高中化学 《硫的转化》学案6 鲁科版必修1（通用）VIP

第3节 硫的转化黑火药是我国古代的四大发明之一，你了解黑火药的成份吗？火柴是生活中不可缺少的物品，你知道火柴头是由什么物质组成的吗？逢年过节燃放的爆竹的场面大家都见过，你知道爆竹的成份吗？汽车轮胎所用的橡胶有很好的弹性和强度，你知道是什么成份起了主要作用吗？如果不小心，一支体温计被打破，水银易挥发，且蒸气对人体有害，你知道怎样及时地加以处理吗？酸雨是怎样形成的？要想解决这一系列的生产、生活问题，必须学习一种很重要的非金属元素硫。硫及其化合物有什么样的性质，它们在自然界和实验室中又是如何相互转化的呢？ 研习教材重难点研习点1 自然界中的硫1硫的存在在自然界里，硫既有游离态，又有化合态，游离态的天然硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里，煤中也含有少量硫。由于自然硫的存在，人类从远古时代起就知道硫了。大约在4000年以前，埃及人曾利用硫燃烧生成的气体漂白布匹。以化合态存在的硫分布很广，主要是硫化物和硫酸盐，如黄铁矿、黄铜矿、石膏、芒硝等。硫的化合物也常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里。硫还是某些蛋白质的组成元素，人体内平均含有0.2的硫。1 自然界中不同价态的硫元素间的转化【领悟整合】大气中SO2主要有三个来源：化石燃料的燃烧、火山爆发和微生物的分解作用。在自然状态下，大气中的SO2，一部分被绿色植物吸收；一部分则与大气中的水结合，形成H2SO4，随降水落入土壤或水体中，以硫酸盐的形式被植物的根系吸收，转变成蛋白质等有机物，进而被各级消费者所利用，动植物的遗体被微生物分解后，又能将硫元素释放到土壤或大气中，这样就形成一个完整的循环回路。2认识硫单质（1）硫的主要同素异形体：单斜硫、斜方硫。（2）硫的物理性质：硫单质为淡黄色晶体，密度为水的两倍，难溶于水、微溶于乙醇、易溶于CS2，熔点112.8，沸点444.6。3化学性质：（1）与金属发生反应：CuSCu2S FeSFeS （S表现氧化性）【知识链接】S的特殊性质与Hg、Ag的反应一般说来，S是不能使具有可变化合价的金属显高价的，且S与大多数金属的反应须加热才能完成但是S与Hg、Ag等不活泼金属的反应在常温下就能进行，且能使Hg显高价。利用Ag和S的反应，可用简易的方法鉴别出真假银：用一布条沾上少量硫黄粉末在待鉴别的器皿表面用力磨擦，如被磨擦处出现黑斑则说明是真银，否则为假银。利用Hg和S的反应可以消除温度计、气压计、血压计等被打破后汞的毒害，所以，汞不慎洒落在地面上，要立即打开门窗通风，并尽量设法收集起来，残余的部分，可覆灭盖硫粉处理，以免汞蒸气中毒。此外硫化汞还要用作红色颜料（朱砂），在书面上盖的印章，所用的红色印泥就是用朱砂做的。（2）与非金属发生反应SO2SO2（S表现还原性）（3）与氧化性酸浓HNO3、浓H2SO4发生反应S6HNO3（浓）H2SO4+6NO2+2H2O（S表现还原性）S2H2SO4（浓）3SO2+2H2O（S表现还原性）4用途：硫单质制硫酸，做橡胶制品的硫化剂，制黑火药、火柴、农药等。【领悟整合】硫元素常见的价态有1、0、4、+6价，硫单质由于处于中间价态而即有氧化性，又有还原性。在加热或点燃的情况下可被氧气、硝酸等强氧化剂氧化。硫在与金属反应时表现出一定的氧化性，与变价金属反应时一般生成低价化合物，其氧化性比氯气弱。典例1：关于硫的叙述正确的是A硫的非金属性较强，所以只以化合态存在于自然界B分离黑火药中的硝酸钾、炭、硫要用到二硫化碳、水以及过滤操作C硫与金属或非金属反应均作为氧化剂D1.6 g硫与6.4 g铜反应能得到8.0 g纯净硫化物研析：元素在自然界的存在形式虽与化学活泼性有关，但不能以非金属性强弱作为判定依据，如O、N、S的非金属性并不弱，但在自然界仍存在游离态的单质O2、N2、S，A项不正确分离黑火药中三组分可利用它们溶解性的差异：先用CS2处理，使硫溶解，过滤后蒸发滤液，得晶体硫；滤渣再用水处理，溶去硝酸钾，过滤，又得滤渣（炭粉）；滤液经蒸发、浓缩、结晶，得到硝酸钾B项正确硫单质为零价，是中间价态，与金属反应时显氧化性；硫与非金属性比它强的非金属（如氧、氯、氟等）反应时硫显还原性C项不正确硫与铜化合只能生成硫化亚铜：2Cu S Cu2S128 32 1606.4 g 1.6 g 8.0 g答案：BD典例2：在空气中加热S粉和Fe粉的混合物，可观察到下列现象：（1）有淡蓝色火焰，且生成刺激性气味的气体。（2）混合粉末变红，放出热量，最后变成黑色固体。（3）不时有火星从混合物中射出。