高三化学一轮复习+专题1第二单元第3讲-硫及其化合物的结构、性质和应用第3课时-硫及其化合物的相互转化++讲义

第3课时硫及其化合物的相互转化（1课时）一、教学流程活动一：构建知识体系问题1：硫元素的化合价与氧化性、还原性之间有什么关系？[例题1]硫在空气中燃烧生成气体A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B变成C，在C里加Na2S产生气体D，把D通入B溶液得浅黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。则A、B、C、D、E分别为()A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、SB．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、SC．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3[答案]B[归纳总结]（一）硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系问题2：硫及其化合物之间的转化规律是什么？练习1．含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品，该工艺流程如图所示，下列叙述不正确的是()A．该过程中可得到化工产品H2SO4B．该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2C．该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和SD．图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O=2FeSO4＋2H2SO4[答案]C[归纳总结]（二）硫及其化合物之间的转化规律(1)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的如：写出②③④反应的化学方程式：②H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O；③Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑；④SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3。(2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的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，可用下图表示注意(1)同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。(2)当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。活动二：重难点突破问题3：同价态硫元素之间的转化也是物质推断的重要突破点，可以从物质类别的角度进行分析与迁移。如：SO2、Na2SO3、NaHSO3之间的转化代表着酸性氧化物、正盐、酸式盐之间的转化；H2S、Na2S、NaHS之间的转化代表着二元弱酸、正盐、酸式盐之间的转化，可类比CO2、Na2CO3、NaHCO3之间的转化。(注：上述转化可通过与酸或碱反应实现) 典例简析[典型题例]二氧化硫和亚硫酸在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对SO2和H2SO3的一些性质进行了探究。回答下列问题：Ⅰ.探究SO2的性质(1)关闭旋塞2，打开旋塞1，注入硫酸至浸没三颈烧瓶中的固体。检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的方法是____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)装置B中试剂X是________，装置D中NaOH溶液的作用是________________________________________________________________________。(3)写出装置C中发生反应的化学方程式：____________________________________________________________________________________________________________。(4)关闭旋塞1后，打开旋塞2，装置E中的Na2S溶液用于验证SO2的________性，装置F中的现象是______________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.探究H2SO3的酸性强于HClO(可能需要的装置和试剂如图所示)(5)所需装置的连接顺序：纯净的SO2→________(填字母)，装置K中反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)能证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（典型题例出处：高三调研试题。