高中化学人教版必修第二册教案：第五章 第一节硫及其化合物 第1课时 硫与二氧化硫

第五章化工生产中的重要非金属元素5.1硫及其化合物第1课时硫与二氧化硫【教学目标】知识与技能（1）了解硫元素的结构、性质、存在与用途（2）掌握二氧化硫的物理性质、化学性质（3）了解二氧化硫的制备和用途2.过程与方法（1）通过对硫原子结构分析解释硫单质有关的化学性质，增强学生从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的联系。（2）通过实验探究二氧化硫的性质，同时通过实验强化学生发现和提出有探究价值的化学问题，并能依此设计和优化实验方案。3．情感态度与价值观认识二氧化硫在生产生活中的应用和对生态环境、食品安全的影响,培养学生辩证地分析事物的科学态度和价值观。【教学重难点】教学重点二氧化硫的化学性质。2. 教学难点探究二氧化硫性质的实验设计。【课前准备】查阅硫和二氧化硫的相关知识，预习课本。【教学过程】自然界中的硫单质和硫的化合物（多媒体展示）教师讲述：印尼东爪哇省的硫磺矿工从事着世界上条件最恶劣的工作，他们每天都要冒着生命危险，在火山坑中呼吸12小时的有毒气体，这些强悍的矿工用自己的双手打碎固化硫磺，然后将它们装入篮子中运送出火山坑。他们需要爬过锋利的岩石表面，沿着陡峭的山坡下降到2600米高的活火山坑中，承受火山随时喷发的风险。这样的工作每日12小时重复10多次以上，导致他们的寿命平均不超过30岁。而他们每天的收入仅为3英镑（约合人民币28元），生存极其艰辛。硫的性质硫的物理性质教师讲述：硫为黄色晶体（俗称硫磺），质脆，易研成粉末，硫的密度比水大，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。硫的化学性质教师讲述：硫与氢气、铁、铜、氧气的反应情况。学生活动：让学生思考通过硫原子结构解释硫为什么具有这样的性质。教师讲述：硫原子最外层有6个电子，在反应中易得到2个电子而呈-2价；硫的最高正价为+6价；单质硫的化合价为0，处于中间价态，故单质硫既有氧化性又有还原性，在反应中既可做氧化剂又可作还原剂。设计意图：通过对硫原子结构分析解释硫单质有关的化学性质，增强学生从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的联系。实验探究二氧化硫的性质【实验5-1】：探究二氧化硫是否溶解于水？学生活动：将集满SO2的试管倒扣在水中，振荡，观察现象并分析。实验现象：经测量pH<7，说明溶液呈酸性。实验结论：SO2是酸性氧化物，SO2溶于水和H2O反应生成H2SO3。这同CO2溶于水极为相似，亚硫酸也只能存在于溶液中，很不稳定，易分解成SO2和H2O。2、二氧化硫的化学性质（1）与水反应：SO2+H2OQUOTEH2SO3老师讲述：CO2＋H2OH2CO3这两个反应有什么特点呢？学生活动：能同时向两个反应方向进行。老师讲述：像这种在同一条件下，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）与氧化物反应：SO2+Na2O====Na2SO3CaO+SO2====CaSO3老师讲述：CaO+SO2====CaSO3这个反应原理可用于煤燃烧减少二氧化硫的排放（3）与NaOH反应：SO2（不足）＋2NaOH====Na2SO3+H2OSO2（过量）＋NaOH====NaHSO3（4）还原性：2SO2＋O22SO35SO2＋2KMnO4＋2H2O====K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4SO2＋Br2＋2H2O====H2SO4＋2HBr（5）氧化性：SO2＋2H2S====3S↓＋2H2O（6）漂白性：向品红溶液中通入SO2气体，品红溶液褪色，加热后恢复原色。老师讲述：SO2能使溴水、KMnO4溶液褪色，这与SO2使品红褪色，实质相同吗？老师总结：不同。前者缘于SO2的还原性，发生的是氧化还原反应。后者缘于其漂白性，发生的是非氧化还原反应。常见二氧化硫的制备工业制法：4FeS2+11O2====2Fe2O3+8SO2实验室制法：Na2SO3+H2SO4（浓）====Na2SO4＋H2O＋SO2↑或Cu+2H2SO4（浓）eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑五、二氧化硫的主要用途（1）制硫酸：SSO2SO3H2SO4（2）漂白纸浆、毛、丝、草帽等（3）杀菌消毒拓展：SO2在一定条件下可以转化为SO3，SO3也是一种典型的酸性氧化物。SO3的熔点16．8℃，沸点44．8℃，常温常压下，SO3不是气体六、酸雨酸雨的形成主要是因雨水中溶入SO2、SO3和一些硫酸盐，但以SO2为主。SO3的形成是因为在空气中飘尘的作用下，一部分SO2被O2氧化，或污染空气的NO2与SO2作用而产生SO3，在降水时SO3也溶于雨水生成H2SO4。