请分别写出以上三种情况发生反应的化学方程式：研析：之所以产生（1）之现象，是由S粉与空气中的O2发生了反应。（2）现象表明有FeS生成，这是本实验的主反应。（3）现象是Fe粉与空气中O2反应的结果。答案：（1）SO2SO2 （2）FeSFeS （3）3Fe2O2Fe3O4研习点2 不同价态硫元素间的转化1 硫元素间的转化网络图特别说明：相同价态的硫的化合物，通过酸碱反应规律加以联系(上面纵行)如：H2SH2S(溶液) NaHSNa2SSO2H2SO3NaHSO3Na2SO3不同价态的硫及其化合物，通过氧化还原反应规律加以联系(上面横列)如H2SSSO2SO3H2SO4由图知：H2S只有氧化性，S、SO2既有氧化性，又有还原性，H2SO4中的S只有氧化性。把以上两条规律建立的联系结合起来。即形成了硫及其化合物的完整的知识网络。【品思感悟】用氧化还原反应理论为依据，紧紧抓住硫元素价态变化这根主线，以元素价态变化为横列，以化合物之间的转变为纵行，纵横归纳，结线连网，使零碎的知识系统化，规律化，记忆起来容易，使用起来方便。2SO2（1）物理性质二氧化硫为无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。（2）化学性质二氧化硫是酸性氧化物，具有酸性氧化物的一切通性：SO2H2OH2SO3；SO2CaOCaSO3；SO22NaOHNa2SO3H2O；SO2NaOHNaHSO3；SO22NH3H2O(NH4)2SO3H2O；SO2Ca(OH)2CaSO3H2O（吸收SO2）SO2H2ONa2SNa2SO3H2S （酸性：H2SO3H2S）；SO2NaHCO3NaHSO3CO2 （酸性：H2SO3H2CO3）；SO22NaHCO3Na2SO32CO2H2O （SO2量不足时）。氧化性：SO22H2S3S2H2O （气体或溶液中均可进行）还原性：能被Cl2、Br2、I2、Fe3、KMnO4、HNO3等强氧化剂氧化生成SO42-。例如：SO2X22H2OH2SO42HX （XCl、Br、I）漂白性：SO2可以使品红溶液褪色。注意，SO2能使氯水、KMnO4溶液等褪色，这是因为SO2具有还原性的缘故。【辨析比较】氯气、二氧化硫、活性炭漂白原理的比较Cl2的漂白性主要是因为它溶于水生成了HClO。该酸有很强的氧化性。可将有色物质氧化成无色物质。这种氧化作用非常迅速。由于色素的结构被破坏。因此。Cl2的漂白作用是不可复原的。成为永久性漂白。与Cl2不同。SO2的漂白作用。不是因为SO2具有氧化性。而是SO2溶于水生成了亚硫酸。亚硫酸跟有色物质结合生成一种无色的不稳定的化合物。这种作用较慢。且生成的化合物不稳定。加热时。会有SO2分解出来。溶液又会恢复成原来的颜色。因此。SO2的漂白作用是不能持久的。而活性炭的漂白为物理性吸附。属物理变化。3浓硫酸的强氧化性：浓硫酸是强氧化性酸，可以氧化大多数金属(除Pt和Au)和其他还原性物质(H2S、Fe2+等)。Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O(氧化性、酸性)C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O(氧化性)2FeSO4+2H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+SO2+2H2O(氧化性)H2S+H2SO4(浓)S+SO2+2H2O(氧化性)在以上反应中，浓硫酸一般被还原为SO2。常温时，Al、Fe在浓硫酸中钝化，其实质是浓H2SO4使Al、Fe氧化生成致密的氧化物保护膜。【积累活用】叠加化学反应方程式的计算技巧有些体系不只涉及一个反应，且不同的反应之间存在着某种联系，对于这样的体系，叠加化学反应方程式可使用解决的问题简便、明了。叠加化学反应方程式的关键问题是量的关系的衔接和确定，确定量的关系常用待定系数法，它的理论依据是质量守恒。Na2S+H2SO4Na2SO4+H2S Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2+H2O所以可得总的化学方程式：2Na2S+Na2SO3+3H2SO43Na2SO4+3S+3H2O从以上总化学方程式非常容易看出：当Na2S和Na2SO3的物质的量比为21时，没有气体放出；当大于21时，有H2S放出；当小于21时，则有SO2放出。