氧族元素環境保護單元知識總結

2021-10-19 01:23:49 字數 5035 閱讀 3751

【單元知識總結】

1.氧族元素的性質

(1)原子結構的異同

相同點:原子的最外層電子數均為6個。

不同點:隨著原子序數的遞增,電子層數依次增多,原子半徑依次增大。

(2)元素性質的異同

相同點:最低化合價為-2價,正價為+4、+6價(氧元素除外)。

不同點:隨著原子序數的遞增元素原子獲得電子的能力在減弱,非金屬性依次減弱,金屬性依次增強。

(3)單質性質的異同

相同點:單質均可作氧化劑,每個原子可獲得2個電子。均有同素異形體。

不同點:單質顏色不同,密度依次增大,熔、沸點依次公升高。單質與化合依次變難;單質氧化性依次減弱,還原性依次增強。

2.硫及其化合物的性質

(1)硫及其化合物的相互轉化關係

(2)硫及其化合物的聯絡和規律

①相同價態的硫的化合物,通過酸鹼反應規律聯絡在一起,例如:

②不同價態的硫的化合物,可通過氧化還原反應規律聯絡在一起。

最**態的硫只具有氧化性,最低價態的硫只具有還原性,中間價態的硫既具有氧化性又具有還原性。

【方法規律】

1.水、雙氧水及比較

(1)水的作用

作洗滌劑——分離提純時,濾出沉澱用水清洗表面殘留溶液或離子。

作分散劑一—配製水溶液、水溶膠。

作導熱劑一一水浴加熱。

作滅火劑——水的汽化熱大,普通可燃物著火可用大量水來滅火。

作反應物——有水參加的化學反應。

作保護劑一—白磷儲存在水中,液溴用水封。

作冷凝劑—一蒸餾裝置中的冷卻水,工廠的水冷凝器。

(2)水、雙氧水的比較

①相同點:都由氫、氧兩元素組成;常溫下都是無色的液體;都是極性分子;都既有氧化性又有還原性。

②不同點:中含非極性鍵;中氧元素呈-1價,而中氧元素呈-2價;不穩定而很穩定;具有較強的氧化性,而的氧化性卻很弱。

2.硫元素的價態變化規律

(1)鄰位轉化規律

硫元素與其他元素之間進行氧化還原反應時,當硫元素處於最低價時只有還原性,它遇到弱的氧化劑或強氧化劑不足時,被氧化後價態公升至相鄰的中間價態;當硫元素處於0價與+4價態,它們既具有氧化性又具有還原性,與強氧化劑反應時被氧化為相鄰的**,與強還原劑反應時被還原為相鄰的低價;當硫元素處於最**態時只有氧化性,它與還原劑反應時被還原為相鄰的中間價態。

(2)互不換位規律

-2價態硫與+6價態硫之間發生氧化還原反應時,只能變成中間價態,決不可能變成互換位置,例如:硫元素相鄰價態的粒子之間一般不發生氧化還原反應,例如和s、和s之間不發生氧化還原反應。

(3)跳位轉化規律

當-2價態的硫和硫單質與強氧化劑反應時,價態公升高發生跳位轉化。

注意,上述三條規律也適合其他變價元素的價態轉化。

3.常用漂白劑及其漂白原理

(1)吸附型漂白

木炭、活性炭等多孔狀物質可以吸附有色物質,使其褪色,其過程發生的是物理變化。

(2)化合型漂白

溶於水後生成的,可與有色物質結合生成不穩定的無色化合物;褪色後的物質在一定條件下又能恢復原來的顏色。

(3)氧化型漂白

氯水、;、、等物質都具有氧化性,它們可將有色物質氧化成無色物質,並且褪色後不能恢復原色。

注意漂白與化學反應中物質顏色改變的區別。

4.用硫酸製備氣體

(1)制氫氣

活潑金屬與稀硫酸反應可製取氫氣,硫酸表現出酸性。例:

(2)制***、氟化氫、氯氣

一些化合物可與濃硫酸反應製取hf、hcl、,硫酸表現出難揮發性和酸性。例:

