的熱量能及時(shí)分散到空氣中)

S+H2H2S(說明硫化氫不穩(wěn)定)

(3)與化合物的反應(yīng)

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(shí)驗(yàn)室為何常用熱Ca(OH)2溶液而不用熱NaOH溶液除去試管內(nèi)的硫?(因NaOH堿性強(qiáng),腐蝕玻璃)

S+Na2S=Na2Sx

S+Na2SO3­△Na2S2O3

例1、硫與熱強(qiáng)堿溶液可生成S2-和SO32-;生成物繼續(xù)與硫作用得Sz2-和S2O32-。過濾后除去過量硫,向?yàn)V液中加入一定量的強(qiáng)堿后,再適入足量的SO2,SO2與Sz2-也完全轉(zhuǎn)化為S2O32-。問:

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

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

(3)若amolS最終轉(zhuǎn)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(shí),實(shí)質(zhì)不必要這么繁的過程,因Sx2-、SO32-均為中間產(chǎn)物,只要抓住反應(yīng)物為S和SO2及OH-,生成物為S2O32-和水即可得反應(yīng)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(yè)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(yīng)過程中,先生成黃色沉淀,其量逐漸增多,然后又逐漸減少。當(dāng)形成無色透明溶液時(shí),反應(yīng)完成:

(1)寫出用上述反應(yīng)制備Na2S2O3的化學(xué)方程式

①_________________________②____________________

③_________________________④Na2SO3+S△Na2S2O3

(2)原料中Na2CO3、Na2S、SO2的物質(zhì)的量比最佳

是___________________。

(3)若SO2過量,則又會(huì)有黃色沉淀出現(xiàn),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(qiáng)酸,其酸性比H3PO4還要強(qiáng)。則

(1)①SO2+H2O+Na2S=Na2SO­3+H2S

②SO2+Na2CO3=Na2CO3+CO2

③SO2+2H2S=3S↓+2H2O

(2)要求三種物質(zhì)的最佳配比,必須牢牢抓住關(guān)鍵的反應(yīng)式④,其反應(yīng)物為S和

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

(3)若SO2過量,又生成3H2SO3,H2SO3+S2O32-H2S2O3+SO32-,H2S2O3極不穩(wěn)定,H2S2O3→H2­O+S+SO2,SO2與SO32-又能繼續(xù)轉(zhuǎn)化為HSO3-,因此,該反應(yīng)的離子方程式為:

SO2+H­2O+S2O32-=S↓+2HSO3-

2e10e

S+3C+2KNO3­點(diǎn)燃K­2S+N2↑+3CO2(黑火藥爆炸)

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