4接触法制硫酸简介（1）含硫矿物燃烧生成二氧化硫（2）二氧化硫气的净化（3）二氧化硫被催化氧化成三氧化硫（4）用98.3%的硫酸吸收三氧化硫（5）根据需要稀释浓硫酸典例3：将等物质的量的SO2气体和Cl2同时作用于湿润的红色布条则布条的颜色A变白B不变C先褪色后又复原D变为无色研析：二氧化硫和氯气虽然都能使湿润的红色布条褪色。但等物质的量的二氧化硫和氯气同时作用于湿润的有色布条时则发生反应：SO2Cl22H2OH2SO42HCl。不再具有漂白作用。布条的颜色保持不变。答案：B典例4：向50mL18mol/L的硫酸中加入足量的铜片并加热，被还原的硫酸的物质的量A等于0.9mol B大于0.45mol、小于0.9molC等于0.45mol D小于0.45mol研析：题目所给出的“18mol/L”的硫酸为浓硫酸(隐含条件)。由方程式Cu+2H2SO4CuSO4+SO2+2H2O知：2molH2SO4参加反应，被还原的H2SO4为1mol。若0.05180.9(mol)H2SO4都参加反应，被还原的H2SO4应为0.45mol。但在题目所给条件下，随反应进行，H2SO4的量减少，硫酸由浓变稀，稀硫酸不能氧化铜，亦即0.9molH2SO4不可能完全与铜反应。答案：D。研习点3 酸雨及其防治1酸雨的形成酸雨中的酸度主要是硫酸和硝酸造成的，它们占总酸度的92%以上。其余为一些弱酸。我国的酸雨主要是硫酸型酸雨。一般认为：“酸雨”是由于大量含硫燃料的燃烧排放的SO2等酸性气体进入大气后造成局部地区大气中的SO2富集在水凝结过程中溶解于水形成H2SO3。然后经空气中的尘粒等污染物的催化作用。氧化成H2SO4随雨水降下形成酸雨。主要反应如下：2SO2+O22SO3 SO3+H2OH2SO4SO2+H2OH2SO3 2H2SO3+O22H2SO4(酸性增强)2酸雨的危害：酸雨危害很大，能直接破坏森林、草原和农作物。使土壤酸性增强。使湖泊酸化。还会加速建筑物、桥梁、工业设备等的腐蚀。3酸雨的防治（1）对酸性物质的排放加以控制。（2）开发清洁能源典例5：下列做法中不会造成大气污染的是A燃烧含硫的煤 B焚烧树叶C燃烧氢气 D燃放烟花爆竹研析：本题是以当前敏感的环境污染源为背景考查是否能够将所学知识用于分析重要的社会现象。理解大气污染产生的本质。含硫的煤、树叶以及烟花爆竹等物质都含有C、N、S等元素，它们燃烧后产生严重污染大气的CO、氮氧化物、SO2等有害气体，H2是理想的燃料，燃烧热值高，而且燃烧产物是水，无污染。答案：C典例6： SO2被认为是造成大气污染的“首犯”，大气中的SO2主要来源于化石燃料（煤、石油）的燃烧。下列与SO2污染有关的是酸雨现象伦敦“毒雾事件”洛杉矶“光化学烟雾”事件温室效应A B C D研析：SO2在空中遇水蒸气形成亚硫酸、硫酸随雨水降落到地面，俗称“酸雨”。1952年12月5日到8日，伦敦上空出现的“毒雾”4天内导致4000人死亡，事件过后的两个月内还陆续有8000人死亡。这种“毒雾”就是工厂排出的SO2气体。SO2气体主要引发气管炎、冠心病、肺结核等。洛杉矶“光化学烟雾”是由汽车排放的尾气造成的。尾气的成分为臭氧、氮氧化物、乙醛等气体，它笼罩在城市的上空，在阳光的照射下，呈现浅蓝色光辉，它刺激人的眼睛和呼吸道，并使人感到不同程度的头疼。“温室效应”主要是由CO2等引起。答案：C【知识链接】石膏：是一种结晶水合物，带两个结晶水的CaSO4叫石膏（CaSO42H2O），通常为白色固体，微溶于水。石膏可用于制作各种模型及医疗上用它作石膏绷带；水泥厂用它来调节水泥的凝结速度；豆腐制作过程还可用它作凝固剂。硫酸钡（BaSO4）：硫酸钡非常稳定， 不溶于水 ， 不溶于酸，对X射线有阻抑作用。因此，硫酸钡常用做钡餐、白色颜料等。 探究解题新思路 基础思维探究题型一、环境保护典例1：酸雨主要是大量燃烧含硫燃料释放出SO2所造成的，试回答下列问题：（1）现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：测试时间/h01234雨水的pH4.734.624.564.554.55分析数据，回答下列问题：雨水样品的pH变化的原因是（用化学方程式表示）_。如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变_，原因是（用化学方程式表示）_。（2）你认为减少酸雨产生的途径可采用的措施是_。少用煤作燃料把工厂烟囱造高燃料脱硫在已酸化的土壤中加石灰开发新能源ABCD（3）有人在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地表面SO2浓度在20世纪的6070年代的10年间，由发电厂排放出的SO2增加了35%，但由于建筑高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取？