第11章氧族元素

11.3.1氧族元素概述11.3.2氧單質(zhì)：氧氣和臭氧

一、氧氣（O2）：結(jié)構(gòu)、制備二、臭氧（O3）：（兩種同素異形體）氧氣在短波紫外線照射下,發(fā)生如下反應(yīng)：O2+hv(波長＝242nm)→O+OO+O2＝O3O3+hv(波長＝220-320nm)→O2+O

地面大氣層含量極微，僅0.001ppm，在離地面20-40km處有個臭氧層，厚度約20km為0.2ppm。高空臭氧層的形成原理：由于上述反應(yīng)，使太陽光的大部分紫外線被吸收，從而使地面的生物免遭紫外線的傷害。臭氧層是人類和動植物賴以生存的保護(hù)傘.人類應(yīng)當(dāng)如何保護(hù)臭氧層？1、臭氧(ozone)的存在

λ<221nm

CF2Cl

+hv——————→CF2Cl·+Cl·

λ<426nm

NO2+hv——————→NO+O

Cl·+O3——→ClO·+O2NO+O3——→NO2+O2破壞臭氧層的污染氣體主要有：NO2、CO、H2S、SO2...氟氯烴俗名氟里昂如CFCl3CF2Cl2

這些物質(zhì)在臭氧層中能產(chǎn)生單原子自由基，并與O3反應(yīng)：2、臭氧的結(jié)構(gòu)：離域

鍵——由三個或三個以上原子形成的鍵條件：1.這些原子都在同一平面上;2.每一原子有一互相平行的p軌道;3.p電子的數(shù)目小于p軌道的數(shù)目的兩倍。V字型，唯一的極性單質(zhì)O:SP2雜化

3、臭氧的性質(zhì)和用途物理性質(zhì)：淡藍(lán)色，魚腥臭味。極稀的臭氧有清新的氣味。水中的溶解度是O2的10倍?；瘜W(xué)性質(zhì)：不穩(wěn)定性：2O3=3O2

rHmo==-286Kj/mol

(2000c以上分解較快)

強(qiáng)氧化性：是比氧更強(qiáng)的氧化劑，僅次于F2常見反應(yīng):

PbS+2O3＝PbSO4+O2(漂白油畫)2Ag+2O3＝Ag2O2+2O22KI+H2SO4+O3＝I2+O2+H2O+K2SO4主要用途：水的凈化處理，漂白劑、消毒劑(無二次污染)

11.3.3過氧化氫（HydrogenPeroxide）一、結(jié)構(gòu)H2O2分子的極性比H2O強(qiáng)，。111.5094.80二、性質(zhì)1、物理性質(zhì)

純H2O2是近乎無色的粘稠液體。有腐蝕性，可與水以任意比互溶，其水溶液稱為雙氧水。

2.化學(xué)性質(zhì)（1）不穩(wěn)定性:

2H2O2==2H2O+O2

rHmo=-196.06KJ/mol

受熱、光照(紫外光)、重金屬離子（Mn2+、Fe3+、Cr3+）、

MnO2等、粗糙的表面、堿性介質(zhì)。應(yīng)保存在棕色瓶中，放于陰涼處，還可加入些穩(wěn)定劑如錫酸鈉、焦磷酸鈉或8-羥基喹啉等。（2）弱酸性：極弱，

H2O2=H++HO2-Ka10=2.3x10-12

Ba(OH)2+H2O2=BaO2+H2O(3)氧化還原性：既有氧化性又有還原性：在酸性介質(zhì)中氧化性強(qiáng)在堿性介質(zhì)中還原性強(qiáng)E°(A)0.67V1.77VO2────H2O2────H2OE°(B)-0.08V0.87VO2────HO2-────2OH-

2.作還原劑(氧化產(chǎn)物:O2)

2KMnO4+5H2O2+3H2SO4＝2MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2OCl2+H2O2＝