(3)制硫化氫、二氧化硫

硫化亞鐵與稀硫酸制硫化氫,亞硫酸鈉與濃硫酸制二氧化硫,硫酸表現出強酸性。

5.氧化性酸和酸的氧化性的區別

氧化性酸是指酸根部分易於獲得電子的酸,如濃硫酸、硝酸等,由於其中、易獲得電子,表現出很強的氧化性;而鹽酸、氫硫酸、磷酸等酸根部分不能或不易獲得電子,它們是非氧化性酸。在水溶液中任何酸都能不同程度地電離出,在一定條件下可獲得電子轉變為,從這一點看,酸都具有氧化性,這是的氧化性,它和氧化性酸中中心元素處於**態易獲得電子具有的氧化性是不同的。

請注意,酸根部分易得電子→有氧化性→氧化性酸;酸電離出得電子→有氧化性→酸的氧化性。

6.物質的提純(除雜質)

提純是利用被提純物質與雜質性質的差異,採用物理或化學方法除去雜質。

(1)化學方法除雜選擇試劑的原則

①選擇的試劑只能與雜質反應,而不能與被提純的物質反應。

②所選試劑不能帶入新的雜質。

③試劑與雜質反應的生成物與被提純物質要容易分離。

④提純過程要盡可能做到步驟簡單、現象明顯、容易分離。

(2)常用的化學方法除雜的措施

①利用生成沉澱除雜:nacl()——加,再加鹽酸。

②利用生成氣體除雜:,()——加

③利用酸式鹽與正鹽的相互轉化除雜。

④利用氧化還原反應除雜。

⑤利用兩性物質的反應除雜。

⑥利用其他化學性質的差異除雜。

⑦除去氣體中的雜質氣體。

7.氧族元素單質和化合物的一些特性

(1)氧氣參與反應的條件一般為高溫或在水溶液裡。

(2)硫與鐵、銅反應只生成硫化亞鐵、硫化亞銅(注意與氯氣比較)。

(3)硫化氫有劇毒、臭雞蛋氣味、強的還原性,實驗室不能用強氧化性的酸制硫化氫。

(4)可漂白紙張、毛、絲、品紅溶液(注意與、、比較),也能還原溴水中的溴、溶液中的,使溶液顏色褪去(區別以上二者的不同)。

(5)是無色固體,熔點16.8℃,沸點44.8℃,標準狀況下為固體,通常情況下為液體,極易氣化,易揮發。

(6)被氧化為。、、都具有還原性,且還原能力不同,其強弱為。

【難題巧解點撥】

例1 用下列途徑製備海波():

製備海波途徑中的有關化學反應為:

(1)畫出合理配比圖。

(2)現有88gfes,naoh溶液吸收的吸收率為96%,問最多製備海波質量為多少克?

解析本題涉及二次配比問題,用逆向推理法,運用化學反應中量的關係,逆向推導。

答案 (1)合理配比圖

(2)設用於生成需fes的物質的量為xmol,用於反應生成需fes的物質的量為ymol。

解得:x=0.68mol y=0.32mol

點撥本題第乙個問題的解法採用逆向思維法,第二個問題的解法要抓住硫原子個數守恆以及參加反應的與s的物質的量之比為1:1。充分體現了原子利用率的高效性。

例2 實驗室裡需要純淨的氯化鈉溶液,但現有的氯化鈉晶體中混有少量硫酸和碳酸氫銨,設計一組實驗除去雜質。

試簡單回答下列問題。

(1)除去,用加熱方法好,還是加入鹼微熱的方法好?回答原因是判斷已完全除去的方法是

(2)加熱的固體殘留物溶於水後,應用溶液還是溶液除去回答原因是判斷已完全除去的方法是

解析 (1)加熱可使完全分解,無殘餘物,加鹼則消耗試劑還可能帶入新的雜質。

(2)用溶液為好,可避免溶液中引入。

答案 (1)加熱方法好;可全部分解還不產生其他雜質;將濕潤紅色石蕊試紙放在試管口不變藍色,則已分解完全。

(2)用溶液為好;避免溶液中引入;取少量的上層清液,滴加溶液,如不產生渾濁,表示已完全除去。

[點撥]此類題的解答要根據除雜所要遵循的原理:不增加新的雜質,增加了要設法除盡:不減少欲被提純的物質;被提純的物質與雜質容易分離;加入的試劑能把雜質轉變為被提純的物質,或轉變為氣體,沉澱、易溶物而除去。

