内容正文:
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
5.1.1 硫和二氧化硫
1
硫的存在:
游离态:
存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
硫广泛存在于自然界。
石膏(CaSO4•2H2O)
芒硝(Na2SO4•10H2O)
化合态:
主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。
黄铜矿(CuFeS2)
黄铁矿(FeS2)
【学习任务一】认识硫单质的性质
一. 硫的物理性质
【活动1】观察图5-1,小结硫的物理性质
硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体,质脆,易研成粉末。硫难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。
硫有多种同素异形体(正交硫、单斜硫等),其中正交硫的数据如右图。
1.物理性质:
俗名 颜色 状态 溶解性
硫黄 晶体 不溶于 ,微溶于 ,易溶于 。
淡黄色
水
酒精
二硫化碳CS2
【微思考】若试管内壁附着有单质硫时,如何洗涤除去?
提示:用CS2洗涤——硫单质易溶于CS2
【探究1】
1.画出硫的原子结构示意图,它在周期表的哪个位置?
第三周期、第ⅥA族?
2.根据硫在周期表中的位置推测硫的化学性质?
硫原子的最外电子层有6个电子,在化学反应中容易得到2个电子,形成-2价硫的化合物。非金属性较强,单质具有氧化性,能跟活泼金属,一些金属单质发生氧化还原反应。
非金属性小于同周期的氯,单质的氧化性小于氯气。与同主族的氧元素相比,硫元素的原子多一个电子层,得电子能力相对较弱,而失电子能力则相对较强,非金属性小于同主族的氧,故其氧化物中硫显正价,氧显-2价。
一、单质硫
2.化学性质
(1)氧化性:
2Cu + S = Cu2S
△
Fe + S = FeS
△
H2 + S = H2S
△
2Na+ S = Na2S
Zn + S === ZnS
△
硫既有氧化性又有还原性。
△
思考:硫与铁、铜在一定条件下反应生成的产物与氯气在一定条件下与铁、铜的反应产物有什么不同?
【原因】与同周期的氯元素相比,硫元素最外层电子数比氯元素少,得电子能力相对较弱。所以,硫与变价金属反应得到的产物都是较低价的硫化物。
【提示】硫与铁、铜在一定条件下反应生成其金属的低价硫化物;
而氯气在一定条件下与铁、铜反应生成其金属的高价氯化物。
一、单质硫
2.化学性质
(2)还原性:
点燃
S + O2 = SO2
硫在氧气中燃烧
实验现象:在氧气中燃烧生成明亮的蓝紫色火焰;在空气中燃烧生成淡蓝色火焰
(3)硫单质与氢氧化钠溶液的反应
3S+6NaOH === 2Na2S+Na2SO3+3H2O
△
【思考与讨论2】根据上述生活案例可知用硫可以处理泄露的汞,请写出相关的化学反应方程式。
【学习任务二】认识硫单质的应用
Hg+S=HgS
由于天然硫的存在,人类从远古时代起就知道并利用硫和硫的化合物了。我国晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》一书中记载有:“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂”。这里面的丹砂其实指的就是HgS。将丹砂在空气中灼烧便有汞和硫蒸气生成。
丹砂也叫朱砂,说到朱砂大家首先想到的就是它所具有的风水上的作用,可以避邪。实际上朱砂又叫辰砂、赤丹、汞沙,它属于一种天然的矿石,除了前面提到的作用外,它还具有较高的食用价值以及药用价值,也是中医较长用到的中药材,如保婴丹中就含有朱砂。不过朱砂成分中含有一定的毒性,因此大家在食用上一定要注意,这也是近年来不建议使用保婴丹的原因。
【学习任务二】认识硫单质的应用
【思考与讨论3】硫单质还有哪些应用?
【学习任务二】认识硫单质的应用
1. 制造黑火药(一硫二硝三木炭)
2. 羊毛、蚕丝或麻类纤维及其制品可用硫磺熏烧漂白。
2KNO3+S+3C===K2S+N2↑+3CO2↑
【问题2】为什么羊毛、蚕丝或麻类纤维及其制品可用硫磺熏烧漂白呢?其原理是什么?
颜色、状态、气味、密度、溶解性等
思考:气体的物理性质可从哪些方面去分析?
二、二氧化硫的性质
1、二氧化硫的物理性质
二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气的大,容易液化(-10 ℃ ),易溶于水。在通常情况下,1体积的水可以溶解约40体积的二氧化硫。
二氧化硫是污染大气的主要有害物质之一,可能引发呼吸道疾病、浓度高时会令人死亡
探究:请设计一个实验来证明SO2是否易溶于水?
探究过程:向装有气体的矿泉水瓶中加入五分之一的水,立即旋紧好瓶盖。振荡,观察现象并分析。
SO2
【问题3】二氧化碳溶于水时会产生碳酸,二氧化硫是否也会发生类似反应呢?如何证明?
【实验5-1】如图5-2所示,把充满SO2、塞有橡胶塞的试管倒立在水中,在水面下打开橡胶塞,