硫及其硫的化合物---讲义

1 加热 加热 加热 点燃 加热 点燃 加热 点燃 硫及其硫的化合物 课标要求课标要求 1 通过实验了解硫及其重要化合物的主要性质及在生产中的应用 2 认识硫及其重要化合物对生态环境的影响 考纲要求考纲要求 1 了解硫及其重要化合物的主要性质及在生产中的应用 2 了解硫及其重要化合物对环境质量的影响 教材精讲教材精讲 一 硫及其重要化合物的主要性质及用途 1 硫 1 物理性质 硫为淡黄色固体 不溶于水 微溶于酒精 易溶于 CS2 用于洗去试管壁上的硫 硫有多种 同素异形体 如单斜硫 斜方硫 弹性硫等 2 化学性质 硫原子最外层 6 个电子 较易得电子 表现较强的氧化性 与金属反应 与变价金属反应 均是金属氧化成低价态 2Na S Na2S 剧烈反应并发生爆炸 2Al 3S Al2S3 制取 Al2S3的唯一途径 Fe S FeS 黑色 2Cu S Cu2S 黑色 与非金属反应 S O2 SO2 S H2 H2S 说明硫化氢不稳定 与化合物的反应 S 6HNO3 浓 H2SO4 6NO2 2H2O S 2H2SO4 浓 2SO2 2H2O 3S 6NaOH 2Na2S Na2SO3 3H2O 用热碱溶液清洗硫 3 用途 大量用于制造硫酸 硫化天然橡胶 也用于制药和黑火药 2 硫的氢化物 硫化氢的制取 Fe H2SO4 稀 FeSO4 H2S 不能用浓 H2SO4或硝酸 因为 H2S 具有强还原性 H2S 是无色 有臭鸡蛋气味的有毒气体 能溶于水 密度比空气略大 硫化氢的化学性质 A 可燃性 当 2 1 时 2H2S O2 2S 2H2O H2S 过量 22 OSH nn 加热 2 SO2 SO2 CO2 CO2 当 2 3 时 2H2S 3O2 2SO2 2H2O O2过量 22 OSH nn 当时 两种反应物全部反应完 而产物既有硫又有 SO22 3 2 2 2 O SH n n B 强还原性 常见氧化剂 Cl2 Br2 Fe3 HNO3 KMnO4等 甚至 SO2均可将 H2S 氧化 C 不稳定性 300 以上易受热分解 H2S 的水溶液叫氢硫酸 是二元弱酸 3 硫的氧化物 1 二氧化硫 SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体 密度比空气大 容易液化 易溶于水 SO2是酸性氧化物 能跟水反应生成亚硫酸 亚硫酸是中强酸 SO2有强还原性 常见氧化剂 见上 均可与 SO2发生氧化一还原反应 如 SO2 Cl 2 2H2O H2SO4 2HCl SO2也有一定的氧化性 2H2S SO2 3S 2H2O SO2具有漂白性 能跟有色有机化合物生成无色物质 可逆 非氧化还原反应 实验室制法 Na2SO3 H2SO4 浓 Na2SO3 H2O SO2 或 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 2H2O SO2 2 三氧化硫 是一种没有颜色易挥发的晶体 具有酸性氧化物的通性 遇水剧烈反应生成硫酸并放出大量 的热 3 比较 SO2与 CO2 SO3 SO2CO2SO3 主要物 性 无色 有刺激性气体 易液化易溶于 水 1 40 无色 无气味气体能溶于水 1 1 无色固体 熔点 16 8 与水反 应 SO2 H2O H2SO3 中强酸CO2 H2O H2CO3 弱酸SO3 H2O H2SO4 强酸 与碱反 应Ca OH 2 CaSO3 Ca HSO3 2 清液 白 清液 Ca OH 2 CaCO3 Ca HCO3 2 清液 白 清液 SO3 Ca OH 2 Ca SO4 微溶 紫色石 蕊 变红变红变红 品红褪色不褪色不褪色 鉴定存 在 能使品红褪色 又能使清石灰变浑浊 不能使品红褪色 但能使清石灰水变浑浊 氧化性SO2 2H2S 2S 2H2OCO2 