内容正文:
第一节 硫及其化合物
第1课时 硫和二氧化硫
优化探究
第五章 化工生产中的重要非金属元素
[学习目标] 1.能从物质类别和硫元素化合价的角度认识硫和二氧化硫的性质,强化“证据推理与模型认知”能力的发展。2.了解二氧化硫与水反应的可逆性、二氧化硫的漂白性及其与氯气漂白原理的不同。
任务一 硫
任务二 二氧化硫
课时作业 巩固提升
任务一 硫
硫元素有多种 ,如正交硫和斜方硫。
硫的性质
(1)物理性质
硫(俗称 )是一种 晶体,质脆,易研成粉末。硫
溶于水, 于酒精,易溶于 。
同素异形体
硫黄
黄色
难
微溶
二硫化碳(CS2)
(2)化学性质
①与金属单质反应,硫在反应中表现 性,
硫与铁反应: ,
硫与铜反应: ,
硫与铝反应: 。
氧化
S+FeFeS
S+2CuCu2S
3S+2AlAl2S3
②与非金属单质反应,
硫与氢气反应: , 硫在反应中表现 性,
硫与氧气反应: , 硫在反应中表现 性。
S+H2H2S
氧化
S+O2SO2
还原
③硫与热的强碱溶液反应生成硫化物和亚硫酸盐,反应的化学方程式为
,硫在反应中表现
性。
3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O
氧化性和还原
1.从物质类别和元素价态两个视角,分别说明硫单质具有哪些化学性质?
提示:硫是化学性质比较活泼的非金属单质,能与许多金属单质及非金属单质发生化学反应;组成硫单质的硫元素化合价为0,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,表现氧化性时,能与还原剂发生还原反应,表现还原性时,能与氧化剂发生氧化反应。
2.根据变价金属铁、铜分别与氯气和硫蒸气反应所得产物中金属元素价态的不同,可推断硫的氧化性比Cl2的氧化性 (填“强”或“弱”),推断的依据是____________________________________________________
______________________________________________________________
。
弱
氯气与变价金属铁、铜反应时,生成高价金属氯化物FeCl3和CuCl2,说明氯气的氧化性较强;而硫与变价金属铁、铜反应时,一般生成低价态的金属硫化物FeS和Cu2S,说明硫的氧化性较弱。
3.下列方法中,能在实验室中除去试管壁上沾的硫单质的是 (填字母)。
a.用水洗 b.用乙醇洗 c.用CS2洗 d.用热的NaOH溶液洗
c、d
1.下列关于硫单质性质的描述中正确的是 (填序号)。
(1)少量的硫与铜反应生成Cu2S,过量的硫与铜反应生成CuS
(2)高价态的含硫物质要实现向低价态含硫物质转化,一定发生还原反应
(3)单质硫在氧气中燃烧,氧气少量时生成SO2,氧气过量时生成SO3
(4)硫是一种非金属单质,与其他单质反应,只能作氧化剂
(5)通常状况下为黄色晶体
(6)不溶于水、易溶于酒精和CS2
(7)氧化性比氯气弱
(8)只能被还原不能被氧化
(9)医药上用来制作硫黄软膏,治疗某些皮肤病
(10)硫有许多同素异形体,如正交硫和斜方硫
答案:(2)(5)(7)(9)(10)
2.(1)下列化合物能用相应的单质直接化合制得的是 (填序号,下同)。
①CuS ②FeS ③HCl ④SO2 ⑤SO3 ⑥FeCl2 ⑦CuCl2 ⑧Cu2S ⑨HgS ⑩Ag2S
(2)上述物质的制备过程中,有硫单质参与反应且表现还原性的是
。
②③④⑦⑧⑨⑩
④
任务二 二氧化硫
1.物理性质
二氧化硫是一种 色、 气味的 气体,密度比空气的 , 溶于水,通常情况下,1体积的水可以溶解约
体积的二氧化硫。
无
有刺激性
有毒
大
易
40
