第3章　第2节　第3课时　不同价态硫元素之间的转化　酸雨及其防治-鲁科版高一上学期化学教案

第3课时不同价态硫元素之间的转化酸雨及其防治课标定向1.掌握含不同价态硫元素物质之间转化的思维模型,并能结合具体情境解决实际问题。(证据推理与模型认知)2.能从化合价角度,根据氧化还原反应原理,合理设计实验方案,验证含不同价态硫元素物质之间可以相互转化。(科学探究与创新意识)3.了解酸雨的形成过程及对环境的危害,知道防治措施,树立环保意识。(科学态度与社会责任)必备知识·导学探究学习任务一不同价态硫元素之间的转化【合作探究】探究不同价态硫元素之间的转化[情境]实验目的:选取含有硫元素的物质,通过实验探究-2、0、+4、+6这四种价态硫元素之间的相互转化。实验用品:二氧化硫水溶液,Na2SO3溶液,浓硫酸,酸性KMnO4溶液,氯水,Na2S溶液,KI溶液,S粉,Fe粉,铜片,淀粉溶液,品红溶液,稀硫酸,NaOH溶液;试管,胶头滴管,铁架台,酒精灯,玻璃管,橡胶塞,导气管,试管夹等。实验方案:转化目标(价态变化)转化前含硫物质选取试剂(氧化剂或者还原剂)转化后含硫物质预期现象-20Na2S氯水S有淡黄色沉淀产生0-2S铁粉FeS铁粉和硫粉剧烈燃烧,有黑色固体产生0+4S空气SO2S在空气中燃烧,有淡蓝色火焰,有刺激性气味的气体产生+40SO2Na2SS有淡黄色沉淀产生+4+6SO2氯水H2SO4氯水褪色+4+6SO2酸性高锰酸钾溶液K2SO4酸性高锰酸钾溶液褪色+6+4浓硫酸KI、淀粉、品红SO2溶液变蓝色、产生的气体能使品红溶液褪色+6+4浓硫酸Cu片、品红SO2溶液变蓝色、产生的气体能使品红溶液褪色[总结]不同价态的含硫物质间的转化通过氧化还原反应实现。【总结升华】含硫物质之间的转化规律(1)通过氧化还原反应实现含不同价态硫元素的物质之间的转化①S-22H2S+O22S+2H2OCl2+Na2S===S↓+2NaCl2Cu+SCu2SFe+SFeS②S-2S+42H2S+3O22SO2+2H2③S0S+4S+O2SO22H2S+SO2===3S↓+2H2O④S+4S+62SO2+O22SO3Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl2Na2SO3+O2===2Na2SO4Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2OC+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O(2)通过非氧化还原反应实现含相同价态硫元素的物质之间的转化①②③SO3H2SO4→Na2SO4→NaHSO4→BaSO4【即学即练】1.(2025·滨州高一检测)硫黄在空气中燃烧生成气体甲;将甲溶于水得溶液乙;向溶液乙中滴加氯水时氯水褪色,乙变为丙;在丙中加入硫化钠又生成气体丁;把丁通入溶液乙中得沉淀戊。物质甲、乙、丙、丁、戊中均含有硫元素,它们依次是()A.SO3、H2SO4、H2SO3、H2S、SB.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、SC.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、SO3D.SO2、H2SO3、H2S、H2SO4、Na2S2O3【解析】选B。硫黄在空气中燃烧生成SO2,将SO2溶于水得H2SO3溶液,向H2SO3溶液中滴加氯水,H2SO3变为H2SO4,在H2SO4溶液中加入硫化钠又生成H2S气体,把H2S通入H2SO3溶液中得S沉淀,综上物质甲、乙、丙、丁、戊依次是SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S。2.常温下某淡黄色固体单质A与组成A的元素的气态氢化物B和氧化物C有如图所示的转化关系,试回答:(1)A是____________(填化学式,下同),B是____________,C是____________。

(2)B的物质的量为xmol,氧气的物质的量为ymol,则当B跟氧气恰好反应完全转化为A时,x与y的关系为__________________;当B转化为C时,若反应后常温下的体系中只有C一种气体,则x与y的关系是__________________。