简述其理由研析：（1）酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2（或HClO）的反应（2）减少酸雨的形成须减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源（如煤的气化和液化），燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源（如氢能、核能等），都是有力措施。（3）将烟囱建高，并没有减少SO2的排放，只是将SO2在地表的含量降了下来，无疑将增加高空中SO2的浓度，酸雨依旧会形成答案：（1）SO2H2OH2SO3，2H2SO3O22H2SO4小H2SO3HClOH2SO4HCl（或SO22H2OCl2H2SO42HCl）（2）C（3）不可取因SO2的排放总量没有减少，所以进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害友情提醒：接触和认识化学与环境的关系，强化环保意识，是化学学习的一项重要内容。因而关于环境保护的内容，如环境污染、环境监测、污染物的处理及防措施等，都应引起重视。拓展变式1常见的污染物分为一次污染物和二次污染物。二次污染物是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或微生物作用下，发生变化所生成的新污染物。如反应2NOO22NO2中，二氧化氮为二次污染物。下列3种气体：硫化氢 二氧化硫 汽油，其中能生成二次污染物的是A B C D全部都是1研析：上述3种气体本身属于大气的污染物，即一次污染物。硫化氢还原性很强，易燃烧、氧化转化成二次污染物二氧化硫。二氧化硫与水结合生成亚硫酸，进一步被氧化成硫酸，增加酸雨的酸度。汽油不完全燃烧，生成剧毒的一氧化碳气体。上述3种气体都可转化为二次污染物。答案：D。题型二、物质的分离提纯典例2：在二氧化碳中混有少量的二氧化硫、三氧化硫、氯化氢杂质。设计一种一步只除去一种杂质，最后得到干燥纯净二氧化碳的实验方案。试回答：（1）使气体经过各试剂(自选)的顺序为_；（2）写出有关的离子方程式：_。研析：首先确定除各种杂质应采用的试剂。除去SO3可选用浓硫酸使它溶解，这样可以不影响CO2、SO2和HCl。除去SO2的试剂在CO2为主气体时，不能用NaOH，可用酸性KMnO4溶液，但HCl也溶于KMnO4溶液中，甚至HCl会被氧化生成Cl2(带入新的杂质)。若选用NaHCO3，虽能除SO2，但同时也除去了HCl，所以也不能选用。但若在除SO3之后除去HCl可选用NaHSO3饱和溶液，可不影响CO2、SO2。其后再用饱和NaHCO3除SO2即可。气体用溶液洗气后必然混有水蒸气，可用干燥剂除之。答案：（1）浓硫酸饱和NaHSO3饱和NaHCO3浓硫酸（或无水氯化钙等酸性或中性干燥剂）。（2）HSO3-+H+H2O+SO2，HCO3-+SO2HSO3-+CO2。启发引申：题中除HCl、SO2选用酸式盐溶液是为避免不必要的干扰。比如：用Na2CO3除去CO2中的SO2，会因CO2与Na2CO3作用生成NaHCO3而损失主气体；用Na2SO3除去SO2中的HCl，也会因SO2与Na2SO3生成NaHSO3而损失SO2。拓展变式2实验室里需要纯净的氯化钠溶液，但现有的氯化钠晶体中混有少量硫酸钠和碳酸氢铵，设计一组实验去杂质。试简单回答下列问题。（1）除去碳酸氢铵，用加热方法好，还是加入强碱微热的方法好?答：_，原因是_，判断碳酸氢铵已完全除去的方法是_。（2）加热的固体残渣溶于水后，应该用氯化钡溶液还是硝酸钡溶液除去SO42-?答：_，原因是_，判断SO42-已完全除去的方法是_。2研析：解析解答除杂质题的思路是：不增：即不增加新的杂质，增加了要设法除尽。不减：不减少欲被提纯的物质。易分离：即被提纯的物质与杂质容易分离。易转变：即加入的试剂能把杂质转变为被提纯的物质，或转变为气体、沉淀、易溶物而除去。 由此可知答案。答案：（1）加热方法好；碳酸氢铵可全部分解，无残余物，而加强碱只除去NH4+，且消耗了试剂；将湿润红色石蕊试纸放在试管口不变蓝色，则分解已完全。（2）用BaCl2溶液为好，避免溶液中引入NO3-；取少量的上层清液，滴加BaCl2溶液，如不产生浑浊，表示SO42-已完全除去。题型三、有关硫及其化合物相互转化的计算典例3：将含有amolNa2SO3的溶液跟含有bmolNa2S的溶液混合后无明显现象。若再加入稀H2SO4，则立即出现浅黄白色硫沉淀。