高中化学 第三章 自然界中的元素 第3节 硫的转化学案（2）鲁科版必修1-鲁科版高一必修1化学学案

第3节硫的转化庖丁巧解牛知识·巧学·升华一、自然界中的硫1．自然界中不同价态硫元素间的转化2．认识硫单质（1）硫的物理性质硫是一种淡黄色或黄色的固体，很脆易研成粉末，不溶于水微溶于酒精易溶于二硫化硫。记忆要诀硫磺熔、沸点低，微溶酒精不溶水，二硫化碳作溶剂，质脆硫磺溶不微。（2）硫的化学性质①硫与金属的反应Fe+SS (Fe有+2、+3价)2Cu+S(Cu有+1、+2价)Hg+SHgS(Hg有+1、+2价)要点提示S的氧化性比Cl2弱，通常不能使变价金属显高价。Hg与S的反应较特殊：不加热，反应就能进行，且生成高价Hg。水银洒落地面，可撒些许硫磺与其反应，以防汞蒸气中毒。火柴盒上涂有磷，火柴头含有硫。②硫与非金属的反应(3)硫的主要用途硫主要用于制造硫酸、化肥、火柴、杀虫剂、火药、烟花爆竹、医药、硫化橡胶，硫还是酸性速效肥料，等等。黑火药爆炸：C是还原剂，S和KNO3都是氧化剂。二、不同价态硫元素间的转化1．不同价态硫元素间的转化（1）实验方案和实验记录转化选择的试剂实验现象结论O2→H2O4SO2、氯水BaCl2(aq)SO2通入氯水中，氯水褪色；滴入BaCl2(aq)生成白色沉淀SO2能被强氧化剂氧化为H2SO4SO2、KMnO4(aq)BaCl2(aq)SO2SO2通入KMnO4(aq)中，KMnO4(aq)褪色；滴入BaCl2(aq)生成白色沉淀2H2O4→O2Cu、浓H2SO4、水加热Cu与浓H2SO4的混合物，生成具有刺激性气味的气体，反应后溶液中加水变蓝色Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O→O2硫磺、氧气(或空气)硫在O2中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰(硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰)S+O2SO22H2S+SO══O2→H2O、H2S、SO2将SO2、H2S同时通入水中，生成淡黄色沉淀2H2O+3S↓2H2S+H2SO3══3H2O+3S↓→H2O4硫磺、浓HNO3BaCl2(aq)加热S与浓HNO3的混合物，S溶解，放出红棕色气体；加BaCl2(aq)生成白色沉淀S+6HNO3(浓)H2SO4+6NO2↑+2H2O要点提示注意此处空半格Cu与浓H2SO4混合，加热才能反应。反应中H2SO4部分生成盐和水，部分被还原为SO2，表现出酸性和氧化性。（2）转化与性质①转化关系：②SO2的化学性质SO2的弱氧化性SO2+2H2S2H2O+3S↓SO2的还原性2．硫酸的工业生产方法1：CuSO4·5H2OCuSO4SO3H2SO4FeSO4·7H2OFeSO4SO3H2SO4方法2：SSO2+H2SO4方法3(接触法)：S(或FeS2)SO2SO3H2SO4三、酸雨及其防治1．酸雨的形成排放到空气中的二氧化硫在氧气和水蒸气的共同作用下，形成酸雾，随雨水降落就成为酸雨。酸雨包括雨、雪、雹、霜，其pH<5．6。酸雨中含有的酸主要是HNO3和H2SO4，在我国主要是H2SO4。空气中的SO2主要来自化石燃料的燃烧。2．酸雨的危害酸雨能使湖泊酸化、土壤贫瘠、森林死亡、饮用水中重金属元素含量增加等等。3．控制酸雨的措施①减少酸性物质的排放。②改变能源结构，开发氢能、风能、太阳能等清洁能源。4．SO2的治理减少SO2的排放,主要有两条措施。①脱硫：使用一定的物理化学方法，除去含硫燃料中的硫元素。