2Mg 2MgO C CO2 C 2CO 还原性有无 3 浓 H2SO4 氧化性 Br2 I2 S SO2 H2O S C Al 或 Fe 冷 足量 Cu 足量 Zn Fe2 HBr HI H2S SO2 H2O SO2 CO2 H2O 钝化 运装浓 H2SO4 CuSO4 SO2 H2O ZnSO4 SO2 后有 H2 H2O Fe3 SO2 H2O 只表现强 氧化性 兼有 酸性 脱水性 吸水性 C2H5OH 去结晶水 胆矾 作干燥剂 C H2O C2H4 H2O 糖等 无水 CuSO4 中性气体 无强还原性气体 非碱性气体 可干燥 1700 与 Na2O2作 用 Na2O2 SO2 Na2SO42Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O22Na2O2 2SO3 2NaSO4 O2 4 酸雨的形成和防治 酸雨的形成是一个十分复杂的大气化学和大气物理过程 酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质 其中又以硫酸 为主 从污染源排放出来的 SO2 NOx NO NO2 是酸雨形成的主要起始物 因为大气中的 SO2在光照 烟尘 中的金属氧化物等的作用下 经氧化 溶于水等方式形成 H2SO4 而 NO 被空气中氧气氧化为 NO2 NO2直接溶于 水形成 HNO3 造成了雨水 pH 值降低 便形成了酸雨 硫酸型酸雨的形成过程为 气相反应 2SO2 O2 2SO3 SO3 H2O H2SO4 液相反应 SO2 H2O H2SO3 2H2SO3 O2 2H2SO4 总反应 2325 22224 222 MnFeCuV SOH OOH SO 硝酸型酸雨的形成过程为 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 引起硫酸型酸雨的 SO2人为排放主要是化石燃料的燃烧 工业尾气的排放 土法炼硫等 引起硝酸型酸雨的 NOx 人为排放主要是机动车尾气排放 酸雨危害 直接引起人的呼吸系统疾病 使土壤酸化 损坏森林 腐蚀建筑结构 工业装备 电信电 缆等 酸雨防治与各种脱硫技术 要防治酸雨的污染 最根本的途径是减少人为的污染物排放 因此研究煤炭中硫 资源的综合开发与利用 采取排烟脱硫技术回收二氧化硫 寻找替代能源 城市煤气化 提高燃煤效率等都是防 止和治理酸雨的有效途径 目前比较成熟的方法是各种脱硫技术的应用 在含硫矿物燃料中加生石灰 及时吸收燃烧过程中产生的 SO2 这种方法称为 钙基固硫 其反应方程式为 SO2 CaO CaSO3 2CaSO3 O2 2CaSO4 也可采用烟气脱硫技术 用石灰浆液或石灰石在烟气吸收塔内循环 吸 收烟气中的 SO2 其反应方程式为 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O SO2 CaCO3 CaSO3 CO2 2CaSO3 O2 2CaSO4 在冶金工业的烟道废气中 常混有大量的 SO2和 CO 它们都是大气的污染物 在 773 和催化剂 铝矾土 的作用下 使二者反应可收回大量的硫黄 其反应原理为 SO2 2CO S CO2 4 硫酸 稀 H2SO4具有酸的一般通性 而浓 H2SO4具有酸的通性外还具有三大特性 SO42 的鉴定 干扰离子可能有 CO32 SO32 SiO32 Ag PO43 等 4 待测液澄清液白色沉淀 说明待测液中含有 SO42 离子 硫酸的用途 制过磷酸钙 硫酸铵 硫酸铜 硫酸亚铁 医药 炸药 用于铅蓄电池 作干燥剂 制挥发 性酸 作脱水剂和催化剂等 二 硫酸的工业制法 接触法 1 生产过程 三阶段SO2制取和净化SO2转化为 SO3SO3吸收和 H2SO4的生成 三方程4FeS2 s 11O2 g 2Fe2O3 s 