2022年高考化学一轮复习讲义第4章第22讲　微专题10　氧族元素 (含解析)

10　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

提醒　①除K＋、Na＋外，一般的金属硫化物难溶于水，如：FeS、ZnS、CuS等。

②金属硫化物在空气中灼烧，生成金属氧化物和SO2，如：2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2。

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，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

(4)用途

①可用作脱色剂和消毒剂；

②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：H—O—O—H。

(2)化学性质

提醒　①除MnO2外，Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Cr3＋等也均能催化H2O2的分解；H2O2在碱性环境中的分解远比在酸性环境中的快。

②H2O2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。

4．Se、Te及其化合物

(1)硒及其化合物的性质

①单质硒及其氢化物在空气中燃烧可得到SeO2。

②SeO2的氧化性比SO2强，属于中等强度的氧化剂，可氧化H2S、NH3等：SeO2＋2H2S===Se＋2S＋2H2O；3SeO2＋4NH3===3Se＋2N2＋6H2O。

③亚硒酸可作氧化剂，能氧化SO2：H2SeO3＋2SO2＋H2O===2H2SO4＋Se，但遇到强氧化剂时表现还原性，可被氧化成硒酸：H2SeO3＋Cl2＋H2O===H2SeO4＋2HCl。

(2)碲及其化合物的性质

①碲在空气或纯氧中燃烧生成TeO2。

②TeO2是不挥发的白色固体，微溶于水，易溶于强酸、强碱，如TeO2＋2NaOH===Na2TeO3＋H2O。

③TeO2(H2TeO3)具有氧化性和还原性

H2TeO3＋2SO2＋H2O===2H2SO4＋Te

H2TeO3＋Cl2＋H2O===H2TeO4＋2HCl

(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O—Cl—Cl—O

C．臭氧分子最终转变成氧气分子

D．过程②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①Cl＋O3―→ClO＋O2，②ClO＋ClO―→ClOOCl，③ClOOCl＋日光―→2Cl＋O2；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Cl—O—O—Cl，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②中ClO＋ClO―→ClOOCl，一氧化氯断键形成过氧化氯，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(　　)

A．Cu2＋是H2O2分解反应的催化剂

B．H2O2只表现了氧化性

C．H2O2的电子式为

D．发生了反应Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O

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Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O，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①Se＋2H2SO4(浓)===2SO2↑＋SeO2＋2H2O；②SeO2＋4KI＋4HNO3===4KNO3＋Se＋2I2＋2H2O，下列说法错误的是(　　)

A．①中SO2是还原产物，SeO2是氧化产物

B．②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>HNO3

答案　C

解析　反应①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②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②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①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②中SeO2为氧化剂，硝酸既不是氧化剂也不是还原剂，说明氧化性：SeO2>HNO3，则氧化性由强到弱的顺序是H2SO4(浓)>SeO2>HNO3，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TeO2＋2OH－===TeO＋H2O

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TeO，离子方程式为TeO2＋2OH－===TeO＋H2O，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 g×8%＝80 g，碲元素的回收率为90%，则有80 g×90%＝72 g的TeO2被还原。1 mol TeO2得4 mol电子，1 mol SO2失去2 mol电子，则有关系式：TeO2～2SO2，V(SO2)＝×2×22.4 L ·mol－1＝20.16 L，故D正确。

5．H2O2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)①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：___________________________________________________________。

②在“海带提碘”的实验中，利用酸性H2O2得到碘单质的离子方程式是_______________________________________________________________________________。

③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。

①写出反应的离子方程式：______________________________________________________。

②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)H—O—O—H　2H2O22H2O＋O2↑

(2)①H2O2＋Cu＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　②H2O2＋2I－＋2H＋===2H2O＋I2　③还原产物为水，对环境无污染

(3)①5H2O2＋2MnO＋6H＋===5O2↑＋2Mn2＋＋8H2O

②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)H2O2H＋＋HO　H2O2＋Ba(OH)2===BaO2＋2H2O

6．硒(Se)、碲(Te)为ⅥA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：

Ⅰ.Se 单质难溶于水。TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱；

Ⅱ.元素碲在溶液中主要以Te4＋、TeO、HTeO等形式存在；

Ⅲ.25 ℃时，亚碲酸(H2TeO3)的Ka1＝1×10－3，Ka2＝2×10－8。

(1)Se的氢化物的电子式是________________________________________________________。

0．1 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①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①，其溶质的主要成分为__________________________________________________(填化学式，过量的NaOH除外)。

工业上也可以通过电解溶液①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①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)SeO2＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓　过滤

(4)Na2TeO3　TeO＋3H2O＋4e－===Te＋6OH－　(5)偏低　(6)Te4＋＋2SO2＋4H2O===Te↓＋8H＋＋2SO　(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(H2TeO3)的Ka1＝1×10－3＝，解得x≈0.01，则0.1 mol·L－1的H2TeO3电离度＝×100%＝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＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓，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①，其溶质的主要成分为Na2TeO3，工业上也可以通过电解溶液①得到单质碲，电解时的电极均为石墨，则阴极发生还原反应，TeO得到电子生成Te，电极反应式为TeO＋3H2O＋4e－===Te＋6OH－。

(5)TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱。向溶液①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＋＋2SO2＋4H2O===Te↓＋8H＋＋2SO。