2.化学性质
(1)实验探究
①预测二氧化硫的化学性质
从物质类别和硫元素的化合价两个角度,预测二氧化硫可能具有的化学性质,并填写下列空白。
从物质分类角度:SO2属于 (填“酸性”或“碱性”)氧化物,可以与
、 或 等反应。
从化合价的角度:二氧化硫中硫元素的化合价为 价,既有
性,又有 性。
酸性
水
碱
碱性氧化物
+4
氧化
还原
②实验验证二氧化硫的性质
实验
操作 (1)
(2)用pH试纸测溶液pH
实验
现象 (1)试管中液面
(2)pH试纸呈 振荡后溶液 ,再加热溶液
结论 SO2 溶于水,且溶液呈
SO2具有 ,但生成的
上升
红色
红色褪去
恢复红色
易
酸性
漂白性
无色物质不稳定
(2)二氧化硫的化学性质
①从物质类别的角度:酸性氧化物的性质
SO2通入水中,其化学方程式为 。
少量SO2通入澄清石灰水中,其离子方程式为
。
SO2与CaO反应,其化学方程式为 。
SO2+H2O⥫⥬H2SO3
SO2+Ca2++2OH-===CaSO3↓+H2O
SO2+CaO===CaSO3
②从元素化合价的角度:SO2中硫元素为中间价态 价,既有
性又有 性。
+4
氧化
还原
写出下列反应的化学方程式
二氧化硫在催化剂的作用下被氧气氧化: 。
二氧化硫使氯水褪色: 。
二氧化硫与硫化氢反应: 。
2SO2+O2 2SO3
SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl
SO2+2H2S===3S+2H2O
特别提醒 (1)三氧化硫(SO3)也是酸性氧化物,与水剧烈反应生成硫酸,并放出大量热。
反应的化学方程式为SO3+H2O===H2SO4。
(2)可逆反应
像二氧化硫被氧气氧化一样,在相同条件下,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,叫做可逆反应,化学方程式中用“⥫⥬”而不用“===”。如:SO2+H2O⥫⥬H2SO3、2SO2+O2 2SO3、Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO。
③SO2的特性: 性
二氧化硫具有 作用,由于它能与某些有色物质生成 的无色物质。这些无色物质容易 而使有色物质恢复原来的颜色。
漂白
漂白
不稳定
分解
特别提醒 (1)SO2的漂白性具有选择性和不稳定性等特点,可漂白品红溶液,但不能漂白石蕊、甲基橙等指示剂。
(2)SO2虽有漂白性,但并不是所有与SO2有关的褪色都是因为SO2的漂白性。如SO2能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色是因为SO2是酸性氧化物能与碱发生反应;SO2能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2的还原性。
3.SO2的用途
(1)漂白纸浆、毛、丝等。
(2)用于杀菌消毒,还是一种食品添加剂。
教材拓展
食品中添加适量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用。
1.判断下列两个反应是否属于可逆反应,并说明你判断的依据。
①氨气与氯化氢混合生成氯化铵
②氯化铵加热分解变成氨气和氯化氢
提示:不是可逆反应,两个反应的反应条件不同,第一个反应在常温常压下反应,第二个反应在加热条件下反应。
2.(1)在葡萄酒酿制过程中,往往会在葡萄汁中添加适量的二氧化硫,其作用:a. ,b. ,并有助于保持葡萄酒的天然果香味。
(2)二氧化硫在蜜饯、干果、食糖、果酒等食品的加工中起着重要作用,有人认为“为提高二氧化硫的作用效果,二氧化硫应大大过量”。这种说法是否正确?为什么?
