5.1 硫及其化合物 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版化学必修二 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第1节 硫及其化合物 硫在自然界的存在 游离态：存在于火山口、地壳岩层 化合态：以硫化物和硫酸盐的形式存在 硫铁矿（FeS2） 黄铜矿 （CuFeS2） 石膏（CaSO4•2H2O） 芒硝（Na2SO4•10H2O） 硫元素在元素周期表中的位置 硫是一种重要的非金属元素，位于元素周期表的 O S 原子结构 +16 2 8 6 与同主族的氧元素相比，硫元素的原子多一个电子层，得电子的能力相对较弱，而失电子能力则相对较强。在富含氧气的地表附近找到含硫化合物中硫常常为+4价或+6价，而氧为-2价 第三周期，VIA族 硫元素的常见化合价 -2 0 +4 +6 H2S Na2S S SO2 H2SO3 SO32- SO3 H2SO4 SO42- 从氧化还原的角度对上述价态硫元素性质做预测 只有还原性 既有氧化性也有还原性 只有氧化性 1.物理性质： 黄色晶体，俗称硫黄，质脆，易研成粉末。难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS2）。 一、单质硫 可以用CS2来清洗沾满硫的试管。 2.化学性质： （1）氧化性： Fe＋S FeS，S是氧化剂，Fe是还原剂 2Cu＋S Cu2S，S是氧化剂，Cu是还原剂 H2＋S H2S，S是氧化剂，H2是还原剂 （2）还原性： S＋O2 SO2，S是还原剂，O2是氧化剂 （3）与强碱溶液反应（既做氧化剂又做还原剂） 3S+6NaOH == 2Na2S+Na2SO3+3H2O 试管壁上沾有的硫磺可用二硫化碳（CS2）或热的NaOH溶液清洗 思考与交流： 1. 为什么硫与铁、铜反应生成的化合物中硫化合价为-2价，而与氧气反应生成二氧化硫中硫的化合价为+4价？ 硫原子最外层电子有6个，在化学反应中容易得到2个电子，形成-2价硫的化合物。而与同族氧元素比较，硫元素多了一个电子层，得电子能力相对较弱，而失电子能力相对较强。 2.能不能根据Fe、Cu与S、Cl2反应的产物判断S和Cl2的氧化性的强弱? 可以。Fe、Cu与S反应生成低价的化合物，Fe、Cu与Cl2反应生成高价的化合物，故Cl2的氧化性大于S。 下列化合物能由两种单质直接化合生成的是(　　) A．Fe2S3　　　　 B．CuS C．SO3 D．SO2 D 下列说法不正确的是(　　) A．硫是一种淡黄色的不溶于水的晶体 B．硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里 C．硫易燃烧，其燃烧产物是大气污染物之一 D．硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫，在纯氧中的燃烧产物是SO3 D 例2 例1 颜色 状态 气味 密度 溶解性 毒性 ___________ 气体 _____________气味 比空气___ ________ _____毒 无色 刺激性 大 易溶于水 有 二、硫的氧化物 1.二氧化硫的物理性质 溶解性：易溶于水，常温常压下，溶解度为1:40。 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，观察试管内液面的上升。待液面高度不再明显变化时，在水下用橡胶塞塞紧试管口，取出试管，用pH试纸测定试管中溶液的酸碱度（保留该溶液供实验5-2使用） 【实验5－1】 现象 结论 SO2易溶水 试管水位上升 试纸变红色 溶液呈酸性 SO2+H2O H2SO3 *亚硫酸是一种弱酸，不稳定 （酸性>醋酸>碳酸） 2、SO2的化学性质: 具有酸性氧化物的通性（类比CO2） (1) 与H2O反应: SO2+H2O H2SO3（亚硫酸） (2) 与碱反应 SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O (吸收尾气) SO2+2Ca(OH)2=CaSO3 ↓+2H2O（类比CO2） (3) 与碱性氧化物反应（燃煤污染的治理，钙基固硫） 可逆反应: 在同一条件下，既向正反应方向进行，同时又向逆反应方向进行的反应 燃煤烟气中含有SO2为了减少它的污染排放我们通常在燃煤中添加一定量的生石灰 SO2 +CaO==CaSO3 （亚硫酸钙） SO2还原性 实验：向SO2的水溶液中各滴入几滴Br2水或酸性KMnO4溶液，观察现象 现象：Br2水和酸性KMnO4溶液都褪色 分析：SO2有还原性，能被Br2水或酸性KMnO4溶液氧化，而使Br2水和酸性KMnO4溶液褪色。 