第三单元 元素及其化合物
第30讲 氧族元素、臭氧、过氧化氢（第一课时）
【要点精讲】
1、氧族元素的原子结构及性质的相似性和递变性 （1）结构：
相似性： 递变性： （2）性质（O→Te）
相似性：主要化合价为 价，氢化物的通式为 ，最高价氧化物对应的水化物的通式为 。 递变性：元素非金属性逐渐 ，H2R稳定性逐渐 ，H2RO4酸性逐渐 。
2、氧气和臭氧
（1）氧气与臭氧性质的比较
物质 ①气态时的颜色 ②气味 ③沸点比较 ④同条件时的密度比较 ⑤同条件时水中溶解性比较 ⑥相互关系 氧气 臭氧 （2）臭氧的化学性质和用途
①不稳定性[2O3(g)=3O2(g)；△H= -284 kJ/mol ]，说明氧气的稳定性比臭氧 。 ②极强的氧化性，能将Ag、Hg等不易被空气氧化的金属而氧化，能将有机色质氧化，故可用作脱色（漂白）剂，也具有杀菌消毒作用，则又可用作消毒剂。在一定条件下臭氧和氧气可相互转化，其有关化学方程式为 ， 。
3、过氧化氢
①过氧化氢的电子式为 ，是一种 分子（填极性或非极性）。 ②过氧化氢为无色粘稠液体，它的水溶液俗称双氧水，医用双氧水的质量分数一般为 。 ③化学性质：a．是一种二元弱酸，具有弱酸性，电离方程式为 和 ；b．氧化性，如能把Fe2+氧化成Fe3+，酸性条件下的反应式为： ；c．还原性，如能发生H2O2+Cl2==O2+2HCl ，能使酸性高锰酸钾溶液褪色（离子方程式： ）等；d．不稳定性（受热会分解，MnO2作催化剂时反应更快）。过氧化氢可用作氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂，还可作为火箭的燃料。
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【典型例题】 【例1】（2005年北京，6）高压电机、复印机工作时会产生臭氧，该气体有强氧化性。下列叙述不正确的是
A．臭氧和氧气是氧的同素异形体 B．臭氧可使湿润的KI淀粉试纸变蓝 C．臭氧的存在对人体有益无害 D．臭氧是很好的消毒剂和脱色剂 【例2】（2005年广东，25）下列关于“过氧化氢”的说法正确的是
A．过氧化氢具有杀菌消毒作用，是强酸 B．过氧化氢是离子化合物 C．过氧化氢可以发生分解反应 D．过氧化氢是水的同分异构体 【例3】（2003年江苏，1）水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是
A．蒸馏法是海水淡化的方法之一 B．淡水的密度小于海水的密度
C．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D．0℃以上，温度越高，水的密度越小 【例4】1995年诺贝尔化学奖授予致力研究臭氧层被破坏问题的三位化学家。大气中的臭氧层可滤除大量的紫外线，保护地球上的生物。氟利昂（如CCl2F2）可在光的作用下分解，产生Cl原子，Cl原子会对臭氧层产生长久的破坏作用。有关反应 ：
光
O3 O2+O ，Cl+O3→ClO+O2 ，ClO+O→Cl+O2 ，总反应：2O3＝3O2 （1）在上述臭变成氧气的反应过程中，Cl是
A．反应物 B.生成物 C.中间产物 D.催化剂 （2）O3和O2是
A．同分异构体 B.同系物 C.氧的同素异形体 D.氧的同位素
【当堂反馈】
1．下列关于硒元素的有关叙述正确的是
A．硒化氢比硫化氢稳定，其水溶液在空气中能稳定存在
B．单质硒是一种半导体材料 C．H2SO4、H2SeO4、H2TeO4的酸性依次增强 D．硒的非金属性比氧弱，但比溴强 2．过氧化氢的沸点比水高，但受热容易分解。某试剂厂先制得7% ～ 8% 的过氧化氢溶液，再浓缩成30%溶液时，可采用的适宜方法是
A．常压蒸馏 B.减压蒸馏 C.加生石灰常压蒸馏 D. 加压蒸馏
3．过氧化氢俗称双氧水，它是一种液体，易分解为水和氧气，常作氧化剂、漂白剂和消毒剂，为贮存、运输、使用的方便，工业上常将H2O2转化为固态的过碳酸钠晶体(其化学式为2Na2CO3·3H2O2)，该晶体具有Na2CO3和H2O2的双重性质。下列物质不会使过碳酸钠晶体失效的是
A． MnO2 B．H2S C．稀盐酸 D．NaHCO3
4．最近科学家发现了氧族元素的一种新微粒O4，对于这种新微粒，下列说法不正确的是
A．它是氧的一种新的同素异形体 B．它是氧的一种新的同位素 C．它的摩尔质量是64 D．它的氧化性比O3强
5．钋是原子序数最大的氧族元素，推测钋及其化合物最不可能具有的性质是
A．钋是能导电的固体 B．钋的熔点较高
C．钋的氢化物很稳定 D．钋至少有两种氧化物对应的水化物