提示:(1)杀菌 抗氧化剂,起到保质的作用
(2)不正确,尽管二氧化硫在蜜饯、干果、食糖、果酒等食品的加工中起着重要作用,但如果使用不当就有可能造成食品中二氧化硫的残留量超标,从而对人体健康造成不利影响。
1.下列关于二氧化硫性质的描述中正确的是 (填序号)。
(1)SO2的水溶液中存在SO2、H2SO3的原因是SO2与H2O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)
2.如图所示装置可用于收集SO2并验证其某些化学性质,下列说法正确的是( )
选项 试剂 现象 结论
A 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 SO2有氧化性
B 品红溶液 溶液褪色 SO2有漂白性
C NaOH溶液 无明显现象 SO2与NaOH溶液不反应
D 硫化氢水溶液 溶液变浑浊 SO2有还原性
B
解析:A项,酸性KMnO4溶液能与SO2发生氧化还原反应,SO2被氧化成S,SO2做还原剂,错误;C项,SO2为酸性氧化物,能与NaOH溶液反应,无明显现象,错误;D项,SO2能与H2S反应生成S和H2O,体现SO2的氧化性,错误。
3.将SO2分别通入下列5种溶液中:
回答下列问题:
(1)试管①中的实验现象:酸性KMnO4溶液 ,
证明SO2具有 性。
(2)试管②中的实验现象:溶液 ,证明SO2具有 性。
(3)试管③中的实验现象:溶液 ,证明SO2能中和NaOH,写出该反应的离子方程式: 。
(4)试管④中能产生 沉淀,该沉淀是 。
(5)试管⑤中能产生白色沉淀,该沉淀是 。
褪色
还原
褪色
漂白
褪色
SO2+2OH-===S+H2O(或SO2+OH-===HS)
白色
BaSO3
BaSO4
课时作业 巩固提升
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[A组 基础落实]
题组一 硫单质的性质
1.(2024·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
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A
解析:硫在空气中或者纯氧中的燃烧产物均是SO2,A正确;+4价硫有还原性,在富养环境中容易被氧化成+6价,故在自然界中主要以+6价存在,B错误;硫在氧气中燃烧,无论硫过量,还是氧气过量,都只生成二氧化硫,C错误。
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2.(2024·山东济宁高一质检)下列关于硫单质的说法中不正确的是( )
A.试管内壁附着的硫可用二硫化碳溶解除去
B.硫跟铁反应生成硫化亚铁
C.单质硫既有氧化性又有还原性
D.硫元素没有同素异形体
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解析:硫黄易溶于CS2,试管内壁附着的硫可用二硫化碳溶解除去,A正确;单质硫中硫元素的化合价为0价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,C正确;硫元素可以形成单斜硫与正交硫等多种同素异形体,D错误。
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3.硫的氧化性不如氧气强,在下列叙述中不能说明这一事实的是( )
A.S+O2SO2,O2是氧化剂、S是还原剂
B.S是黄色晶体,O2是无色气体
C.氢硫酸放置在空气中易变浑浊(2H2S+O2===2S↓+2H2O)
D.S和Cu反应只能生成Cu2S(硫化亚铜),而O2与Cu反应生成CuO
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解析:A项,S与O2发生反应时,O2是氧化剂,硫是还原剂,说明氧气的氧化性比硫强;B项,不同单质的氧化性强弱与单质的存在状态无必然联系;C项,氢硫酸放置在空气中易变浑浊,氧气将硫置换出来,说明氧气的氧化性比硫强;D项,S可以将Cu氧化生成Cu2S(Cu的化合价为+1价),而O2可以将Cu氧化为CuO(Cu的化合价为+2价),说明氧气的氧化性比硫强。
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题组二 二氧化硫的性质及应用
4.(2024·辽宁鞍山高一期中)SO2通入下列溶液中,溶液褪色或变浅,说明SO2具有漂白作用的组合是( )
①KMnO4(H+,aq) ②溴水 ③碘水 ④氯水 ⑤品红
A.①⑤ B.②③
C.全部 D.⑤
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解析:酸性高锰酸钾溶液中通入二氧化硫气体,发生氧化还原反应,酸性高锰酸钾被还原为无色锰离子,体现了二氧化硫的还原性,故①不符合;二氧化硫气体通入溴水中发生氧化还原反应:SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr,溶液褪色,体现了二氧化硫的还原性,故②不符合;二氧化硫气体通入碘水中发生氧化还原反应:SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI,溶液褪色,体现了二氧化硫的还原性,故③不符合;二氧化硫气体通入氯水中发生氧化还原反应:
SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl,溶液褪色,体现了二氧化硫的还原性,故④不符合;SO2与品红溶液中有色物质结合为无色物质,溶液褪色,体现了二氧化硫的漂白性,故⑤符合。
