第5章 第1节 第3课时 不同价态含硫物质的转化-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册创新导学案word（人教版2019 不定项版）

第三课时　不同价态含硫物质的转化 [学习目标]　1．了解硫元素在自然界中的存在形态及转化。2．能够根据硫元素的价态分析含硫物质的性质，并能设计实验实现不同价态含硫物质的转化。 1．硫元素在自然界中的存在 (1)游离态：存在于火山口附近或地壳的岩层中。 (2)化合态 2．不同价态含硫物质的转化 不同价态含硫物质的价—类二维图 写出上述转化的化学方程式： ①2H2S＋SO2===3S＋2H2O； ②S＋O2SO2； ③2SO2＋O22SO3； ④SO2＋H2OH2SO3； ⑤SO3＋H2O===H2SO4； ⑥H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)将SO2通入氢硫酸中，若出现黄色浑浊，则证明SO2具有氧化性。(　　) (2)硫化氢气体与浓硫酸反应用双线桥法表示电子转移为 。(　　) (3)H2S与O2反应，氧气不足时生成单质S，氧气过量可以生成SO2。(　　) (4)SO2＋2H2S===3S＋2H2O反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1。(　　) (5)硫在自然界中既有化合态也有游离态。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√ 硫在自然界中的循环过程如图所示： [问题探究] 1．上述循环过程中是否只发生了氧化还原反应？ 提示：否。SO3→SO的过程为非氧化还原反应。 2．SO2→H2SO4能否一步实现？低价态硫的化合物与高价态硫的化合物相互转化需要什么条件？ 提示：能。如SO2与H2O2反应生成H2SO4。低价态硫的化合物转化为高价态硫的化合物需加氧化剂，高价态硫的化合物转化为低价态硫的化合物需加还原剂。 3．设计实验实现H2SO4→SO2的转化，并验证产物。 提示：将浓H2SO4与Cu片共热，并将生成的气体依次通入品红溶液和NaOH溶液中，品红溶液褪色，说明有SO2生成。 知识点　不同价态含硫物质的转化及其规律 [重点讲解] 一、不同价态含硫物质的性质及转化关系 二、不同价态含硫物质的转化规律 1．邻位价态原则 (1)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，可用下图表示： (2)相邻价态的含硫物质间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。 2．归中反应和歧化反应 (1)当硫元素的高价态物质与低价态物质间反应时，一般生成中间价态物质，即发生归中反应，化合价只靠近不交叉。 (2)中间价态含硫物质发生氧化还原反应时，若化合价有升又有降，即发生歧化反应。如：3S＋6NaOH(浓)2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。 3．含硫物质的连续氧化 硫元素 三、实验室里研究不同价态硫元素间的转化 转化目标(价态变化) 转化前的含硫物质 选择试剂 转化后的含硫物质 预期现象 －2↔0 －2→0 Na2S溶液 氯水 S 溶液黄绿色褪去，有黄色沉淀产生 0→－2 S Na Na2S 产生轻微的爆炸声 0↔＋4 0→＋4 S 浓硫酸 SO2 有刺激性气味气体产生 ＋4→0 SO2 H2S S 有黄色沉淀产生 ＋4↔＋6 ＋4→＋6 Na2SO3溶液 酸性KMnO4溶液 Na2SO4 溶液紫红色褪去 ＋6→＋4 浓硫酸 Cu SO2 红色固体逐渐溶解，有刺激性气味气体产生 [归纳]　 [对点练习] [练1]　硫黄在空气中燃烧生成气体甲，甲溶于水得溶液乙，向乙溶液中滴加溴水，溴水褪色，乙变成丙。在丙里加入Na2S生成气体丁，把丁通入乙得到沉淀戊。甲、乙、丙、丁、戊均含有硫元素，则它们正确的顺序是(　　) A．SO3　H2SO4　H2SO3　H2S　S B．SO2　H2SO3　H2SO4　SO2　SO3 C．SO3　H2SO4　H2SO3　SO2　Na2S2O3 D．SO2　H2SO3　H2SO4　H2S　S 答案　D 解析　根据题意，发生的化学反应依次为S＋O2SO2，SO2＋H2OH2SO3，H2O＋H2SO3＋Br2===2HBr＋H2SO4，Na2S＋H2SO4===Na2SO4＋H2S↑，2H2S＋SO2===3S＋2H2O，则甲、乙、丙、丁、戊依次为SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S。 [练2]　下列有关硫及其化合物的说法正确的是(　　) A．SO2、H2SO3均具有还原性，故浓H2SO4均能氧化SO2和H2SO3 B．H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物均为SO2 C．单质氧化物酸或碱盐，能按照该转化关系直接转化的可以是硫元素 D．硫黄制备硫酸经历两步：SSO3H2SO4 答案　C 解析　A项，SO2、H2SO3虽然有还原性，但与浓H2SO4之间不能发生氧化还原反应，因为＋4价硫与＋6价硫之间无中间价态；B项，氧化产物可能是S或SO2；D项，S与O2的燃烧反应只生成SO2。 [练3]　Na2SO3储存应远离火种、热源。应与酸类等分开存放，切忌混储。Na2SO3中有＋4价的硫，它既有氧化性又有还原性，现有试剂：溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀H2SO4、NaOH溶液、氨水。 (1)要证明Na2SO3具有还原性，应选用的试剂有________________，看到的现象是________，反应的离子方程式：__________________________________。 (2)要证明Na2SO3具有氧化性，应选用的试剂有______________________________，看到的现象是______________________，反应的离子方程式：________________________________。 (3)证明H2SO3的酸性小于H2SO4，选用的试剂有______________，反应的现象是______________________，反应的离子方程式：__________________。 答案　(1)Na2SO3溶液、溴水　溴水褪色　SO＋Br2＋H2O===SO＋2Br－＋2H＋ (2)Na2SO3溶液、Na2S溶液、稀H2SO4　有黄色浑浊出现　SO＋2S2－＋6H＋===3S↓＋3H2O (3)Na2SO3溶液、稀H2SO4　有刺激性气味的气体产生　SO＋2H＋===SO2↑＋H2O [方法技巧] 同价态硫元素之间的转化也是物质推断的重要突破点，可以从物质类别的角度进行分析与迁移。 如：SO2、Na2SO3、NaHSO3之间的转化代表着酸性氧化物、正盐、酸式盐之间的转化；H2S、Na2S、NaHS之间的转化代表着二元弱酸、正盐、酸式盐之间的转化，可类比CO2、Na2CO3、NaHCO3之间的转化。 1．以下物质间的每步转化不都能通过一步反应实现的是(　　) A．C→CO→CO2→Na2CO3 B．S→SO3→H2SO4→Na2SO4 C．Fe→FeCl2→FeCl3→Fe(OH)3 D．Cu→CuO→CuSO4→Cu(OH)2 答案　B 2．如图有关硫元素循环的说法不合理的是(　　) A．煤、石油中的硫元素燃烧时能生成SO2 B．动物尸体腐败过程产生的H2S气体会进入大气 C．循环过程中硫元素既发生氧化反应又发生还原反应 D．大气中的硫元素会全部转化成H2SO4随雨水降落到土壤里 答案　D 3．硫元素常见化合价及其物质类别关系如图，下列说法错误的是(　　) A．X是H2S B．Y既有氧化性又有还原性 C．将X与Y混合，不能生成硫 D．工业上制Z的主要原料是黄铁矿 答案　C 4．XO可以被SO还原为X－，现将含有0．3 mol XO的溶液加入300 mL某浓度的Na2SO3溶液中，恰好反应完全，已知Na2SO3被氧化为Na2SO4，则Na2SO3溶液的浓度为(　　) A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1 C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1 答案　C 解析　反应中Na2SO3被氧化为Na2SO4，S元素的化合价由＋4价升高为＋6价，X元素的化合价由XO中的＋5价降低为X－中的－1价。设Na2SO3溶液的浓度为c，由得失电子守恒可知，c×0．3 L×(6－4)＝0．3 mol×[5－(－1)]，得c＝3 mol·L－1。 5．A、B、C、D、E五种物质中含有同一种元素，A是淡黄色固体，其相互转化关系如图所示，回答下列问题： (1)写出B、E的化学式：B______、E______。 (2)写出C→D的化学方程式：______________________________________。 (3)将足量的物质C通入BaCl2溶液中，下列说法正确的是________(填序号)。 ①溶液没有明显变化 ②溶液中出现白色沉淀 ③若同时通入Cl2，则溶液中出现白色沉淀 答案　(1)H2S　H2SO4　(2)2SO2＋O22SO3　(3)①③ 课时作业 [学习·理解] 本组内选择题只有1个选项符合题意。 1．不能实现下列物质间直接转化的元素是(　　) 单质氧化物酸或碱盐 A．碳 B．硫 C．铜 D．钠 答案　C 2．为了减少硫的氧化物造成的空气污染，一种方法是在含硫燃料(如煤)中加入生石灰，这种方法称为“钙基固硫”。采用这种方法在燃烧过程中的“固硫”反应为(　　) ①2CaO＋2S===2CaS＋O2↑　 ②S＋O2===SO2　 ③CaO＋SO2===CaSO3　 ④2CaSO3＋O2===2CaSO4 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 答案　D 3．用NaOH溶液清洗试管壁上的硫，发生反应S＋NaOH―→Na2SO3＋Na2S＋H2O(未配平)，下列说法错误的是(　　) A．硫在反应中既作氧化剂，又作还原剂 B．也可以用CS2清洗试管壁上的硫 C．生成的Na2SO3和Na2S的物质的量之比为1∶2 D．氧化产物是Na2S 答案　D 4．如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法不正确的是(　　) A．硫在自然界中有游离态和化合态 B．煤中含有硫元素，燃煤中加入生石灰可脱硫 C．硫具有氧化性，和变价金属反应，通常生成高价态金属硫化物 D．氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应 答案　C 5．宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载，“银针验毒”的原理是4Ag＋2H2S＋O2===2X＋2H2O。下列说法正确的是(　　) A．X的化学式为AgS B．银针验毒时，空气中氧气失去电子 C．反应中Ag和H2S均是还原剂 D．每生成1 mol X，反应转移2 mol e－ 答案　D 6．如图所示，硫酸工业中产生的SO2通过下列过程既能制得H2SO4又能制得H2。下列说法不正确的是(　　) A．该过程可循环利用的物质是I2和HI B．该过程总反应的化学方程式为SO2＋2H2O===H2SO4＋H2 C．X物质是I2 D．SO2在过程中表现出了还原性与漂白性 答案　D 解析　由题图知反应Ⅰ：I2＋SO2＋2H2O===2HI＋H2SO4，反应Ⅱ：2HII2↑＋H2↑，总反应的化学方程式是SO2＋2H2O===H2SO4＋H2，该过程可循环利用的物质是I2和HI，A、B、C正确；根据反应Ⅰ的方程式可知，SO2在过程中只表现出了还原性，D错误。 7．H2S有剧毒，不能排放在空气中，将H2S和O2的混合气体通入FeCl3、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．Cu2＋和H2S反应的离子方程式为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋ B．O2在转化过程中发生的反应为O2＋4Fe2＋＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O C．图示转化中，有三种元素的化合价未发生改变 D．为避免混合液失效，混合气体中H2S和O2的比例应大于2∶1 答案　D 解析　由转化图知，总反应为2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，所以为避免混合液失效，混合气体中H2S和O2的比例应小于2∶1，D错误。 8．下图表示物质A～F之间的转化关系，其中A为黄色固体物质，B、C为无色溶液，D为气体，E、F为白色沉淀。请填写下列各空： (1)已知A～F均包含同一种元素，写出各物质的化学式： A为__________，B为__________， C为__________，D为__________， E为__________，F为__________。 (2)写出下列反应的化学方程式： B→A：________________________________________________________________________。 B→C：________________________________________________________________________。 (3)写出C→F的离子方程式：____________________________。 (4)在A～F六种物质中，既有氧化性又有还原性的是________(填字母)。 答案　(1)S　H2SO3　H2SO4　SO2　BaSO3　BaSO4 (2)H2SO3＋2H2S===3S↓＋3H2O　H2SO3＋Cl2＋H2O===H2SO4＋2HCl (3)SO＋Ba2＋===BaSO4↓　 (4)ABDE [应用·实践] 本组内选择题有1个或2个选项符合题意。 9．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(　　) A．反应①说明SO2具有漂白性，反应②说明SO2具有酸性 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．工业上可利用反应②和反应④回收SO2 答案　D 解析　反应①中溶液先变蓝后褪色，是因为SO2与KIO3反应先生成I2，然后I2与SO2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，体现了SO2酸性氧化物的通性，A错误；根据原子守恒，当n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1时，n(SO2)∶n(NaOH)＝2∶3，B错误；反应④是非氧化还原反应，C错误。 10．硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(部分产物及反应条件已省略)。下列说法错误的是(　　) 浓硫酸SO2Na2SO3Na2S2O3S A．反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 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Na2SO3＋S===Na2S2O3 D．已知反应④的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，则反应④中稀硫酸作氧化剂 答案　AD 解析　反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1，A错误；由题给反应④的化学方程式知，稀硫酸既不是氧化剂也不是还原剂，D错误。 11．