人教版高中化学必修二 硫及其化合物 化工生产中的重要非金属元素(第3课时不同价态含硫物质的转化)

第五章化工生产中的重要非金属元素

第一节硫及其化合物第3课时不同价态含硫物质的转化

自然界中硫的存在和转化1.自然界中不同价态硫元素间的转化【情境·思考】在古代中国,稀硫酸被称为“绿矾油”。《黄帝九鼎神丹经诀》卷九中就记载着“炼石胆取精华法”,即干馏石胆(胆矾)而获得硫酸。绿矾油是一种无色黏稠液体,可用于除掉兵器上的铁锈。实验室模拟此过程:可以用FeSO4·7H2O加强热,用加冰水混合物的U形管冷凝即可,用NaOH吸收SO2,理论可得29.5%的H2SO4。(1)上述过程硫的化合价如何变化?你能预测生成的含铁化合物是什么吗?(2)试写出反应的化学方程式。提示:(1)反应中有硫酸和SO2生成,故硫的化合价降低;由氧化还原反应的规律可知铁的化合价一定升高,故产物为Fe2O3。(2)反应化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O,SO3+H2O====H2SO4。高温====2.硫元素不同化合价之间的相互转化(1)硫的化合价与性质的关系(2)设计实验实现不同价态含硫物质的转化序号转化目标转化前的含硫物质选择试剂转化后的含硫物质①-2→0H2S________S___②0→-2S__H2S________________O2(不足)SO2H2Fe或CuFeS或Cu2S序号转化目标转化前的含硫物质选择试剂转化后的含硫物质③-2→+4H2S________SO2④0→+4S__SO2⑤+4→0SO2___S⑥+4→+6SO2__SO3___H2SO4⑦+6→+4H2SO4___SO2O2(足量)O2H2SO2Cl2Cu书写有关化学方程式:①______________________________________②____________________________________________

③_____________________2H2S+O22S+2H2O,SO2+2H2S====3S+2H2OH2+SH2S,Fe+SFeS或2Cu+SCu2S2H2S+3O22SO2+2H2O点燃====△====△====△====点燃====④____________⑤___________________⑥___________________

___________________________

⑦Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑S+O2SO2SO2+2H2S====3S+2H2O2SO2+O22SO3Cl2+SO2+2H2O====H2SO4+2HCl点燃====△催化剂△====【巧判断】(1)硫在过量、纯净的O2中燃烧的产物是SO3。 (

)提示:×。硫与O2反应的产物是SO2而不是SO3。(2)将SO2通入氢硫酸中,若出现黄色浑浊,则证明SO2具有氧化性。 (

)提示:√。将SO2通入氢硫酸中,发生反应SO2+2H2S====3S↓+2H2O,SO2表现氧化性。(3)在反应H2S+H2SO4(浓)====S↓+SO2↑+2H2O中,氧化产物为SO2,还原产物为S。 (

)提示:×。根据氧化还原反应规律分析反应

,氧化产物为S,还原产物为SO2。【情境·思考】大型节日时,人们经常会燃放烟花爆竹等。但这会带来很大的空气污染,近几年,越来越多的城市全年全区域禁止燃放烟花爆竹。(1)燃放爆竹时的主要反应是S+2KNO3+3C====K2S+3CO2↑+N2↑,S发生了什么变化?表现什么性质?提示:反应中S的化合价降低,发生还原反应,表现氧化性。(2)燃放爆竹时会闻到强烈的刺激性气味,你知道其中的原因吗?提示:燃放爆竹时S与空气中的氧气反应生成有刺激性气味的SO2气体。知识点不同价态含硫物质的转化【重点释疑】1.常见含硫的物质的转化2.不同价态硫的化合物的转化(1)价态与性质①-2价硫处于最低价态,只有还原性,可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S;②0价、+4价硫处于中间价态,既有氧化性又有还原性;③+6价硫处于最高价态,只有氧化性。注意浓硫酸在一定条件下与金属或还原性盐反应时既体现强氧化性又体现酸性,如Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑。△====(2)价态变化规律当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,如:(3)含硫物质的连续氧化