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5.下列有关SO2的说法不正确的是( )
A.将SO2气体通入H2S溶液中,生成淡黄色沉淀,反应中SO2为还原剂
B.SO2和CO2均能与澄清石灰水反应,现象相同
C.SO2具有漂白性,但遇紫色石蕊溶液却不能将其漂白
D.SO2和Cl2均能使品红溶液褪色
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解析:SO2和H2S在溶液中发生反应:SO2+2H2S===3S+2H2O,SO2中S元素化合价降低,表现氧化性,A项错误;SO2、CO2作为酸性氧化物,与澄清石灰水反应现象相同,都能看到先有沉淀生成,气体过量后沉淀溶解,B项正确;
SO2遇紫色石蕊溶液变红,但不能使其褪色,C项正确。
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6.对于反应2SO2+O2 2SO3的叙述不正确的是( )
A.该反应是可逆反应,在相同条件下,反应可同时向两个方向进行
B.1 mol氧气与2 mol二氧化硫混合发生反应能生成2 mol 三氧化硫
C.在该反应中二氧化硫作还原剂,氧气作氧化剂
D.该反应有0.4 mol电子发生转移时,生成0.2 mol三氧化硫
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解析:可逆反应是在相同条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应,A正确;在可逆反应体系中,反应物和生成物共存,1 mol氧气和2 mol 二氧化硫反应,不可能完全生成2 mol 三氧化硫,B错误;在该反应中硫元素化合价由+4价升高至+6价,二氧化硫作还原剂,氧气作氧化剂,当生成1 mol三氧化硫时转移2 mol电子,有0.4 mol电子发生转移时,则生成0.2 mol三氧化硫,C、D正确。
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7.(2024·上海浦东新区高一期末)将足量的SO2通入BaCl2溶液中无明显现象,当加入某试剂X后,有沉淀生成。此试剂(或气体)X可能是( )
①NaOH溶液;②H2O2溶液;③K2SO4溶液;④新制氯水;⑤H2S;⑥CO2
A.①② B.①②③④⑤
C.②③⑤⑥ D.④⑤⑥
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解析:二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠,亚硫酸钠与氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀,①选;H2O2具有强氧化性,能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子,硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀,②选;硫酸钾溶液能够与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,③选;新制氯水能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子,硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀,④选;
2H2S+SO2===3S+2H2O,有沉淀生成,⑤选;二氧化碳和二氧化硫均不与氯化钡反应,不会产生沉淀,⑥不选。
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8.能正确表示下列反应的离子方程式的是( )
A.向澄清石灰水中通入少量SO2气体:Ca2++SO2===CaSO3↓
B.过量SO2气体通入氢氧化钠溶液中:SO2+OH-===HS
C.SO2气体通入溴水中:SO2+Br2+H2O===2H++2Br-+S
D.向氢硫酸中通入氯气:S2-+Cl2===S↓+2Cl-
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解析:向澄清石灰水中通入少量SO2气体,对应的离子方程式是Ca2++2OH-+SO2===CaSO3↓+H2O,A不正确;SO2气体通入溴水中,对应的离子方程式是SO2+Br2+2H2O===4H++2Br-+S,C不正确;向氢硫酸中通入氯气,H2S是弱酸不可拆分,对应的离子方程式是H2S+Cl2===S↓+2H++2Cl-,D不正确。
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[B组 培优训练]
9.在探究SO2水溶液成分和性质的实验中,下列根据实验现象得出的结论正确的是( )
A.向SO2水溶液中加入少量NaHCO3粉末,有气泡产生,说明SO2水溶液呈酸性
B.向SO2水溶液中滴加品红溶液,品红溶液褪色,说明SO2具有氧化性
C.向SO2水溶液中通入H2S气体,有淡黄色沉淀产生,说明SO2具有还原性
D.向酸性KMnO4溶液中滴加SO2水溶液,溶液褪色,说明SO2具有漂白性
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10.如图所示,锥形瓶内装有干燥的气体A,胶头滴管内盛有液体B,若挤压胶头滴管,使液体B滴入瓶中,振荡,一会儿可见小气球C鼓起。则气体A和液体B最可能的是( )
