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第五章 化工产业中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第1课时 硫和二氧化硫
学习目标 核心素养
1.了解硫的原子结构、单质硫的化学性质。
2.通过实验探究理解二氧化硫的主要化学性质。
3.认识硫和二氧化硫在生产中的应用。 1.宏观辨识与微观探析:从物质的类别、硫的原子结构角度认识硫、SO2的主要性质,形成“结构决定性质”的观念。
2.科学探究与创新意识:通过对SO2漂白性、还原性的实验探究,发现和提出有价值的问题,掌握SO2的主要化学性质。
第1课时 硫和二氧化硫
一、硫
1.硫的原子结构与存在
(1)硫的结构
硫元素位置 原子结构示意图 非金属性 主要化合价
第 三 周期、第 ⅥA 族 比氧 弱 -2、+4、+6
三
ⅥA
弱
-2、+4、+6
[对应学生用书第1页]
第1课时 硫和二氧化硫
(2)硫的存在
第1课时 硫和二氧化硫
2.硫的性质
(1)物理性质
俗称 颜色状态 硬度 溶解性
硫黄 黄 色晶体 质脆 难溶 于水 微溶于酒精 易溶 于CS2
硫黄
黄
难溶
易溶
第1课时 硫和二氧化硫
(2)化学性质
Fe: Fe+SF eS
Fe+SFeS
第1课时 硫和二氧化硫
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)硫只以化合态存在于自然界中。( × )
(2)清洗试管内壁黏附的硫黄,可以用CS2清洗。( √ )
(3)硫与Fe反应生成FeS,与Cu反应生成CuS。( × )
×
√
×
(4)硫在空气中的燃烧产物是SO2,在纯氧中的燃烧产物是SO3。 ( × )
×
第1课时 硫和二氧化硫
二、二氧化硫
1.物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性 毒性 沸点
无色 气体 刺激性 气味 比空气 大 易溶于水(1∶40) 有 毒 易液化
气体
刺激性
大
有
第1课时 硫和二氧化硫
2.化学性质
(1)实验探究
实验
操作 ①
②测溶液pH
第1课时 硫和二氧化硫
实验
现象 ①试管中 液面上升
②pH试纸呈 红色 振荡后 溶液红色褪去 ,再加热溶液 恢复红色
结论 SO2 易溶于水 ,且溶液呈 酸 性 —
液面上升
红色
溶液红色褪去
恢
复红色
易溶于水
酸
第1课时 硫和二氧化硫
(2)二氧化硫的四性质
第1课时 硫和二氧化硫
(3)可逆反应: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。
3.二氧化硫的用途
二氧化硫常用作漂白剂、杀菌消毒剂、食品添加剂。
正反应
逆反应
第1课时 硫和二氧化硫
√
×
第1课时 硫和二氧化硫
×
×
×
第1课时 硫和二氧化硫
[对应学生用书第2页]
要点一 硫的性质
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。”
第1课时 硫和二氧化硫
这句话的意思是:
Ⅰ.红色的硫化汞晶体(丹砂)在空气中灼烧有汞和硫蒸气生成;
Ⅱ.汞和硫在一起研磨生成黑色硫化汞。
◉问题探究
1.请写出该反应的化学方程式。
提示:Ⅰ.HgSHg+S
Ⅱ.Hg+SHgS
第1课时 硫和二氧化硫
2.从硫元素的价态变化视角分析预测硫的化学性质。
提示:硫元素的价态变化:
单质硫失去电子,化合价升高,表现出还原性,如与O2的反应;单质硫获得电子,化合价降低,表现出氧化性,如S与Fe、Cu等金属的反应。因此,硫既有氧化性,又有还原性。
第1课时 硫和二氧化硫
3.同一物质在同一反应中既可以作氧化剂又可作还原剂,反应3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O中,氧化剂和还原剂的物质的量之比是多少?
