第四章 非金属及化合物 二拓展点认识更多的氧族物质O3H2O2H2SNa2S2O3Word文档格式.docx

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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

[分析]　臭氧的存在对人体有益有害，空气中存在少量的O3对人体有益，存在较多的O3对人体有害。

[答案]　C

过氧化氢（H2O2）

过氧化氢是一种淡蓝色的黏稠液体，熔点－0.43℃，沸点150.2℃，可以与水任意比例混合，常用的H2O2水溶液有含H2O2质量分数为3%，在医药上称为双氧水，有消毒杀菌的作用。

1．化学性质

（1）不稳定性

H2O2在较低温度和高纯度时比较稳定，若加热到426K（153℃）以上或使用MnO2或重金属离子（如Fe3＋、Mn2＋、Cu2＋、Cr3＋等）作催化剂便猛烈分解：

2H2O2（l）===2H2O（l）＋O2（g）　ΔH＝－196.4kJ·

（2）强氧化性

①能氧化I－、H2SO3、Fe2＋、Mn（OH）2、NaCrO2等。

反应方程式分别为：

H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，

H2O2＋H2SO3===SO＋2H＋＋H2O，

H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，

H2O2＋Mn（OH）2===MnO2＋2H2O，

3H2O2＋2NaCrO2＋2NaOH===2Na2CrO4＋4H2O。

②油画中铅白（碱式碳酸铅）会与空气中的硫化氢反应生成黑色硫化铅，可用过氧化氢洗涤（需碱性介质）。

（3）还原性

H2O2遇强氧化剂（如KMnO4）时，H2O2表现出还原性。

5H2O2＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O

3H2O2＋2MnO===2MnO2↓＋3O2↑＋2OH－＋2H2O

工业上利用H2O2的还原性除氯，不会给反应体系中带入杂质：

H2O2＋Cl2===2Cl－＋O2＋2H＋。

（4）弱酸性

过氧化氢是一种极弱的酸：

H2O2H＋＋HO　Ka＝2.4×

10－12。

2．过氧化氢的制备

（1）实验室制法

实验室中可以将过氧化钠加入到冷的稀硫酸或稀盐酸中制备H2O2：

Na2O2＋H2SO4＋10H2O低温,Na2SO4·

10H2O＋H2O2。

（2）工业制法

方法一：

电解—水解法

以铂片作电极、通直流电于硫酸氢铵饱和溶液中得到过二硫酸铵：

2NH4HSO4（NH4）2S2O8＋H2↑；

　　　　　　　（阳极）　　　（阴极）

然后加入适量硫酸以水解过二硫酸铵即得H2O2；

（NH4）2S2O8＋2H2O2NH4HSO4＋H2O2；

生成的硫酸氢铵可循环使用。

方法二：

乙基蒽醌法

以2乙基蒽醌和钯作催化剂，由氢和氧直接化合成过氧化氢：

H2＋O2H2O2。

[示例2]　已知过氧化氢（H2O2）中氧元素呈现－1价。

（1）若向酸性高锰酸钾溶液中加入过氧化氢，过氧化氢将转化为________，预计观察到的现象是________________。

（2）若向氢硫酸（H2S）中加入过氧化氢，过氧化氢将转化为________，预计观察到的现象是______________________。

[分析]　

（1）酸性KMnO4溶液具有强的氧化性，过氧化氢中氧呈现－1价，具有还原性，被KMnO4溶液氧化生成O2，MnO被还原成Mn2＋，所以会看到有气泡产生，KMnO4溶液褪色。

（2）氢硫酸（H2S）具有强的还原性，过氧化氢中氧呈现－1价，具有氧化性，可以将H2S中的硫氧化成单质硫，本身被还原为水，生成的硫单质不溶于水，所以会看到有黄色沉淀产生。

[答案]　

