硫及其硫的化合物讲义

硫及其硫的化合物Ⅰ.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。Ⅱ.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。Ⅲ.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。=1\*GB3①与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成低价态）加热2Na+S===Na2S（剧烈反应并发生爆炸）加热加热2Al+3SAl2S3（制取Al2S3的唯一途径）加热加热Fe+SFeS（黑色）加热2Cu+SCu2S（黑色）点燃=2\*GB3②与非金属反应点燃S+O2SO2S+H2H2S（说明硫化氢不稳定）加热=3\*GB3③与化合物的反应加热加热S+6HNO3（浓）H2SO4+6NO2↑+2H2O加热S+2H2SO4（浓）2SO2↑+2H2O加热加热3S+6NaOH2Na2S+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①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。点燃②硫化氢的化学性质点燃点燃A．可燃性：当≥2/1时，2H2S+O22S+2H2O（H2S过量）点燃当≤2/3时，2H2S+3O22SO2+2H2O（O2过量）当时，两种反应物全部反应完，而产物既有硫又有SO2B．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③H2S的水溶液叫氢硫酸，是二元弱酸。3．硫的氧化物（1）二氧化硫：①SO2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。②SO2是酸性氧化物，能跟水反应生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸。③SO2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+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl④SO2也有一定的氧化性2H2S+SO2==3S↓+2H2O⑤SO2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）⑥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、SO3SO2CO2SO3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+H2OH2SO3中强酸CO2CO2CO2+H2OH2CO3CO2CO2SO3+H2O==H2SO4(强酸)与碱反应SO2SO2SO2Ca(OH)2CaSO3↓Ca(HSO3)2清液白清液Ca(OH)2CaCO3↓Ca(HCO3)2清液白↓清液SO3+Ca(OH)2==CaSO4(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+CCO2+C=2CO还原性有无与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：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：①直接引起人的呼吸系统疾病；②使土壤酸化，损坏森林；③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773Ｋ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+CO4．硫酸①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：浓H浓H2SO4氧化性Br2(I2、S)+SO2+H2OS、△C、△Al(或Fe)冷足量Cu、△足量Zn、△Fe2+HBr(HI、H2S)SO2+H2OSO2+CO2+H2O钝化→运装浓H2SO4CuSO4+SO2+H2OZnSO4+SO2(后有H2)+H2OFe3++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+H2OC2H4+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1700②SO42—的鉴定（干扰离子可能有：CO32-、SO32-、SiO32-、Ag＋、PO43－等）：待测液澄清液白色沉淀（说明待测液中含有SO42-离子）③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=-3412kJ/mol2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；△H＝-196.6kJ/molSO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)；△H=-130.3kJ/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.O2SO2、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＞H2TeO42．O2和O3比较O2O3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）稳定性高压放电＞高压放电3O22O32O3===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H2O2H2OH2O2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电解稳定电解2H2O2H2↑+O2↑MnO2MnO22H2O22H2O+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Ⅳ.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。【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+BA+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：①准确弥补量4.80g无水硫酸铜；②测出量筒中水的体积（折算成标准状况下气体的体积）为224mL；③干燥管在实验后质量增加2.56g；④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_____________。（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】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（0.04－0.03）mol=0.01molSO3+2NaHSO3==Na2SO4+2SO2+H2O△n(g)1mol2mol1mol0.1mol0.02mol0.01moln(原SO2)=n(总SO2)－n(生SO2)=0.04mol－0.02mol==0.02moln(O2)==0.01mol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）3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑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】剩余的25mL气体可能是什么？①H2S②O2和SO2③SO2①若H2S过量，余25mLH2S则参加反应的=75mL×=50mL=75mL×=25mL=（50+25）︰25=3︰1②若为O2和SO2则O2过量，据：2H2S+3O2=2SO2+2H2O△V23232LH2S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+aH2Oa+b=100a=50mLb=50mL体积比为1:1。b-=25Ⅴ.跟踪训练一、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．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1mol3．一定量的锌与100mL18.5mol·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33.6L。将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液中c(H+)＝0.1mol·L－1。则生成的气体中SO2和H2的体积比为（）A．1：2B．2：1C．1：4D．4：14．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ABCDASO2H2SCO2Cl2Y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1～2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.HNO39．将含amolNa2SO3的溶液与含bmolNa2S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2C．等于2 D．大于1/210．已知①2H2S+SO2==3S↓+2H2O②S+2H2SO4（浓）==3SO2↑+2H2O③3S+6KOH==2K2S+K2SO3+3H2O则下列说法正确的是（）A．反应①说明能与酸反应，具有碱性氧化物的通性B．反应②改用稀硫酸，则放出H2C．反应②和③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．NaSiO312．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↓+2HClOB.用氨水吸收少量的二氧化硫气体：2NH3·H2O+SO2＝2NH4++SO32-+H2OC.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↓+2H2O13．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①开关，关闭②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①开关，打开②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。（1）装置B的三个作用是①；②；③。（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）。①少量澄清石灰水②少量小苏打溶液③少量氯化钡溶液④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mg，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）。①装置F增加的质量ag②装置A中亚硫酸钠减少的质量bg③装置B增加的质量cg④装置E增加的质量dg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