有关叙述不正确的是A若ab12，生成S和SO2 B若ab12，生成S而无SO2C若ab12，生成S和H2S D若ab13，生成S、SO2、H2S研析：S2-与SO32-在非酸性环境中难以反应，所以Na2SO3与Na2S溶液混合无明显现象，加酸对氧化剂SO32-的氧化性起加强作用，因而即发生氧化还原反应：2Na2S+Na2SO3+3H2SO43SS+3Na2SO4+3H2O。按上反应方程式，Na2SO3与Na2S物质的量之比为12，只析出S。在加入足量硫酸的前提下，若Na2S过量，即ab12，则Na2S与H2SO4反应逸出H2S；若Na2SO3过量，即ab12，则H2SO4与Na2SO3反应逸出SO2。但总不会同时逸出H2S和SO2，因为它们也会反应(2H2S+SO23S+2H2O)。答案：D。启发引申：氧化还原反应中的另一规律性，即酸性加强使氧化剂的氧化性加强在此得到体现。本题先分析各反应物按反应方程式计算进行反应时的情况，再对某一种反应物过量的情况进行讨论。拓展变式3若向含少量水蒸气的容器中通入SO2与H2S共1.00 mol，且知H2S过量，充分反应后，所得的氧化产物比还原产物多8.0 g，则通入的SO2和H2S的物质的量之比可能是A11B12C21D133研析：（差量法）H2S和SO2的反应方程式如下：2H2SSO23S2H2OSO22H2S3S2H2OS（氧化、还原产物之差）1 mol 32 gn（SO2） 8.0 gn（SO2）0.25 mol，n（SO2）n（H2S）0.25 mol（1.00 mol0.25 mol）13。答案：D 综合思维探究题型一、学科内综合题典例4： 下列实验过程中产生的现象与对应的图形相符的是A NaHSO3粉末加入HNO3溶液中 B H2S气体通入氯水中 C NaOH溶液滴入Ba(HCO3)2 D CO2气体通入澄清石灰水中 研析：亚硫酸钠加入硝酸溶液中，硝酸跟亚硫酸氢钠间可能发生氧化还原反应（生成氮的氧化物和硫酸盐），所以一开始就会有气体产物，题给图像中的曲线不能正确反映实际情况。硫化氢通入氯水中，很容易发生下列反应：H2S+Cl2=2HCl+S。所以，反应一开始溶液的pH会降低。图像错误。氢氧化钠滴入碳酸氢钡溶液中，一开始就会有沉淀生成。图像也不正确。CO2通入澄清石灰水中，反应分两个阶段。先是：CO2+Ca2+2OH-=CaCO3+H2O；再是：CaCO3+CO2+H2O=Ca2+2HCO3-。对应的溶液的导电性先减弱，再增强。图像基本正确。答案： D考向指南：图像信息与化学反应信息的相互转换，这是近几年出现的一个新热点，大家要加以充分重视。审读图像题的关键是剖析图像中的化学含义。题中四组物质之间的化学反应是大家所熟悉的，但这里是要求把图像中的曲线跟化学反应的结果联系起来。拓展变式4 常温下，将Fe粉和S粉混合，不发生反应某课外活动小组将Fe粉和S粉按物质的量比11混合均匀，并置于水平放置且隔绝空气的玻璃管中，加热片刻，反应开始，然后撤去酒精灯，发现反应仍能剧烈进行，并使生成的固体呈红热状态试回答：（1）上述现象说明了_（2）将生成的黑色固体置于稀H2SO4中，有气体放出，写出发生反应的离子方程式_（3）已知H2S是一种剧毒、有刺激性气味的气体，试说明实验室制取H2S时应采用的一条安全措施：_4研析：（1）撤去酒精灯，反应仍能继续，表明有热量来源热量何来？只能说反应是放热反应。（2）FeS与H2SO4发生复分解反应。（3）应将多余的H2S吸收或通过通风橱排走，以免中毒。答案：（1）Fe与S的反应是放热反应（2）FeS2HFe2H2S（3）在制H2S的反应装置和收集装置后连接盛有NaOH（aq）或CuSO4（aq）的洗气瓶（或制取H2S时在通风橱中进行）。题型二、实际应用题典例5：工业制CuSO4时，不是直接用铜跟浓硫酸在加热条件下反应，而是将铜丝浸入稀硫酸中，再不断由容器下部吹入细小的空气泡。这样做的好处是 。研析： 铜与浓硫酸的反应为：Cu2H2SO4（浓）CuSO4SO22H2O。分析反应方程式可知：由于浓H2SO4有1/2表现氧化性，1/2表现酸性，导致浓H2SO4的利用率只有50%。又由于生成的二氧化硫是有毒气体，也是引起酸雨的主要成分，所以工业上一般不采用此法。本题所给方法的反应方程式为：2Cu2H2SO4O22CuSO42H2O。可知：硫酸仅表现酸性。对比以上两种方法，不难看出，这样做的好处主要有两条：减少了硫酸的用量，提高了硫酸的利用率不会产生对大气有污染的二氧化硫。答案： 减少了硫酸的用量，提高了硫酸的利用率。不会产生对大气有污染的SO2。方法导引： 在人类文明程度越来越高的今天，人类对自然界的负面影响也逐步体现出来。那就是资源问题的污染问题。