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高中化学竞赛辅导讲座氧族元素


高中化学竞赛辅导
元素化合物——氧族元素

一、氧分子结构: 用分子轨道理论(Molecular Orbital theory)解释O2的磁性: 二、过氧化氢(Hydrogen peroxide) 1、结构: 极性分子 2、制法: (1)电解HSO4-得过二硫酸盐, M2S2O8(M=K、NH4) 阳极:2SO4 2 - -2e == S2O82阴

极:2H+ + 2e == H2 S2O82- + 2H2O === 2SO42- + H2O2 + 2H+ (减压蒸馏)

(2)乙基蒽醌法

(低温蒸馏)

H2O2保存: 阴凉、加阻化剂锡酸钠Na2Sn(OH)6 3、性质: 酸性:K1 = 1.55×10-12 K2 ~=10-25 (1)分解:催化剂(如:MnO2) MnO2 + H2O2 = Mn2+ + O2 + H2O H2O2 + Mn2+ == MnO2 + H2O MnO 总反应:2H2O2======= 2H2O + O2
2

(2) 氧化还原性: 作为氧化剂的突出优点:氧化性强、不引入杂质。 PbS + 4H2O2 = PbSO4 + 4H2O (将油画还原颜色) 测定H2O2的定量方法:用KMnO4溶液滴定: 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ == 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O

鉴定H2O2的方法: Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+ == 2CrO5 + 5H2O 用乙醚萃取CrO5,显蓝紫色。

(3)中和(取代)反应:NaOOH(一取代)、Na2O2(二取代) (4)加合反应: (通水合物) 2Na2CO3 + 3H2O2 == 2Na2CO3?3H2O2

三、臭氧(Ozone)
1、结构:

(唯一单质极性分子)

(转移电子4/3e)
2、强氧化性: 鉴定或测定O3含量: O3 + 2I- + H2O == O2 + I2 + 2OHI2 + 2S2O32- === 2I- + S4O62-

四、硫
1、存在:硫化物(ZnS、PbS、FeS2、Sb2S3) 硫酸盐(CaSO4、CrSO4、BaSO4) 煤、蛋白质 2、同素异形体: (Allotrope) 3、硫化物 H2S NaSH H2O NaOH 碱性

Na2S Na2O 碱性

As2S3 As2O3
两性、还原性

As2S5 As2O5 酸性

Na2S2 Na2O2 碱性、氧化性

思考:Na2S、硫化铵为什么要保存在棕色瓶中? 2S2- + O2 + 2H2O == 2S + 4OH-

Na2S

Al2S3

FeS ZnS

CuS HgS

4、多硫化物: S2- + xS = Sx+12S8 + S2- = S-S-S-S-S-S-S-S-S2M2Sx(x=2~6) M2Sx + 2H+ == 2M+ + (x-1)S + H2S 硫烷:H2Sx(x达到8) H-S-(S)x-2-S—H 5、过硫酸: H2O2 —— HO-O-SO3H —— HSO3-O-O—SO3H (过一硫酸) (过二硫酸) 可通过电解HSO4-得到(H2O2的制取) 6、硫代硫酸钠: Na2SO4?5H2O 大苏打、海波。 (1)还原性: I2 + 2S2O32- == S4O62- + 2I- (进行I2的定量测定)

(2)自身氧化还原: (在酸性条件下) S2O32- + 2H+ == S + SO2 + H2O (3)作为配体: Ag+ + 2S2O3 2 - === Ag(S2O3)23β2 = 4×1013 S O M S O

O
M S S O

O 双基配体

O

单基配体
7、连二亚硫酸 Na2S2O4?2H2O 保险粉

8、硫的卤化物: SCl4可以水解: (写出离子方程式) S2F2水解:S2F2 + 6H2O = 6S + 10HF + H2S4O6 SF6比较稳定,不易水解,(为什么?)

【例题1】氧及卤素反应生成许多不同的化合物(硫原子是中心原 子),这些化合物大多数是分子,其中有许多种在水中容易水解。 1 . SCl2、SO3、SO2ClBr、SF4 及 SBrF5 等分子的路易斯( Lewis) 结构式。2.画出上述五种分子的几何构型。

【例题2】同主族元素其性质相似。例如,硫化物性质类似于氧化 物;它也可以分为酸性硫化物和碱性硫化物;也存在氧化性或还原 性;互相间也能发生反应。例如: Na2S+CS2=NaCS3(硫代碳酸 钠),完成下列反应方程式: l. Na2S+As2S5→ 2.Na2S+SnS2→ 3.Na2S2+SnS→ 【例题3】判断含氧酸强弱的一条经验规律是:含氧酸分子的结构 中含非羟基氧原子数越多,该含氧酸的酸性越强。某些含氧酸的酸 性如右表: 1.亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似,但它们的酸性差别 很大。H3PO3是中强酸,H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推 出它们的结构式分别为: 2.H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是 3.在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸,分析反应情况,写出化 学反应方程式。


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