推荐理由：本题考查二氧化硫的制备、二氧化硫的漂白性、氧化性、还原性、毒性等；亚硫酸的弱酸性、还原性；本题的综合性强，能够培养学生灵活应用所学知识的能力）[简析]Ⅰ.A中制备二氧化硫：Na2SO3＋H2SO4(浓)=Na2SO4＋H2O＋SO2↑，二氧化硫为酸性气体，X干燥二氧化硫，选用浓硫酸，C中SO2与Na2O2反应，D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气，E装置验证二氧化硫的氧化性，F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气。(1)检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的方法是将带火星的木条放在装置D的试管口，观察木条是否复燃。(2)装置B干燥二氧化硫，盛放的试剂X是浓硫酸，D中盛放的NaOH溶液吸收未反应的SO2，防止污染空气。(3)C中SO2与Na2O2反应生成Na2SO4，反应的化学方程式为SO2＋Na2O2=Na2SO4。(4)E中为硫化钠与二氧化硫发生价态归中反应生成硫单质，二氧化硫表现氧化性；F装置吸收二氧化硫，二氧化硫为酸性气体，F中碱性减弱，红色变浅。Ⅱ.(5)要证明H2SO3的酸性强于HClO，因为二氧化硫与次氯酸根离子发生氧化还原反应，不能直接将二氧化硫通入漂白粉溶液中，应先用二氧化硫制备二氧化碳，通过证明酸性：H2SO3>H2CO3>HClO，从而得出结论。将纯净的二氧化硫通过H使二氧化硫和水反应生成亚硫酸，亚硫酸和碳酸氢钠反应制取二氧化碳，制备的二氧化碳中有二氧化硫，故通入漂白粉溶液之前用酸性高锰酸钾除去二氧化硫气体，再用品红溶液检验二氧化硫是否除净，再通入漂白粉溶液中，K中反应的离子方程式为Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO。(6)I中品红溶液不褪色，K中产生白色沉淀能证明H2SO3的酸性强于HClO。[答案](1)将带火星的木条放在装置D的试管口，观察木条是否复燃(2)浓硫酸吸收未反应的SO2气体，防止污染空气(3)SO2＋Na2O2=Na2SO4(4)氧化溶液红色变浅(5)HJIKCa2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO(6)装置I中的品红溶液不褪色，装置K中溶液中出现白色沉淀[小结](1)该题考查了二氧化硫的制备方法及制备注意点。(2)该题考查了二氧化硫具有漂白性、氧化性、还原性、毒性等性质，综合性较强。(3)该题考查了亚硫酸的弱酸性、还原性。[练习2]某学习小组设计制取SO2并验证其部分性质的实验装置图如图(夹持装置省略)，下列叙述正确的是()A．取反应后D中溶液少许，滴加品红溶液，红色褪去，能说明SO2具有漂白性B．A装置中比较理想的反应物质是Na2SO4固体和浓硫酸C．B装置溶液变红色，说明SO2是酸性氧化物；C装置产生白色沉淀的原因为：BaCl2＋SO2＋H2Oeq\o(=,\s\up7(FeCl3))BaSO3↓＋2HClD．关闭弹簧夹a，打开弹簧夹b，用酒精灯在三颈烧瓶下微热，若能观察到B中长导管口有明显气泡现象，冷却后液体倒吸，就能判断装置A、B气密性良好[解析]氯水中存在的次氯酸具有漂白作用，也可以使品红溶液褪色，故品红褪色不能说明二氧化硫具有漂白性，故A错误；二氧化硫易溶于水，比较理想的反应物质是亚硫酸钠固体和浓硫酸，故B错误；C装置中产生的白色沉淀为BaSO4，故C错误。[答案]D[例题2]硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O，M＝248g·mol－1)可用作定影剂、还原剂。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验方案进行检验：试剂：稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液实验步骤现象①取少量样品，加入除氧蒸馏水②固体完全溶解得无色澄清溶液③____________④____________，有刺激性气体产生⑤静置，__________⑥____________（例题2出处：2018·全国卷Ⅲ，26(1) 题。推荐理由：该题考查了硫代硫酸钠的性质、硫酸根离子的检验方法，注重课本基础知识点的考查，注重物质分离和检验的考查，既弥补客观现实中课堂思维活动多、课堂实验少的缺陷，又常态实现学生的深度思考、深度体验和深度内化。）[解析]Na2S2O3·5H2O晶体样品中含有SOeq\o\al(2－,4)，在SOeq\o\al(2－,4)的检验过程中应防止加入氧化剂，如H2O2会把S2Oeq\o\al(2－,3)氧化为SOeq\o\al(2－,4)，也要防止加入稀H2SO4而引入SOeq\o\al(2－,4)，所以样品加水溶解后应加入过量稀盐酸，发生反应：S2Oeq\o\al(2－,3)＋2H＋=S↓＋SO2↑＋H2O。取上层清液滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓，证明溶液中存在SOeq\o\al(2－,4)。[答案]③加入过量稀盐酸④出现乳黄色浑浊⑤(吸)取上层清液，滴入BaCl2溶液⑥产生白色沉淀问题4：实验室是如何制备二氧化硫的？二氧化硫有那些性质？(1)常用亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫，进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、还原性、氧化性等。①制取原理Na2SO3＋H2SO4(浓)=Na2SO4＋SO2↑＋H2O②综合实验装置(2)实验室也可用铜片与浓硫酸反应制取二氧化硫，进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、还原性、氧化性等。①制取原理：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②综合实验装置 活动三：巩固提升1．