A.A是Cl2,B是饱和食盐水
B.A是CO2,B是饱和NaHCO3溶液
C.A是SO2,B是饱和NaHSO3溶液
D.A是SO2,B是烧碱溶液
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解析:SO2可以被烧碱溶液吸收,发生反应:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,锥形瓶内压强减小,小气球C鼓起,D正确。
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11.A是中学化学中常见的单质,B、C为化合物。它们有如图所示的转化关系(部分产物及反应条件省略)。下列判断正确的是( )
A.A、B、C含有一种相同的元素
B.A可能是金属,也可能是非金属
C.A对应氧化物的水化物为强酸
D.反应①②互为可逆反应
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解析:满足题目要求的转化关系有如图所示两种:
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12.如图所示是一系列含硫化合物的转化关系(反应中生成的水已略去),其中说法正确的是( )
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A.反应①说明SO2具有漂白性,反应②说明SO2为酸性氧化物
B.反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)=1∶1时,反应物n(SO2)∶n(NaOH)=1∶2
C.反应③④⑤均属于氧化还原反应
D.实验室中可利用反应②吸收SO2
答案:D
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解析:A项,反应①中溶液先变蓝后褪色,是因为SO2先与KIO3反应生成I2,后SO2又与I2反应生成I-,体现了SO2的还原性,反应②属于酸性氧化物与碱的反应,错误;B项,根据原子守恒,当n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)=1∶1时,
n(SO2)∶n(NaOH)=2∶3,错误;C项,反应④是非氧化还原反应,错误;D项,实验室中可利用NaOH溶液吸收二氧化硫,正确。
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13.(1)黑火药爆炸时发生的反应是S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑,反应中的氧化剂是 ,每生成1 mol N2转移 mol电子。分离黑火药中三种成分的方法是将黑火药溶于水,过滤,蒸发滤液得
,再将滤纸上的物质溶于 ,过滤,滤纸上留下的物质是 。
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(2)用热的氢氧化钠溶液可以清洗试管壁上附着的硫单质,该反应原理为3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O,在该反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 ,写出上述反应的离子方程式: ;
向上述反应的溶液中再加入适量的稀H2SO4,会产生淡黄色沉淀,写出该反应的离子方程式: 。由此我们可看出S2-与S在 性条件下可大量共存,在 性条件下不能大量共存。
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答案:(1)S、KNO3 12 KNO3 CS2(或热的NaOH溶液) C (2)2∶1 3S+6OH-2S2-+S+3H2O 2S2-+S+6H+===3S↓+3H2O 碱 酸
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14.某小组探究二氧化硫分别与BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液反应的实验。
(1)少量SO2通入Ba(OH)2溶液中的离子方程式为
。
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(2)该小组实验时,将SO2通入BaCl2溶液中,出现了异常现象,看到了明显的白色沉淀,为探究该白色沉淀的成分,他们设计了如下实验流程:
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(3)实验表明,加入试剂A后,白色沉淀没有溶解,则该白色沉淀的成分是
(填化学式),产生该白色沉淀的离子方程式是
。
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答案:(1)Ba2++SO2+2OH-===BaSO3↓+H2O (2)过滤 HCl (3)BaSO4 2SO2+2Ba2++O2+2H2O===2BaSO4↓+4H+
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所得悬浊液白色沉淀观察现象,并判断
则操作①的名称为 ,试剂A的化学式为 。
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