8SO2 g H 3412 kJ mol 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 196 6 kJ mol SO3 g H2O l H2SO4 l H 130 3 kJ mol 三设备沸腾炉接触室吸收塔 有 关 原 理 矿石粉碎 以增大矿石与 空气的接触面 加快反 应速率 逆流原理 热交换器 目的 冷热气体流向相反 冷的 SO2 O2 N2被预热 而 热的 SO3 SO2 O2 N2 被冷却 逆流原理 98 3 的浓硫酸 从塔顶淋下 气体由下往 上 流向相反 充分接触 吸收更完全 设备中 排出的 气 体 炉气 SO2 N2 O2 矿尘 除 尘 砷硒化合物 洗涤 H2O 气 干燥 净化气 SO2 N2 O2 SO2 O2 N2 SO3尾气 SO2及 N2 O2 不能直接排入大气中 说 明 矿尘 杂质 易使催化剂 中毒 H2O 气 腐蚀设备 影响 生产 反应条件 理论需要 低温 高压 催化剂 实际应用 400 500 常压 催 化剂 实际用 98 3 的浓硫酸吸收 SO3 以免形成酸雾不利于气 体三氧化硫被进一步吸收 2 尾气处理 氨水 NH4 2SO3 NH4 2SO4 SO2 NH4HSO3 三 氧族元素 1 氧族元素比较 原子半径 O S Se Te 单质氧化性 O2 S Se Te 单质颜色 无色 淡黄色 灰色 银白色 单质状态 气体 固体 固体 固体 氢化物稳定性 H2O H2S H2Se H2Te 最高价含氧酸酸性 H2SO4 H2SeSO4 H2TeO4 2 O2和 O3比较 O2O3 42SO H 222 含含ONSO 5 高压放电 电解 MnO2 颜色无色气态 淡蓝色 气味无刺激性特殊臭味 水溶性臭氧密度比氧气的大 密度臭氧比氧气易溶于水 氧化性强 不易氧化 Ag Hg 等 极强 O3 2KI H2O 2KOH I2 O2 易氧化 Ag Hg 等不活泼金属 漂白性无有 极强氧化性 作消毒剂和脱色剂 稳定性 3O2 2O3 2O3 3O2 常温 缓慢 加热 迅速 相互关系臭氧和氧气是氧的同素异形体 3 比较 H2O 和 H2O2 H2OH2O2 电子式 化学键极性键极性键和非极性键 分子极性有有 稳定性稳定 2H2O 2H2 O2 不稳定 2H2O2 2H2O O2 氧化性较弱 遇强还原剂反应 2Na 2H2O 2NaOH H2 较强 遇还原剂反应 SO2 H2O2 H2SO4 还原性较弱 遇极强氧化剂反应 2F2 2H2O 4HF O2 较强 遇较强氧化剂反应 2MnO4 5H2O2 6H 2Mn2 5O2 8H2O 作用饮用 溶剂等氧化剂 漂白剂 消毒剂 脱氯剂等 典型例题典型例题 例 1 A B C 是在中学化学中常见的三种化合物 它们各由两种无素组成 甲 乙是两种单质 这些化合 物和单质之间存在如下的关系 据此判断 1 在 A B C 这三种化合物中 必定含有乙元素的是 用 A B C 字母填写 2 单质乙必定是 填 金属 或 非金属 其理由是 3 单质乙的化学式可能是 则化合物 B 的化学式是 6 解析解析 本题不仅考查学生对非金属元素的单质及化合物性质的综合认识水平 同时也是对学生思维能力 特别是推理能力的综合检验 题目中的三问 由易到难 考查层次由低到高 着重考查学生的分析 推理 正向 思维与逆向思维 从抽象思维到具体运用等能力 第 3 问又在前两问的基础上考查了学生将元素及其化合物知识 进行归纳整理的能力 1 根据框图所示 单质甲 单质乙 化合物 A 所以 A 中一定含乙元素 甲 B A C 由于甲 乙 为两不同种元素的单质 所以 A 中含有的乙元素一定来自于 B 2 由于 A B 中都含有乙元素 A B 乙 C 乙为单质 说明 A B 中乙元素发生氧化还原反应之后生 成零价乙元素 据同种元素不同价态间氧化还原反应的价态归中原理 