内容正文:
专题4
硫与环境保护
专题4 硫与环境保护
新知导学 夯实基础
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必修 第一册
合作探究 素能提升
随堂演练 对点落实
第一单元 含硫化合物的性质
第1课时 二氧化硫的性质和应用
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游离
化合
硫化物
硫酸盐
氢化物
氧化物
黄
淡黄
硫黄
脆
难
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剧烈燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,有刺激性气味的气体生成
易
无色
刺激性
大于
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√
×
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易
可逆
变红
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变红
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褪去
恢复红色
漂白性
不
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漂白
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课 时 精 练(十六)
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[素养发展目标] 1.能列举、描述、辨识二氧化硫的重要物理性质、化学性质及实验现象。2.能够依据实验现象对二氧化硫的性质提出可能的假设;并设计实验验证假设;能够建立假设、结论与论据之间的关系。3.了解二氧化硫的应用。
一、硫和二氧化硫的物理性质
1.自然界中硫元素的存在形式
(1)______态:存在于火山喷口的岩层中。
(2)______态:主要存在于________和________中,火山喷出物中还含有硫的________和________等。
2.硫单质的物理性质
____色或______色固体,俗称______,质____,易研成粉末,密度比水大,_____溶于水,微溶于酒精,易溶于______。
CS2
3.二氧化硫的物理性质
(1)硫的燃烧
化学方程式:S+O2 eq \o(=====,\s\up17(点燃)) SO2;
现象:________________________________________________________。
(2)二氧化硫的物理性质
SO2是一种_____、有_______气味的气体,其密度_____空气,___溶于水。
【即学即练】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”。)
(1)在自然界中既有化合态的硫又有游离态的硫( )
(2)某固体呈黄色,则该固体一定是硫黄( )
(3)试管内壁沾有硫粉,可以用CS2洗涤,也可以用蒸馏水洗涤( )
(4)硫在过量氧气中燃烧的产物是SO3( )
(5)硫是黑火药的主要成分之一( )
二、二氧化硫与亚硫酸的化学性质和应用
1.SO2的化学性质
(1)实验探究SO2溶于水
操作:用一支充有80 mL SO2的针筒吸入10 mL蒸馏水,用橡皮塞堵住针筒前端,振荡。
现象:针筒内气体体积逐渐_____。
结论:SO2___溶于水(1∶40)。
反应:__________________,该反应为______反应。(亚硫酸能使紫色石蕊试液变红)
(2)二氧化硫的性质探究
实验操作
现象
结论
pH试纸_____
____________________
SO2+H2OH2SO3
SO2的水溶液显酸性
实验操作
现象
结论
溶液____
__________________
滴入BaCl2溶液无明显现象,然后滴入H2O2,出现白色沉淀
(1)SO2的水溶液与BaCl2不反应;
(2)SO2具有______,可被H2O2氧化成____,与Ba2+反应生成BaSO4白色沉淀
SO2的水溶液显酸性
SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4))
实验操作
现象
结论
产生淡黄
色沉淀
SO2具有氧化性,可被H2S还原为S
振荡后溶液红色____,再加热溶液________
SO2具有______,但生成的无色物质__稳定,加热恢复原色
结论: 二氧化硫具有酸性氧化物的通性、还原性、氧化性及漂白性。
2.亚硫酸的性质
3.二氧化硫用途
二氧化硫常用作______剂、______添加剂。
【即学即练】
2.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”。)
(1)SO2是酸性氧化物,与水反应生成H2SO4( )
(2)SO2作纸浆漂白剂,没有发生化学变化( )
(3)SO2使红色酚酞试液褪色是因为SO2具有漂白性( )
(4)SO2既可以是含硫物质的氧化产物,又可以是含硫物质的还原产物( )
(5)能使澄清的石灰水变浑浊的气体一定是CO2气体( )
一、二氧化硫的性质
资料一:SO2是唯一在葡萄酒生产中普遍应用的添加剂。它在葡萄酒工艺中的作用一般总结为以下几条:①选择性杀菌。作为一种杀菌剂,不同微生物对SO2的耐受力是不同的,其中细菌最为敏感,加入SO2后最先被杀死;其次是柠檬型酵母;酿酒酵母对SO2的耐受力则比较强。所以可以通过SO2来选择发酵微生物。②澄清作用。③抗氧化作用。④增酸,调节发酵基质达到合适的酸度。SO2在葡萄酒生产中发挥着巨大的作用,但是过量和不
当使用也会带来一些问题,尤其是二氧化硫对人体的健康影响日益受人重视,因此葡萄酒科研和生产实践中也在不断研究尝试减少二氧化硫的使用。
资料二:SO2的排放造成了大气污染,酸雨的形成,工业上常用CaO除去SO2气体。
1.资料一中提到SO2有抗氧化作用,可以增酸,为什么?