工业上将Na2CO3和Na2S配成溶液，再通入SO2可制取Na2S2O3，同时放出CO2。下列说法不正确的是(　　) A．上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶1 B．上述反应中的Na2CO3和Na2S的最佳物质的量之比是2∶1 C．每生成1 mol Na2S2O3转移4 mol电子 D．Na2S2O3既是氧化产物，又是还原产物 答案　BC 解析　反应的化学方程式为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2，反应中Na2S为还原剂，SO2为氧化剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，A正确；根据化学方程式可知，反应中的Na2CO3和Na2S的最佳物质的量之比是1∶2，B错误；反应中每生成1 mol Na2S2O3转移 mol电子，C错误；由化学方程式中S元素的化合价变化可知，Na2S2O3既是氧化产物，又是还原产物，D正确。 12．浓硫酸分别和三种钠盐反应，下列分析正确的是(　　) A．对比①和②可以说明还原性Br－>Cl－ B．①和③相比可说明氧化性Br2>SO2 C．②中试管口白雾是HCl遇水蒸气所致，说明酸性H2SO4>HCl D．③中浓H2SO4被还原成SO2 答案　A 解析　①中试管上部有红棕色气体，为Br2蒸气，说明浓硫酸可以将Br－氧化，②中试管上部无明显现象，说明浓硫酸不能将Cl－氧化成Cl2，否则应有黄绿色气体出现，所以对比①和②可以说明还原性Br－>Cl－，A正确。③中发生的反应是Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O，不是氧化还原反应，不能说明氧化性Br2>SO2，B、D错误。②中试管口出现白雾，为HCl遇水蒸气所致，②中反应原理是高沸点难挥发性酸制易挥发性酸，不能说明酸性H2SO4>HCl，C错误。 13．物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。请根据下图回答下列问题： (1)X的化学式为________，Y的化学式为________。 (2)W的浓溶液与铜单质在加热条件下可以发生化学反应，反应的化学方程式为__________________________________。 (3)欲制备Na2S2O3，从氧化还原角度分析，合理的是________(填字母)。 A．Na2S＋S B．Na2SO3＋S C．Na2SO3＋Na2SO4 D．SO2＋Na2SO4 (4)将X与SO2混合，可生成淡黄色固体，该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为________。 答案　(1)H2S　SO2 (2)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O (3)B　(4)2∶1 解析　(4)X为H2S，与SO2混合可生成淡黄色固体，反应为2H2S＋SO2===3S＋2H2O，H2S中硫元素化合价由－2价变化为0价，作还原剂，二氧化硫中S由＋4价变化为0价，作氧化剂，则该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。所以该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为2∶1。 [创新·提高] 14．探究含硫物质的转化对物质的制备、环境保护具有重要的意义。 Ⅰ．自然界中H2S的转化如图所示。 (1)从物质分类的角度分析，图中的物质属于酸性氧化物的是__________(填化学式)。 (2)由H2S转化为SO2需要用________剂，由H2SO3转化为S需要用________剂。 (3)将二氧化硫通入H2S溶液中，产生的现象是________________；若有128 g SO2参加反应，则氧化产物的物质的量为________。 Ⅱ．某小组同学设计实验实现不同价态硫元素间的转化。 (4)从以下试剂中选择合适的试剂实现→的转化。 a．浓硫酸　b．稀硫酸　c．酸性KMnO4溶液 d．Na2SO4溶液　e．Cu　f．品红溶液 ①写出能实现该转化的化学方程式：__________________________________。 ②设计实验证明实现了①中的转化：_____________________________________________(写出具体操作和实验现象)。 答案　(1)SO2、SO3　 (2)氧化　还原 (3)生成黄色沉淀　4 mol (4)①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O ②将产生的气体通入品红溶液中，溶液褪色(与①对应，合理即可) 解析　(3)二氧化硫和H2S溶液反应的化学方程式为2H2S＋SO2===3S＋2H2O，生成黄色沉淀，该反应中S既是氧化产物，又是还原产物，氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1，即1 mol SO2参加反应时．生成的S中有2 mol是氧化产物，则128 g SO2(即2 mol SO2)参加反应时氧化产物的物质的量为4 mol。 13 学科网（北京）股份有限公司 $$