七、SO2与CO2的性质比较SO2CO2相同点常温下都是气体密度均大于空气溶于水后的溶液均可导电酸性氧化物，都能使澄清石灰水变浑浊，气体过量时又变澄清Ca(OH)2＋SO2=CaSO3↓＋H2OCaSO3＋SO2＋H2O=Ca(HSO3)2Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2OCaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2不同点有刺激性气味，有毒无味，无毒易溶于水可溶于水具有还原性，能被O2、Cl2、Br2、I2、酸性KMnO4溶液等氧化无还原性具有漂白性，能使品红溶液褪色没有漂白性酸性：H2SO3>H2CO3八．常见的CO2、SO2的鉴别方法试剂现象及结论品红溶液使品红溶液退色的是SO2；不能使品红溶液退色的是CO2氢硫酸出现浑浊的是SO2，无明显现象的是CO2高锰酸钾溶液使紫色退去的是SO2，无明显现象的是CO2溴水使橙色退去的是SO2，无明显现象的是CO2碘水（含淀粉）使蓝色退去的是SO2，无明显现象的是CO2七．常见漂白剂的漂白原理比较类型漂白原理漂白特点变化类型举例氧化型漂白剂具有强氧化性，因与有色物质发生氧化还原反应而使其褪色褪色后不会恢复原色化学变化HClO、Na2O2、O3、H2O2等化合型漂白剂与某些有色物质发生化合反应而使其褪色一定条件下发生分解，又恢复原色化学变化SO2吸附型某些固体物质具有疏松多孔的结构，能吸附有色物质——物理变化活性炭等【板书设计】硫及其化合物硫物理性质化学性质（二）二氧化硫1、物理性质2、化学性质（1）SO2具有酸性氧化物的性质（2）还原性（3）弱氧化性（4）漂白性阶段重点突破练一、氮及其氧化物重要性质及相关计算1．(张家界市高一上期末)下列关于氮及其化合物的说法正确的是()A．N2化学性质稳定，可用作保护气B．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在C．NO、NO2均易溶于水D．NO、NO2均能与水发生反应答案A解析氮气的化学性质稳定，因此可作为大多数物质的保护气，A项正确；一氧化氮会与氧气反应，因此不能在空气中稳定存在，B项错误；一氧化氮难溶于水，C项错误；一氧化氮不与水发生反应，D项错误。考点氮及其化合物性质题点氮及其氧化物的性质2．(抚顺市六校协作高一期末考试)反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO中，当有6mole－发生转移时，被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．3∶1答案C解析NO2与水发生反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，反应中只有氮元素的化合价发生变化，由＋4价升高为＋5价，由＋4价降低为＋2价，如图，所以NO2既是氧化剂也是还原剂，氧化剂被还原，还原剂被氧化，由产物中氮元素的化合价，可知作氧化剂与还原剂的NO2物质的量之比为1∶2，所以被氧化的NO2与被还原的NO2的物质的量之比为2∶1。故选C。考点氮的氧化物性质题点氮的氧化物溶于水的计算3．(江西上饶市高一自招班期末)将amLNO、bmLNO2和cmLO2混合于同一试管中，将试管倒置于水中，充分反应后，试管内气体全部消失，则a∶b∶c不可能是()A．1∶1∶1 B．2∶1∶1C．3∶7∶4 D．1∶5∶2答案B解析根据发生的反应：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，若气体能完全溶于水，即NO、NO2、O2三种气体恰好完全反应，全部生成了硝酸，amolNO，bmolNO2和cmolO2在反应中amolNO失去3amol电子，bmolNO2失去bmol电子，cmolO2得到4cmol电子生成HNO3，根据反应中电子得失守恒，应该有3a＋b＝4c成立，只有B项比例不能使关系式成立，故选B。考点氮的氧化物性质题点氮的氧化物性质及相关计算二、氨及铵盐4.如图所示为“双色双喷泉”实验装置，图中烧瓶内分别充满氨和氯化氢，烧杯内盛装滴有石蕊溶液的蒸馏水。下列说法错误的是()A．在实验室中，可用浓氨水和生石灰制备氨，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢B．在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂C．实验中同时打开止水夹a、c、d，即可分别形成蓝色和红色喷泉D．