例3 現有溶液和稀兩種溶液。設計乙個實驗區別它們。所用試劑只有溶液,儀器只有試管。試寫出鑑別過程和結論。

解析若向兩種溶液中加入溶液時都有白色沉澱生成,設法根據該步的現象加以區別,應深入考慮生成沉澱的性質不同,一種能溶於酸而另一種不溶於酸;更應注意反應後溶液的成分不同,並加以利用進行鑑別。

答案取兩支試管,分別加入兩種試液,然後向裡面各加入足量溶液,都產生白色沉澱。取一支試管中的上層清液加入到另一支試管的沉澱中,若沉澱溶解,則取清液的試管中盛的為稀,另一支試管為溶液;若沉澱不溶解,則結論相反。

[點撥] 只把注意力集中在和都是難溶於水的白色沉澱,就無法鑑別。本題中的最大障礙就是比較反應後溶液性質上的不同,用隱藏在反應之後的物質來幫助解決。因此要注意發散思維,挖掘內在條件。

例4 白色的亞銅化合物難溶於水。若與足量的10mol/l的溶液混合並微熱,生成銅和氣體及溶液。

(1)完成並配平化學方程式:

;(2)按上述操作,銅的最高轉化率是

(3)有人設計讓上述反應在密閉容器中進行,結果銅的轉化率大大提高。問在密閉容器中反應,銅的最高轉化率是其理由是

解析 (1)由化合價公升降法可配平氧化還原反應方程式。然後根據原子守恆可判斷有生成。

(2)由上述反應可知:自身氧化還原為和cu,由電子得失守恆可得中有一半轉變為cu,另一半轉變為,故銅的轉化率最高為50%。

(3)若在密閉容器中進行,就是增大生成的在溶液中的溶解量,可將還原為cu,由和的比例可知,可將中的全部還原,所以最高轉率為100%。

答案(1);

(2)50%

(3)100%;密閉容器中隨壓強增大溶解量增多,可將全部還原為cu。

[點撥] 在對氧化還原反應原理深入理解的基礎上,結合原子守恆,電子得失守恆進行計算。在解題思路上和思維方法上要在深挖隱含資訊上下功夫,以取得創新和應用。

例5 美國(科學美國人)雜誌在2023年7月刊登的「地球的能源資源」一文中提供了如下資料:

到達地球表面的太陽輻射能的幾條主要去路

請選用以上資料計算:

(1)地球對太陽能的利用率約為

(2)通過光合作用,每年有千焦的太陽能轉化為化學能(每年按365天計)。

解析地球上獲得能量有水迴圈和光合作用兩部分,而其他的部分則不是地球所能獲得的能量。

答案(1)

(2)[點撥]根據題意的要求,如何從一組資料中獲取規律,資訊,選擇適當的資料,也是靈活應用的典型體現。

例6據報導,近年來我國許多海城時有赤潮發生。赤潮是指在一定條件下,海城中的某些生物在短時間內大量繁殖或聚集的現象,常常使海水變為紅色。褐色,赤潮是一種嚴重的海洋災害,不僅汙染環境,而且對海洋養殖業構成極大威脅。

請你根據以上資料回答下列問題:

(1)從地球條件、生物因素、化學因素、環境因素方面,分析赤潮發生的原因。

(2)赤潮生物主要是甲藻、矽藻,也包括一些原生動物、細菌等。從生物學原理上分析,赤潮生物大量繁殖會對其他海洋生物產生哪些不良影響。

(3)如何防治赤潮。

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