高中化学-氧族元素及其化合物的特殊性

氧族元素及其化合物的特殊性

河北省宣化县第一中学栾春武

一、氧元素及其化合物的特殊性

1. 在氧族元素中，只有氧元素的单质（O2和O3）在常温常压下是气体。

2. 非金属元素的单质分子一般为非极性分子，但O3却是极性分子。

3. 氧元素只有在与氟元素形成的化合物中显正化合价，如在二氟化氧（OF2）中氧元素显其最高正化合价为+2价，其最高正化合价与其族序数不相等。

4. 氧元素只有在过氧化物（如H2O2、Na2O2、K2O2等）中显－1价。

5. 在氧族元素中，氧元素与氢元素能形成氧化物（H2O）和过氧化物（H2O2）。

6.在氧族元素中，氧元素与金属元素能形成氧化物（K2O）、过氧化物（K2O2）超氧化物（KO2）。

7. 在氧族元素中，氧元素的非金属性最强，其单质（O2和O3）的氧化性最强。

8. 在所有气体中，只有O2能够供人和动植物呼吸。

9. 在O3层中，O3的含量虽然很小，却可以吸收来自太阳的大部分紫外线。因此，臭氧层被称为人类和生物的保护伞。

10 在氧族元素的单质中，O3的化学性质最活泼（比O2还活泼）并且臭氧具有不稳定、强氧化和漂白能力这三大特性：

（1）不稳定性：臭氧不稳定，在常温下能缓慢分解生成氧气，在高温时可以迅速分解：

2O3 === 3O2

（2）强氧化性：O3具有极强的氧化性，凡能与空气或氧气反应的物质都能与O3反应；Ag、Hg 等在空气或氧气中不易被氧化的金属也能与O3反应：

2Ag + 2O3=== Ag2O2+ 2O2、Hg + O3 === HgO + O2

（3）漂白性：臭氧具有漂白性，实质是染料受到O3的强烈氧化作用而褪色。

11. 在氧族元素与氢元素形成的化合物中，只有H2O2是强氧化剂。H2O2在酸性或碱性溶液中都具有强氧化性，其还原产物为H2O（氧元素由－1价还原为－2价）。如：

H2O2 + 2I－+ 2H+=== I2 +2H2O、PbS + 4H2O2=== PbSO4 + 4H2O。并且使用H2O2作氧化剂不会引入新杂质，因此，H2O2被称为“绿色”氧化剂。

12. 在氧族元素中的氢化物（H2R）中，H2O的沸点最高，最稳定，且呈中性。

二、硫元素及其化合物的特殊性

1. 在氧族元素中，硫元素与氢元素能形成硫化物（H2S）和过硫化物（H2S2）。

2. 在氧族元素中，硫元素与金属能形成硫化物（Na2S）、过硫化物（Na2S2）和多硫化物（Na2S x，

x为大于2的正整数）。

3. 硫元素只有在过硫化物（H2S2、Na2S2、FeS2）中显－1价。

4. 金属与非金属之间越活泼，一般越容易发生反应。常温下O2与Ag、Hg等金属不反应，但非金属活泼性比O2弱的S在常温下却能与Ag、Hg等金属反应。2Ag + S=== Ag2S、

Hg + S === HgS.

5. 单质硫与变价金属一般生成低价金属硫化物，如硫与变价金属Fe、Cu反应分别生成FeS、Cu2S；但S与变价金属Hg反应却生成HgS。

6. 非金属氧化物之间一般不发生反应，但SO2却能与NO2反应：

SO2 + NO2 === SO3 + NO。

7. SO2和Cl2都具有漂白性，但等物质的量的SO2和Cl2混合却使二者失去漂白性，这是因为二者发生反应生成无漂白性的物质。SO2 + Cl2 + 2H2O=== H2SO4 + 2HCl。

8. SO2和Cl2都具有漂白性，Cl2能使石蕊试液褪色，但SO2却不能。

9. 浓H2SO4具有强氧化性，SO2、CO和H2都具有还原性，但浓H2SO4不能将SO2、CO和H2氧化，这是因为+6价的硫与+4价硫之间没有中间价态，CO和H2只有在高温时才表现出还原性。因此可用浓H2SO4干燥SO2、CO和H2。

