11.1氧族元素的通性（课件）——中职《无机化学》（化工版）

第十一章 氧和硫 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 学习目标 第一节 氧族元素的通性 第二节 臭氧及过氧化氢 第三节 硫化氢和金属硫化物 第四节 硫的含氧酸及其盐 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 能力目标： 1. 能根据氧族元素的价电子构型比较说明其非金属性。 2. 会保存H2O2。 3. 会检验H2S气体。 4. 能正确书写有关浓H2SO4性质的化学方程式，会检验SO42- 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 知识目标： 1. 了解氧族元素的通性。 2. 了解O3和H2O2的性质和应用。 3. 了解H2S和金属硫化物的性质和应用。 4. 了解SO2、SO3、硫代硫酸盐的性质和应用，掌握浓H2SO4的特性及应用。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 周期表中ⅥA 族包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)和钋(Po)五种元素，统称为氧族元素。其中Se、Te是分散稀有元素，Po是放射性元素。O、S 是氧族最重要的元素。 氧族元素价层电子构型为ns2np4，电负性较大，它们获得2个电子达到稀有气体的稳定电子层结构的趋势强于对应的氮族元素而弱于卤族元素。因此，氧族元素的非金属性很强，仅次于对应的卤族元素。 氧到硫原子半径有突跃性增大，而S、Se、Te之间原子半径递增较平稳，因此，O与S在性质上差别很大，而S、Se、Te之间性质比较接近。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 一、氧和* 臭氧 氧是地壳中含量最多的元素，含量达48.6%，其化合态以水、氧化物及含氧酸盐形式广泛分布在自然界中，游离态的氧约占空气体积的21%。 氧的单质有两种同素异形体：氧(O2)；臭氧(O3)，它们的一些基本性质 见表11-1。 由于氧分子中键能很大(4.98kJ·mol-1)，因此O2 在常温下性质不太活泼。但在加热或高温时O2 的活泼性增强，能与绝大部分金属单质和非金属单质直接化合，生成相应的氧化物，并放出大量的热。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 O2 还能将一些具有还原性的化合物氧化，在酸性条件下,其氧化能力更强。 O3 因其有腥臭味而被称为臭氧。在离地面10~25km 高度的同温层中分布的O3 占地球上O3 总量的90%，这就是常说的臭氧层,它是由大气中的O2 受太阳紫外线的强烈辐射而形成的。 O2 在电火花、电子流、质子流或短波辐射的作用下可以产生O3，过氧化物(如H2O2)在分解过程中也可以产生O3。实验室可在臭氧发生器中通过无声放电制得O3。 O3 很不稳定，在常温下能缓慢分解为O2，200℃以上分解较快，纯的液态O3 容易爆炸。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 由于O3 氧化性很强，因此一些在常温下与O2 不能反应或反应缓慢的物质可与O3 迅速反应。例如，KI在溶液中可被O3 氧化为I2，此反应常用于O3 的检验。 一些易燃物(如煤气、松节油)在O3 中可自燃。 利用O3 的强氧化性，化工生产中常用臭氧氧化代替通常的高温氧化和催化氧化，这样既可简化生产工艺，又能提高经济效益。另外，用O3 净化废水、废气可不引起二次污染，用O3 消毒饮用水不产生异味。O3 还可作麻、棉、蜡、面粉、纸浆等的漂白剂和皮毛的脱臭剂。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 二、过氧化氢 1. 过氧化氢的性质 过氧化氢(H2O2)可与水形成氢键而互溶，其水溶液亦称双氧水。市售双氧水常用质量分数30%~35%的试剂和3%的稀溶液。 H2O2 是极性分子，分子中含有过氧基(—O—O—)，四个原子不共平面，其分子结构如 图11-1所示。H2O2 的主要化学性质如下。 O3是________味的_________色气体，具有________氧化性。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 (1)热稳定性差 由于过氧键键能小而不稳定，H2O2 易分解为水和O2，并放热。 温度升高或受强光照射时，或在碱性溶液中，H2O2 的分解都会显著加快。 H2O2 宜盛于棕色瓶中，置于阴凉处保存，同时可加少许稳定剂(如乙酰苯胺)以抑制其分解。 (2)弱酸性 H2O2 是一种极弱的酸， 其Ka1 约为2.2×10-12，Ka2 的数量级为10-25。 因此H2O2 可与强碱或一些金属氧化物反应，生成金属过氧化物。例如： 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 工业上利用上述反应生产CaO2、MgO2 和BaO2。金属过氧化物可以看作是H2O2 的盐，因此它们可水解产生H2O2 。 (3)氧化性和还原性 由于H2O2 分子中O 的氧化数为-1，处于O 的中间氧化态，因此H2O2 既有氧化性，又有还原性。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 可见H2O2 无论在酸性溶液中还是在碱性溶液中都有较强的氧化性，在酸性溶液中氧化性更强。 [演示实验11-1] 在试管中加入1mL0.1mol·L-1KBr溶液和1mL质量分数3%H2O2 溶液，再加入1mL CCl4， 振荡， 观察CCl4 层颜色。用2mol·L-1 H2SO4 溶液酸化KBr-H2O2 溶液，振荡，观察CCl4 层颜色变化。 实验表明：在中性或碱性条件下，H2O2 不能将KBr氧化。在酸性条件下，KBr可被H2O2 氧化为Br2，Br2 溶于CCl4 显橙红色。 H2O2 可将黑色的PbS氧化为白色的PbSO4，此反应常用于油画的漂白。