第3章 第2节 第1课时 自然界中的硫　二氧化硫的性质及应用（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（鲁科版2019）

第2节　硫的转化 第1课时　自然界中的硫　二氧化硫的性质及应用 课程标准要求 学业质量水平 1.能列举、描述、辨识S和SO2重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示它们的主要化学性质。 2.能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测S和SO2的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。 3.能利用SO2的性质和反应对其进行检验。能从物质类别和元素价态变化的视角说明S和SO2的转化路径。 4.知道SO2用作食品添加剂的注意事项。 1.能对S、SO2及其变化进行描述和符号表征，并能说明其性质与应用的关系，知道SO2用作食品添加剂的注意事项。(水平1) 2.能通过实验探究S和SO2的性质和变化规律，能收集和表述实验证据，基于实验事实得出结论。(水平2) 3.能根据解决问题的需要设计S和SO2转化与制备的方案。(水平3) 4.能根据物质的类别和化合价等说明或预测S和SO2的性质，评估所做说明或预测的合理性。(水平4) 一、自然界中的硫 1．硫元素的存在：游离态的硫主要存在于火山喷发口附近，化合态的硫广泛存在于海洋、大气和地壳中乃至动植物体内。 2．自然界中不同价态的硫元素之间的转化 3．硫及其化合物价态和类别的关系 硫及其化合物的“价—类”二维图 4．认识硫单质 (1)同素异形体 ①概念：由同一元素组成的性质不同的几种单质，叫作该元素的同素异形体。 ②性质：物理性质不同，化学性质相似。 ③示例：硫单质俗称硫黄，硫元素常见的同素异形体有多种，如正交硫和单斜硫。 (2)物理性质 颜色 状态 质地 溶解性 熔、沸点 黄色或淡黄色 固体 很脆，易研成粉末 不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2 较低 (3)化学性质 硫元素的化合价有－2价、0价、＋4价和＋6价四种，其中硫单质呈0价，既有氧化性又有还原性。 ①氧化性：如与金属铁反应的化学方程式为Fe＋SFeS，生成物为黑色固体。 ②还原性：如与氧气反应的化学方程式为S＋O2SO2，硫在空气中燃烧产生微弱的淡蓝色火焰，在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰。 (4)主要应用 硫黄主要用于制造硫酸、化肥、火柴及杀虫剂等。 二、二氧化硫的性质及应用 1．物理性质 颜色 气味 状态 密度 毒性 水溶性 无色 刺激性 气态 比空气大 有毒 易溶于水 2.化学性质 SO2中S的化合价为＋4价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性；SO2又属于酸性氧化物，还具有酸性氧化物的通性，另外还具有漂白性。写出以下反应的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式： 点拨　①H2SO3属于弱酸，但酸性大于碳酸；②二氧化硫能漂白有机色质，其漂白原理是与有色物质化合生成无色物质。 3．主要应用 二氧化硫除可作为漂白剂外，还可用作食品添加剂，国家对其作为漂白剂、防腐剂、抗氧化剂的使用范围、使用限量和残留量都有严格的规定。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)硫是活泼的非金属单质，在自然界中都以化合态存在(×) (2)硫在过量的纯氧中燃烧生成SO3，在空气中燃烧生成SO2(×) (3)由于硫单质的氧化性较弱，与变价金属反应时生成低价金属硫化物(√) (4)用酒精可洗去试管内壁上沾有的硫单质(×) (5)SO2具有漂白性能使滴有酚酞的NaOH溶液和石蕊溶液褪色(×) (6)SO2有毒不可用作食品添加剂(×) (7)不能用澄清石灰水检验SO2和CO2，但可用酸性KMnO4溶液进行检验(√) 2．(2020·山东师大附中高一月考)下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是(　　) A．Ba(OH)2 B．Ba(NO3)2 C．Na2S D．BaCl2 D　[SO2是酸性氧化物，能与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO3沉淀； H2SO3中S元素呈＋4价，因此H2SO3在反应中既可表现酸性，又可表现还原性与氧化性，SO2与Ba(NO3)2、Na2S反应的方程式分别为3SO2＋2H2O＋Ba(NO3)2===BaSO4↓＋2NO↑＋2H2SO4,3SO2＋2Na2S===3S↓＋2Na2SO3；H2SO3属于中强酸，不能与BaCl2溶液反应。] 