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6．O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3的分子结构如右图：OO呈V型，键与键间的夹角为116.5°。三个原子以一个O原子为中心，与另O外两个O原子分别构成一个非极性共价键，中间O原子提供两个电子，旁边两个O原子各提供一个电子，构成一个特殊的化学键（图中用小黑点表示这四个电子）——三个O原子均等地享有这四个电子。请回答：
（1）臭氧与氧气的关系是 ； （2）下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是 ； A．H2O B．CO2 C．SO2 D．BeCl2 （3）1个O3分子中共有 个电子参与成键； （4）O3分子是否极性分子 （填“是”或“否”）；
（5）O3具有强氧化性，它能氧化PbS为PbSO4，而O2不能，试配平：
PbS + O3 —— PbS O4 + O2
7．针对以下A～D四个涉及H2O2的反应（未配平），填写下列空白： A．Na2O2 + HCl —— H2O2 + NaCl B．Ag2O + H2O2 －－ Ag + O2 + H2O C．H2O2 －－ H2O + O2
D．H2O2 + Cr2(SO4)3 + KOH －－ K2SO4 + K2CrO4 + H2O
（1）H2O2仅体现氧化性的反应是（填代号） ，配平： ； （2）H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是（填代号） ；
（3）H2O2体现弱酸性性的反应是 ，理由是 ；
8．光化学烟雾（主要含有臭氧、低级醛、硝酸酯等）是二次污染物，主要由汽车尾气中的氮氧化物、碳氢化合物在日光照射下与O2反应而形成。首先NO2分解成NO和氧原子，氧原子与O2结合成O3，进行包括三个反应的产生O3的循环，请补充化学方程式②和③ ①NO2
光照 NO＋O ②________________ ③________________以上三个反应总化
学方程式为__________________________，生成的臭氧再与汽车尾气中其它成份反应可生成醛。试写出尾气中的2-丁烯被臭氧氧化成乙醛并释放出氧气的化学方程式________ ________________________________。
9．有A、B、C三种常见的短周期元素，它们之间两两结合成化合物X、Y、Z。X、Y、Z之间也能相互反应。已知X是A和B按原子个数比1∶1组成的化合物，其它元素形成的单质（仍用A、B、C表示）和组成的化合物间反应关系式如下：
①B+C→Y ②A+C→Z ③X+Y→M ④X+Z→C+N ⑤Y+Z→C+N
请填空：
（1）上述反应中，一定属于氧化还原反应的是 ____，理由是__ __。 （2）若M是一种无色、粘稠的油状液体化合物，则X、Y、Z分别是 。 （3）写出反应③、④的化学方程式： 。
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10．阅读下列材料：过氧化氢（H2O2）又称双氧水，常温下它是一种液体，它难电离，且易分解。它是一种绿色氧化剂。为了贮存、运输、使用的方便，工业上采用“醇析法”将其转化为固态的过碳酸钠晶体（其化学式为2Na2CO3•3H2O2），该晶体具有Na2CO3和H2O2的双重性质。“醇析法”的生产工艺过程如下：在0℃~5℃下，往饱和的Na2CO3溶液中，先加入H2O2和稳定剂（MgCl2和Na2SiO3），经充分反应后，再加入异丙醇，过滤分离，即得过碳酸钠晶体。根据上述材料，回答下列问题：
（1）依据你已有的知识，写出H2O2的结构式_________________。
（2）你认为H2O2被称为绿色氧化剂的主要原因是________________________________。 （3）我们知道，稀硫酸不与铜反应，但在稀硫酸中加入H2O2，则可使铜顺利溶解，写出
该反应的离子方程式______________________________________。
（4）稳定剂能反应生成难溶物将过碳酸钠粒子包裹住，该反应的化学方程式为
_____________________________________________。
【课后作业】
1．对臭氧层有破坏作用的化学物质主要含有氯氟烃等，据报道，位于地球南极上空的臭氧空洞已有三个中国的面积，科学家呼吁人类要重视对臭氧层的保护。大气中，臭氧的主要作用是
A．吸收CO2 B．补充O2 C．吸收红外线 D．吸收紫外线 2．过氧化氢与硫酸酸化的高锰酸钾溶液进行反应生成硫酸钾、硫酸锰、水和氧气。如果