喷泉结束后，将烧瓶内溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化铵固体答案D解析用浓氨水和生石灰制备氨，属于固体和液体反应、不加热的制气类型，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢，利用浓硫酸的吸水性，A正确；在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂，如无水硫酸钠等中性干燥剂，B正确；实验中同时打开止水夹a、c、d，a导管中少量氨和氯化氢相互作用，使两烧瓶内压强减小，氨溶于水显碱性，氯化氢溶于水显酸性，即可分别形成蓝色和红色喷泉，C正确；氯化铵受热分解，蒸干得不到氯化铵固体，D错误。考点氨的性质题点氨的性质及喷泉实验的相关综合5．(江西九江第一中学高一上期末)厌氧氨氧化(Anammox)法是一种新型的氨氮去除技术，下列说法中正确的是()A．1molNHeq\o\al(＋,4)所含的质子总数为10NAB．1molNHeq\o\al(＋,4)经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，得到氮气的体积约为11.2L(假设每步转化均完全)C．该过程的总反应是NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2OD．该方法每处理1molNHeq\o\al(＋,4)需要的NOeq\o\al(－,2)为0.5mol答案C解析1molNHeq\o\al(＋,4)所含的质子总数为11NA，A错误；由图可知，经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，1molNHeq\o\al(＋,4)和1molNH2OH发生氧化还原反应生成1molN2，标准状况下的体积为22.4L，B错误；由图可知，该过程的总反应是NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O，C正确；每处理1molNHeq\o\al(＋,4)，需要的NOeq\o\al(－,2)为1mol，D错误。考点氨及铵盐的性质题点铵盐的性质及应用6．(兰州市联片办学高一上学期期末)实验室可以按如图所示的装置干燥、贮存气体M，多余的气体可用水吸收，则M是()A．氨 B．一氧化碳C．二氧化氮 D．氯化氢答案A解析收集装置，短导管进气，长导管出气，相当于采用向下排空气法收集，收集的气体，其密度小于空气，且不与氧气反应，有防倒吸装置，在水中溶解度非常大。考点氨的性质题点氨的收集与提纯7．(湖北荆州高一期末检测)下列装置适用于实验室制氨并验证氨的某化学性质，其中能达到实验目的的是()答案C解析该反应需要加热，A不符合题意；氨与浓硫酸反应生成硫酸铵，不能用浓硫酸干燥氨，B不符合题意；C装置中发生2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))N2＋3Cu＋3H2O，固体由黑色变为红色，可以验证氨具有还原性，C能达到实验目的；气体与水直接接触，不能起防倒吸的作用，D不符合题意。考点氨的实验室制法题点氨的实验室制法8．(绍兴市柯桥区高一期末)将NH4HCO3置于干燥的试管中加热，并使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠和碱石灰的干燥管，最后得到的气体有()A．NH3，O2 B．H2O，O2C．CO2，O2 D．O2答案A解析NH4HCO3分解生成NH3、CO2和H2O，将混合气体通过Na2O2，CO2和H2O分别和Na2O2反应生成O2，再通过碱石灰干燥，最终剩余气体为NH3和O2，故选A。考点铵盐的性质题点铵盐的性质及应用9．(福建安溪一中期末)NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法正确的是()A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应D．图中所涉及的反应均为氧化还原反应答案C解析NH4Cl是氮肥，NaHCO3不是化肥，A项错误；NH4Cl、HNO3受热易分解，而Na2CO3受热不易分解，B项错误；NO2与NH3可以发生反应6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O，该反应是氧化还原反应，C项正确；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、CO2和H2O，该反应是非氧化还原反应，D项错误。考点氨的性质及应用题点氨的性质及在转化中的应用三、硝酸的性质和计算10．(兰州市联片办学高一上学期期末)下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是()A．常温下都不可用铝制容器贮存B．露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻C．常温下都能与铜较快反应D．