如图所示是一系列含硫化合物的转化关系(反应中生成的水已略去)，其中说法正确的是()A．反应①说明SO2具有氧化性，反应②说明SO2具有酸性B．反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1时，则反应物n(SO2)∶n(NaOH)＝1∶2C．反应③④⑤均属于氧化还原反应D．工业上可利用反应②和反应④回收SO22．利用工业废碱渣(主要成分为Na2CO3)吸收硫酸厂尾气中的SO2制备无水Na2SO3的流程如下：下列说法错误的是()A．向大气中排放SO2可能导致酸雨发生B．中和器中发生反应的离子方程式为HSOeq\o\al(－,3)＋OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2OC．进入离心机的分散系是悬浊液D．检验Na2SO3成品中是否含Na2SO4，可选用稀盐酸和Ba(NO3)2溶液3．碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染，同时还能制得氢气，具体流程如下：下列说法正确的是()A．分离器中的物质分离操作为过滤B．膜反应器中，增大压强有利于提高HI的分解速率和平衡转化率C．该工艺中I2和HI的相互转化体现了“碘循环”D．碘循环工艺的总反应为2SO2＋4H2O＋I2=H2＋2H2SO4＋2HI4．某学习小组设计实验探究H2S的性质，装置如图所示。下列说法正确的是()A．若F中产生黑色沉淀，则说明H2SO4的酸性比H2S强B．若G中产生黄色沉淀，则说明H2S的还原性比Fe2＋强C．若H中溶液变红色，则说明H2S是二元弱酸D．若E中FeS换成Na2S，该装置也可达到相同的目的5．(2022江苏高考)室温下，下列实验探究方案不能达到探究目的的是（）选项探究方案探究目的A向盛有溶液的试管中滴加几滴溶液，振荡，再滴加几滴新制氯水，观察溶液颜色变化具有还原性B向盛有水溶液的试管中滴加几滴品红溶液，振荡，加热试管，观察溶液颜色变化具有漂白性C向盛有淀粉溶液的试管中滴加几滴溴水，振荡，观察溶液颜色变化的氧化性比的强D用计测量醋酸、盐酸的，比核溶液大小是弱电解质6．由一种阳离子与两种酸根阴离子组成的盐称为混盐。向混盐Na4S2O3中加入足量稀硫酸，发生反应：2Na4S2O3＋4H2SO4=4Na2SO4＋3S↓＋SO2↑＋4H2O。下列说法正确的是()A．Na4S2O3的水溶液显酸性B．1molNa4S2O3中共含离子数为5NAC．上述反应中，每产生3molS，转移电子的物质的量为6molD．CaOCl2也可称为混盐，向CaOCl2中加入足量稀硫酸会有Cl2产生7．过二硫酸(H2S2O8)可以看成是H2O2中的两个氢原子被两个磺基(—SO3H)取代的产物，下列说法不正确的是()A．H2S2O8中硫的化合价为＋7，具有强氧化性B．H2S2O8中具有强酸性和不稳定性C．H2S2O8能水解，水溶液呈酸性D．Na2S2O8可氧化Fe2＋、I－等还原性微粒8．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是一种常用的食品抗氧化剂(易被氧化)。实验室利用如图所示装置制取少量焦亚硫酸钠，并探究SO2的性质(夹持装置已略去)。请回答下列问题：(实验前已除去装置中的空气)(1)仪器a的名称是________。(2)关闭K2、K3，打开K1，装置B中发生反应的离子方程式为______________________，观察到装置C中产生的现象是__________________。(3)装置D和F的作用是__________________________________________________。(4)实验前，配制亚硫酸钠饱和溶液所用的蒸馏水需经煮沸后迅速冷却，目的是________________________________________________________________________，关闭K1、K3，打开K2，一段时间后装置E中有Na2S2O5晶体析出，装置E中发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________。(5)设计实验验证Na2S2O5晶体在空气中已被氧化，所需试剂为__________________。(6)在测定某葡萄酒中Na2S2O5的残留量时，取40.00mL葡萄酒样品，加入指示剂，用0.01000mol·L－1的碘标准液滴定，当溶液________________，即为终点。测定实验中，消耗碘标准液10.00mL，该样品中Na2S2O5的残留量为________g·L－1(以SO2计算)。[参考答案]1.D解析：反应①中溶液先变蓝后褪色，说明KIO3先转化为I2后转化为I－，SO2体现还原性，A错误；根据原子守恒，当n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1时，n(SO2)∶n(NaOH)＝2∶3，B错误；反应④不是氧化还原反应，C错误；利用反应②④，可以吸收SO2并回收利用，D正确。2.D解析：二氧化硫与水反应生成H2SO3，H2SO3又被空气中的氧气氧化为H2SO4，进入水中形成酸雨，A正确；在中和器中主要是将亚硫酸氢钠转化为亚硫酸钠，主要反应的化学方程式为NaHSO3＋NaOH=Na2SO3＋H2O，离子方程式为HSOeq\o\al(－,3)＋OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O，B正确；经过中和器后的物质既有形成的结晶状的固态物质，也有溶液，因为形成的固态物质颗粒小，因此有胶体存在，进入离心机的分散系是悬浊液，C正确；检验Na2SO3成品中是否含Na2SO4，若用稀盐酸和Ba(NO3)2溶液，H＋、SOeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)会发生氧化还原反应，使SOeq\o\al(2－,3)转化为SOeq\o\al(2－,4)，因此不能检验是否含有Na2SO4，应该用稀盐酸和BaCl2溶液检验，D错误。