因此，这类题目除了考虑原理、设备、成本等，要重点考虑原料利用率和环境污染问题。拓展变式5 甘蔗糖厂在生产过程中需要使用SO2气体，为此，需要在燃烧炉中燃烧硫磺（沸点为445）。在生产中发现如下情况：当液态硫表面上方3 mm左右空间的温度为360380时，燃烧硫磺的火焰呈蓝色；当温度超过450，火焰呈白色，此时硫磺消耗的速度加快，但SO2产率明显降低，在输送SO2的管道中也随之出现较严重的堵塞。试解释其原因。5研析：题目提供了3个温度数据，燃烧温度：1个高于硫的沸点，1个低于硫的沸点。温度高于硫沸点时，硫变成了气态，火焰呈白色正是混有大量硫蒸气的原因。答案：温度高，导致液态硫磺大量蒸发，硫蒸气来不及燃烧而部分随产生的SO2一同输送出去，故硫磺消耗速度加快，SO2产率反而下降。在输送过程中，硫磺蒸气冷凝成固体硫严重堵塞输送管道。题型三、实验操作题典例6：长期存放的亚硫酸钠可能会被部分氧化，现通过实验来测定某无水亚硫酸钠试剂的纯度。实验步骤如下：称量a g样品，置于烧杯中。加入适量蒸馏水，使样品溶解。加入稀盐酸，使溶液呈强酸性，再加过量的BaCl2溶液。过滤，用蒸馏水洗涤沉淀。加热干燥沉淀物。将沉淀物冷却至室温后，称量。重复、操作直到合格，最后得到b g固体。回答下面问题：（1）本实验中是否能用Ba（NO3）2代替BaCl2?_；其理由是 。（2）步骤中加盐酸使溶液呈强酸性的目的是 。（3）步骤的“合格”标准是： 。（4）实验测得样品中无水亚硫酸钠占原有样品的质量分数是 。（列出算式不需化简）研析： Na2SO3容易被空气中的O2氧化为Na2SO4，但a g样品配成溶液加入HCl后，Na2SO3已经转化为SO2，再加BaCl2就只得BaSO4沉淀。通过BaSO4的质量b g求出变质生成的Na2SO4的质量即可。具体的操作及设问均围绕不使Na2SO3沉淀及精确称量沉淀的质量展开，在注意原理分析的同时也要注意实验技巧的分析。答案：（1）不能在酸性溶液中，NO3能将SO32氧化成SO42，造成结果错误。（2）保证得到的沉淀都是BaSO4，没有BaSO3。（3）连续两次称量的质量不变（4）（a g142 gmol1）100%总结提升：涉及到测定样品中亚硫酸钠的质量分数，包括了测定步骤、操作、试剂的选择以及定量计算，综合程度较高。亚硫酸钠被部分氧化，样品中必同时含有亚硫酸钠和硫酸钠，实验目的是测定亚硫酸钠的含量。其原理是先测定硫酸钡沉淀质量换算为硫酸钠的质量，即可求出亚硫酸钠的质量。实验的关键是除去样品中的SO32，且让硫酸钠沉淀完全。在解答过程中一要引导学生明确实验测定的原理，形成正确的解题方法思路；二要通过问题分析如：BaCl2必须过量的原因、如何确定BaCl2是否过量的方法等，培养自己的发散思维能力。拓展变式6为了证明铁和硫反应产物中铁的化合价，下面是某同学设计的实验过程的一部分： 请回答以下问题：（1）混合粉末A中硫粉过量的原因是 ；（2）反应在“惰气环境”中进行的原因是 ；（3）操作是用烧热的玻璃棒点触混合粉末，反应即可持续进行，说明_；（4）操作的作用是_。反应方程式是 。也可改用加入_（5）操作稀H2SO4煮沸的目的是 ；（6）为证明产物中铁的价态，对D溶液的实验操作最好是 。6研析：只要搞清设计实验的目的和原理，结合硫和铁反应的特点，注意空气的氧化性，即可迎刃而解。答案：（1）防止因铁粉过量而使滤渣C中的铁粉与H2SO4反应，生成Fe2干扰实验。（2）防止环境中的O2参与反应（3）硫和铁粉反应是放热的（4）除去混合物中的硫粉3S6KOH2K2SK2SO33H2O CS2（5）防止H2SO4溶解的氧气氧化生成的Fe2（6）加入煮沸的KSCN溶液看是否变为血红色溶液题型四、学科间渗透题 典例7： 如图所示装配好装置，待内外空气压强不变时标注出水银液面的刻度（用红漆），取下橡皮塞，在玻璃燃烧匙中加入硫粉，用酒精灯点燃迅速移入锥形瓶中并塞紧橡皮塞，硫粉安静地燃烧，水银柱推向左管，当火焰熄灭后，静置，水银柱又慢慢回到原标定的刻度。简要回答下列问题：（1）水银柱推向左管说明什么？（2）硫粉未燃尽时火焰就熄灭了。说明 。（3）根据水银柱最后又回到原先标定的刻度。可得到什么结论？（4）根据反应方程式SO2SO2和上述结论又可推导出什么（或证明什么）？研析： （1）我们都知道“热胀冷缩”的道理，水银柱推向左管，显然是气体受热膨胀的原因。而“热”哪里来？那必然是反应放出来的。因此，该反应是放热反应。（2）硫粉燃烧，实际上是硫粉与空气中的氧气反应，二者缺一不可，硫粉未燃尽时火焰就熄灭显然是氧气消耗完的原因。（3）水银柱最后又回到原先标定的刻度，从直觉上应该是容器中气体的压强、体积、物质的量等指标反应前后没有改变，由此可得结论。