提示:2∶1
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
2.硫性质的五大注意点
(1)硫在空气中安静地燃烧,发出淡蓝色火焰,同时有刺激性气味的气体产生。
(2)硫在空气或氧气中燃烧只生成SO2,不生成SO3。
(3)硫单质的氧化性较弱,与变价金属反应时,一般只能生成低价态金属硫化物。
(4)汞洒落在地面可撒些硫黄覆盖,这样可以防止汞蒸气中毒。
(5)附着在试管壁上的硫可以用CS2或热碱液洗涤。
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
1.下列说法正确的是( )
A.硫质脆,微溶于酒精和二硫化碳
B.硫与氢气反应,体现了硫的还原性
C.硫与铁粉和铜粉分别反应,都可生成二价金属硫化物
D.从硫的化合价角度分析,硫单质既可作氧化剂又可作还原剂
第1课时 硫和二氧化硫
解析 硫质脆,微溶于酒精,易溶于二硫化碳,A错误;硫与氢气反应时,硫的化合价降低,表现氧化性,B错误;硫与铁粉和铜粉反应分别生成FeS和Cu2S,C错误;硫单质中S为0价,在反应中既可以作氧化剂,化合价降低到-2价,也可以作还原剂,化合价升高到+4、+6价,D正确。
答案 D
第1课时 硫和二氧化硫
要点二 二氧化硫性质的多样性
在葡萄酒酿制的整个过程中,经常会适量添加二氧化硫,二氧化硫可以说是葡萄酒的生命共同体。葡萄运抵酒厂前,对于距离较远的酒厂,酒农通常会喷洒少量的二氧化硫水溶液在葡萄上用来保护葡萄,起到杀菌和防腐的作用。在采摘环节,为了避免那些已经破损的葡萄果实在运输途中发酵,就会加入二氧化硫。在葡萄酒发酵过程中加入二氧化硫可抑制一些真菌的生长,也可有效地防止葡萄酒被氧气氧化而变酸。
根据国家标准,二氧化硫用于葡萄酒的最大使用量为250 mg/L,检测葡萄酒中二氧化硫的含量是葡萄酒厂和相关食品质检部门的重要工作。
第1课时 硫和二氧化硫
◉问题探究
1.二氧化硫在葡萄酒酿造过程能够解决哪些问题?利用了二氧化硫的哪些性质?
提示:二氧化硫解决了葡萄酒酿造过程中的两大问题,一是杀菌,二是防氧化;利用了二氧化硫具有还原性和良好的消毒杀菌作用。
2.为检测葡萄酒中残留二氧化硫的含量,某种检测方法用到硫酸溶液、碘水、淀粉溶液等试剂。该方法的反应原理是什么?
提示:该方法的反应原理为SO2+I2+2H2O4H++S+2I-,利用淀粉遇I2变蓝这一性质,可以指示滴定反应的终点。
第1课时 硫和二氧化硫
1.SO2的特殊性质及应用
(1)注意SO2的漂白性和还原性的区别
SO2使品红溶液褪色表现的是SO2的漂白性,加热后溶液颜色复原;SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是SO2的还原性,加热后溶液颜色不复原。
(2)将SO2通入氢硫酸、硫化钠溶液中都会生成黄色沉淀,表现了SO2的氧化性。
(3)SO2不能漂白酸碱指示剂,能使紫色石蕊溶液变红。
第1课时 硫和二氧化硫
氧化剂 反应原理
O2 2SO2+O22SO3
溴水或氯水(用X2表示) X2+SO2+2H2O2HX+H2SO4
酸性KMnO4溶液 2KMnO4+5SO2+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4
FeCl3溶液 2FeCl3+SO2+2H2O2FeCl2+H2SO4+2HCl
2.二氧化硫还原性的四大体现
第1课时 硫和二氧化硫
3.SO2、CO2混合气体成分检验方法
(1)检验SO2、CO2同时存在的思维流程
第1课时 硫和二氧化硫
(2)实验装置
第1课时 硫和二氧化硫
[例2] 如图是实验室制备SO2,并验证SO2某些性质的装置图。试回答:
第1课时 硫和二氧化硫
(1)仪器A的名称是 ,写出此实验中制备SO2化学方程式: 。
(2)C中的现象是 ,此实验证明SO2是 气体。
(3)D中的反应现象证明SO2有 性;F中的现象是 ;G中SO2与碘水反应的化学方程式为 。
(4)H中的试剂是氢氧化钠溶液,用于吸收多余的二氧化硫气体,防止污染空气,反应的离子方程式为 。
第1课时 硫和二氧化硫