【思考·讨论】把SO2气体通入BaCl2溶液中,产生了白色沉淀,该沉淀的成分是什么?请解释原因。提示:白色沉淀为BaSO4。SO2气体通入BaCl2溶液中,不会直接与BaCl2反应,SO2与水反应生成H2SO3,H2SO3被氧气氧化为H2SO4,H2SO4与BaCl2反应生成BaSO4沉淀。【案例示范】【典例】酸雨被人们称为“天堂的眼泪”或“空中死神”,具有很大破坏力。目前,我国的酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、江西以及沿海的福建、广东等地,占我国国土面积的30%。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pH4.734.634.564.554.55分析数据,回答下列问题:(1)①雨水样品的pH变化的原因是什么?(科学探究)②如何用实验验证①中变化原因?(证据推理)③如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合,pH将如何变化?原因是什么?(科学探究)(2)减少酸雨产生的途径有哪些?(社会责任)【解析】(1)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:SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O2====2H2SO4。②可以通过检验不同时间的雨水中的浓度大小确定2H2SO3+O2====2H2SO4的发生。分别取2mL0h和3h的雨水于试管中,加入等量盐酸酸化,再加入等量足量的BaCl2溶液,盛有3h的雨水的试管中溶液更浑浊,说明浓度大。③雨水和自来水混合,应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应:H2SO3+HClO====H2SO4+HCl(或SO2+2H2O+Cl2====H2SO4+2HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。(2)减少酸雨的产生需减少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。答案:(1)①雨水中存在反应SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O2====2H2SO4,酸性增强,pH变小②分别取2mL0h和3h的雨水于试管中,加入等量盐酸酸化,再加入等量足量的BaCl2溶液,盛有3h的雨水的试管中溶液更浑浊,说明浓度大,说明2H2SO3+O2

====2H2SO4的发生③变小;自来水使用Cl2消毒,含有Cl2和HClO,与雨水混合发生反应H2SO3+HClO====H2SO4+HCl(或SO2+2H2O+Cl2====H2SO4+2HCl)酸性增强,pH变小(2)①少用煤作燃料;②燃料脱硫;③开发新能源【迁移·应用】1.已知X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖粉末变黑。A与X反应的转化关系如图所示,其中反应条件及部分产物均已略去,则下列有关说法正确的是 (

)A.X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的强氧化性B.若A为铁,则足量A与X在室温下即可完全反应C.若A为碳单质,则将C通入少量的澄清石灰水中,一定可以观察到有白色沉淀产生D.工业上,B转化为D的反应条件为高温、常压、使用催化剂【解析】选D。X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖粉末变黑,则X是硫酸,D和水反应生成硫酸,则D是三氧化硫,B和氧气反应生成三氧化硫,则B是二氧化硫。浓硫酸使蔗糖变黑的现象主要体现了它的脱水性,A错误;若A是铁,常温下,铁与浓硫酸发生钝化现象,所以铁不能完全溶解,B错误;若A是碳,浓硫酸和碳反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,二氧化碳和少量氢氧化钙反应生成可溶性的碳酸氢钙,C错误;工业上,二氧化硫转化为三氧化硫的反应条件为高温、常压、使用催化剂,D正确。2.亚硫酸钠中+4价的硫既有氧化性又有还原性。现有试剂:氯水、硫化钠溶液、亚硫酸钠溶液、稀硫酸、氢氧化钠溶液。世纪金榜导学号(1)要证明亚硫酸溶液具有还原性,应选用什么试剂?会观察到什么现象?写出反应的离子方程式。(2)要证明亚硫酸钠溶液具有氧化性,应选用什么试剂?会观察到什么现象?写出反应的离子方程式。(3)如何通过实验证明亚硫酸钠已被氧化?实验操作步骤实验现象①②【解析】根据氧化还原反应的特点,要证明Na2SO3有氧化性,则应加入还原性试剂,反之,要加入氧化性试剂。Na2SO3与Na2S在酸性条件下反应生成单质S,碱性条件下不反应。通过验证亚硫酸钠溶液中是否含有,即可确定其是否被氧化。答案:(1)氯水氯水褪色H2SO3+Cl2+H2O====+2Cl-+4H+(2)硫化钠溶液、稀硫酸有淡黄色沉淀生成6H+++2S2-====3S↓+3H2O(3)取少量亚硫酸钠溶液于试管中,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,则亚硫酸钠已被氧化【课堂回眸】第1课时硫和二氧化硫第五章

第一节硫及其化合物

1.能从物质类别和硫元素化合价的角度认识硫和二氧化硫的性质，强化“证据推理与模型认知”能力的发展。2.了解二氧化硫与水反应的可逆性，二氧化硫的漂白性及其与氯气漂白原理的不同。核心素养发展目标二、二氧化硫内容索引NEIRONGSUOYIN一、硫及其单质硫及其单质LIUJIQIDANZHI011.硫——重要的非金属元素(1)硫位于元素周期表中的第