3.C解析：A项，硫酸和氢碘酸均易溶于水，过滤不能分离硫酸和氢碘酸，错误；B项，膜反应器中，碘化氢的分解反应是气体的物质的量不变的反应，增大压强，平衡不会移动，不能提高HI的平衡转化率，错误；C项，该工艺中在反应器中碘吸收二氧化硫，在膜反应器中生成的碘化氢又分解生成碘，体现了“碘循环”，正确；D项，从流程图可知，在反应器中，I2氧化SO2，生成硫酸和HI，反应方程式为SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI，在500℃时HI分解生成碘和氢气，总反应为SO2＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(I2))H2↑＋H2SO4，错误。4.B解析：硫化氢和硫酸铜反应生成黑色沉淀硫化铜和硫酸，不能说明H2SO4的酸性比H2S强，只能说明硫化铜不溶于硫酸，A项不正确；若G中产生黄色沉淀，证明硫化氢可以被Fe3＋氧化成S，而Fe3＋被还原为Fe2＋，则说明H2S的还原性比Fe2＋强，B项正确；若H中溶液变红色，则说明H2S的水溶液呈酸性，不能说明H2S是二元弱酸，C项不正确；若E中FeS换成Na2S，由于硫化钠可溶于水，无法达到该装置随开随用、随关随停的目的，D项不正确。5.D6.D解析：混盐Na4S2O3中S元素的平均化合价为＋1，应为Na2SO3和Na2S的混盐，Na2SO3和Na2S都是强碱弱酸盐，溶液呈碱性，A错误；Na4S2O3为Na2SO3和Na2S的混盐，所以1molNa4S2O3中共含离子数为(2＋1＋2＋1)NA＝6NA，B错误；由2Na4S2O3＋4H2SO4=4Na2SO4＋3S↓＋SO2↑＋4H2O可知，生成单质硫的S元素化合价由＋1变为0，则每产生3molS，转移电子的物质的量为3mol，C错误；CaOCl2为CaCl2和Ca(ClO)2的混盐，在酸性条件下，发生反应：Cl－＋ClO－＋2H＋=Cl2↑＋H2O，即向CaOCl2中加入足量稀硫酸会有Cl2产生，D正确。7.A解析：H2O2中O元素的化合价为－1，过二硫酸(H2S2O8)可以看成是H2O2中的两个氢原子被两个磺基(—SO3H)取代的产物，S的化合价没有变化，仍为＋6价；Na2S2O8的氧化性是－1价O的氧化性，故A错误；H2S2O8中磺基(—SO3H)上的H易电离，具有强酸性；H2O2不稳定，则H2S2O8也不稳定，受热易分解，生成硫酸和氧气，故B正确；H2S2O8能水解，水解反应的化学方程式为H2S2O8＋2H2O2H2SO4＋H2O2，故水溶液呈酸性，故C正确；Na2S2O8中有两个－1价的O，具有强氧化性，可氧化Fe2＋、I－等还原性微粒，故D正确。8.(1)分液漏斗(2)2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋有淡黄色沉淀生成(3)吸收SO2，防止污染空气(4)去除水中溶解的氧SO2＋Na2SO3=Na2S2O5(5)稀盐酸、BaCl2溶液(6)变蓝且30s内不褪色0.16解析：(2)A中产生的二氧化硫进入装置B中，与氯化铁溶液反应生成硫酸亚铁、氯化亚铁和盐酸，离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋；装置C中二氧化硫与硫化钠溶液反应生成硫单质和亚硫酸钠，现象为有淡黄色沉淀(S)生成。(3)二氧化硫有毒不能直接排放到空气中，可用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫尾气。因此装置D和F的作用是吸收SO2，防止污染空气。(4)制备焦亚硫酸钠(Na2S2O5)饱和溶液时，若水中溶解氧气，则具有氧化性，影响焦亚硫酸钠(Na2S2O5)的制备，因此配制焦亚硫酸钠饱和溶液所用蒸馏水需经煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解的氧气，制备焦亚硫酸钠的化学方程式为SO2＋Na2SO3=Na2S2O5。(5)Na2S2O5晶体在空气中易被氧化为Na2SO4，用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根离子即可，因此所需试剂为稀盐酸、BaCl2溶液。(6)滴定终点可根据颜色变化来判断，滴入最后一滴标准液溶液变蓝色且30s内不褪色。设40mL葡萄酒中二氧化硫的质量为m，则：SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI64g1molm0.01L×0.01000mol·L－164g∶m＝1mol∶(0.01L×0.01000mol·L－1)解得m＝0.0064g故该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为eq\f(0.0064g,0.04L)＝0.16g·L－1。 二、教学建议1． 拓宽学生从化合价角度理解和掌握物质性质的认识视角，培养学生学会自主构建氧化还原反应、硫及其化合物的知识体系。2． 把学过的硫及其化合物知识进行归纳、分析、对比、总结、类推，达到在原有基础上进一步提升硫及其化合物之间相互转化的理解。3．硫的多硫含氧酸盐较多，应拓展相关知识点，从化合价的角度联系相关含硫化合物进行理解记