②固硫：煤炭中掺加氧化钙(或氢氧化钙)，煤炭燃烧过程中生成的SO2就会被吸收固定：CaO+SO2══CaSO32CaSO3+O2CaSO4又如硫酸厂排出的SO2，可用NaOH(aq)，或Na2SO3(aq),或CaCO3浊液来吸收：2NaOH+SO2══Na2SO3+H2O或NaOH+SO2══NaHSO3Na2SO3+H2O+SO2══2NaHSO3CaCO3+SO2══CaSO3↓+CO2加热使生成的NaHSO3分解，释放出高浓度的SO2用于生产H2SO4，生成的Na2SO3进行循环利用。5．治理酸化的湖泊向湖泊中撒入石灰石粉或氧化钙粉，中和水的酸性。向土壤中施入生石灰或熟石灰，中和土壤的酸性。6．保护历史建筑将暴露在空气中的历史建筑遮挡起来，使其免受风吹雨淋；或在历史建筑表面覆一层抗酸雨腐蚀的薄膜，防止其被酸雨腐蚀。要点提示注意此处空半格固硫不同于固氮，固氮是使游离态氮变化合态氮，固硫则是使气态化合态硫变为固态化合态硫。7．二氧化硫和某些硫酸盐的用途(1)二氧化硫的用途①杀菌：可作消毒剂和防腐剂，用于杀灭霉菌②漂白：SO2与水反应生成H2SO3，与某些有色物质结合生成不稳定的无色物质。SO2能使品红溶液、织物等褪色。(2)石膏(CaSO4·2H2O)的用途①用作建筑材料：如石膏天花板。②用作医疗：如石膏绷带。③用作凝固剂：如使豆浆聚沉。④用作模具和塑像。(3)硫酸钡的用途钡餐：用于内脏造影透视。问题·思路·探究问题1火山喷发时熔岩喷涌、浓烟滚滚，不仅释放出巨大的能量，而且产生许多含有硫元素的气体，在火山口还有硫单质生成。根据课本火山喷发图回答，从气体、地表、地下以及温泉四个方面分析不同价态硫元素间的转化？思路:硫元素的价态转化：H2SS SO2SO3(H2探究:地层深处蕴藏着大量含有硫元素的物质（单质或化合物）。火山喷发时，部分硫转化为硫化氢气体，部分硫转化成二氧化硫和三氧化硫气体。硫的这些氧化物溶于水即成亚硫酸或硫酸，使水溶液有一定的酸性。地下硫单质或地表硫单质极少量地溶于水中，这样的水为含有硫的泉水，因单质硫有一定的氧化性，使这样的泉水具有消毒杀菌作用。问题2造成酸雨的主要原因是什么？如何减轻这种污染气体的排放以保护好环境？思路:首先明确酸雨显酸性的原因，然后才能解决如何减少减小酸雨的问题。探究:SO2和氮的氧化物是形成酸雨的主要污染物，主要来自于化石燃料的燃烧（如煤的燃烧），化石燃料在燃烧过程中，将+4价硫转化为+6价的硫的固态化合物的过程称为固硫（或硫的固定），如在煤的燃烧时，加入生石灰可以起到固硫的作用：S+O2══SO2SO2+CaO══CaSO32CaSO3+O2══2CaSO4或对燃煤先进行脱硫处理或将煤加工成气体或液体燃料，以降低硫对大气的污染。某些地区的天然气中也含有一定浓度的硫化氢（如2004年四川发生天然气泄漏事件，就是该地区天然气中含有较高浓度的硫化氢气体而使周边地区的猪、鸡等牲畜大量死亡）。另外，加强对化工厂尾气的排放，也是防止污染的有效方法。典题·热题·新题例1．下列对浓H2SO4的叙述正确的是（）A．常温下，浓H2SO4与铁、铝不反应，所以铁质、铝质容器能盛放浓H2SO4B．浓H2SO4具有吸水性，能使蔗糖炭化C．浓H2SO4和铜片加热既表现出酸性，又表现出氧化性D．浓H2SO4与亚硫酸钠反应制取H2SO4时，浓H2SO4表现出强氧化性解析：（1．）常温下浓H2SO4与铁、铝接触，能使金属表面生成一层致密的氧化物保护膜，阻止内部金属继续跟硫酸反应。并不是Fe\,Al与浓H2SO4不反应。（2）浓硫酸从蔗糖中夺取与水分子组成相当的氢和氧，使蔗糖炭化，体现了浓硫酸的脱水性而不是吸水性。