可知乙元素在 A B 介于 0 价两端 即为 正价和负价 而只有非金属元素才可能表现正价和负价 所以乙为非金属元素 3 在中学化学中 显正 负价的非金属元素有 Cl S N C H 在此范围中依题进行筛选 S 和 N2均合适 本题可排出下列关系 答案 1 A B 2 非金属 因为 A B 乙 C 且乙为单质 可知乙元素在 A B 中分别呈正 负 所以乙是非金属 3 S H2S 或 N2 NH3 例 2 硫酸铜在加热条件下发生分解反应 生成氧化铜 二氧化硫 三氧化硫和氧气 请用给出的仪器 药品 如图所示 设计一个实验 测定硫酸铜在加热分解时产生的氧气 二氧化硫 三氧化硫与参加反应的硫酸铜的 物质的量的关系 并确定在该条件下硫酸铜分解反应的化学方程式 实验测得数据和有关结果如下 准确弥补量 4 80g 无水硫酸铜 测出量筒中水的体积 折算成标准状况 下气体的体积 为 224mL 干燥管在实验后质量增加 2 56g 实验结束时装置 F 中的溶液变为 Na2SO4溶液 不含其它杂质 请回答 1 硫酸铜加热分解产生的混合气体首先通过 填序号 发生反应的化学方程式为 2 若气流方向从左向右 分解后混合气体依次通过装置的顺序为 填进出口序号 3 装置 D 的作用是 装置 C 的作用是 7 4 根据测得的数据 确定该条件下硫酸铜分解反应的化学方程式 解析解析 由于 CuSO4加热分解产生 3 种气体 为了确定分解反应方程式 必须知道 3 种气体各自的物质的量 由于 SO3 SO2是极易或易溶于水的气体 故最终制用气排水量气的只能是 O2 干燥管实验质量增加是吸收的 SO2 水已被浓 H2SO4吸收 但需注意 SO3与 NaHSO3溶液反应时又产生了 SO2 n CuSO4 0 03mol n 总 SO2 0 04mol molg g 160 80 4 0 04 0 03 mol 0 01mol SO3 2NaHSO3 Na2SO4 2SO2 H2O n g 1mol 2mol 1mol 0 1mol 0 02mol 0 01mol n 原 SO2 n 总 SO2 n 生 SO2 0 04mol 0 02mol 0 02mo l n O2 0 01mol molL L 4 22 224 0 故 n SO3 n SO2 n O2 n CuSO4 0 01 0 02 0 01 0 03 1 2 1 3 答案 1 F SO3 2NaHSO4 Na2SO4 2SO2 H2O 2 1 10 9 6 5 3 4 8 7 2 3 干燥 SO2和 O2 保证后面碱石灰吸收的是 SO2 4 3CuSO4 3CuO 2SO2 SO3 O2 例例 3 室温时 H2S 和 O2的混合气体 100mL 点燃后充分反应 剩余 25mL 求 H2S 和 O2的体积比 解析解析 剩余的 25mL 气体可能是什么 H2S O2和 SO2 SO2 若 H2S 过量 余 25mL H2S 则参加反应的 75mL 50mL SH V 2 3 2 75mL 25mL 50 25 25 3 1 2 O V 3 1 SH V 22 O V 若为 O2和 SO2 则 O2过量 据 2H2S 3O2 2SO2 2H2O V 2 3 2 3 2LH2S 完全反应 体积减少 3L 现减少 100mL 25mL 75mL 则需 H2S 的体积为 75mL 50mL O2的体积为 75mL 75mL 50mL 100mL 不可能 3 2 两种反应物完全反应 产物为 S SO2和 H2O 设 H2S 的体积为 aO2的体积为 b 则 aH2S bO2 a b S b SO2 aH2O 2 3 2 a a b 100 a 50mL b 50mL 体积比为 1 1 b 25 2 a molg g 64 56 2 8 跟踪训练跟踪训练 一 选择题 只有一个合理答案 一 