1、10 氧族元素氧族元素 1氧族元素的递变规律 (1)氧族元素概况 包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、 (Lv)六种元素。常温下，单质除氧为气体外， 其余均为固体，氧、硫、硒为典型的非金属元素，碲为类金属，钋、 为金属。 (2)相似性和递变性 原子结构 最外层都有 6 个电子，在化学反应中可显2、4、6 价(氧无 最高正价) 化 学 性 质 氢化物 氧、硫、硒的单质可直接与氢气化合生成氢化物：2H2O2= 点燃 2H2O、H2S= H2S，碲不能直接与氢气化合，只能通过其他 反应间接制取碲化氢。单质和氢气化合的能力逐渐减弱；对应的 气态氢化物的稳定性逐渐减弱 氧化物 硫
2、、硒、碲均有二氧化物、三氧化物，且均是酸酐，其对应的水 化物分别为 H2RO3型和 H2RO4型两种酸。但所对应最高价氧化 物的水化物的酸性逐渐减弱 能与大多数金 属直接化合 如：FeS= FeS、2CuS= Cu2S、3Fe2O2= 点燃 Fe3O4、 2CuO2= 2CuO 提醒 除 K 、Na外，一般的金属硫化物难溶于水，如：FeS、ZnS、CuS 等。 金属硫化物在空气中灼烧，生成金属氧化物和 SO2，如：2ZnS3O2= 2ZnO2SO2。 2臭氧 (1)组成：臭氧的分子式为 O3，与 O2互为同素异形体。 (2)物理性质：常温常压下，臭氧是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，密度比氧气大，
3、比氧气易 溶于水。吸入少量臭氧对人体有益，吸入过量对人体健康有一定危害。 (3)化学性质 不稳定性 O3不稳定，容易分解，反应的化学方程式为 2O3=3O2，在放电条件下 空气中的 O2可以转化为 O3，反应的化学方程式为 3O2= 放电 2O3 强氧化性 O3容易使淀粉- KI 溶液变蓝色， 反应的化学方程式为 2KIO3H2O=I2 2KOHO2 漂白性 O3因其强氧化性能使有色物质褪色，可用作杀菌消毒剂 (4)用途 可用作脱色剂和消毒剂； 臭氧层可以吸收来自太阳的紫外线，是人类和其他生物的保护伞。 3过氧化氢 (1)结构 电子式：，结构式：HOOH。 (2)化学性质 不稳定性 加热、 光
4、照或加催化剂都能加快其分解： 2H2O2= MnO2 2H2OO2， 因此 H2O2 应保存在棕色瓶中并放置在阴凉处 弱酸性 相当于二元弱酸：H2O2H HO 2，HO 2 H O2 2 强氧化性 工业上用10%的H2O2作为漂白剂， 医疗上用3%的H2O2作为消毒杀菌剂； 氧化 Fe2 、 SO2 3等还原性物质： H2O22Fe 22H=2Fe32H 2O， H2O2 Na2SO3=Na2SO4H2O； 使湿润的淀粉- KI 试纸变蓝：H2O22I 2H=I 22H2O 弱还原性 H2O2中1 价的氧遇强氧化剂可失去电子转化成 0 价氧而被氧化，如与 KMnO4溶液反应：2KMnO45H2
5、O23H2SO4=K2SO42MnSO45O2 8H2O 提醒 除 MnO2外，Fe2 、Mn2、Cu2、Cr3等也均能催化 H 2O2的分解；H2O2在碱性环 境中的分解远比在酸性环境中的快。 H2O2作氧化剂时，其还原产物一般为水，不引入杂质且对环境无污染，因而又称为绿色氧 化剂，常用于除去具有还原性的杂质离子。 4Se、Te 及其化合物 (1)硒及其化合物的性质 单质硒及其氢化物在空气中燃烧可得到 SeO2。 SeO2的氧化性比 SO2强，属于中等强度的氧化剂， 可氧化 H2S、 NH3等： SeO22H2S=Se 2S2H2O；3SeO24NH3=3Se2N26H2O。 亚硒酸可作氧化