SO2 + Br2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HBr 这样的还原性是SO2 特有的？还是+4价S的化合物都具有的？ 结论：+4价S的化合物（SO2、H2SO3 、SO32-） 都具有较强的还原性和弱氧化性。 现象分析：从SO2中S元素化合价探究可知SO2还应具有氧化性： SO2 + 2H2S =3S↓+ 2H2O 实验5-2：将现制的H2S和SO2气体混合，观察现象。 SO2的氧化性 在田间大棚里加工白银耳 （用硫熏蒸的银耳） SO2的漂白性 SO2溶于水产生的H2SO3能与某些有色物质结合成不稳定的无色物质而具有漂白性---加热可恢复颜色并释放出二氧化硫. 选择性：不能使紫色石蕊试液褪色(石蕊变红) ——化合漂白 物质 H2O2、HClO SO2 木炭 原理 将色素氧化为稳定的无色物质 与色素结合成不稳定的无色物质 将有色物质的分子吸附在其表面 实质 化学变化 化学变化 物理吸附 范围 可漂白大多数有色物质，能使紫色石蕊褪色 可漂白某些有色物质，不能使紫色石蕊试液褪色 可吸附某些有色物质的分子 拓展：几种物质的漂白性比较 因强氧化性而具有漂白性的物质有：HClO Na2O2 H2O2 O3 ClO2 等 二氧化硫与氯水的漂白性比较 【对比提升】 15 思考与讨论： 品红溶液不褪色 2.SO2与Cl2按1:1混合通入品红溶液会有什么变化？ 3.CO2和SO2均为酸性氧化物,在性质上具有一定的相似性,能否用澄清石灰水鉴别CO2和SO2,为什么？ 不能。少量的CO2和SO2通入澄清石灰水中,均产生白色沉淀;足量的CO2和SO2通入澄清石灰水中现象都是先变浑浊后变澄清。 1.报纸放久了为什么会变黄？ SO2 漂白暂时性 16 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 溶液、石蕊试液褪色 B．能使品红褪色的不一定是SO2 C．SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色，其原理相同 D．盐酸能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色，所以盐酸也有漂白性 B 例3 反应原理 反应特点 发生装置 干燥 收集方法 尾气处理 Na2SO3＋H2SO4(浓)=Na2SO4＋SO2↑＋H2O 固液不加热制气体 向上排空气法 用浓H2SO4或P2O5干燥剂(不可用碱石灰) 用NaOH等碱溶液吸收多余的SO2 分液漏斗、圆底烧瓶 SO2的实验室制法 无色固体， 熔点（16.8℃）和沸点(44.8℃) 比较低，是酸性氧化物。 3、SO3的性质 ： ①与水反应生成对应的酸 ②与碱反应生成对应的盐和水 ③与碱性氧化物反应生成对应的盐 ④与某些盐反应 SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4↓ + H2O SO3 + CaO = CaSO4 SO3 + BaCl2 + H2O = BaSO4↓ + 2HCl SO3 + H2O = H2SO4 1、物理性质 （1）纯H2SO4是 液体。沸点高，难挥发 无色油状 应用：高沸点物质制取低沸点物质 三、硫酸 NaCl（s） + H2SO4 === NaHSO4 + HCl↑ 微热 任意比 将浓H2SO4沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌 (2)能与水以 互溶，溶解时可放出大量的热。 浓H2SO4稀释的方法 常见的浓硫酸质量分数为98%，密度为1.84g/cm3,则 c= 18.4mol/L 类推 NaBr + H2SO4制HBr 20 2、稀H2SO4具有酸的通性 硫酸是强电解质，在水溶液中的电离方程式为H2SO4===2H＋＋SO42－ 能与指示剂、金属、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应。 ①铁： ②MgO： ③Ba(OH)2： ④BaCl2： 写出足量稀H2SO4与下列物质反应的离子方程式： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ MgO + 2H+ = Mg2+ + H2O Ba2+ + 2OH- + 2H+ + SO42- = BaSO4↓ + 2H2O Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ 白 脱水性、 强氧化 脱水 吸水 强氧化 黑 蔗糖逐渐变黑，体积膨胀形成疏松多孔的海绵状的炭。产生无色刺激性气味的气体 3、浓H2SO4的三特性 1、吸水性 利用浓H2SO4的吸水性，其常用作__________。 干燥剂 2、脱水性 浓H2SO4能够将有机物里的氢、氧元素按原子个数2∶1的比例脱去。 