露置在空气中，容器内酸液的浓度都降低答案D解析常温下和铝遇两种浓酸均发生钝化，所以可用铝制容器贮存，A项错误；浓硫酸具有吸水性，溶液质量增加，硝酸易挥发，质量减小，B项错误；铜与浓硫酸反应需要加热，而与浓硝酸不需加热即可反应，C项错误；放置在空气中，浓硝酸挥发，导致溶质减少，最终浓度会降低；浓硫酸吸水，导致浓度也会降低，故D正确。考点硝酸的性质题点硝酸、硫酸性质比较11．(黑龙江大庆一中月考)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()选项实验操作现象解释或结论①将过量的Fe粉加入稀HNO3中，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋②浓HNO3久置或光照变黄色HNO3不稳定易分解③铝箔插入稀HNO3中无现象铝箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜④用玻璃棒蘸取浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红色后褪色浓HNO3具有酸性和强氧化性A.①② B．③④C．②③④ D．②④答案D解析将过量的铁粉加入稀HNO3中，生成Fe2＋，加入KSCN溶液时，颜色不变，故①错；浓HNO3久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于浓HNO3所致，故②正确；铝箔遇浓HNO3钝化，遇稀HNO3会溶解，故③错；浓HNO3具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色，故④正确。考点硝酸的性质题点硝酸在化学反应中性质的判断12．下列说法中，正确的是()A．可用铝制或铁制容器盛装稀硝酸B．在0.1mol·L－1的盐酸中，Na＋、Fe2＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)能大量共存C．56gFe与硝酸发生氧化还原反应时，转移的电子数一定是3molD．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定，见光易分解答案D解析在常温下，浓硝酸能使铁、铝等金属钝化，但铁、铝在常温下能与稀硝酸反应生成硝酸盐，所以不能用铝制或铁制容器盛装稀硝酸；在0.1mol·L－1的盐酸中存在大量的H＋，在H＋存在下，Fe2＋与NOeq\o\al(－,3)因能发生氧化还原反应而不能大量共存；因Fe与硝酸反应的相对量不知道，Fe是否完全反应或反应后生成Fe3＋还是Fe2＋都无法确定，故转移的电子数无法确定；浓硝酸不稳定，见光易分解，生成的NO2溶于硝酸而使硝酸变黄。考点浓硝酸的性质题点浓硝酸的性质13．0.3molCu2S与HNO3溶液恰好完全反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O，则未被还原的HNO3的物质的量是()A．1.0mol B．1.2molC．0.3mol D．2.2mol答案B解析未被还原的HNO3中的氮原子的物质的量＝反应后Cu(NO3)2中氮原子的物质的量。由Cu2S～2Cu(NO3)2得，n[Cu(NO3)2]＝0.6mol，所以未被还原的HNO3的物质的量是1.2mol。考点硝酸的性质题点硝酸的性质及相关计算14．向13.6g由Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250mL，当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和NO气体。在所得溶液中加入0.5mol·L－1的NaOH溶液1.0L，生成沉淀的质量为19.6g，此时溶液呈中性且金属离子已完全沉淀。下列有关说法正确的是()A．原固体混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为1∶1B．原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为1.3mol·L－1C．产生NO的体积为2.24LD．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.1mol答案D解析生成的沉淀为Cu(OH)2，质量为19.6g，其物质的量为0.2mol。