（4）从化学方程式中我们可以看出，反应消耗的氧气与生成的SO2的分子数相同，联想到第（3）问的结论，可知，同温同压下，相同体积的气体含有相同的分子数。答案：（1） 该反应是放热反应； 气体受热膨胀。（2）瓶内氧气已耗尽。（3）同温同压下，反应消耗的氧气与生成的SO2，体积相同； 压强同； 物质的量同。（4）同温同压下，相同体积的气体含有相同的分子数。友情提醒：分析简答题首先要熟悉题中情景，然后联系已有知识，有时还要结合其他学科的知识全面条理地回答。本题的结论本身是同学们非常熟悉的，也正因为这样，有部分同学感觉不好回答，认为这些结论是理所当然的。殊不知，我们看上去非常简单的结论也是通过前人大量的实验得出的，同学们可以通过本题认真地体会一下。拓展变式7据报道，1952年2月，某城市雾大无风，家庭和工厂排出的烟雾经久不散。大气中SO2的含量高达3.8 mgm3，烟尘达4.5 mgm3，居民健康普遍受到危害，4天之内死亡人数约4000人。回答：（1）流经该城市的主要河道也因此而受到污染，引起鱼类死亡。这与此种类型大气污染形成_有关。（2）这种大气污染对人体_系统的危害最大。将会造成_等病症（举2种主要病症）。（3）大气中的SO2将直接危害陆生高等植物的_组织。（4）为了防止这种污染，硫酸厂可用氨水吸收SO2。其离子方程式为 。（5）目前一种比较有效的方法是：用直升飞机喷撒白垩粉（CaCO3）以降解其污染，其化学方程式为 。7研析：本题讨论的是以二氧化硫的污染与防治为中心的环保问题，综合了生物、化学、人类健康等方面的知识。答案：（1）酸雨（2）呼吸呼吸困难、咳嗽、喉痛、支气管哮喘、肺气肿等（任2种）。（3）叶（4）2NH3H2OSO22NH4+SO32H2O（5）CaCO3CaOCO2；CaOSO2CaSO3；2CaSO3O22CaSO4 创新思维探究题型一、开放探究题 典例8：某课外小组利用下图所示装置分别做如下实验：（1）在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是_溶液；加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是_。（2）在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液变为红色，冷却后恢复无色，则此溶液可能是_溶液，加热时溶液由无色变为红色的原因是_。研析：由实验装置和试验过程可以看出：受热时，有气体从溶液中逸出，导致溶液的颜色发生变化；冷却后，逸出的气体重新溶解，得到原来的溶液，所以又恢复原溶液的颜色水中溶解什么样的气体可有这样的性质呢？可从中学所学有关红色溶液的实验及气体的酸碱性不同等方面予以讨论。（1）若水中溶有碱性气体，中学阶段常见的是NH3，且滴有酚酞试液，则溶液呈红色。加热时随NH3的不断逸出，溶液碱性变弱，红色逐渐变浅。停止加热后恢复到原来的温度，NH3重新溶解在水中，溶液又恢复原来的红色。（2）若水中溶有酸性气体，如HCl、SO2等，滴入酚酞试剂，溶液无色，加热即使能使酸性气体全部逸出，溶液也只能呈中性，还是不能变红色，况且酸性气体全部逸出是不可能的。若酸性气体的水溶液中滴有石蕊试液，则溶液显红色，与（2）题题意不符。酸性气体中，还有一个较特殊的SO2若水中溶有品红和SO2，则所得溶液无色；加热时，水中溶解的SO2及品红吸收的SO2逸出，溶液变为红色停止加热后恢复到原来的温度，SO2重新溶入水中，漂白品红而使溶液褪色。答案：（1）稀氨水和酚酞；稀氨水中的NH3气逸出，所以溶液的颜色变浅。（2）溶有SO2的品红；SO2气体逸出，品红溶液恢复红色课标点击：本题答案不唯一，具有一定的开放性。本题给出实验现象，让学生透过现象探索问题的本质，与通常实验中，我们通过具体实验观察现象过程相反，考查了学生的逆向思维和形象思维能力。这类题型是新课标下的热点题型。拓展变式8将amolH2S和1molO2置于一容积可变的容器中进行反应。在120、101KPa时测得反应前后容器内气体的密度分别为d1和d2，若a的取值不同，H2S的氧化产物可能有下列三种情况：(1)全部是SO2，此时a的取值范围是_；(2)全部是S，此时a的取值范围是_，并且d1_d2(填“大于”、“小于”或“等于”)(3)部分是S，部分是SO2，此时a的取值范围是_。反应所生成的SO2的物质的量为_mol，容器内共有_mol气体(以含a代数式表示)。