学习任务一　CO2和SO2的比较及检验 1．根据氧化物的性质划分，CO2和SO2属于哪类物质？具有什么相似性？ 提示　CO2和SO2都属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，能够跟水、碱、碱性氧化物发生反应。 2．从化合价的角度分析CO2和SO2的性质有什么区别？ 提示　CO2中碳元素的化合价为最高价，只有氧化性，SO2中硫元素的化合价处于中间价态，既有氧化性又有还原性。 3．SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，如何检验SO2和CO2两种气体？ 提示　一是根据气体的气味进行鉴别，具有刺激性气味的气体是SO2，没有气味的气体是CO2；二是根据气体的化学性质进行鉴别，有漂白性或能使酸性高锰酸钾溶液褪色的气体是SO2，没有漂白性也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的气体是CO2。 1．CO2和SO2的比较 物质 SO2 CO2 物理性质 气味 有刺激性气味 无味 毒性 有毒 无毒 水溶性 易溶(体积比为1∶40) 可溶(体积比为1∶1) 化学性质 与水反应 SO2＋H2OH2SO3 CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 Ca(OH)2＋SO2=== CaSO3↓＋H2O CaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2 Ca(OH)2＋CO2=== CaCO3↓＋H2O CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2 与碱性氧 化物反应 SO2＋CaO===CaSO3 CO2＋CaO===CaCO3 弱氧化性 SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O CO2＋C2CO 还原性 能被酸性高锰酸钾、氯水、溴水等氧化剂氧化 无还原性 漂白性 有，不稳定 无 对环境影响 形成酸雨 引起温室效应 2．SO2和CO2混合气体的鉴别 ①检验流程 流程设计 检验SO2⇒除去SO2⇒检验SO2是否除尽⇒检验CO2 选用试剂 品红溶液 酸性KMnO4溶液 品红溶液 澄清的石灰水 预期现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊 注意　有时为简化装置，可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置，用较浓的酸性KMnO4溶液。 ②实验装置 若A中品红溶液褪色，说明混合气体中含有SO2。B中酸性高锰酸钾溶液的作用是除去SO2，防止其干扰CO2的检验。C中品红溶液的作用是检验SO2是否被除尽，若C中品红溶液不褪色，D中澄清石灰水变浑浊，说明混合气体中含有CO2。 1．下列溶液中能够区别SO2和CO2气体的是(　　) ①澄清石灰水　②H2S溶液　③酸性KMnO4溶液　④氯水　⑤品红溶液　⑥湿润的石蕊试纸 A．①②③ B．②③④ C．②③④⑤ D．全部 C　[SO2和CO2都属于酸性氧化物，它们都能与澄清石灰水反应生成沉淀，不能利用这一性质来区别SO2和CO2；SO2具有氧化性，能将H2S氧化生成单质S(有淡黄色沉淀生成)；SO2具有还原性，能还原酸性KMnO4溶液和氯水使其溶液褪色；SO2还具有漂白性，能使品红溶液褪色，而CO2没有这些性质；碳酸和亚硫酸都能使石蕊变红色，故湿润的石蕊试纸不能区别SO2和CO2气体；所以可以用②③④⑤来区别SO2和CO2。] 2．(2020·山东泰安一中月考)试用如图所列各装置设计一个实验，来验证某一混合物中含有CO2、SO2和水蒸气。 编号 I Ⅱ Ⅲ Ⅳ 装置 (1)这些装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是(填装置的编号)：_____→_____→_____→______。 (2)实验时可观察到装置I中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。 A瓶中溶液的作用是______________________________， B瓶中溶液的作用是______________________________， C瓶中溶液的作用是______________________________。 (3)装置Ⅱ中所加固体药品是________，可验证的产物是________，确定装置Ⅱ在整套装置中位置的理由是______________________________________________________________。 (4)装置Ⅲ中所盛溶液是______________，可验证的产物是________。 (5)洗气瓶A中品红溶液换成Ba(NO3)2溶液，则A中的现象为____________________。 解析　(1)实验的目的是要将三种气态产物一一验证出来。由题中所给的各种装置可知：Ⅳ是反应发生装置；I中的品红溶液，可联想是用来验证二氧化硫；装置Ⅲ中装有某种溶液，显然是用来验证CO2的装置；则装置Ⅱ是用来检验水蒸气的。由于I、Ⅲ中装的都是溶液，气流经过后一定会带出水蒸气，所以必须先用装置Ⅱ验证产物中的水蒸气，然后再验证二氧化硫和CO2，不然就不能验证水蒸气一定是反应产物；由于二氧化硫和CO2都能使澄清的石灰水变浑浊，因此从Ⅱ出来的气体必须先经过I验证和除尽二氧化硫后再进入Ⅲ验证CO2，由此可以得出正确的连接顺序应当是Ⅳ、Ⅱ、I、Ⅲ。 (2)A瓶中品红溶液褪色，可证明产物中有二氧化硫，C瓶溶液不褪色说明进入C瓶的气体中已没有二氧化硫，从而推断出B瓶中溶液的作用是氧化吸收从A瓶出来的二氧化硫，因而C瓶溶液的作用是确认从B瓶溶液中出来的气体中二氧化硫是否被除尽。 (3)因为装置Ⅱ是验证水蒸气的，其中所加的固体药品应该是白色无水硫酸铜。确定装置Ⅱ位置的理由如①中所述。 (4)由于从装置I中C瓶出来的气体中已确定没有二氧化硫，因此装置Ⅲ中所盛溶液应该是澄清石灰水，用来验证气体中的CO2。 (5)SO2通入Ba(NO3)2溶液后，NO在亚硫酸提供的酸性环境中会将H2SO3氧化成H2SO4，则生成难溶于酸的BaSO4。 答案　(1)Ⅳ　Ⅱ　I　Ⅲ　(2)验证产物气流中有SO2　除去产物气流中的SO2　验证产物中SO2已被B瓶溶液全部除去　(3)无水CuSO4　水蒸气　由于产物气流通过I、Ⅲ时会带出水蒸气，所以Ⅱ必须在I、Ⅲ之前　(4)澄清石灰水　CO2　(5)有白色沉淀生成 [解题反思]　当SO2中混有CO2时，不会影响SO2的鉴别；当CO2中混有SO2时会干扰CO2的鉴别，应先鉴别并除去SO2，再用澄清石灰水鉴别CO2。 学习任务二　常见漂白性物质的比较与分析 1．分别将SO2和Cl2通入品红溶液中并加热，现象有什么不同？若分别通入紫色石蕊溶液中又有什么不同？ 提示　 2．把活性炭放入品红溶液中会有什么现象？为什么？ 提示　由于活性炭具有吸附作用，故放入品红溶液中，可以使溶液褪色。 常见的漂白剂及其漂白原理 SO2 HClO、H2O2、Na2O2、O3 活性炭 漂白原理 与有色物质化合成无色物质 将有色物质氧化为无色物质 吸附有色物质 变化类型 化学变化 化学变化 物理变化 是否可逆 可逆，加热或久置后恢复原来颜色 不可逆 不可逆 漂白对象 有机色质(不能漂白指示剂) 有机色质和指示剂 一般用于溶液中有机色质的漂白 1．下列变化不属于化学变化的是(　　) A．SO2使品红溶液褪色 B．氯水使有色布条褪色 C．活性炭使红墨水褪色 D．H2O2水溶液使染料褪色 C　[A、B、D三项都是通过发生化学反应使有色物质褪色。而C项是通过活性炭的吸附作用将有色物质吸附从而使颜色褪去，为物理变化。] 2．(2020·北京海淀区育英中学检测)下列说法正确的是(　　) A．因为SO2具有漂白性，所以它能使品红溶液、溴水、KMnO4(H＋)、石蕊试液褪色 B．能使品红溶液褪色的不一定是SO2 C．SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色，其原理相同 D．等物质的量的SO2和Cl2的水溶液具有更强的漂白能力 B　[SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性，发生了氧化还原反应，SO2能使品红褪色是因为具有漂白性，SO2不能使指示剂褪色， A项错误；品红是有机色质，可使其褪色的物质很多，不仅仅是SO2，B项正确； SO2的漂白原理是与有机色质化合成无色物质；活性炭的漂白原理是吸附有机色质，漂白粉、Na2O2的漂白原理是把有机色质氧化成无色物质，C项错误；等物质的量的SO2和Cl2在溶液中反应生成H2SO4和HCl，从而失去漂白能力，D项错误。] 二氧化硫可用作食品的添加剂，以达到漂白、防腐和抗氧化的作用，但是一些不法分子为了使馒头、银耳、粉丝等食品的色泽更好，获得更大的利润，却大量使用硫黄熏蒸食品，致使食品中二氧化硫残留量严重超标，从而对人们的身体健康造成很大的危害。 (1)根据所学知识可以采取什么方法检测漂白过程使用了二氧化硫？ 提示　取漂白后的食品加热或放在阳光下暴晒一段时间，若恢复原色，则可说明使用二氧化硫进行了漂白。 (2)二氧化硫作防腐剂和抗氧化剂体现了它的什么性质？ 提示　还原性 (3)写出采用硫黄熏蒸食品时发生反应的化学方程式。 提示　S＋O2SO2 学科网（北京）股份有限公司 $$