第5章 第1节 第3课时 不同价态含硫物质的转化（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2024）

第3课时　不同价态含硫物质的转化 [学习目标] 1.了解含硫物质在自然界中的存在与转化，熟悉自然界中常见的含硫物质的类别及硫元素的化合价。（宏观辨识与微观探析） 2.能根据硫元素化合价分析含硫物质的性质，并能设计实验实现不同价态硫元素的相互转化。（科学探究与创新意识） （见学生用书P17） 知识点1　自然界中硫的存在与转化 1.硫元素广泛存在于自然界中，是①　植物　生长不可缺少的元素，组成生命体的②　蛋白质　中含有硫元素。 2.自然界中③　游离　态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层中。 3.自然界中化合态的硫通常以④　硫化物　[如⑤　黄铁矿　（FeS2）、⑥　黄铜矿　（CuFeS2）等]、⑦　硫酸盐　[如⑧　石膏　（CaSO4·2H2O）、⑨　芒硝　（Na2SO4·10H2O）等]、氧化物（如SO2、SO3）等形式存在。 知识点2　实验探究不同价态含硫物质的转化 1.转化原理 （1）硫元素常见价态及其转化关系：。 （2）通过⑩　氧化还原　反应实现不同价态含硫物质的相互转化。 （3）利用⑪　氧化　剂，可将硫元素从低价态转化到高价态，利用⑫　还原　剂，可将硫元素从高价态转化到低价态。 2.实验设计 设计实验实现不同价态的硫转化，应遵循科学性、可行性、安全性和绿色化原则。 预期转化 选择试剂 实验操作和现象 实验结论 H2→ 二氧化硫、硫化氢、蒸馏水 将H2S和SO2通入水中，生成⑬　淡黄　色沉淀（或溶液变浑浊） SO2与H2S反应生成⑭　单质硫　 O2→ O2→ H2O4 二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液 将SO2通入新制氯水中，溶液⑮　浅黄绿　色褪去；再向溶液中滴入氯化钡溶液，产生⑯　白色沉淀　 二氧化硫在水中能被强氧化剂氧化为⑰　S　 H2O4→ O2 浓硫酸、铜片 加热铜片和浓硫酸的混合物，有⑱　刺激性　气味气体生成 浓硫酸被金属铜还原为⑲　SO2　 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）自然界中不存在游离态的硫单质。 （　×　） （2）大气中的二氧化硫只来源于火山喷发产生的气体。 （　×　） （3）地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在。 （　√　） （4）动植物遗体被微生物分解后，可产生S和SO2。 （　√　） （1）自然界中硫的存在形式有游离态和化合态。单质硫主要存在于火山周围的地域中。 （2）大气中的二氧化硫主要来源于化石燃料的燃烧、火山喷发和微生物的分解。 （见学生用书P18） 探究点1　不同价态含硫物质的转化 1.过去每逢春节、元宵节等传统节日，都要燃放烟花爆竹助兴。现在，为了保护环境，部分地区禁止燃放烟花爆竹。 （1）燃放烟花爆竹时的主要反应是S＋2KNO3＋3CK2S＋3CO2↑＋N2↑，S发生了什么变化？表现什么性质？ （2）燃放烟花爆竹时会闻到强烈的刺激性气味，你知道其中的原因吗？ 答案　（1）反应中S的化合价降低，发生还原反应，表现氧化性。 （2）燃放爆竹时S与空气中的氧气反应生成有刺激性气味的SO2气体。 1.自然界中不同价态硫元素之间的转化 大气中SO2主要有三个来源：化石燃料的燃烧、火山爆发和微生物的分解作用。在自然状态下，大气中的SO2一部分被绿色植物吸收，一部分则与大气中的水结合，经过一系列反应形成H2SO4，随降水落入土壤或水体中，以硫酸盐的形式被植物的根系吸收，转变成蛋白质等有机物，进而被各级消费者所利用，动植物的遗体被微生物分解后，又能将硫元素释放到土壤或大气中，这样就形成一个完整的循环。 2.含硫物质“价—类”二维图 相关化学方程式： ①H2SH2＋S↓ ②S＋O2SO2 ③2SO2＋O22SO3 ④SO3＋H2OH2SO4 ⑤SO2＋H2OH2SO3 ⑥2H2SO3＋O22H2SO4 3.硫及其化合物之间的转化规律 （1）邻位价态原则 当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，如图所示： 如：H2O2O3。 （2）相邻价态的粒子不发生氧化还原反应：如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。 （3）归中规律 当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2H2S＋SO23S↓＋2H2O，2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO43Na2SO4＋3S↓＋3H2O。 （4）含硫物质的连续氧化规律 【例题1】自然界的硫循环过程如图所示。下列说法中不正确的是（　　） A.火山爆发、化石燃料燃烧均会产生SO2 B.SO2形成酸雨的过程为SO2＋H2OH2SO3 C.可用生石灰处理酸化了的水体 D.自然界的硫循环过程涉及氧化还原反应 答案　B 解析　根据硫的循环过程图可知，火山爆发、化石燃料燃烧均会产生SO2，A项正确；硫的循环过程图中，SO2形成酸雨时转化为硫酸根离子，故其过程为2SO2＋2H2O＋O22H2SO4，B项错误；生石灰的主要成分为氧化钙，为碱性氧化物，可中和酸，故可用生石灰处理酸化了的水体，C项正确；自然界的硫循环过程中硫元素的化合价发生了改变，故涉及氧化还原反应，D项正确。 【变式1】如图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系（某些产物和反应条件已略去）。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，化合物D是重要的工业原料。 （1）写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式：　　　　　　　。 （2）写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式：　　　　　　　。 （3）写出一个由D生成B的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。 解析　常见的固态单质除了金属之外还有B、C、Si、P、S、I2等，而能与空气中氧气反应生成气体化合物的只有C、S。由A在加热条件下可与氢气反应，可知A是单质硫；从B、C的相对分子质量之比为4∶5，确定B是SO2，C是SO3，D是H2SO4，E为H2SO3。 答案　（1）H2＋SH2S　（2）H2SO3＋2H2S3S↓＋3H2O　（3）C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O（合理即可） 不同价态硫元素间转化的思维模型 探究点2　亚硫酸盐的性质 2.亚硫酸钠中＋4价的硫既有氧化性又有还原性。现有试剂：氯水、硫化钠溶液、亚硫酸钠溶液、稀硫酸、氢氧化钠溶液。 （1）要证明亚硫酸钠具有还原性，应选用什么试剂？会观察到什么现象？写出反应的离子方程式。 （2）要证明亚硫酸钠具有氧化性，应选用什么试剂？会观察到什么现象？写出反应的离子方程式。 （3）如何通过实验证明亚硫酸钠已被氧化？ 答案　（1）氯水；氯水褪色；S＋Cl2＋H2OS＋2Cl－＋2H＋。 （2）硫化钠溶液、稀硫酸；有黄色沉淀生成；6H＋＋S＋2S2－3S↓＋3H2O。 （3）取少量亚硫酸钠溶液于试管中，加足量盐酸酸化，至不再产生气泡，再加少量BaCl2溶液，如果出现白色沉淀，则亚硫酸钠已被氧化。 H2SO3是二元弱酸，存在两种形式的盐：正盐和酸式盐。 以钠盐为例，其性质如下： 1.与酸的反应 Na2SO3、NaHSO3与盐酸反应的离子方程式：S＋2H＋H2O＋SO2↑，HS＋H＋H2O＋SO2↑。 2.NaHSO3与碱的反应 NaHSO3与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：HS＋OH－S＋H2O。 3.Na2SO3的强还原性 Na2SO3中硫元素的化合价为＋4价，与SO2一样，具有很强的还原性，能被氧气、氯水、溴水、碘水、酸性KMnO4溶液、硝酸、Fe3＋、H2O2等氧化成S，部分反应的方程式如下： （1）2Na2SO3＋O22Na2SO4（Na2SO3易变质） （2）S＋Cl2＋H2OS＋2Cl－＋2H＋ （3）S＋Br2＋H2OS＋2Br－＋2H＋ （4）S＋I2＋H2OS＋2I－＋2H＋ （5）5S＋2Mn＋6H＋5S＋2Mn2＋＋3H2O 4.Na2SO3的弱氧化性 Na2SO3的氧化性较弱，只有存在较强还原剂时才会表现出氧化性，如亚硫酸钠溶液与硫化钠溶液在酸性条件下发生归中反应：S＋2S2－＋6H＋3S↓＋3H2O。 【例题2】下列反应中，一定有白色沉淀生成的是（　　） ①向久置的Na2SO3溶液中加入BaCl2溶液，再加入稀盐酸　②向Na2CO3溶液中加入酸化的CaCl2溶液　③向Na2SO3溶液中通入Cl2，再滴加BaCl2溶液和稀盐酸④向Na2SO3溶液中加入H2O2后再加入BaCl2溶液 A.①③④ B.①④ C.①②③④ D.②③④ 答案　A 解析　Na2SO3会被O2、Cl2、H2O2氧化成Na2SO4，所以①③④中都能生成BaSO4白色沉淀，②中Na2CO3在酸性条件下不能与CaCl2生成沉淀。 【变式2】为探究Na2SO3溶液的性质，在白色点滴板的a、b、c、d四个凹槽中滴入Na2SO3溶液，再分别滴加如图所示的试剂。 