3、强氧化性 ②常温下，铁、铝遇浓H2SO4钝化,可用铝(或铁)槽车运输浓硫酸。 ③浓硫酸还可与某些还原性化合物反应。 2HBr+H2SO4 =Br2 +SO2 ↑+2H2O 不能干燥 23 实验现象：a中铜丝变黑，有气体逸出；b中品红溶液逐渐变为无色；c中溶液变为红色。 NaOH溶液棉团的作用是吸收尾气SO2  ，防止污染空气 4、工业制备 ①三个阶段 a．二氧化硫的制取和净化。(造气阶段) b．SO2氧化成SO3。(接触氧化阶段) c．三氧化硫的吸收和硫酸的生成。(生成阶段) 2SO2＋O2 2SO3 △ 催化剂 SO3＋H2O === H2SO4 [注意]　①工业上制取硫酸常用浓硫酸而不用水吸收SO3，原因是SO3与水反应为放热反应，易产生酸雾，影响SO3的吸收。 ②金属冶炼时产生的二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。 5、常见的硫酸盐物质 名称 存在形式 化学式 作用 硫酸钙 生石膏 CaSO4·2H2O 石膏模型、绷带 调节水泥 熟石膏 2CaSO4·H2O 硫酸钡 重晶石 BaSO4 钡餐 硫酸铜 硫酸铜 CuSO4 检验水 胆矾 CuSO4·5H2O 波尔多液 四、SO42-、SO32-的检验方法 五、粗盐中可溶性杂质的除去 杂质 加入的试剂 化学方程式 Na2SO4 BaCl2溶液 Na2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NaCl MgCl2 NaOH溶液 MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl CaCl2 Na2CO3溶液 CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl 自然界中硫的存在与转化如下图所示,请按元素化合价将其中的含硫物质进行分类。 -2价:H2S、As4S4、As2S3、HgS；-1价:FeS2；0价:S； +4价:SO2、H2SO3；+6价:SO3、H2SO4、CaSO4·2H2O、Na2SO4·10H2O。 五、价态硫物质的转换 硫元素的“价-态”二维图如下,理解物质间的转化关系。 在一定条件下,自然界中不同价态的含硫物质可以实现相互转化,那如何在实验室里实现不同价态含硫物质的相互转化呢? 1、不同价态含硫物质的相互转化 【实验1】Na2S→S 1.实验操作:在两支试管中分别加入1 mL Na2S溶液,向其中一支边振荡边滴加 H2SO3溶液,另一支边振荡边滴加酸性 KMnO4溶液,用浸 NaOH 溶液的棉团分别塞住两个试管口,观察并记录实验现象。 2.实验现象:滴入 H2SO3溶液的试管中,出现淡黄色浑浊现象;滴入酸性 KMnO4溶液的试管中,溶液紫红色逐渐消失,并出现淡黄色浑浊现象。 3.反应原理:2S2- +3H2SO3 3S↓+3H2O+2SO32- 、 5S2- + 2MnO4- +16H+ 2Mn2+ + 8H2O + 5S↓。 1.实验装置: 2.实验操作：如上图所示连接仪器装置，向试管中加入 1 mL 浓硫酸和一小块铜片，塞上带导管的单孔橡胶塞，加热，观察并记录实验现象。 【实验2】H2SO4 →SO2 3.实验现象:浓硫酸和铜片反应产生气泡,品红溶液颜色逐渐变浅直至褪色。 4.反应条件:铜与浓硫酸反应需要加热。 5.反应原理:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 。 【实验3】S→FeS 1.实验操作:将 0.5 g 硫粉和 1.0 g 铁粉均匀混合,放在陶土网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端,当混合物呈红热状态时,移开玻璃棒,观察并记录实验现象。 2.实验现象:刚开始无现象,玻璃棒呈红热状态后,反应迅速,并有黑色固体生成。 3.反应原理:Fe+S FeS。 交流与讨论 1.铁粉和硫粉在空气中混合燃烧，可能发生哪些化学反应？ 提示：可能发生铁和氧气、铁和硫、硫和氧气的反应。 2.在实验过程中你遇到了哪些问题? 你是如何解决的? 提示:在实验 1 中可能遇到实验现象不明显的问题，在操作中要注意充分摇动试管;实验 2 中的反应过于剧烈,要注意控制加热的温度;实验 3 中不能引燃,用灼热的玻璃棒触及反应混合物粉末的一端,混合物呈红热状态就移开玻璃棒。 3.若试管内壁附着有单质硫时，可加入NaOH 溶液加热,然后洗涤,即可除去,试分析其反应原理并写出相关反应的化学方程式 提示:单质硫的化合价为0价,既可升高也可降低,当与 NaOH 溶液反应时,硫发生歧化反应生成易溶于水的 Na2S和 Na2SO3,反应的化学方程式为 3S + 6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O 4.SO2具有还原性,浓硫酸具有强氧化性,能否用浓硫酸干燥 SO2? 