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 H2O2 可将黑色的PbS氧化为白色的PbSO4，此反应常用于油画的漂白。 H2O2 还能将Fe2+、I-、SO32- 等分别氧化为Fe3+、I2 和SO42- 等。 由于H2O2 的还原能力较弱， 它仅能被KMnO4、MnO2、Cl2 这样的强氧化剂氧化。 反应(1)可用来测定H2O2 的含量，反应(2)用来清洗附有 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 MnO2 污迹的器皿，反应(3)可用来除去剩余的Cl2。 2. 过氧化氢的用途 工业上常用H2O2 作氧化剂。由于H2O2 溶液能破坏色素及杀灭细菌，因此还用作漂白剂(如漂白棉织物及羊毛、生丝、皮毛、羽毛、象牙、纸浆等)和消毒剂(如医院用质量分数3%H2O2 消毒杀菌)；此外还可用作脱氯剂。其浓溶液可用于无机或有机过氧化物、泡沫塑料和其他多孔性物质的生产。高浓度或纯H2O2 可用作火箭燃料的氧化剂。它还可用于电镀液中除去无机杂质，提高镀件质量。它也是重要的化学试剂。 由于H2O2 的氧化或还原产物是O2 或H2O，不会污染反应体系，所以H2O2 有“清净氧化剂(或还原剂)”之称。但H2O2 的浓溶液能烧蚀皮肤，对眼睛的黏膜也有刺激作用，所以使用时要注意。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 写出下列化学反应方程式 (1) H2O2+Ca(OH)2 → (2) H2O2+FeSO4 → (3) H2O2+KMnO4+H2SO4 → 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 一、硫化氢和氢硫酸 1. 硫化氢的制备 实验室常用硫化亚铁(FeS)与稀H2SO4 或稀盐酸反应制取H2S气体。为了控制H2S的产生，通常在启普发生器(见图11-2)中进行反应。 工业上生产H2S，是在300℃以上，由硫黄(S)与H2 直接合成。 H2+S H2S 也常用金属硫化物(FeS或Na2S)与非氧化性酸(盐酸或稀硫酸)作用来制取。 2. 硫化氢的性质 H2S是无色有臭鸡蛋味的气体，熔点-86℃，沸点60℃。常 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 温常压下，1体积水能溶解2.6体积H2S。 H2S有毒，是大气污染物，吸入后可引起头痛、晕眩，吸入大量会造成昏迷甚至死亡。工业上规定，空气中H2S含量不得超过0.01mg·L-1。应在通风橱中制备和使用H2S。 H2S的热稳定性较差，在400℃时可以完全分解为S和H2。 H2S中的S处于其最低氧化数-2，因此H2S具有还原性。例如，它可在空气中燃烧，燃烧时火焰为淡蓝色，在空气充足时生成SO2 和水；空气不充足时生成S和水： 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 H2S还可被SO2、卤素等氧化。例如： SO2+2H2S=3S+2H2O 工业上利用此反应从含H2S的废气中回收S，同时也减少了大气污染。 3. 氢硫酸的性质 H2S的水溶液称为氢硫酸，仍用化学式H2S表示，室温下，其饱和溶液的浓度约为0.1mol·L-1。氢硫酸主要化学性质如下。 (1)弱酸性 氢硫酸是易挥发的二元弱酸，具有酸的通性。 (2)强还原性 有关H2S的标准电极电势如下： 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 可见，不论是在酸性介质还是碱性介质中，H2S都有较强的还原性。较弱的氧化剂(如O2、Fe3+ 、I2、Br2 等)可将H2S氧化为S，强氧化剂(如KMnO4、Cl2 等)可将H2S氧化为S(Ⅵ)的化合物。 (3)与重金属离子反应 H2S能与许多盐作用，生成金属硫化物沉淀。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 实验室中，常用湿润的Pb(Ac)2 试纸检验H2S气体的逸出。 (1)H2S气体有毒，因此应在________中制备和使用H2S。 (2)H2S和氢硫酸都具有_______性。 (3)实验室中，常用湿润的___________试纸检验是否有H2S气体逸出。 二、金属硫化物 H2S可形成酸式盐和正盐。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 H2S的酸式盐都易溶于水，而其正盐大多数难溶于水且有特征颜色(见表11-2)。分析化学中常利用不同金属硫化物的溶解性和颜色分离和鉴定金属离子。 根据金属硫化物[包括(NH4)2S及As的硫化物]在水中或酸中的溶解情况，可将其分成以下五类。 (1)可溶于水的硫化物 (NH4)2S及碱金属、碱土金属的硫化物易溶于水,并因强烈水解而使水溶液显碱性。例如Na2S溶液: 由于水解，溶液的碱性较强(0.1mol·L-1Na2S溶液的pH 在12以上)，因此Na2S俗名硫化碱，在生产中有时可用价格便宜的Na2S来代替NaOH。这类硫化物可用相应的碱与H2S溶液反应制得。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 (2)不溶于水，可溶于稀酸的硫化物 它们与稀酸反应产生H2S气体。 这类硫化物通常用它们的可溶盐与Na2S或(NH4)2S在溶液中反应制得，而不能用H2S溶液制取。 还应注意，Al2S3、Cr2S3 只能由“干法”制取。 (3)不溶于水和稀酸，但溶于浓盐酸的硫化物 它们与浓盐酸作用时,除产生H2S外,还生成易溶的氯合物(参见第十二章)。 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 (4)不溶于水和盐酸，但溶于浓硝酸的硫化物 它们与浓硝酸发生氧化还原反应，使阳离子转入溶液。 这类硫化物可以由它们的可溶盐与H2S溶液反应而制得。 (5)仅溶于“王水”的硫化物，它们在HNO3 的氧化和Cl- 的配位的共同作用下，使阳离子形成氯合物而进入溶液。 根据金属硫化物的溶解性，可将其分为哪几类? 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 谢谢观看 第十一章 氧和硫 帮助 返回 下页 上页 $$