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过氧化氢中的氧原子是示踪原子（O），当反应完成后，含有示踪原子的物质是 A．氧气 B.水 C.硫酸锰 D.硫酸钾 3．（2005年北京春季，6）北京大学两位教授率先发现人体心肺血管中存在微量硫化氢，它对调节心血管功能具有重要作用。下列叙述正确的是 A．硫化氢分子很稳定，受热难分解
B．硫化氢分子中所有原子的最外电子层都达到8电子结构 C．将硫化氢通入溴水，溴水褪色
D．硫化氢是电解质，其电离方程式是H2S=2H++S2-
4．在近代高能技术中纯H2O2普遍被作为单一组分的喷燃料和火箭燃料的氧化剂。下列有关H2O2的叙述中不正确的是
A．3%的H2O2溶液中，加入MnO2 ，分解速率会加快，MnO2是催化剂 B．在2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+8H2O+5O2↑反应中，MnO2是还原剂，且O2中氧全部来自于MnO2
C．Na2O2溶液于水的过程中，不可能有H2O2生成
D．SO2与H2O2相混合完全可能生成H2SO4 ，SO2+H2O2=H2SO4，且电子转移数为2 5．（2002年上海，10）水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是
A．水由液态变为玻璃态，体积缩小 B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀 C．玻璃态是水的一种特殊状态 D．玻璃态水是分子晶体 6．下列物质不能用对应的单质直接化合制取的是
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①CuS ②FeS ③Al2S3 ④Fe2S3 ⑤Cu2S ⑥FeCl2 ⑦CS2
A．②⑤⑦ B．①④⑥ C．③④⑦ D．④⑥⑦
7．钋是原子序数最大的氧族元素，推测它及其化合物最不可能具有的性质是 A．钋是能导电的固体 B．钋的氧化物的水化物至少有两种 C．钋与氢气不能直接化合 D．钋的氢化物很稳定 8．下列结论正确的是
一
①微粒半径S2>Cl>F>S ；②氢化物稳定性HF>HCl>H2S>H2Se ；③氧化性Cl2>S>Se>Te ；④酸性H2SO4>HClO4>H2SeO4 ；⑤非金属性F>Cl>S>Se A．②③⑤ B．①③ C．只有① D．只有⑤
9．工业上从含硒的废料中提取硒的方法之一是：用硫酸和硝酸钠处理废料，获得亚硒酸和少量硒酸，再与盐酸共热，硒酸转化为亚硒酸（2HCl + H2SeO4=H2SeO3 + Cl2 +H2O），通SO2于亚硒酸溶液中，有单质硒析出。据此，下列说法正确的是 A．H2SeO4的氧化性弱于Cl2 B．亚硒酸氧化性强于H2SO3
C．SeO2的还原性强于SO2 D．析出1mol Se需H2SeO3、SO2、H2O各1mol 10．0.05mol某单质与0.8 g硫在一定条件下完全反应，该单质可能是 A．H2 B．Cu C．K D．Zn 11．过氧化氢（俗名双氧水），医疗上可作外科消毒剂。（1）向含有酚酞的NaOH溶液中滴加双氧水，溶液由红色褪至无色，主要原因是双氧水的______性；（2）将双氧水加入经酸化的高锰酸钾溶液中，溶液的紫红色消褪了，此时双氧水表现出_________；（3）久置的油画，白色部位（PbSO4）常会变黑（PbS），用双氧水揩擦后又恢复原貌，有关反应的化学方程式为_______________________。
12．氧元素的同素异形体有_____和臭氧。现采用下法测定臭氧的化学式：取O2和Om的混合气体，从其中取出体积相同的两份气体。往1份气体中加松节油，Om完全被吸收，结果气体体积减少了V mL；加热另一份气体，使其中Om全部分解成O2，则气体体积增加V/2mL（体积都是在同温同压下测定），则m值为______。臭氧是一种氧化性比氧气更强的氧化剂，例如，臭氧通入到碘化钾溶液中有一种无色气体逸出，所得溶液可使酚酞变红，也可使淀粉变蓝，由此判断，发生反应的化学方程式是___________________________。
13．H2燃烧时除生成水外，还可生成少量的H2O2，但一般条件下很难得到H2O2。如果将H2燃烧时产生的火焰用冰块冷却，就可检验出极少量的H2O2生成。实验前，用两只蒸发皿盛好冰（用蒸馏水冷凝而成），做对比实验如下：
Ⅰ：一只蒸发皿放在石棉网上加热，使冰块慢慢熔化成液体，再加入0.1 mol/L碘化钾淀粉溶液，不显蓝色。
Ⅱ：另一只蒸发皿用调节好的氢气火焰对着冰块加热，熔化成液体后，再加入0.1 mol/L碘化钾淀粉溶液，立即变成蓝色。
⑴一般条件下得不到H2O2的原因是：__________________________________________； ⑵要做对比实验的理由是：________________________________________________ ； ⑶为了增强实验效果，且能迅速检验出反应过程中生成H2O2，在不另加任何试剂和用品．．
