氧族元素环境保护有答案

- 1 -氧族元素 环境保护一、知识体系二、基础知识 1、氧族元素的原子结构及性质的递变规律高考说明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 -元素 氧（O） 硫（S） 硒（Se） 碲（Te）核电荷数 8 16 34 52最外层电子数6 6 6 6电子层数 2 3 4 5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。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）2Cu + S Cu2S（黑色）与非金属反应S+O2 点 燃 SO2S+H2 点 燃 H2S（说明硫化氢不稳定）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 -CO2 CO2 （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/OSHn2/1 时，2H 2S+O2 点 燃 2S+2H2O（H 2S 过量）当 222/3 时，2H 2S+3O2 点 燃 2SO2+2H2O（O 2 过量）当 32OSHn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、Br 2、Fe 3+、HNO 3、KMnO 4 等，甚至 SO2 均可将 H2S 氧化。C不稳定性：300以上易受热分解H 2S 的水溶液叫氢硫酸，是二元弱酸3硫的氧化物（1）二氧化硫：SO 2 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。SO 2 是酸性氧化物，能跟水反应生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸。SO 2 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：SO 2 + Cl 2 +2H2O = H2SO4 + 2HClSO 2 也有一定的氧化性 2H2S + SO2 = 3S +2H2OSO 2 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）实验室制法：Na 2SO3 + 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、SO 3SO2 CO2 SO3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+H2O H2SO3 中强酸 CO2+H2O H2CO3 弱酸 SO3+H2O=H2SO4(强酸)- 4 -SO2 SO2 浓 H2SO4 氧化性 Br2(I2、S)+SO 2+H2O S、 C、 Al(或 Fe) 冷 足量Cu、 足量 Zn、 Fe2+ HBr(HI、H 2S)SO2+H2O SO2+CO2+H2O 钝化运装浓 H2SO4 CuSO4+SO2+H2O ZnSO4+SO2(后有 H2)+H2O Fe3+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+H2O C2H4+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 1700 与碱反应 Ca(OH)2 CaSO3 Ca(HSO3)2清液 白 清液Ca(OH)2 CaCO3 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+2H2O CO2+2Mg = 2MgO+CCO2+C = 2CO还原性 有 无与Na2O2 作用Na2O2+SO2=Na2SO4 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2Na2O2+2SO3=2NaSO4+O24硫酸稀 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： 24SO的鉴定（干扰离子可能有： 23CO、 23S-、 23i-、Ag 、 34P等）：待测液 澄清液 白色沉淀（说明待测液中含有 SO42-离子）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 SO3 SO3 吸收和 H2SO4 的生成三方程 4FeS2(s)11O 2(g) = 2SO2(g)O 2(g) SO3(g)H 2O(l)=H2SO4(l)；- 5 -2Fe2O3(s)8SO 2(g)；H=-3412 kJ/mol2SO3(g)；H-196.6 kJ/molH=-130.3 kJ/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、O 2、N 2 被预热，而热的 SO3、SO 2、O 2、N 2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:SO 2.N2.O2.矿尘(除尘).砷硒化合物(洗涤). H2O 气( 干燥)净化气:SO 2.N2.O2SO2、O 2、N 2、SO 3 尾气：SO 2 及 N2、O 2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：400500、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+ SO2NH4HSO3 四、环境和环境保护环境污染及类型：按环境要素分：大气污染水体污染土壤污染按造成污染的性质来分：化学污染生物污染物理污染固体废弃物污染能源污染 42SOH ),(22含含ONS- 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、O 2 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、O 2 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（H 2SeO3）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-，SO 42- ，H 2SO3，NH 4+ ）分别进行如下实验：加热时放出的气体可以使品红溶液褪色；- 7 -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；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. Br B. 24SO C. 32H D. 4N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 NH 4+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：S O2 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、Na 2O2、浓 HNO3、H 2O2、O 3 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(SO 2 不漂白酸碱指示剂)。(3)吸附型：如活性炭注意：SO 2 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 ( )ANa 2SO3 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- 8 -【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.BaSO4 B.FeS C.BaSO3 D.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 （ ）ABaSO 4 BFeS CBaSO 3 DS答案：A解析：此题考查 SO2 的还原性击破考点三：环境保护问题例 3：导致下列现象的主要原因，与排放 SO2 有关的是A.酸雨 B.光化学烟雾C.臭氧空洞 D.温室效应答案：A解析：酸雨的形成，主要与 SO2 的排放有关；光化学烟雾的形成，主要与烃类及氮氧化物有关；温室效应主要与烃类和 CO2 等有关点评：二氧化硫的污染.【变式训练 6】 （08 上海）研究发现，空气中少量的 NO2 能参与硫酸型酸雨的形成，反应过程如下：SO2N 2O5 SO3NO SO3H 2O H2SO4 2NOO 2 2NO2 NO2 在上述过程中的作用，与 H2SO4 在下述变化中的作用相似的是 ( ) A潮湿的氯气通过盛有浓 H2SO4 的洗气瓶B硫化氢通入浓 H2SO4C浓 H2SO4 滴入萤石中 ，加热 D加入少量的 H2SO4 使乙酸乙酯水解答案：B、D解析：在反应中 NO2 起氧化剂的作用，从反应 、看 NO2 起催化作用，选项 A 中浓硫酸起吸水剂的作用；选项 B 中浓硫酸起氧化剂作用；选项 C 中浓硫酸起酸性作用；选项D 中浓硫酸起催化剂作用【变式训练 7】下列有关环境问题的说法正确的是 ( )- 9 -A燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中 SO2 的量B臭氧的体积分数超过 10 4%的空气有利于人体健康CpH 在 5.67.0 之间的降水通常称为酸雨D含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染答案：A【变式训练 8】下列有关环境保护的说法中错误的是A使用含磷洗衣粉会使水体富营养化B减少二氧化硫的排放，可防止全球气候变暖C含甲醛、苯及其同系物的装修材料对人体有害D随意丢弃废旧电池会造成重金属盐对土壤和水源的污染答案：B击破考点四：浓硫酸的特性例 4：有一定质量的 Zn与 15.810Lmol的浓 42SOH充分反应， Zn完全溶解，同时生成标准状况下的气体 A33.6L，将反应后的溶液稀释到 1L，测得溶液中 1.0)(Hc1Lmol。则气体 A 中各组分的体积比为 答案： 4:)(:(22HVSO解析：反应后溶液为 1L， 1.0Lolc，则mlLlHn1.0)(1，故反应后溶液中剩余硫酸 0.05mol。由于浓硫酸与Z反应过程中浓度变稀，故有 2、 SO两种气体产生。设 2SO、 H的物质的量分别为 x、y HZnSO22442)( 浓x x2442HZny ymollLx5.14.2638.05.解得： o ly2.所以 A 气体中 4:12.:30)(:(2 olHVSO点评：本题所考知识点为浓硫酸的氧化性，稀硫酸的酸性，氧化还原