提示:SO2具有还原性,SO2溶于水显酸性。
2.资料二中,SO2可用CaO除去,为什么?体现了SO2的什么性质?
提示:SO2+CaO===CaSO3,体现了SO2作为酸性氧化物的性质。
3.我们还学过CO2也是酸性氧化物。CO2和SO2均为酸性氧化物,在性质上具有一定的相似性,结合已有的知识探究能否用澄清石灰水鉴别CO2和SO2,为什么?
提示:不能用澄清石灰水鉴别SO2和CO2,因为二者通入澄清石灰水时,现象相同,即开始产生白色沉淀,后来沉淀溶解消失。
4.将SO2和Cl2分别通入品红溶液中并加热,有何现象?将等物质的量的SO2和Cl2同时通入同一品红溶液,有何现象?并说明原因。
提示:将SO2通入品红溶液中并加热,现象:品红不褪色;将Cl2通入品红溶液中并加热,现象:品红褪色;将等物质的量的SO2和Cl2同时通入同一品红溶液,现象:品红不褪色。
原因:Cl2与SO2恰好反应,无漂白性物质存在,SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4。
1.二氧化硫所引起的“褪色”
实验现象
实验结论
SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色
SO2属于酸性氧化物
SO2使品红试液褪色,加热后又恢复
SO2具有漂白性
SO2使溴水、高锰酸钾溶液褪色
SO2具有还原性
2.比较三类常见的漂白剂
类型
举例
原理
特点
氧化型
HClO、NaClO、
Ca(ClO)2、Na2O2、
H2O2、O3等
将有机色质内部“生色团”破坏掉
不可逆、持久
加合型
SO2
与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质
可逆、不持久
吸附型
活性炭
将有色物质(色素)吸附而褪色
物理变化
1.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+)、紫色石蕊溶液褪色
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在溶液中相遇具有漂白能力
B [SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,能使品红褪色是因其具有漂白性,SO2不能使指示剂褪色,A项错误;SO2漂白属于加合型,活性炭属于吸附型,漂白粉、Na2O2属于氧化型,C项错误;等物质的量的SO2和Cl2在溶液中相遇反应生成H2SO4和HCl,从而失去漂白能力,D项错误。]
2.实验小组设计如图所示装置,验证SO2性质,对实验现象分析不正确的是( )
A.通入SO2一段时间后,试管内的CCl4溶液逐渐褪色,说明SO2具有还原性
B.一段时间后试管内有白色沉淀,说明SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀
C.试管中的红色花瓣颜色变浅,说明SO2具有漂白性
D.滴有酚酞的NaOH溶液红色变浅,说明SO2能与碱溶液反应
B [硫酸和Na2SO3发生复分解反应产生SO2,SO2与溴在氯化钡溶液和溴的四氯化碳分界处发生氧化还原反应生成硫酸、HBr,一段时间后溴的四氯化碳溶液褪色,证明二氧化硫有还原性,硫酸与氯化钡产生硫酸钡沉淀,湿润的二氧化硫使红色花瓣褪色,说明二氧化硫有漂白性,与NaOH溶液反应消耗NaOH,滴有酚酞的NaOH溶液颜色变浅褪色。A.由分析可知,通入
二、多角度比较SO2和CO2
通常使用的火柴头上的易燃物中含有硫,学习兴趣小组的同学设计了如图所示的装置验证火柴燃烧的产物中含有二氧化硫。
1.根据装置分析怎样设计操作验证火柴燃烧的产物中含有二氧化硫?