6、剂，能氧化 SO2：H2SeO32SO2H2O=2H2SO4Se，但遇到强氧化剂 时表现还原性，可被氧化成硒酸：H2SeO3Cl2H2O=H2SeO42HCl。 (2)碲及其化合物的性质 碲在空气或纯氧中燃烧生成 TeO2。 TeO2是不挥发的白色固体，微溶于水，易溶于强酸、强碱，如 TeO22NaOH=Na2TeO3 H2O。 TeO2(H2TeO3)具有氧化性和还原性 H2TeO32SO2H2O=2H2SO4Te H2TeO3Cl2H2O=H2TeO42HCl (3)硒和碲的化合物均有毒。 1保罗 克拉兹等三位科学家因在氟利昂和臭氧层方面的工作获得诺贝尔化学奖，他们的研 究揭示了大气中臭氧
7、层被破坏的机理，如图所示。下列说法不正确的是( ) A氯原子在反应中作催化剂 B过氧化氯的结构式为 OClClO C臭氧分子最终转变成氧气分子 D过程中一氧化氯断键形成过氧化氯 答案 B 解析 图中反应历程为ClO3 ClOO2，ClOClO ClOOCl，ClOOCl日 光 2ClO2；该过程的总反应为 2O3 3O2，所以氯原子在反应中作催化剂，A 正确；氯 原子半径大于氧原子半径，所以图中原子半径较大的是氯原子，较小的是氧原子，所以过氧 化氯的结构式为 ClOOCl，B 错误；由该过程的总反应知臭氧分子最终转变成氧气分 子，C 正确；过程中 ClOClO ClOOCl，一氧化氯断键形成过
8、氧化氯，D 正确。 2向 CuSO4溶液中加入 H2O2溶液，很快有大量气体逸出，同时放热，一段时间后，蓝色溶 液变为红色浑浊(Cu2O)，继续加入 H2O2溶液，红色浑浊又变为蓝色溶液，这个反应可以反复 多次。下列关于上述过程的说法不正确的是( ) ACu2 是 H 2O2分解反应的催化剂 BH2O2只表现了氧化性 CH2O2的电子式为 D发生了反应 Cu2OH2O24H =2Cu23H 2O 答案 B 解析 根据“蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O)”，说明铜离子被还原成1 价，H2O2表现了还 原性；继续加入 H2O2溶液，红色浑浊又变为蓝色溶液，说明发生了反应 Cu2OH2O24H =2C
9、u2 3H 2O，Cu2O 中1 价 Cu 被氧化成2，H2O2又表现了氧化性，故 B 错误、D 正 确；H2O2的电子式为，故 C 正确。 3为防止废弃的硒单质(Se)造成环境污染，通常用浓硫酸将其转化成二氧化硒(SeO2)，再用 KI 溶液处理后回收 Se。发生的反应为Se2H2SO4(浓)=2SO2SeO22H2O；SeO2 4KI4HNO3=4KNO3Se2I22H2O，下列说法错误的是( ) A中 SO2是还原产物，SeO2是氧化产物 B中 KI 是还原剂，SeO2是氧化剂 C每生成 0.4 mol I2共转移 1.2 mol 电子 D氧化性由强到弱的顺序是 H2SO4(浓)SeO2
10、HNO3 答案 C 解析 反应中，硒元素化合价升高被氧化，硒作还原剂，二氧化硒为氧化产物，硫元素化 合价降低被还原，浓硫酸作氧化剂，二氧化硫是还原产物，故 A 正确；反应中，硒元素化 合价降低被还原，二氧化硒为氧化剂，碘元素化合价升高被氧化，碘化钾是还原剂，故 B 正 确；反应中，生成 2 mol 碘单质，转移 4 mol 电子，则每生成 0.4 mol I2共转移 0.8 mol 电 子，故 C 错误；在同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，反应中浓硫酸为氧 化剂，二氧化硒为氧化产物，氧化性：H2SO4(浓)SeO2，反应中 SeO2为氧化剂，硝酸既不 是氧化剂也不是还原剂，说明氧化