HCl+O2(工業(yè)除氯)重要反應(yīng)：

1.作氧化劑(還原產(chǎn)物:H2O)

H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2O

PbS+4H2O2＝PbSO4↓+4H2O

2CrO2-+2H2O2+2OH-＝2CrO42-+4H2O（用H2O2清洗油畫原理）3、制備（P330)（了解）實驗室制備：

BaO2+H2SO4＝BaSO4↓+H2O2BaO2+CO2+H2O=BaCO3↓+H2O2電解—水解法

電解液：KHSO4(或NH4HSO4)。

電極反應(yīng)：陽極：2HSO4-＝S2O82-+2H++2e-

陰極：2H++2e-＝H2↑

電解產(chǎn)物過二硫酸鹽水解得到過氧化氫：

S2O82-+2H2O＝H2O2+2HSO4-四、用途

H2O2是重要的化學(xué)試劑，是無污染的氧化還原劑。常用做漂白劑和消毒劑，用于傷口消毒。用于合成無機(jī)氧化物。在航天工業(yè)上，可作為火箭發(fā)射的燃料。11.3.4硫化氫、硫化物和多硫化物1.硫化氫和氫硫酸(1)H2S的結(jié)構(gòu):與H2O相似,但極性比水弱。(2)物理性質(zhì)：無色，腐蛋味，劇毒氣體，稍溶于水，代用品：硫代乙酰胺CH3CSNH2+2H2OCH3COO-+NH4++H2S(3)化學(xué)性質(zhì)：二元弱酸強(qiáng)還原性S+2H++2eH2SEA0=0.144VS+2eS2-EB0=-0.407V2H2S+O22H2O+S

H2S+2FeCl3→S↓+2FeCl2+2HClH2S+4Cl2+4H2O→H2SO4+8HCl

2:金屬硫化物：

特征：(1)顏色：(大多數(shù)為黑色，少數(shù)需要特殊記憶)SnS棕，SnS2

黃，As2S3

黃，As2S5

黃，

Sb2S3橙，Sb2S5橙，MnS肉，ZnS白，

CdS黃(2)易水解:

最易水解：Cr2S3，Al2S3(3)溶解性:

S2-半徑較大，變形性大，以共價單鍵為主要成鍵特征易溶：（NH4）2S、BaS、堿金屬硫化物及酸式鹽微溶：MgS，CaS，SrS其余正鹽均為難溶物溶解方法：a、稀酸溶K0sp>10-24

b、濃酸（鹽酸）溶：K0sp=10-25~10-30SnSSnS2PbSBi2S3

CdSSb2S3Sb2S5CdS+4HClH2[CdCl4]+H2SC、濃硝酸溶：K0sp<10-30CuSCu2SAg2SAs2S3As2S53CuS+8HNO33Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2Od、王水溶：HgSHg2S

3HgS+2HNO3+12HCl3[HgCl4]2-+6H++3S+2NO+4H2OHNO3+3HClCl2+NOCl+2H2O3.多硫化物Na2S+(x-1)SNa2Sx(x=2~6)(NH4)2Sx

Sx

2-——多硫離子隨x的增大，顏色由黃橙黃紅色

(NH4)2S久置變黃：2(NH4)2S+O2+2H2O→2S↓+4NH3·H2O(NH4)2S+(X-1)S→(NH4)2SxS2

2-——過硫離子性質(zhì)：過硫化物與H2O2相似

（1）不穩(wěn)定，遇酸分解為H2S和SS22-+2H+H2S+S(2）氧化性:SnS+S22-SnS32-

（3）還原性:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2（黃鐵礦）11.3.5硫的氧化物、含氧酸及其鹽