[解析] 实验室制备SO2并验证SO2的某些性质,B中浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫;C中二氧化硫与水反应生成亚硫酸,使石蕊溶液变红;D中品红溶液褪色;E中二氧化硫与硫化氢发生氧化还原反应生成硫单质;F中酸性高锰酸钾溶液能够氧化二氧化硫导致紫色褪去;G中二氧化硫与碘水发生氧化还原反应生成H2SO4和HI;H为尾气处理装置,二氧化硫与氢氧化钠反应可防止空气污染。(1)装有浓硫酸的仪器A为分液漏斗,装置B中生成SO2的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+H2O+SO2↑。(2)C中SO2与水反应生成亚硫酸,紫色石蕊溶液变红,说明SO2是酸性气体。(3)D中品红溶液褪色,说明SO2有漂白性;SO2有还原性,可与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,导致酸性高锰酸钾溶液褪色;
第1课时 硫和二氧化硫
G中SO2与碘水发生氧化还原反应生成H2SO4和HI,化学方程式为SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI。(4)SO2气体有毒,为防止SO2污染空气,用氢氧化钠溶液吸收尾气,反应的离子方程式为SO2+2OH-S+H2O。
[答案] (1)分液漏斗 Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+H2O+SO2↑ (2)石蕊溶液变红 酸性
(3)漂白 酸性KMnO4溶液褪色 SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI (4)SO2+2OH-S+H2O
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
2.如图是研究二氧化硫性质的微型实验装置。现用70%硫酸溶液和亚硫酸钠晶体反应制取SO2气体,实验现象很明显,且不易污染空气。下列说法中错误的是( )
A.紫色石蕊溶液变蓝色
B.品红溶液褪色
C.溴水橙色褪去
D.含酚酞的NaOH溶液红色变浅
第1课时 硫和二氧化硫
解析 SO2的水溶液显酸性,能使紫色石蕊溶液变红,A错误;SO2有漂白性,能使品红溶液褪色,B正确;SO2有还原性,与溴水发生反应:Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr,使溴水褪色,C正确;SO2能与NaOH溶液反应生成Na2SO3,使含酚酞的NaOH溶液红色变浅,D正确。
答案 A
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
第1课时 硫和二氧化硫
4.某化学兴趣小组为了探究常温下非金属氧化物形成的某未知气体的成分,将气体通入澄清石灰水,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入发现浑浊又变澄清,由此该小组成员对气体的成分提出猜想。
[提出猜想]
猜想1:该气体为CO2
猜想2:该气体为SO2
猜想3:
为了验证猜想,该小组设计实验加以探究:
第1课时 硫和二氧化硫
[实验探究]
该小组同学按如图所示装置,将气体从a端通入,则:
(1)B中应该装下列 试剂(填编号)。
A.NaCl溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.盐酸 D.澄清石灰水
第1课时 硫和二氧化硫
(2)A中品红溶液的作用是 。
(3)D中澄清石灰水的作用是 。
通过该实验,该小组同学观察到以下三个实验现象:
①A中品红溶液褪色
②C中品红溶液不褪色
③D中澄清石灰水变浑浊
[得出结论]
(4)由上述现象该小组同学确认该气体的成分: 。
第1课时 硫和二氧化硫
解析 回忆学过的能使澄清石灰水先变浑浊又变澄清的气体只有CO2和SO2,所以提出的猜想是:①该气体为CO2;②该气体为SO2;③该气体为CO2和SO2的混合气体。因为SO2的存在对CO2的验证有干扰,所以要验证气体的成分,必须先验证SO2是否存在,并除尽,再验证CO2气体的存在。
答案 该气体为CO2和SO2的混合气体
(1)B (2)验证混合气体中是否含有SO2
(3)验证混合气体中是否含有CO2
(4)CO2和SO2的混合气体
第1课时 硫和二氧化硫
2.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)SO2的水溶液中存在SO2、H2SO3的原因是SO2与H2O的反应为可逆反应。( )