11、性：SeO2HNO3，则氧化性由强到弱的顺序是 H2SO4(浓)SeO2HNO3，故 D 正确。 4碲(Te)广泛用于彩色玻璃和陶瓷。工业上用精炼铜的阳极泥(含有质量分数为 8%的 TeO2、 少量 Ag、Au)为原料制备单质碲的一种工艺流程如下(已知 TeO2微溶于水，易溶于强酸和强 碱)，下列有关说法不正确的是( ) A将阳极泥研磨、反应适当加热都有利于提高“碱浸”的速率和效率 B“碱浸”时发生主要反应的离子方程式为 TeO22OH =TeO2 3H2O C“沉碲”时为使碲元素沉淀充分，应加入过量的硫酸 D若提取过程碲元素的回收率为 90%，则处理 1 kg 这种阳极泥最少需通入标准状况下
12、 SO2 20.16 L 答案 C 解析 研磨增大接触面积，加热均能提高“碱浸”的速率和效率，故 A 正确；由已知信息可 知，TeO2微溶于水，易溶于强酸和强碱，是两性氧化物，与氢氧化钠发生类似氧化铝与氢氧 化钠的反应，生成 TeO2 3，离子方程式为 TeO22OH =TeO2 3H2O，故 B 正确；由已知 信息可知，TeO2易溶于强酸和强碱，在沉碲的过程中，硫酸若过量，可能导致 TeO2的溶解， 造成产品的损失，故 C 错误；1 kg 阳极泥中含有 TeO2的质量为 1 000 g8%80 g，碲元素 的回收率为 90%， 则有 80 g90%72 g 的 TeO2被还原。 1 mol
13、TeO2得 4 mol 电子， 1 mol SO2 失去 2 mol 电子，则有关系式：TeO22SO2，V(SO2) 72 g 12832g mol 1222.4 L mol 1 20.16 L，故 D 正确。 5H2O2是重要的化学试剂，在实验室和实际生产中应用广泛。 (1) 写 出 H2O2的结 构式 ： _ ，H2O2在 MnO2催 化下 分解的 化 学方 程 式 ： _。 (2)我们知道，稀硫酸不与铜反应，但在稀硫酸中加入 H2O2后，则可使铜顺利溶解，写出 该反应的离子方程式：_。 在 “ 海 带 提 碘 ” 的 实 验 中 ， 利 用 酸 性 H2O2得 到 碘 单 质 的 离
14、子 方 程 式 是 _。 你认为 H2O2被称为绿色氧化剂的主要原因是_ _。 (3)H2O2还有一定的还原性，能使酸性 KMnO4溶液褪色。 写出反应的离子方程式：_。 实验室常用酸性 KMnO4标准液测定溶液中 H2O2的浓度，酸性 KMnO4溶液应盛放在 _( 填 “ 酸 式 ” 或 “ 碱 式 ”) 滴 定 管 中 ， 判 断 到 达 滴 定 终 点 的 现 象 是 _。 (4)H2O2是一种二元弱酸， 写出其第一步电离的方程式： _， 它与过量的 Ba(OH)2反应的化学方程式为_。 答案 (1)HOOH 2H2O2= MnO2 2H2OO2 (2)H2O2Cu2H =Cu22H 2
15、O H2O22I 2H=2H 2OI2 还原产物为水， 对环境无污染 (3)5H2O22MnO 46H =5O 22Mn 28H 2O 酸式 滴入最后一滴酸性 KMnO4标准液后，溶液变浅紫色，且 30 s 内不褪色 (4)H2O2H HO 2 H2O2Ba(OH)2=BaO22H2O 6硒(Se)、碲(Te)为A 族元素，是当今高新技术新材料的主要成分之一，电解精炼铜的阳 极泥主要成分为 Cu2Te、Ag2Se 和少量金属单质及其他化合物，工业上从其中回收碲、硒的 一种工艺流程如下： 已知： .Se 单质难溶于水。TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱； .元素碲在溶液中主要以 Te4 、