周期第

族，硫原子最外层有

个电子，在化学反应中容易

电子，形成

价硫的化合物。(2)硫元素的原子半径比氯原子半径

，硫原子得电子能力比氯原子

，硫化氢的稳定性比氯化氢

。(3)硫元素的非金属性比氧元素

，在富含氧气的地表附近的含硫化合物中，硫常显

价，氧为

价。知识梳理三ⅥA6得到－2大弱弱弱＋4或＋6－22.硫单质(1)物理性质①单质硫俗称

，是一种

晶体，质脆，易研成粉末。②难溶于水，微溶于

，易溶于

。硫黄黄色酒精二硫化碳(2)化学性质写出下列反应的化学方程式S＋FeFeSS＋2CuCu2SS＋H2H2SS＋O2SO2氧化还原归纳总结(1)从物质类别和元素化合价角度理解硫的化学性质：(2)硫在一定条件下与大多数金属反应生成相应的金属硫化物，与变价金属反应生成其低价金属硫化物。(3)硫与氧气反应，不论氧气是否足量、浓度如何，其一步反应都只能生成SO2，不能生成SO3。1.根据硫的性质，回答下列问题：(1)单质间发生化合反应，能否生成Fe2S3或CuS?深度思考提示

不能。单质硫与变价金属铁或铜化合只能生成FeS或Cu2S。(2)铁与硫反应生成FeS，与氯气反应生成FeCl3，能否说明氯气的氧化性比硫强？提示能。氯气将铁氧化为＋3价，而硫只能将铁氧化为＋2价。2.硫与热碱液反应生成金属硫化物和亚硫酸盐。如3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。(1)该反应中硫体现的性质是________________。(2)氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____。(3)试管内壁上附有硫单质时，能否用酒精洗涤，如不能，用什么洗涤？(从硫的物理性质及化学性质两个角度分析)氧化性和还原性2∶1提示

因为硫微溶于酒精，所以不能用酒精洗涤。应用二硫化碳或热的氢氧化钠溶液溶解洗涤。相关链接硫与银、汞的反应及其应用一般说来，S不能使具有可变化合价的金属显高价，且S与大多数金属的反应需在加热条件下才能完成，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。①利用Ag和S的反应可以鉴别出真假银：用一布条沾上少量硫黄粉末在待鉴别的器皿表面用力摩擦，若摩擦处出现黑斑则说明是真银，否则为假银。②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，所以若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，残余的部分可覆盖硫粉处理，以免汞蒸气中毒。解析硫单质或含硫物质在空气中燃烧时应生成SO2，而不能直接生成SO3。1.下列说法不正确的是A.硫是一种难溶于水的黄色固体B.硫与铁反应生成硫化亚铁C.单质硫既有氧化性，又有还原性D.硫在过量纯氧中的燃烧产物是三氧化硫跟踪强化123√2.下列物质中，不能由单质直接化合生成的是①CuS

②FeS

③SO3

④H2S

⑤FeCl2A.①③⑤ B.①②③⑤C.①②④⑤ D.全部解析①硫的氧化性较弱，和变价金属反应生成低价态金属化合物，硫和铜反应生成Cu2S；②硫和铁反应能生成FeS；③硫和氧气反应生成SO2而不是SO3；④硫和氢气反应生成H2S；⑤氯气的氧化性较强，和变价金属反应生成高价态金属化合物，氯气和铁反应生成FeCl3。√1233.除去试管壁上附着的硫，可采用的方法是A.通入氢气后加热B.伸入灼热的铁丝

C.用水洗涤D.用二硫化碳洗涤后再用水洗解析硫与氢气反应需要加热，实验操作复杂，且产物硫化氢有毒；硫与铁反应需要加热，其产物硫化亚铁固体会附着在试管壁上；硫难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，试管壁上的硫可用二硫化碳溶解而除去。123√返回02二氧化硫ERYANGHUALIU1.实验探究实验一：SO2的物理性质知识梳理现象：液面迅速

，最后充满试管。结论：SO2有

气味，

溶于水。上升刺激性易实验二：SO2的化学性质用水溶性实验所得溶液做下列实验操作现象结论pH试纸_______________________溶液_____

，

漂白石蕊溶液变红SO2的水溶液显酸性变红SO2的水溶液显酸性不能振荡后

，再加热溶液_________________________________________________溶液红色褪去恢复红色SO2具有漂白性，但生成的无色物质不稳定2.物理性质颜色状态气味毒性密度溶解性