（3）铜与浓H2SO4在加热条件下发生反应，其方程式为：Cu＋2H2O4（浓）CuSO4＋O2↑＋2H2O反应中浓H2SO4为氧化剂，铜为还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。因每反应掉2mol浓H2SO4，1mol作氧化剂，还有1mol起酸的作用。（4）实验室中是用浓H2SO4与固体亚硫酸钠反应来制取二氧化硫的：在反应物中硫元素处于相邻价态，根据氧化还原反应规律知，它们之间是不可能发生氧化还原反应的，应为复分解反应，其原理是用难挥发性酸制易挥发性酸，强酸制弱酸。因而在此反应中浓H2SO4表现的是难挥发性和酸性。答案：C深化升华注意此处空半格浓硫酸的特性有：吸水性、脱水性、强氧化性。金属钝化现象是浓H2SO4与这些金属发生反应引起的。所以说常温下浓H2SO4与铁、铝不反应的说法是错误的。浓硫酸的氧化性是正六价的硫转变为正四价的硫，显酸性是指生成盐和水。例2．“酸雨”的形成主要是由于（）A．森林遭乱砍滥伐，破坏了生态平衡B．工业上大量燃烧含硫燃料C．大气中二氧化碳的含量增多D．汽车排出大量尾气解析：空气中硫氧化物和氮氧化物随雨水降下就成为酸雨。空气中的SO2的主要来源是：①化石燃料（煤和石油产品）的燃烧；②含硫矿石的冶炼；③硫酸、磷肥、纸浆厂的工业废气。由于汽车燃用的汽油、柴油等都经过了脱硫处理，所以形成酸雨的主要原因是：工业上大量燃烧含硫燃料。答案：B深化升华注意此处空半格酸雨的形成主要是由于空气中SO2和NOx的增多，在我国主要是SO2的增多。例3．检验SO2中是否混有CO2气体，可采用的方法是（）A．通过品红溶液B．先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水C．通过澄清石灰水D．先通过KMnO4酸性溶液，再通过澄清石灰水解析：本题主要考查SO2和CO2在性质上的相似点与不同点。它们在性质上的相似点很多，如：都是酸性氧化物，都为弱酸的酸酐；能与Ca（OH）2、Ba（OH）2等碱生成白色沉淀。不同点主要表现在：SO2具有漂白性能使品红褪色，CO2不具有漂白性；通过NaHCO3饱和溶液时，由于H2SO3>H2CO3（酸性），所以SO2能反应置换出CO2，但CO2不反应；SO2中S为＋4价，未达到最高价态，故SO2有还原性，但CO2不具有还原性。由以上知识对题目逐项分析即得答案。A项检验的是SO2，B项不管是否混有CO2都不会产生白色沉淀，C项不管有没有CO2都会产生白色沉淀，均不能验证有无CO2，只有D项，KMnO4酸性溶液将SO2完全吸收，若有白色沉淀一定有CO2，若无沉淀则无CO2。答案：D深化升华注意此处空半格SO2的部分性质跟CO2相似，都具有酸性氧化物的性质，澄清石灰水中通入SO2，溶液变浑浊，继续通入SO2，溶液又变澄清。例4．实验证明铜在低温下不能和O2发生反应，也不能和稀H2SO4共热发生反应，但工业上却是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断通入空气来制取CuSO4溶液的，铜屑在此状态下发生的一系列化学反应为：________________，________________。利用铜和浓H2SO4在加热条件下也能制备CuSO4溶液，其化学方程式为_______________。以上方法前者好还是后者好？原因是什么？解析：在稀H2SO4中，Cu与O2反应后的生成物CuO迅速溶解在热的稀H2SO4中生成CuSO4；第二种方法，铜与浓