（1）O2　产生气泡，KMnO4溶液褪色

（2）水　有黄色沉淀生成

硫化氢（H2S）

硫化氢通常是一种无色、易燃、有臭鸡蛋气味的气体，有毒，空气中含有体积分数为0.1%的H2S会引起头痛晕眩等症状，吸入大量H2S会造成昏迷或死亡。

H2SH2＋S

（2）弱酸性

H2S的水溶液叫氢硫酸，是一种二元弱酸。

H2SH＋＋HS－、HS－H＋＋S2－。

（3）可燃性

在空气中点燃，O2过量时生成SO2和H2O，

2H2S＋3O22SO2＋2H2O；

O2不足或温度较低时生成单质硫和水，

2H2S＋O2===2S↓＋2H2O。

（4）还原性

H2S具有强还原性，能被卤素单质、O2、SO2、FeCl3、KMnO4（H＋）等氧化：

H2S＋I2===2HI＋S↓，

2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，

2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，

2MnO＋5H2S＋6H＋===2Mn2＋＋5S↓＋8H2O。

（5）沉淀反应

H2S气体通入CuSO4溶液中产生不溶于H2SO4的黑色沉淀CuS：

H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4。

此方法用于实验室里除去H2S气体。

2．制备方法

实验室里用FeS与稀H2SO4或稀盐酸反应制备H2S，

FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑。

[示例3]　在氢硫酸中通入或加入下列物质：

①O2、②Cl2、③SO2、④CuSO4溶液，能使溶液pH降低的是（　　）

A．①③　　　　　　　　B．②④

C．②③④D．①

[分析]　向氢硫酸中通入或加入四种物质，发生的反应分别为：

①2H2S＋O2===2S↓＋2H2O　溶液pH升高

②Cl2＋H2S===S↓＋2HCl　溶液pH降低

③SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O　溶液pH升高

④H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4　溶液pH降低

[答案]　B

硫代硫酸钠（Na2S2O3）

Na2S2O3·

5H2O俗名大苏打，它是无色透明的晶体，易溶于水，溶于水后呈碱性。

（1）与酸反应生成单质硫，放出SO2气体：

S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O。

（2）Na2S2O3是中等强度的还原剂，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化剂氧化：

①2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI，此反应用于定量测定碘。

②Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，此反应在纺织和造纸工业上作脱氯剂。

③5Na2S2O3＋8KMnO4＋7H2SO4===8MnSO4＋5Na2SO4＋4K2SO4＋7H2O。

2．Na2S2O3的制备

将Na2S和Na2CO3以2∶1的物质的量比配成溶液，

然后通入SO2，反应大致可分三步进行：

（1）Na2CO3和SO2反应生成Na2SO3：

Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2。

（2）Na2S与SO2反应生成Na2SO3和H2S：

Na2S＋SO2＋H2O===Na2SO3＋H2S，

H2S是强还原剂，遇到SO2时析出硫：

2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O。

（3）Na2SO3和S作用生成Na2S2O3：

Na2SO3＋S===Na2S2O3。

将上面三个反应合并得到总反应：

2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。

溶液蒸发浓缩后，冷却至293～303K时即析出Na2S2O3·

5H2O，用上述方法制得的Na2S2O3中常含有Na2SO4和Na2SO3等杂质。

制取硫代硫酸钠的另一种方法是在沸腾的状况下，使Na2SO3溶液同硫粉反应：

Na2SO3＋SNa2S2O3。

[示例4]　（2018·

豫北名校质评）硫代硫酸钠（Na2S2O3）又名大苏打、海波，为白色结晶粉末，易溶于水，不溶于醇，可用作分析试剂等，工业上可用反应：

2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2制得Na2S2O3。

某化学兴趣小组用如图所示装置制备硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·

5H2O），请回答有关问题。

（1）仪器B、D的作用是________________。

A中反应的化学方程式为______________________________________。

（2）当Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应；

过滤C中混合物，滤液经过蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。

下列操作不规范或错误的是________（填字母）。

a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁

b．玻璃棒用作引流

c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁

d．滤纸边缘高出漏斗

e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度

（3）洗涤晶体的液体最好选用________（填字母）。

a．蒸馏水　b．乙醇　c．稀硫酸　d．饱和亚硫酸钠溶液

（4）实验中要控制SO2的生成速率，可以采取的措施有____________________（任写一条）。

（5）该法制得的晶体中常混有少量Na2SO3和Na2SO4杂质，其中含有Na2SO4的原因是________________________。

利用硫代硫酸钠与I2反应的性质可定量测定硫代硫酸钠样品的纯度。

现取Wg硫代硫酸钠样品配制成VmL的溶液，加入指示剂，用含I2为amol·

L－1的碘水进行滴定，耗用碘水bmL。

（已知：

2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI）

①滴定过程中指示剂应选用________溶液。

②样品中硫代硫酸钠（Na2S2O3·

5H2O）的纯度是____________________。

[分析]　

（1）A中发生反应生成SO2。

仪器B和D都是防倒吸装置，作安全瓶。

（3）硫代硫酸钠晶体不溶于乙醇，用乙醇洗涤晶体，可减少晶体的溶解，且易于干燥。

（4）反应温度、酸的浓度、滴加酸的速度等都会影响化学反应速率。

（5）实验过程中，装置内空气中的氧气会将Na2S2O3或Na2SO3氧化为Na2SO4。

n（Na2S2O3）＝2n（I2）＝2ab×

10－3mol，样品中硫代硫酸钠（Na2S2O3·

5H2O）的纯度为（2ab×

10－3mol×

248g·

mol－1/Wg）×

100%＝×

100%。

[答案]　

（1）作安全瓶，防止液体倒吸

Na2SO3＋H2SO4（浓）===Na2SO4＋SO2↑＋H2O

（2）ade

（3）b

（4）调节浓H2SO4的浓度或调节酸的滴加速度（合理即可）

（5）装置内空气中的O2氧化Na2S2O3或Na2SO3

①淀粉　②×

100%

[专项增分集训]　

1．（2018·

太原模拟）Na2S2O3是一种重要的化学试剂，在酸性条件下S2O迅速分解为S和SO2，在医疗上运用其还原性和硫的杀菌作用治疗疾病。

某小组用下图所示装置对Cl2与Na2S2O3的反应进行探究（气密性已检验）。

实验操作和现象：

操作

现象

打开分液漏斗活塞，滴加一定量浓盐酸，加热

ⅰ.A中有黄绿色气体生成，C中液面上方有雾，溶液中开始出现少量