8研析：根据H2S燃烧通式：xH2S+yO2(3x/2-y)S+(y-x/2)SO2+xH2O将xa,y1代入得：aH2S+O2(3a/2-1)S+(1-a/2)SO2+aH2O由此可得：答案：(1)全部是SO2时，3a/21,即a2/3(2)全部是S时，a/21，即a2，很显然，此时d1d2。(3)部分是SO2，部分是S时，a/213a/2，即3/2a2，此时：生成的SO2为1-a/2mol，容器内共有气体：1- a/2+a1+ a/2mol。题型二、课标思维题典例9： AH等8种物质存在如下转化关系（反应条件，部分产物未标出）。已知：A是正盐， B是能使品红溶液褪色的气体，G是红棕色气体。按要求回答问题：（1）写出下列物质的化学式：A ，B ，C 。（2）写出下列反应的化学方程式：EF ；GH ；D的浓溶液与木炭反应的方程式： 。（3）检验某溶液中是否含D中阴离子的方法是 。研析：本题有两个较为明显的突破口。根据“B是能使品红溶液褪色的气体”可知B是SO2气体，则C是SO3，D是硫酸。根据“G是红棕色气体” 可知G是NO2气体，逆推，F是NO气体，E是NH3。A能与硫酸反应放出SO2，其阴离子必然是亚硫酸根离子或亚硫酸氢根离子，但考虑到是正盐，可以确定其阴离子是亚硫酸根离子；同时A又能与NaOH溶液反应放出氨气，A中必然含有铵根离子。由此判断A为(NH4)2SO3。答案：（1）(NH4)2SO3；SO2；SO3。（2）4NH3+5O24NO+6H2O ，3NO2+H2O=2HNO3+NO，C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O。（3）取少量该溶液于试管中，加足量盐酸酸化，未见白色沉淀产生。再加少量BaCl2溶液，如果出现白色沉淀，则证明有SO42。总结提升：本题为框图型推断题。分析时，要学会如何根据题目图示条件寻找解题突破口，这是解答此类题目的关键。结合有关物质推断确定的过程，一是要进一步熟悉掌握硫及其化合物、氮及其化合物之间的转化关系；二是要注意培养学生分析推理、综合概括的能力。拓展变式9标准状况下，将1L可能含有N2，H2，CO，NH3，NO2，H2S杂质的无色SO2气体，依次通过如下图所示的装置。(各容器中液体均为足量)其变化情况是：气体通过A瓶，浓H2SO4无明显变化，气体体积无变化；气体通过B瓶，饱和Na2CO3溶液质量增加0.5g，气体体积无变化；气体通过C瓶后，再通过D管，灼热的CuO中有红色物质生成。冷却后，气体体积变为888ml(标准状况)；将上述气体通过E后，再通入F中，澄清石灰水变浑浊，同时增重1.54g；气体经过干燥管P后，在量筒H中，收集到水104ml。根据以上实验回答：（1）混合气体中SO2的体积分数为_。（2）混合气体中含有的杂质为_。（3）混合气体中是否含有H2、CO杂质；若有，指出其体积；若无，说明理由。a.H2：_；b.CO： _。 9研析： 气体通过浓H2SO4，体积无变化，说明无NH3和H2S（H2S与浓H2SO4发生氧化还原反应）。气体通过饱和Na2CO3溶液质量增加0.5g，发生了反应：SO2+Na2CO3Na2SO3+CO2 m22.4L44g(64-44)gV(SO2) m(CO2)0.5gV(SO2)0.56L m(CO2)1.1g(SO2)0.56L/1L100%56%通过灼热的CuO有红色物质生成，说明有还原性气体H2或CO或两者皆有。通入澄清石灰水变浑浊，说明有CO2(由两部分组成)，且为1.54g，则中的还原性气体必含CO：CO CO2 Ca(OH)222.4L4gV(CO)(1.54g-1.1g)V(CO)22.4L0.44g/44g0.224L224mL最后得到的气体只能是N2，且V(N2)V(H2O)104mL，S则V(H2)1000ml-888mL112mL。答案：（1）56%；（2）N2，H2，CO；（3）H2112mL；（4）CO224mL 高考思维探究 考题1（2020全国3-6）现有以下几种措施： 对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理， 少用原煤做燃料， 燃煤时鼓入足量空气， 开发清洁能源。其中能减少酸雨产生的措施是A B C D研析：由于煤中含有一定量的硫，煤在燃烧时产生大量的SO2，这是酸雨产生的主要原因之一。所以，如能对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理，比如在其中加入适量氧化钙，将产生的SO2转化成硫酸钙（先生成亚硫酸钙，然后进一步被氧化成硫酸钙），或者开发清洁能源，如氢能源等，少用原煤做燃料，都可以减少酸雨的产生。但燃煤时鼓入足量空气只能促使煤中的各个成分燃烧的更彻底，不能减少SO2的量。答案：C友情提醒：