(2)SO2可使溴水褪色,是因为SO2有漂白性。( )
(3)SO2气体通入BaCl2溶液产生白色沉淀BaSO3。( )
(4)某气体通入品红溶液后,品红溶液褪色,则该气体一定是SO2。( )
(5)SO2通入紫色石蕊溶液中先变红色后褪色。( )
1.从物质类别和元素化合价角度理解硫的化学性质
[例1] 下列关于单质硫的叙述:①通常状况下为黄色晶体;②不溶于水、易溶于酒精和CS2;③氧化性比氯气弱;④只能被还原不能被氧化;⑤医药上用来制作硫黄软膏,治疗某些皮肤病;⑥硫有许多同素异形体,如正交硫和斜方硫。其中正确的是( )
A.①②③⑤
B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥
D.①③⑤⑥
[解析] ①在常温下,单质硫是一种黄色晶体,故正确;②单质硫不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2,故错误;③S元素的非金属性比Cl元素弱,则单质硫的氧化性比氯气弱,故正确;④单质硫中S元素的化合价处于中间价态,既能被氧化又能被还原,故错误;⑤单质硫能杀死病菌,医药上用来制作硫黄软膏,治疗某些皮肤病,故正确;⑥硫有多种同素异形体,如正交硫、斜方硫等,故正确。
[答案] D
2.(北京第五十五中学期中改编)下列说法正确的是( )
A.向BaCl2溶液中通入SO2气体,溶液仍澄清,滴入3% H2O2溶液后有白色沉淀产生
B.可以用澄清石灰水来鉴别SO2与CO2
C.向紫色石蕊溶液中通入SO2气体,溶液先变红后褪色
D.SO2使溴水褪色,体现了SO2的漂白性
解析 BaCl2溶液 eq \o(——→,\s\up15(SO2)) 不发生反应(无现象) eq \o(—————→,\s\up15(3% H2O2溶液)) 发生反应SO2+H2O2===H2SO4、Ba2++SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) ===BaSO4↓(白色沉淀),A项正确;SO2和CO2都是酸性氧化物,都能与澄清石灰水反应而使其变浑浊,气体过量时又变澄清,因此用澄清石灰水无法鉴别SO2和CO2,B项错误;SO2不能漂白酸碱指示剂,因此向紫色石蕊溶液中通入SO2气体,溶液变红,但不褪色,C项错误;SO2具有还原性,能被溴水氧化,则SO2通入溴水中,发生氧化还原反应SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr,溴水褪色,D项错误。
答案 A
[对应学生用书第4页]
1.(福建莆田高一期中)下列有关硫单质性质的叙述正确的是( )
A.硫在空气中的燃烧产物是SO2,在纯氧中的燃烧产物也是SO2
B.自然界中在富氧环境中的含硫化合物,硫通常显+4价
C.硫燃烧时,硫过量时燃烧的产物是SO2,氧气过量时燃烧的产物是SO3
D.常温常压下硫单质是一种黄色易溶于水的晶体
解析 硫在空气中或者纯氧中的燃烧产物只能是SO2,A正确;硫在过量氧气中燃烧只生成二氧化硫,C错误。
答案 A
3.(山东菏泽高一开学考试)将X气体通入BaCl2溶液,未见有沉淀生成,然后加入Y,有沉淀生成,X、Y不可能是( )
A.CO2、SO2
B.NH3、CO2
C.SO2、H2O2
D.SO2、Cl2
解析 由于HCl的酸性强于H2SO3和H2CO3,故将CO2通入BaCl2溶液,不会生成沉淀,然后通入SO2,仍然没有沉淀生成,A正确;NH3能溶于BaCl2溶液,得到碱性溶液,不会生成沉淀,通入CO2后发生反应:2NH3·H2O+CO2===(NH4)2CO3+H2O、(NH4)2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NH4Cl,有沉淀生成,B错误;由于HCl的酸性强于H2SO3,故SO2通入BaCl2溶液,不会生成沉淀,然后加入H2O2,发生反应:H2O2+SO2===H2SO4、BaCl2+H2SO4===BaSO4↓+2HCl,产生沉淀,C错误;由于HCl的酸性强于H2SO3,故SO2通入BaCl2溶液,不会生成沉淀,然后通入Cl2,发生反应:2H2O+Cl2+SO2===H2SO4+2HCl、BaCl2+H2SO4===BaSO4↓+2HCl,产生沉淀,D错误。
答案 A
$$