10. 浓H2SO4是一种酸性干燥剂，一般可用于干燥中性和酸性气体，但不能干燥H2S、HBr、HI 等具有还原性的酸性气体。这是因为浓H2SO4能将其氧化。

H2SO4（浓）+ H2S ===S↓ +SO2 + 2H2O、

H2SO4（浓）+ 2HBr ===Br2 +SO2↑+ 2H2O、

H2SO4（浓）+ 2HI ===I2 +SO2↑+ 2H2O

11. 酸与酸之间一般不反应，但浓H2SO4和亚硫酸能分别和氢硫酸反应。

H2SO4（浓）+ H2S ===S↓ +SO2↑+ 2H2O、H2SO3 + 2H2S ===3S↓ +3H2O。

12. 酸性氧化物与酸一般不反应，但SO2与氢硫酸能够反应。SO2 + 2H2S ===3S↓ +2H2O

13. 强酸与弱酸盐反应可以制弱酸，弱酸一般不能与强酸盐反应制强酸。但有氢硫酸与CuSO4溶液反应可制的强酸。CuSO4+ H2S ===H2SO4 + CuS↓。

14. 在实验室用浓H2SO4与NaCl反应制取HCl，可以在强热的条件下进行反应生成Na2SO4；但用浓H2SO4与NaNO3反应制取HNO3时，却不能强热，只能微热生成NaHSO4。

H2SO4（浓）+ 2NaCl Na2SO4 + 2HCl↑

H2SO4（浓）+ NaNO3 NaHSO4 + HNO3↑。

钡盐一般有毒，但BaSO4却无毒，可做“钡餐”。

15.

16. 同素异形体之间的转化一般属于化学变化，如O2和O3、白磷与红磷、金刚石与石墨之间的转化等均属于化学变化；但斜方硫与单斜硫之间的转化（S8的组成及硫原子之间的化学键均未变化，只

是S8分子大晶体里的排列方式不同）却属于物理变化。、

17. 活泼金属与稀H2SO4反应，一般速率很快；但活泼金属Ca、Ba与稀H2SO4反应时，由于生成CaSO4、BaSO4沉淀物附于金属表面，致使反应速率很慢。

18.在金属活动顺序表中，位于氢后面的金属与非氧化性酸一般不反应，但Cu与氢硫酸可以反应。

Cu + H2S ===H2↑+ CuS↓

19. 非金属元素的单质与其最高价含氧酸一般不反应，但硫元素的单质与其最高价含氧酸浓硫酸可以反应。2H2SO4（浓）+ S === 3SO2↑+ 2H2O

20. 在非金属元素的含氧酸中，只有浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性这三大特性。

①.吸水性：是指浓硫酸中的硫酸分子吸收游离态的水，跟水分子结合，生成一系列硫酸水合物。因为浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，能强烈地和水分子结合，生成稳定的水合分子：H2SO4·xH2O （x ＝1、2、3、4），故浓硫酸是一种良好的液态干燥剂，常用来干燥中性和酸性气体，如H2、O2 、CO2、SO2、Cl2、HCl等，若将其敞口久置就会因吸水而稀释。

②.脱水性：是指浓硫酸能将有机化合物（特别是糖类）中的氢、氧原子按2 : 1的数目脱去（相当于水的组成），使某些有机物发生炭化而变黑如：

C12H22O1112C + 11H2O、C2H5OH C2H4↑+ H2O

③.强氧化性：是指浓硫酸分子中+6价的硫容易得到电子的性质，即浓硫酸有很强的氧化性，这是由于硫酸分子中处于最高价态的+6价的硫元素引起的。在加热的条件下，它能氧化许多金属、少数非金属及某些具有强还原性的化合物，浓硫酸的还原产物一般为SO2。

Cu ＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O

C ＋2H2SO4（浓）2H2O＋2SO2↑＋CO2↑

2HI + H2SO4(浓) === I2 ＋SO2↑＋2H2O

21. 在常温下，浓硫酸能使Fe、Al、Cr等金属产生钝化现象。

22. 给稀硫酸加热蒸发水分，不能制的纯硫酸，只能得到98.3％的浓硫酸。

23. NaHSO4、KHSO4等硫酸氢盐，虽然属于盐，但具有酸的一些通性，如：

2NaHSO4 + Fe ===Na2SO4 + FeSO4 + H2↑、

2NaHSO4 + Na2CO3=== 2Na2SO4 + CO2↑+ H2O

三、硒、碲、钋元素及其化合物的特殊性

1. 在氧族元素的单质中，只有硒是半导体。

2. 在氧族元素中，硒元素是人体必需的一种微量元素。并且，硒元素被人们称为“抗癌大王”。

3. 元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性一般也强；而硒的非金属性比硫弱，但硒酸（H2SeO4）的酸性比硫酸（H2SO4）强。

4. 在氧族元素的单质中，非金属单质碲能够导电。

5. 在氧族元素的单质中，碲通常不能与氢气直接化合，只能通过其他反应间接制取碲化氢。