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的情况下，你认为如何改?______________________________________________ ； ⑷能否________(填“能”或“不能”)将实验Ⅱ中的0.1 mol/L碘化钾淀粉溶液换成酚酞试剂；理由是_________________________________________________。
14．化合物A含硫（每个分子只含一个硫原子）、氧以及一种或几种卤素；少量A与水反应可完全水解而不被氧化或还原，所有反应产物均可溶于水；将A配成水溶液稀释后分成几份，分别加入一系列0.1mol/L的试剂，现象如下：
①加入硝酸和硝酸银，产生白色沉淀 ； ②加入氯化钡溶液，无沉淀生成； ③溶液经酸化后加入高锰酸钾溶液，紫色褪去，再加入硝酸钡溶液，产生白色沉淀； （1）由此判断组成该化合物的元素中，可能存在的卤素有 ，A与水反应后生成的溶液中含有的离子可能有 。
（2）要确定该化合物的分子式，称取11.90g A溶于水稀释至250.0mL，取25.00mL溶液加入足量的高锰酸钾溶液和硝酸钡溶液，使沉淀完全，沉淀经洗涤、干燥后称重，为2.33g，试确定A的化学式，写出计算过程。
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参考答案
典例解析
【例1】臭氧和氧气是氧元素组成的不同单质，互为同素异形体。臭氧有强氧化性，能氧化KI、有机色素等，所以臭氧可使湿润的KI淀粉试纸变蓝，也可作消毒剂、脱色剂等。空气中的微量臭氧能刺激中枢神经，令人产生爽快和振奋的感觉。但当空气中臭氧含量超过10-5%（体积分数）时，就会对人体有害。故选C。
【例2】H2O2是一种共价化合物，且是一种弱酸，它有较强的氧化性，可以用来进行杀菌、消毒等。它的稳定性较差，易分解生成H2O和O2。H2O2和H2O的分子式不同，不是同分异构体关系。故选C。
【例3】海水中溶有Na+、Mg2+、Cl-及SO42-等离子组成的盐，它们的沸点比水的沸点高，可用蒸馏法将其分离，上述盐的溶入使水溶液的密度增大，故A、B均正确。雪与雨水成分相同，是水蒸发后凝结而成的，含矿物质很少，而深井中的水溶有较多矿物质，故C也正确。水在4℃时密度最大，故本题选D。 【例4】（1）D ；（2）C
当堂反馈：1．B 2．B 3．D 4．BC 5.C
6.（1）同素异形体 （2）C （3）8 （4）是 （5）1 4 1 4 7．（1）D 3H2O2 + Cr2(SO4)3 + 10KOH ==== 3K2SO4 + 2K2CrO4 + 8H2O （2）C （3）A 这一反应可看作是强酸制弱酸的反应 8．O+O2=O3，2NO+O2=2NO2 3O2
NO2 光2O3, CH3CH=CHCH3+2O32CH3CHO+2O2
9．（1）①、②、④、⑤ 理由略（2）X—H2O2 Y—SO2_ Z—H2S（3）略
10．（1）H—O—O—H ；（2）H2O2的还原产物为H2O，反应时不产生污染物； （3）Cu+H2O2+2H+ = Cu2++2H2O ；（4）MgCl2+Na2SiO3= MgSiO3↓+2NaCl
课后练习：1．D 2．A 3．C 4．C 5．C 6．B 7．D 8．A 9．B 10．BC 1．（1）氧化；（2）还原；（3）PbS+4H2O2= PbSO4+4H2O 12．O2 ；3 ；2KI + O3 + H2 = 2KOH + O2 + I2 。 13．（10分）⑴H2O2不稳定，遇热易分解
⑵排除冰块熔化后所得的液体也能是碘化钾淀粉溶液变蓝的可能 ⑶在蒸发皿中先加入碘化钾淀粉溶液，用氢氧焰直接对着冰块加热
—
⑷不能，因为在中性环境中H2O2不可能生成OH 14．（1）F、Cl ；H+、SO32—、HSO3—、Cl—、F—
－
（2）在25.00 mL溶液中产生n（BaSO4）=0.01mol, 则n(SO42)=0.01mol 原A中n（S）=0.1mol, n (A) =n (S)=0.1mol, M (A)=11.90g/ 0.1mol=119g/mol,
由于S元素在A中的化合价为+4价，且A中只含一个S原子，故A中只能含有一个氧原子和两个卤原子又A的相对分子质量为119，故两个卤原子的相对原子质量和为：119－32－16=71所以，只能是两个氯原子，A的化学式为SOCl2
（执笔：二甲中学 杨建锋）
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