色气体

气味有毒比空气___

溶于水(1∶40)无刺激性大易3.化学性质(1)从物质分类的方面分析SO2性质SO2+Ca(OH)2===CaSO3↓+H2OSO2+CaO===CaSO3SO2+H2OH2SO3正反应：化学上通常把向生成物方向进行的反应叫做正反应。逆反应：向反应物方向进行的反应叫做逆反应。可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。(2)从元素化合价变化角度分析SO2性质H2SO4+2HCl2SO33S+2H2O(3)SO2的特性——漂白性可使某些有色物质(如品红溶液)生成不稳定的无色物质，若加热，可恢复原来的颜色。归纳总结二氧化硫与氯水的漂白性比较4.用途二氧化硫常用作漂白剂、杀菌消毒剂、食品添加剂。1.氯气和二氧化硫都能使品红溶液褪色，原理是否相同？若将等物质的量的氯气和二氧化硫气体相混合后漂白能力是否会增强？提示不同，氯气使品红溶液褪色是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性，可以将有色物质氧化成无色物质，此过程是不可逆的，而二氧化硫使品红溶液褪色是可逆的。若将等物质的量的氯气和二氧化硫气体相混合后，在溶液中发生反应SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，从而失去漂白能力。深度思考2.可逆反应是在相同条件下能同时向正、反两个方向进行的反应。下列反应不属于可逆反应的是________。③④⑤3.三氧化硫具有酸性氧化物的通性。写出下列反应的化学方程式。(1)三氧化硫与水剧烈反应生成硫酸提示SO3＋H2O===H2SO4(2)三氧化硫与碱(石灰乳)反应提示SO3＋Ca(OH)2===CaSO4＋H2O(3)三氧化硫与氧化钙反应提示SO3＋CaO===CaSO4(4)三氧化硫通入氯化钡溶液中有沉淀生成提示SO3＋BaCl2＋H2O===BaSO4↓＋2HCl4.向盛有下列溶液的试管中分别通入SO2气体：①紫色石蕊溶液；②NaOH溶液(滴有酚酞溶液)；③品红溶液；④溴水。请回答下列问题：(1)试管①中的现象是_________________，发生反应的化学方程式为____________________。紫色石蕊溶液变红SO2＋解析SO2与H2O反应生成H2SO3，能使紫色石蕊溶液变红。(2)试管②中的现象是__________，发生反应的化学方程式为______________________________，若继续通入过量的SO2，则发生反应的化学方程式为_____________________________。红色变浅Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3解析向NaOH溶液中通入少量SO2生成Na2SO3，SO2过量后生成NaHSO3。SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O(3)试管③中的现象是______________，若将吸收SO2的溶液加热，现象是_____________。品红溶液褪色解析SO2使品红溶液褪色表现的是其漂白性。溶液恢复红色(4)试管④中的现象是__________。溴水褪色解析SO2具有还原性，能使溴水褪色。(5)上述实验，SO2表现出酸性氧化物性质的是_____(填序号，下同)，SO2表现出漂白性的是____，SO2表现出还原性的是____。①②③④相关链接(1)根据SO2分子中S的价态可知，SO2中的S在反应中既可得到电子也可失去电子，既具有氧化性又具有还原性。SO2的性质可总结为“三性一特性”：“三性”指氧化性(主要指SO2＋2H2S===3S＋2H2O)、还原性(能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色)、酸性氧化物的通性；“一特性”指漂白性(能使品红溶液褪色，但加热后溶液又恢复红色)。(2)特别提示①褪色不都是漂白，有机色质(如纸张、布条)被氧化或因为发生化合反应而褪色称为漂白，无机离子或分子因为发生氧化还原反应而褪色不叫漂白，如SO2将MnO还原为Mn2＋，不是漂白。②SO2的漂白是“化合型”漂白，即与有色物质化合生成无色不稳定化合物，与SO2是酸性气体、有还原性无关。SO2的漂白具有选择性，不能漂白酸碱指示剂。1.下列反应中，SO2作还原剂的是A.SO2＋NaOH===NaHSO3B.SO2＋H2O2===H2SO4C.SO2＋2H2S===3S＋2H2OD.2Mg＋3SO2=