选择题 只有一个合理答案 1 某学生课外活动小组利用图 4 9 装置做如下实验 在试管中注入某无色溶液 加热试管 溶液颜色变为红色 冷却后恢复无色 则原溶液可能是 A 溶有的品红溶液 B 溶有的酚酞溶液 C 溶有的酚酞溶液 D 溶有的品红溶液 2 SO 3 NH 2 SO 2 Cl 2 工业上从含硒的废料中提取硒的方法之一是用 H2SO4和 NaNO3处理废料 获得亚硒酸和少量硒酸 加入盐酸 共热 硒酸被转化为亚硒酸 2HCl H2SeO4 H2SeO3 Cl2 H2O 再将 SO2通入亚硒酸的溶液中 单质硒 即析出 据此下列叙述正确的是 A H2SeO4氧化性弱于 Cl2 B 二氧化硫的还原性强于 Se C 亚硒酸的氧化性强于硫酸 D 析出 1molSe 需 H2SeO3 SO2 H2O 各 1mol 3 一定量的锌与 100 mL 18 5 mol L 1的浓 H2SO4充分反应后 锌完全溶解 同时生成标准状况下的气体 33 6 L 将反应后的溶液稀释至 1 L 测得溶液中 c H 0 1 mol L 1 则生成的气体中 SO2和 H2的体积比为 A 1 2 B 2 1 C 1 4 D 4 1 4 下列叙述符合氧族元素随着核电荷数的增加性质递变规律的是 A 氢化物稳定性逐渐增强B 最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱 C 单质溶 沸点逐渐升高 D 单质的密度逐渐变大 5 右图是一套检验气体性质的实验装置 向装置中缓慢地通入气体 A 若关闭活塞 则品红溶液无变化而澄清石灰 水浑浊 若打开活塞 则品红溶液褪色 据此判断气体 A 和洗气瓶内溶液 Y 分别可能是 Y 品红 石灰水 ABCD ASO2H2SCO2Cl2 Y饱和 NaHCO3浓硫酸Na2SO3溶液Na2CO3溶液 6 硫酸生产中 是根据化学平衡原理来确定的条件或措施有 A 矿石加入沸腾炉之前先粉碎B 使用 V2O5作催化剂 C 接触氧化在常压下进行D 净化后炉气中要有过量的空气 二 选择题 有二 选择题 有 1 2 个合理答案 个合理答案 7 高氯酸是最强的酸 60 的高氯酸溶液加热不分解 但浓度再高就不稳定 受热易分解 热浓的高氯酸遇有机 物易爆炸 纯高氯酸的沸点是 130 现在 70 的商品高氯酸 为使其进一步浓缩 所采取的正确措施是 A 加入浓 H2SO4后 再小心常压蒸馏 B 加入浓 H2SO4 再进行减压蒸馏 C 含仪器连接处的橡皮塞应塞紧 防止漏气 D 各仪器连接处必须用磨口玻璃装置 8 把二氧化硫通入硝酸铁溶液中 溶液由棕黄色变为浅绿色 但立即又变为棕黄色 这时若滴加氯化钡溶液 则 产生白色沉淀 在上述一系列变化过程中 氧化剂是 A SO2 B Fe3 C H2SO4 D HNO3 9 将含 a mol Na2SO3 的溶液与含 b mol Na2S 的溶液混合后 无明显现象 若再加稀硫酸 则立即出现黄色沉淀并 有能使品红褪色的气体产生 则 a 与 b 的比值为 A 大于 2 B 小于 2 C 等于 2 D 大于 1 2 9 10 已知 2H2S SO2 3S 2H2O S 2H2SO4 浓 3SO2 2H2O 3S 6KOH 2K2S K2SO3 3 H2O 则下列说法正确的是 A 反应 说明能与酸反应 具有碱性氧化物的通性 B 反应 改用稀硫酸 则放出 H2 C 反应 和 说明硫具有两性元素的性质 D 上述反应说明硫既有氧化性又有还原性 11 将过量的 SO2气体通入下列溶液中 最终没有沉淀的是 A Na Al OH 4 B BaCl2 C Ba NO3 2 D NaSiO3 12 下列反应的离子方程式中 错误的是 A 将 SO2通入 Ca ClO 2溶液 Ca2 2ClO SO2 H2O CaSO3 2HClO B 用氨水吸收少量的二氧化硫气体 2NH3 