下列关于实验现象的解释或结论正确的是（　　） 选项 实验现象 解释或结论 A a中无明显现象 Na2SO3和H2O2一定不发生反应 B b中加稀H2SO4后才产生黄色沉淀 S和S2－一定不能大量共存 C c中加BaCl2溶液后产生白色沉淀 Ba2＋＋SBaSO3↓ D d中产生白色沉淀 原Na2SO3溶液中含有S 答案　C 解析　Na2SO3和H2O2反应生成Na2SO4和H2O，但实验无明显现象，A项错误；S和S2－只有在酸性条件下才能发生反应：S＋2S2－＋6H＋3S↓＋3H2O，B项错误；Na2SO3与BaCl2 反应可产生沉淀：Ba2＋＋SBaSO3↓，C项正确；酸性条件下，S可以被N氧化为S，不能判断原溶液中是否有S，D项错误。 （见学生用书P20） 1.（自然界中硫的存在与转化）下列说法中错误的是（　　） A.硫是一种淡黄色的难溶于水的固体 B.硫的化合物常存在于火山喷出的气体中 C.组成生命体的蛋白质中含有硫元素 D.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫，纯氧中的燃烧产物是三氧化硫 答案　D 解析　硫是一种淡黄色、难溶于水的固体，A项正确；硫的化合物常存在于火山喷出的气体中，多为二氧化硫，B项正确；蛋白质的组成元素有碳、氢、氮、氧和硫元素等，C项正确；硫在空气和纯氧中的燃烧产物均是二氧化硫，D项错误。 2.（不同价态含硫物质的转化）下列变化需要加入氧化剂才能实现的是（　　） A.S2－→HS－ B.Na2SO3→SO2 C.SO2→S D.H2S→S 答案　D 解析　加入氧化剂，则发生氧化反应，硫元素的化合价一定升高。A、B项，硫的化合价不变；C项，硫的化合价由＋4降至0；D项，硫的化合价由－2升至0。故选D项。 3.（不同价态含硫物质的转化）硫元素的几种化合物及单质存在下列转化关系： 下列判断不正确的是（　　） A.反应①中Cu是还原剂 B.反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质 C.反应③的化学方程式为S＋Na2SO3Na2S2O3 D.反应④中稀硫酸是还原剂 答案　D 解析　Cu与浓硫酸反应时，浓硫酸将Cu氧化为硫酸铜，Cu是还原剂，A项正确；SO2与NaOH反应生成亚硫酸钠和水，表明SO2具有酸性氧化物的性质，B项正确；反应③的化学方程式为S＋Na2SO3Na2S2O3，C项正确；Na2S2O3与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4Na2SO4 ＋S↓＋SO2↑＋H2O，Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂，稀硫酸仅起酸的作用，不是还原剂，D项错误。 4.（不同价态含硫物质的转换）硫循环在生态系统的诸多领域具有重要意义。在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是（　　） A.工业制酸：FeS2SO3 B.火山喷发：H2SSO2 C.尾气吸收：SO2Na2SO4 D.酸雨侵蚀：H2SO4H2S 答案　B 解析　FeS2只能转化为SO2，SO2与O2催化剂高温条件下转化为SO3，A项错误；H2S经燃烧转化为SO2，B项正确；Na2CO3＋SO2Na2SO3＋CO2，C项错误；H2SO4与Fe反应产生FeSO4和H2，D项错误。 5.（综合应用）A、B、C、D、E五种物质中均含有两种相同的元素，其中D在常温下为无色有刺激性气味的有毒气体且是形成酸雨的气体之一，在一定条件下有如图所示的转化关系。 回答下列问题： （1）上述转化关系中，属于氧化还原反应的有　　　　个。 （2）D气体常用氢氧化钠溶液吸收，　　　　（填“能”或“不能”）用澄清石灰水吸收，理由为　　　　。 （3）B的浓溶液常用作某些气体的干燥剂，利用了B（浓）的　　　　（填“氧化性”、“吸水性”或“酸性”），但该溶液不能用来干燥硫化氢气体，理由为　　　　（用化学方程式表示）。 解析　D在常温下为无色有刺激性气味的有毒气体且是形成酸雨的气体之一，则D为SO2，D与足量NaOH反应生成A，A为Na2SO3，A与氧气反应生成C，C为Na2SO4，D与氧气在催化剂条件下反应生成E为SO3，SO3与水反应生成B为H2SO4，H2SO4与Na2SO3反应生成硫酸钠、水和二氧化硫。（1）上述转化关系中，属于氧化还原反应的为A到C，D到E，共2个。（2）澄清石灰水中氢氧化钙的浓度较低，无法完全吸收SO2，会导致部分SO2进入空气污染环境，故不能用澄清石灰水吸收二氧化硫。（3）浓硫酸具有吸水性，可用作某些气体的干燥剂。浓硫酸有强氧化性，能与H2S发生氧化还原反应，化学方程式为H2S＋H2SO4（浓）S↓＋SO2＋2H2O，故不能用浓硫酸干燥硫化氢气体。 答案　（1）2　（2）不能　澄清石灰水中氢氧化钙的浓度较低，无法完全吸收SO2　（3）吸水性　H2S＋H2SO4（浓）S↓＋SO2＋2H2O 学科网（北京）股份有限公司 $$