提示:将多根火柴放在如图所示的实验装置中的漏斗下面,然后点燃几根火柴,慢慢拉动注射器活塞抽气,让火柴燃烧产生的气体通过反应液,如果溶液褪色,则说明火柴燃烧的产物中含有二氧化硫。
2.在上述方案中能否使用饱和石灰水来代替品红溶液?为什么?
提示:不能。火柴燃烧有二氧化碳生成,二氧化硫、二氧化碳均能使澄清石灰水变浑浊,无法证明二氧化硫的存在。
3.某未知成分的气体。通入澄清石灰水,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入发现浑浊液又变澄清,推测该气体的成分的可能性。
4.若要证明某气体是CO2和SO2的混合气体,需用哪些试剂?顺序如何确定?
提示:能使澄清石灰水先变浑浊,又变澄清的气体,可能为①CO2;②SO2;③CO2和SO2的混合气体。
提示:可用品红溶液、酸性KMnO4溶液和澄清石灰水。混合气体→品红溶液→酸性KMnO4溶液→品红溶液→澄清石灰水。
二氧化硫和二氧化碳性质的比较
性质
SO2
CO2
物理
性质
气味
有刺激性气味
无味
毒性
有毒
无毒
溶解性
易溶(体积比1∶40)
可溶(体积比1∶1)
性质
SO2
CO2
化学
性质
与水的反应
SO2+H2OH2SO3
CO2+H2OH2CO3
与碱
反应
SO2气体通入澄清的石灰水中,先生成沉淀,当气体过量时沉淀又溶解:
Ca(OH)2+SO2===
CaSO3↓+H2O
CaSO3+SO2+H2O===
Ca(HSO3)2
CO2气体通入澄清的石灰水中,先生成沉淀,当气体过量时沉淀又溶解:
Ca(OH)2+CO2===
CaCO3↓+H2O
CaCO3+CO2+H2O===
Ca(HCO3)2
性质
SO2
CO2
化学性质
与碱性
氧化物反应
SO2+CaO=== CaSO3
CO2+CaO===CaCO3
弱氧化性
SO2+2H2S===3S↓+2H2O
CO2+C eq \o(=====,\s\up17(△)) 2CO
还原性
二氧化硫能被酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化
无
漂白性
有,不稳定
无
性质
SO2
CO2
对环境的影响
形成酸雨
引起温室效应
鉴别
①利用二氧化硫的还原性,用酸性高锰酸钾溶液或溴水鉴别
②利用二氧化硫的漂白性,用品红溶液鉴别
1.检验SO2气体中是否混有CO2气体,可采用的方法是( )
A.通过品红溶液
B.通过澄清石灰水
C.先通过NaOH溶液,再通过澄清石灰水
D.先通过足量酸性KMnO4溶液,再通过澄清石灰水
D [二氧化硫和二氧化碳都能和澄清石灰水反应生成不溶性白色固体,但二氧化硫具有漂白性、还原性,二氧化碳没有,所以检验二氧化硫中是否含有二氧化碳的方法是:先通过酸性高锰酸钾溶液,使二氧化硫充分被吸收,二氧化碳不反应,然后再通入澄清石灰水,如果澄清石灰水变浑浊,则含有二氧化碳,否则不含有二氧化碳。]
2.某探究性学习小组利用如图所示装置设计实验,证明浓硫酸和木炭粉在加热条件下反应有SO2和CO2生成。
(1)实验室可观察到装置中A瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是_________________,B瓶溶液的作用是________________,C瓶溶液的作用是________________________________________________________。
(2)装置中D瓶中所盛溶液是_____________,可验证的产物是________。
(3)若想同时验证另一种产物的存在,需使用的药品为______________,该装置在整套装置中的位置是________,理由是________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。
解析: 要检验SO2,可以用品红溶液,要检验CO2,应该用澄清石灰水,但是SO2的存在会干扰对CO2的检验,所以检验CO2时必须考虑先检验SO2并且要把它彻底除去。另外生成物还有水蒸气也需要通过实验来证明。因为在检验SO2、CO2时,必须经过溶液装置,会影响水蒸气的检验,因此,这三种产物的检验顺序必须是先检验H2O,再检验SO2,最后检验CO2,并且保证每种检验均不受其他物质的干扰。
答案: (1)验证产物气流中有SO2 除去产物气流中的SO2 验证产物气流中SO2已被B瓶溶液全部除去
(2)澄清石灰水 CO2
(3)无水CuSO4 A前 产物气流通过A、B、C、D时会带出水蒸气,所以必须在A之前
1.下列关于硫单质的叙述错误的是( )
A.硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体