16、TeO2 3、HTeO 3等形式存在； .25 时，亚碲酸(H2TeO3)的 Ka1110 3，K a2210 8。 (1)Se 的氢化物的电子式是_。 01 mol L 1 的 H2TeO3电离度(当弱电解质在溶液里达到电离平衡时，溶液中已经电离的电 解质分子数占原来总分子数的百分数叫做电离度) 约为_。 (2) 加入浓硫酸焙烧前常将阳极泥中大块颗粒先粉碎，其目的是_。 (3)SeO2与 SO2在冷却后通入水中发生反应的化学方程式： _。 反应后分离出 Se 单质的操作为_(填操作名称)。 (4)焙砂中碲以 TeO2形式存在，与足量 NaOH 溶液反应后得到的溶液，其溶质的主要成分 为_(填
17、化学式， 过量的 NaOH 除外)。 工业上也可以通过电解溶液得到单质碲。已知电解时的电极均为石墨，则阴极的电极反应 式为_。 (5)向溶液中加入硫酸时控制溶液的 pH 为 4.55.0，生成 TeO2沉淀，如果 H2SO4过量，将 导致碲的回收率_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 (6)将纯净的 TeO2先溶于盐酸得到四氯化碲，再将 SO2通入溶液中得到 Te 单质，请写出由四 氯化碲得到 Te 单质的离子方程式：_。 (7)上述流程中可循环利用的物质是_(填化学式)。 答案 (1) 10% (2)增大接触面积，加快反应速率 (3)SeO22SO22H2O=2H2SO4Se 过滤 (4)
18、Na2TeO3 TeO2 33H2O4e =Te6OH (5)偏低 (6)Te42SO 24H2O=Te 8H 2SO2 4 (7)H2SO4、HCl 解析 (1)Se 与 O 属于同主族元素， 故 Se 的氢化物的电子式为。 设电离的亚碲酸 为x mol L 1，亚碲酸(H 2TeO3)的Ka1110 3cHTeO 3 cH cH2TeO3 ，解得x0.01，则 0.1 mol L 1 的 H2TeO3电离度0.01 mol L 1 0.1 mol L 1100%10%。 (2)加入浓硫酸焙烧前常将阳极泥中大块颗粒先粉碎，可以增大接触面积，加快反应速率。 (3)根据流程图，SeO2与 SO2
19、在冷却后通入水中发生反应生成 Se，反应的化学方程式为 SeO2 2SO22H2O=2H2SO4Se，Se 单质难溶于水，反应后分离出 Se 单质可以通过过滤分 离。 (4)TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱，焙砂中碲以 TeO2的形式存在，与足量 NaOH 溶液反应后得到的溶液，其溶质的主要成分为 Na2TeO3，工业上也可以通过电解溶液得 到单质碲，电解时的电极均为石墨，则阴极发生还原反应，TeO2 3得到电子生成 Te，电极反 应式为 TeO2 33H2O4e =Te6OH。 (5)TeO2微溶于水， 易溶于较浓的强酸和强碱。 向溶液中加入硫酸时控制溶液的 pH 为 4.5 5.0，生成 TeO2沉淀，如果 H2SO4过量，将导致生成的 TeO2沉淀偏少，碲的回收率偏低。 (6)将纯净的 TeO2先溶于盐酸得到四氯化碲，再将 SO2通入溶液中得到 Te 单质，二氧化硫被 氧化成硫酸，反应的离子方程式为 Te4 2SO 24H2O=Te8H 2SO2 4。