H2O SO2 2NH4 SO32 H2O C Cl2通入 Na2SO3溶液中 Cl2 SO32 H2O 2H SO42 2Cl D 硫酸氢钠溶液与氢氧化钡溶液以等物质的量混合 SO42 2H Ba2 2OH BaSO4 2H2O 13 若发现 114 号新元素 R 下列有关 R 可能具有的性质不合理的是 A R 是金属元素B R 的单质可作半导体 C R 不存在稳定的气态氢化物D R 的最高价氧化物对应水化物为酸且酸性较强 三 实验题三 实验题 14 右图是检验某物质某项性质的实验装置 打开分液漏斗的旋钮 往双叉试管中慢慢滴入液 体 b 时 a c 两处即有气体 M N 产生 已知 M N 分别是 R 元素的气态氢化物和氧化物 两物质分子中原子个数相等 且每个分子均含有 1 个 R 原子 二者的摩尔质量之比为 17 32 1 M N 填化学式 2 a c 两处分别盛有黑色物质和白色物质 它们可能是 B 可能是 试剂 3 从双叉试管上部内壁 观察到的现象是 原因是 用化学方程式表示 4 装置乙的作用是 离子方程式是 15 根据下图装置进行实验 并按要求填空 B 品红溶液 C 碘淀粉溶液 D Ba OH 2溶液 F 酚酞烧碱溶液 1 通入空气 加热 A 处 打开 开关 关闭 开关 写出 A 处高温下的化学反应方程式 并指出电子转移 方向和数目 将生成物通入 C 的现象是 D 中的现象是 离子方程式为 2 继续通入空气加热 A 处 同时关闭 开关 打开 开关 并加热 E 处 并写出 E 处 的化学方程式 将 E 处产物通入 F 中的现象是 16 某校学生活动小组设计如图所示装置探究工业制硫酸接触室中反应产物 并测定此条件下二氧化硫的转化率 实验时 装置 D 锥形瓶中溶液产生白色沉淀 装置 E 中溶液褪色 10 浓硫酸 V2O5 亚硫酸钠 固体 冰水品红溶液 烧碱溶液 O2 浓硫酸 ABCDEF 1 装置 B 的三个作用是 2 实验过程中 当 V2O5表面红热后 应将酒精灯移开一会儿后再继续加热 其原因是 3 D 中锥形瓶盛放的溶液可以是 选填序号 少量澄清石灰水 少量小苏打溶液 少量氯化钡溶液 少量硝酸钡溶液 反应停止后 要通过装置 D 锥形瓶中产生的白色沉淀的量 测定已被氧化的二氧化硫的量时 在滤出沉淀前必须 进行的一步实验操作是 简述过程 4 若从锥形瓶溶液中得到的沉淀质量为 m g 要测定该条件下二氧化硫的转化率 实验时还需要测定的数据 是 选填序号 二氧化硫的转化率是 用含有 m a b c d 中的一种或几种字母的 代数式表示 装置 F 增加的质量 a g 装置 A 中亚硫酸钠减少的质量 b g 装置 B 增加的质量 c g 装置 E 增加的质量 d g 四 无机题四 无机题 17 归纳整理是科学学习的重要方法之一 在学习了氧族元素的各种性质后 可归纳整理出如下表所示的表格 部 分 性质 元素 8O16S34Se52Te 单质熔点 218 4113450 单质沸点 183444 66851390 主要化合价 2 2 4 6 2 4 6 原子半径逐渐增大 单质与 H2反应情况点燃时易化合加热化合加热难化合不能直接化合 请根据表 2 回答下列问题 1 硒的熔点范围可能是 2 碲的化合价可能有 3 硫 硒 碲的氢化物水溶液的酸性由强至弱酌顺序是 填化学式 4 氢硒酸有较强的 填 氧化性 或 还原性 因此放在空气中长期保存易变质 其可能发生的化学 方程式为 5 工业上 Al2Te3可用来制备 H2Te 完成下列化学方程式 A12Te3 A1 OH 3 H2Te 6 右图所示为氧族元素单质与 H2反应过程中的 能量变化示意图 其 中 a b c d 分别表示氧族中某一元素的单质 E 为相同物质的量的 11 单质与 H2反应过程中的能量变化 反应的热效应 则 b 代表 d 代表 均写单质名称 18 固体 A 和