设Cu、Cu2O的物质的量分别为x、y，则x＋2y＝0.2mol,64g·mol－1×x＋144g·mol－1×y＝13.6g，解得x＝0.1mol，y＝0.05mol，Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1，A错误；Cu和Cu2O中的Cu都变为＋2价的Cu2＋，转移电子的物质的量为(0.1×2＋0.05×2)mol＝0.3mol，根据得失电子守恒可知，生成的NO的物质的量应为0.1mol，但未注明是否为标准状况，故气体体积不一定为2.24L，C错误；n(NaOH)＝0.5mol，生成0.2molCu(OH)2时消耗了0.4molNaOH，另外0.1molNaOH中和了剩余的0.1mol硝酸，D正确；硝酸的总物质的量为0.1mol(剩余的)＋0.1mol(表现氧化性的)＋0.4mol(表现酸性的)＝0.6mol，其物质的量浓度为2.4mol·L－1，B错误。四、氮及其化合物的综合实验15．(江西上饶市高一自招班期末)氮是我们熟悉的典型非金属元素，研究氮及其化合物的性质对于生产、生活、科研具有重要意义，请回答以下问题：Ⅰ.(1)图1为制取氨的装置和选用的试剂，其中合理的是________(填字母)。A．①②B．②③C．②④D．①③(2)实验室制备氨的化学方程式是__________________________________________________。Ⅱ.图2为铵盐的受热分解装置：(1)被加热的铂丝处发生反应的化学方程式为________________________________________。(2)B中出现的现象为_____________________________________________________________。(3)如图3：将上述烧杯C中反应得到酸的足量浓溶液与Cu反应，实验完毕后，试管中收集到气体的主要成分为___________________________________________________(写化学式)。答案Ⅰ.(1)C(2)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑Ⅱ.(1)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O(2)无色气体变成红棕色(3)NO解析Ⅰ.(1)①NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，而当温度降低时，NH3和HCl又重新化合成固体NH4Cl，气体进入干燥管的机会不多，故①错误；②向CaO中滴加浓氨水，CaO遇水生成Ca(OH)2，同时放出大量热量，使浓氨水中的氨逸出，故②正确；③固体加热制气体时，试管口应略向下倾斜，使产生的水能够流出，以免损坏试管，所以利用氯化铵和氢氧化钙固体加热制取氨需试管口应略向下倾斜，故③错误；④浓氨水易挥发，用浓氨水加热制取NH3的方法是正确的，氨是碱性气体，可用碱石灰干燥，故④正确。(2)实验室用加热氯化铵和氢氧化钙的方法制取氨，二者反应生成氯化钙、氨和水，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。Ⅱ.(1)在铂丝作催化剂、加热条件下，氨和氧气发生氧化还原反应生成一氧化氮和水，反应方程式为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O。(2)一氧化氮和氧气是无色气体，一氧化氮和氧气反应生成红棕色的二氧化氮，反应方程式为2NO＋O2=2NO2，所以看到的现象是无色气体变成红棕色。(3)HNO3是强电解质，具有强氧化性，可与铜反应，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，生成的NO2气体与水反应生成NO气体，故实验完毕后，试管中收集到的气体的主要成分为NO。考点氨及铵盐的性质题点铵盐的性质及应用16．(吉林吉化第一高级中学期末)甲、乙两组同学分别对铜、铁与硝酸的反应进行探究，请你参与并完成有关问题的解答。(1)甲组同学采用如图所示装置验证铜与硝酸的反应。已知仪器A中盛有足量的一定浓度的硝酸溶液，试管B中盛有3.2g铜。①请写出铜与稀硝酸反应的离子方程式：________________________________________。②在铜与硝酸的反应中，硝酸所表现出的化学性质有_______________________________。③仪器C中收集的气体主要是____________________(填化学式)。④待试管B中的铜反应完全后，如果向B中液体里加入足量氢氧化钠溶液，可生成沉淀的质量是________g。(2)乙组同学对铁与稀硝酸的反应进行探究。他们用amolFe和含有bmolHNO3的稀硝酸进行实验，若两种物质恰好反应都无剩余，且HNO3只被还原成NO，反应结束后溶液中含有Fe3＋和Fe2＋。①反应结束后的溶液中NOeq\o\al(－,3)的物质的量的取值范围是________(用含a的代数式表示)。②若反应结束后的溶液中Fe3＋、Fe2＋的物质的量之比n(Fe3＋)∶n(Fe2＋)＝3∶1，则eq\f(b,a)为_______。答案(1)①3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\