B.硫易溶于水,自然界中无单质硫存在
C.硫在空气中燃烧时生成二氧化硫
D.硫质脆,易研成粉末
B [A.硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体,故A正确;B.硫难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳,自然界中有单质硫和硫的化合物存在,故B错误;C.硫化学性质比较活泼,在空气中燃烧时生成二氧化硫,故C正确;D.硫质脆,易研成粉末,故D正确。]
2.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 ③KMnO4酸性溶液 ④氯水 ⑤品红溶液( )
A.①②③
B.②③④
C.除①以外
D.全部
C [①SO2和CO2都属于酸性氧化物,它们都能使澄清石灰水变浑浊,所以不能利用澄清石灰水来区别SO2和CO2;②SO2具有氧化性,能将H2S溶液氧化生成单质硫(有黄色沉淀生成),而CO2没有此性质,所以能利用H2S溶液区别SO2和CO2;③SO2也具有还原性,能被KMnO4酸性溶液氧化(溶液褪色),而CO2没有此性质,所以能利用KMnO4酸性溶液区别SO2和CO2;④ SO2也具有还原性,能被氯水氧化(溶液褪色),而CO2没有此性质,所以能利用氯水区别SO2和CO2;⑤SO2还具有漂白性,能使品红溶液褪色,而CO2没有此性质,所以能利用品红溶液区别SO2和CO2,所以能够区别SO2和CO2气体的溶液有:②③④⑤。]
3.制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( )
B [A.制取SO2需用Cu和浓硫酸反应,2H2SO4(浓)+Cu eq \o(=====,\s\up17(△)) CuSO4+SO2↑+2H2O,稀硫酸不与Cu反应,A错误;B.SO2可使品红溶液褪色,因此可以用品红验证SO2的漂白性,B正确;C.SO2的密度大于空气,应使用向上排空气法收集,瓶中导管应长进短出,C错误;D.SO2需用强碱(如NaOH)等物质吸收,SO2难溶于饱和NaHSO3溶液,即饱和NaHSO3不能吸收SO2,D错误。]
4.书写下列反应的离子方程式。
(1)向NaOH溶液中通入少量SO2:____________________________。
(2)向氯水中通入少量SO2:______________________________________。
(3)将SO2通入饱和NaHCO3溶液中:
_________________________________________。
(4)向Ba(OH)2溶液通入少量SO2:
_________________________________________。
(5)H2SO3的分解:_______________________________。
5.某化学实验小组的同学为探究和比较SO2和氯水的漂白性,设计了如图的实验装置:
(1)反应开始一段时间后,观察到B、D两个试管中的品红溶液出现的现象是:B__________________、D________________,停止通气后,再给B、D两个试管分别加热,两个试管中的现象分别为:B________________、D________________。
(2)另一个实验小组的同学认为SO2和氯水都有漂白性,二者混合后的漂白性肯定会更强。他们将制得的SO2和Cl2按1∶1同时通入到品红溶液中,结果发现褪色效果并不像想象的那样。请你分析该现象的原因(用化学方程式表示)___________________________________________________________。
解析: (1)SO2具有漂白性,二氧化硫通入品红溶液中,品红溶液褪色;SO2的漂白具有可逆性,褪色后的溶液加热时又恢复原来的红色;氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性,因而氯气通入品红溶液中也能使品红溶液褪色,次氯酸的漂白不可逆,加热时,不能恢复红色。(2)氯气具有较强的氧化性,二氧化硫具有较强的还原性,在水溶液中两者按照1∶1发生反应:Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4,生成物都无漂白性,因而SO2和Cl2按1∶1同时通入到品红溶液时,品红溶液并不褪色。
答案: (1)品红溶液褪色 品红溶液褪色 褪色的品红又恢复成红色 无明显现象
(2)Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4
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