提示:能。SO2中的硫元素显 +4 价,硫酸中的硫元素显 +6 价,硫元素的化合价在 +4、+6 价之间不存在中间价态,SO2 虽具有还原性,但不能被浓硫酸氧化,故可以用浓硫酸干燥 SO2。 2、不同价态含硫化合物的转化规律 1.硫元素最高价(+6)只有氧化性,最低价(-2)只有还原性;中间价(0、+4)既有氧化性,又有还原性。使硫元素由高价态向低价态转化,需要加入还原剂;使硫元素由低价态向高价态转化,需要加入氧化剂。 2.硫及其化合物之间的相互转化: ①2H2S+O2 2S↓+2H2O(或2H2S+3O2 2SO2+2H2O) ②2H2S+SO2 3S+2H2O ③S+O2 SO2 ④2SO2+O2 2SO3 ⑤2Na2SO3+O2 2Na2SO4 ⑥H2O+SO2 H2SO3 ⑦2NaOH+SO2 Na2SO3+H2O ⑧SO3+H2O H2SO4 ⑨2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O ⑩BaCl2+H2SO4 BaSO4↓+2HCl 归纳总结 不同价态含硫物质间的相互转化符合氧化还原反应规律: 相同价态含硫化合物间的相互转化符合酸碱反应转化规律。 课堂练习 1.甲、乙、丙、丁四种物质之间的转化关系如下所示,则下列说法错误的是 ( ) A.若甲是C,则乙可能是 O2 B.若甲是Fe,则乙可能是Cl2 C.若甲是 NaOH 溶液,则乙可能是SO2 D.若甲是 H2S,则乙可能是 O2 B 课堂练习 2.硫元素的几种化合物存在下列转化关系，下列判断正确的是( ) A.反应①中生成的 SO2 具有还原性,故可作漂白剂 B.反应④中当消耗 1 mol 稀硫酸时,转移 6 mol 电子 C.可以用CS2清洗做过实验③后附着在试管壁上的硫 D.反应④生成S的原子利用率是100% C 课堂练习 3.含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的 治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述不 正确的是 ( ) A.该过程中可得到化工产品 H2SO4 B.该工艺流程的目的是除去煤燃烧时产生的SO2 C.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S D.图中涉及的反应之一为 Fe2(SO4)3 +SO2 +2H2O􀪅2FeSO4+2H2SO4 C 无色刺激性气味的气体 实验 实验现象 硫酸的特性 少量胆矾加入浓硫酸中 蓝色固体变成 色  性 用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上 沾有浓H2SO4的滤纸变   性 “黑面包”实验 性 将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热   性 铜片逐渐溶解，产生 Cu＋2H2SO4(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O C＋2H2SO4(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O ①分别写出浓硫酸与C、Cu反应的化学方程式： S＋O2SO2或4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 SOeq \o\al(2－,3)＋2H＋===H2O＋SO2↑ Ag＋＋Cl－===AgCl↓ Ba2＋＋SOeq \o\al(2－,4)===BaSO4↓ 1．SOeq \o\al(2－,4)的检验 检验SOeq \o\al(2－,4)的正确操作方法：取被检液eq \o(――――――――→,\s\up17(加足量盐酸酸化))取清液eq \o(―――――――→,\s\up17(滴加BaCl2溶液))有无白色沉淀产生(判断有无SOeq \o\al(2－,4)) 先加稀盐酸的目的是防止COeq \o\al(2－,3)、SOeq \o\al(2－,3)、Ag＋的干扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生，可能发生反应的离子方程式： 、 、 、 。 COeq \o\al(2－,3)＋2H＋===H2O＋CO2↑ 2．SOeq \o\al(2－,3)的检验 取未知液，加入氯化钡溶液生成白色沉淀，然后加入盐酸，沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体 $$