【解析】(1)根据“淡黄色固体单质”可推出A是S,则B是H2S,C是SO2。(2)根据反应2H2S+O22S+2H2O可知,y=0.5x。当B转化为C时,若反应后常温下的体系中只有C一种气体,则先发生反应2H2S+O22S+2H2O,再发生反应S+O2SO2。所以x与y的关系为0.5x<y≤1.5x。答案:(1)SH2SSO2(2)y=0.5x0.5x<y≤1.5x学习任务二酸雨及其防治【新知导学】1.酸雨的形成(1)酸雨: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,这样所形成的酸雨也常称硫酸型酸雨。(2)SO2的来源:化石燃料的燃烧。(3)硫酸型酸雨形成过程有关的化学方程式:途径一:2SO2+O22SO3、SO3+H2O===H2SO4;途径二:SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。2.酸雨的危害3.酸雨的防治(1)消除污染源,改变能源结构,开发利用清洁能源,如太阳能、风能、氢能等。(2)对酸性物质的排放加以控制,如对含硫燃料脱硫处理,对废气中的二氧化硫回收利用等。(3)健全法律法规,严格规定污染物的排放标准,提高环境保护意识。【总结升华】四种常见的SO2尾气处理方法方法一:钙基固硫法为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。方法二:氨水脱硫法该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,其反应的化学方程式为2NH3+SO2+H2O===(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4。(或生成NH4HSO3,然后进一步氧化)方法三:钠碱脱硫法钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3。方法四:双碱脱硫法先利用烧碱吸收SO2,再利用熟石灰浆液进行再生,再生后的NaOH碱液可循环使用,化学方程式为①吸收反应:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,2Na2SO3+O2===2Na2SO4。②再生反应:Na2SO3+Ca(OH)2===CaSO3↓+2NaOH,Na2SO4+Ca(OH)2===CaSO4↓+2NaOH。【即学即练】1.易错辨析(1)pH<7的降雨属于酸雨。(×)提示:酸雨是指pH小于5.6的雨水。(2)煤和石油等化石燃料的燃烧除产生CO2外,还产生SO2。(√)提示:化石燃料中含C、S等元素,燃烧除产生CO2外,还产生SO2。(3)SO2及氮的氧化物的排放均会导致酸雨的形成。(√)提示:硫酸型酸雨的形成与SO2的排放有关,硝酸型酸雨的形成与氮氧化物的排放有关。(4)开发新能源、改变能源结构是控制酸雨的根本途径。(√)提示:开发新能源,可以减少含硫物质的燃烧,减少SO2的排放。(5)向燃煤中鼓入足量空气,可以减少SO2的排放。(×)提示:S在空气中燃烧产物与O2的量的多少无关。2.现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如表: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_____________________(用化学方程式表示)。

②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合,pH将变__________________,原因是_______________(用化学方程式表示)。

(2)下列措施中,可减少酸雨产生的途径的是____________(填字母)。

①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源A.①②③ B.②③④⑤C.①③⑤ D.①③④⑤【解析】(1)①酸雨放置时pH变小,其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化所致:SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。②雨水和自来水混合,应考虑SO2与Cl2(或H2SO3与HClO)的反应:SO2+2H2O+Cl2===H2SO4+2HCl(或H2SO3+HClO===H2SO4+HCl),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)①SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4②小Cl2+2H2O+SO2===H2SO4+2HCl(或H2SO3+HClO===H2SO4+HCl)(2)C课堂检测·效果诊断1.(2025·郑州七中高一期末)如图所示为酸雨形成的示意图。下列说法不正确的是()A.酸雨的pH小于5.6B.酸雨会加速建筑物的腐蚀C.含硫煤的燃烧是导致酸雨的原因之一D.酸雨形成过程中不涉及氧化还原反应【解析】选D。酸雨是指pH小于5.6的雨水,故A正确;酸雨具有酸性,能够腐蚀建筑物,故B正确;含硫燃料燃烧会产生二氧化硫气体,含硫煤的燃烧是导致酸雨的原因之一,故C正确;由图示可知,酸雨形成过程中二氧化硫中的硫元素化合价升高,发生了氧化还原反应,故D错误。2.物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。如图为硫及其部分化合物的“价—类”二维图,下列说法错误的是()A.Z作氧化剂时,理论上可被还原为S单质B.S与O2在点燃时经一步反应可生成YC.X的水溶液在空气中放置,易被氧化D.Na2SO4属于电解质【解析】选B。根据“价—类”二维图可判断X是H2S,Y是SO3,Z是Na2SO3;Z作氧化剂时,化合价降低,如在酸性条件下与硫化钠反应生成单质硫,故A正确;硫单质与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化硫,得不到三氧化硫,故B错误;硫化氢易被空气中的氧气氧化,反应方程式为2H2S+O2===2S↓+2H2O,故C正确;酸、碱、盐、金属氧化物等均属于电解质,Na2SO4属于电解质,故D正确。【深挖掘·教材激活】3.(溯源教材·P104化学与技术)硫铁矿(含FeS2)是一种重要的化学矿物原料,也是工业制硫酸的主要原料。其煅烧过程及产物存在如下转化关系:回答下列问题:(1)硫铁矿中S元素的化合价为____________。

(2)为了确定A中S元素的化合价,将其通入新制碘水中,发现溶液褪色,请写出该过程的离子方程式_____________________。

(3)硫酸厂产生的废气中含有SO2,会污染环境,可用足量NaOH溶液吸收,写出该反应的离子方程式_____________________。

(4)写出检验C中阴离子的方法_____________________。

【解析】(1)硫铁矿中Fe元素化合价为+2价,则S元素的化合价为-1价。(2)将SO2通入新制碘水中,溶液褪色,发生反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI,离子方程式为SO