1.硫的氧化物SO2：無色氣體，刺激性氣味，漂白作用，結(jié)構(gòu)與O3類似

H2SO3的酸酐，酸雨SO3：無色易揮發(fā)固體，強(qiáng)氧化劑

H2SO4的酸酐酸雨

pH<5.5的雨水稱為酸雨。主要是二氧化硫和氮氧化物使雨水的酸性增強(qiáng)。

SO2主要來源：工業(yè)和汽車的污染，特別是火力發(fā)電廠和有色金屬的冶煉廠，家庭中礦物燃料燃燒產(chǎn)生的SO2。酸雨將嚴(yán)重侵蝕建筑物和雕塑，損壞森林和植物，殺死魚類和海洋生物，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。酸雨酸雨能腐蝕建筑和雕刻，被稱為石頭“麻風(fēng)”。防治酸雨的根本辦法是控制SO2和NOx在大氣中的排放量。采取的措施有燃料脫硫，改變能源結(jié)構(gòu)等.2.硫的含氧酸及其鹽1.H2SO3：

二元中強(qiáng)酸氧化性：H2SO3+H2S3S+3H2O還原性（主要）

：

H2SO3+I2+H2OH2SO4+2HI(Cl2

、Br2)Na2SO3：強(qiáng)還原性（比H2SO3強(qiáng)），氧化產(chǎn)物為SO42-

SO32-+Cl2+H2OSO42-+2Cl-+2H+受熱易分解4Na2SO33Na2SO4+Na2S

p337電勢圖Δ如P338圖11.3所示，中心原子采用sp3雜化，分子構(gòu)型為四面體。H2SO4的結(jié)構(gòu)2.H2SO4濃硫酸的性質(zhì)：強(qiáng)酸性；強(qiáng)吸水性；強(qiáng)氧化性硫酸鹽:帶有結(jié)晶水的過渡金屬硫酸鹽常稱為礬,如：

膽礬:CuSO4·5H2O,、綠礬:FeSO4·7H2O,

明礬:K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O等。復(fù)鹽M2SO4·MSO4·6H2OM2SO4·M2(SO4)3·24H2O一價金屬離子可以是：NH4+,K+,Rb+,Cs+二價金屬離子可以是：Co2+,Ni2+,Zn2+,Cu2+,Mg2+三價金屬離子可以是：Al3+,Fe3+,Cr3+,Ga3+,V3+,Co3+由兩種晶體類型相同的簡單鹽組成的晶體稱為復(fù)鹽

3.焦硫酸及鹽

H2S2O7:SO3+H2SO4H2S2O7H2S2O7+H2O2H2SO4性質(zhì)：比H2SO4更強(qiáng)的氧化性、吸水性和腐蝕性K2S2O7

：溶解難酸溶的金屬礦物（如

-Al2O3、Cr2O3）

Al2O3+3K2S2O7Al2(SO4)3+3K2SO4S:+6-H2O4、硫代硫酸鹽SSOOO2-制備：Na2SO3+SNa2S2O3

S的平均氧化數(shù)：+2，中強(qiáng)還原劑煮沸Na2S2O3.5H2O(大蘇打，海波)Na2S2O3的化學(xué)性質(zhì)：(1)易溶于水，溶液呈弱堿性(2)遇酸分解:S2O32-+2H+S+SO2

+H2O(鑒定）（3）作還原劑2Na2S2O3+I2＝Na2S4O6+2NaINa2S2O3+4Cl2+5H2O＝2H2SO4+2NaCl+6HCl此反應(yīng)能定量進(jìn)行，可用于碘的滴定分析。此反應(yīng)可用于作除氯劑硫代酸鹽被氧化的產(chǎn)物是隨氧化劑的強(qiáng)弱而不同的，與較強(qiáng)的氧化劑反應(yīng)，產(chǎn)物為硫酸鹽。

（4）作配位劑

Ag++2S2O32-＝[Ag(S2O3）2]

3-AgX+2S2O32-＝[Ag(S2O3）2]

3-+X-(X=Cl、Br、I)想一想:把AgNO3溶液滴入Na2S2O3溶液中和把Na2S2O3溶液滴入AgNO3