内容正文:
第二节 硫的转化
第1课时 自然界中的硫 二氧化硫
学业水平目标
学科核心素养
1.能列举、描述、辨识硫、二氧化硫、三氧化硫的重要物理性质、化学性质及实验现象
2.能说明二氧化硫转化为三氧化硫为可逆反应
1.让学生仔细探讨二氧化硫转化为三氧化硫这个可逆反应,以培养学生变化观念与平衡思想
2.通过二氧化硫性质的实验,培养学生科学研究与创新意识
[知识梳理]
1.自然界中的硫
(1)硫的存在
存在形态
存在范围
游离态
化合 态
海洋、大气、地壳、
动植物体内
如 硫黄
如硫酸钠
(2)自然界中不同价态的硫之间的转化
请在下边的横线上填上相应的物质的化学式。
(3)硫单质的性质
①物理物质
俗名
颜色
状态
溶解性
同素异形体
硫黄
黄 色或 淡黄 色
固体
不溶 于水, 微溶 于酒精, 易溶 于二硫化碳
正交硫 、 单斜硫
②化学性质
③用途
主要用于制造 硫酸、化肥、火柴 及杀虫剂等。
2.二氧化硫
(1)不同价态的硫元素之间的转化
(2)二氧化硫的性质
①物理性质
颜色
气味
密度
水溶性
毒性
无色
刺激性气味
比空气 大
易溶于水
有毒
②化学性质
③用途:制硫酸、漂白剂、 防腐剂 等。
[预习质检]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)等质量的S6和S8所含的硫原子数目相同。( √ )
(2)1 mol铁粉与足量硫粉充分反应时转移3NA个电子。( × )
(3)硫属于非金属元素,在反应时只有氧化性。( × )
(4)SO2是一种酸性氧化物,其与水反应产生H2SO4。( × )
(5)S在足量的纯氧气中充分燃烧生成SO3。( × )
(6)将SO2通入品红溶液中,溶液褪色,加热后无变化。( × )
2.下列说法不正确的是( )
A.硫是一种淡黄色能溶于水的固体
B.硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和地下水里
C.硫是黑火药的主要成分
D.一些动、植物体内也含有硫元素
解析:A [硫难溶于水。]
3.下列反应中,不能说明SO2是酸性氧化物的是( )
A.SO2+H2OH2SO3
B.SO2+2NaOHNa2SO3+H2O
C.2SO2+O22SO3
D.SO2+CaO===CaSO3
解析:C [酸性氧化物的一般性质:(1)与水反应生成酸(元素化合价不发生变化);(2)与碱性氧化物反应生成盐;(3)与碱反应生成盐和水。]
硫单质的性质
[问题探究]
1.硫的状态及受热后的现象分别是什么?
提示:硫为黄色或淡黄色固体,受热时硫逐渐熔化为液体,最后变为气体。
2.研细的铁粉和硫粉放在石棉网上,用灼热的玻璃棒引燃,描述实验现象并写出相关反应的化学方程式。
提示:混合物呈红热状态时,移开玻璃棒,混合物继续保持红热,最终生成黑色固体,硫与铁反应放热,反应生成黑色的FeS:Fe+SFeS。
3.熔化后的硫粉与氧气反应,描述实验现象并写出该反应的化学方程式。
提示:熔化后的硫粉在纯氧中剧烈燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,生成一种带有刺激性气味的气体,并放出大量的热:S+O2SO2。
[深化拓展]
硫单质的化学性质总结
[典例剖析]
[例1] 关于硫的叙述正确的是( )
①黑火药爆炸的反应中,硫元素化合价降低,显还原性 ②分离黑火药中的硝酸钾、炭、硫要用到二硫化碳、水以及过滤操作 ③硫与金屑或非金属反应均作为氧化剂 ④1.6 g硫与6.4 g铜反应得到8.0 g纯净硫化物
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
[解析] B [黑火药爆炸的反应中,硫单质得电子,生成K2S,化合价降低,显氧化性,①不正确;分离黑火药中三种成分可利用它们溶解性的差异,先用CS2处理,使硫溶解,过滤后蒸发滤液,得晶体硫,滤渣再用水处理,溶解硝酸钾,过滤,滤渣为炭粉,滤液经蒸发、浓缩、结晶,得到硝酸钾,②正确;当硫单质与金属反应时,硫做氧化剂,S+O2SO2中S做还原剂,③不正确;当S与Cu在加热的条件下反应时,由于S的氧化性较弱,只能将Cu氧化成Cu2S,该反应的化学方程式为
2Cu + SCu2S
2×64 32 160
6.4 g 1.6 g 8.0 g
即6.4 g Cu和1.6 g S恰好反应生成8.0 g Cu2S,④正确。]
[变式训练]
1.下列关于单质硫的性质的说法正确的是( )
A.单质硫跟金属单质的反应中硫都是氧化剂
B.单质硫跟金属单质的反应都需要加热或点燃
C.单质硫跟非金属单质的反应中硫都是还原剂
D.单质硫跟非金属单质的反应中硫都是氧化剂
解析:A [金属元素的化合价只有正价,在金属硫化物中硫元素的化合价一定是负价,单质硫在跟金属单质的反应中都是氧化剂;在硫单质跟金属单质反应的条件中,并不都是加热或点燃,如硫与汞反应不需要加热;如果单质硫跟氧化性弱的非金属单质(如H2)反应,硫显氧化性;如果单质硫跟氧化性强的非金属单质,如与O2反应,硫显还原性。]
各类漂白剂的漂白原理
[问题探究]
将SO2通入品红溶液中,品红溶液为什么会褪色?加热时又恢复红色说明了什么?
提示:SO2具有漂白作用,与有色物质化合生成无色物质,但无色物质不稳定,遇热或长久放置又容易分解而恢复原来的颜色。
[深化拓展]
漂白剂漂白原理及比较
(1)漂白原理分类
类型
原理
特点
举例
适用对象
氧化型
漂白剂本身是强氧化剂,可将有色物质氧化,使有色物质失去原有的颜色
不可逆
HClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2等
主要适用于漂白纺织品
加合型
漂白剂与有机色质结合生成新的无色物质,使有机色质失去原有的颜色
可逆
SO2或H2SO3
常用于漂白纸张、纺织品等
吸附型
有些固体物质疏松多孔,具有较大的表面积,可以吸附有色物质而使之失去原有的颜色
部分吸附剂可重复使用
活性炭
吸附色素、一些有毒气体或微粒
(2)SO2和Cl2漂白原理的比较
[典例剖析]
[例2] (双选)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、酸性KMnO4溶液、石蕊溶液褪色
B.能使品红溶液褪色的物质不一定是SO2
C.SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,原理不完全相同
D.等物质的量的SO2和Cl2混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中,漂白效果更好
[解析] BC [SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,能使品红溶液褪色是因为SO2具有漂白性,SO2不能使石蕊溶液褪色,所以A项错误,能使品红溶液褪色的物质很多,不仅仅是SO2,所以B项正确,SO2漂白是与有色物质化合生成无色物质,活性炭漂白是吸附色素,而漂白粉和过氧化钠漂白是因为它们有强氧化性,因此这些漂白剂的漂白原理不完全相同,所以C项正确,SO2和Cl2等物质的量混合后在溶液中发生反应SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl,从而失去漂白能力,所以D项错误。]
[易错警示] 虽然SO2具有漂白性,但SO2与许多物质反应并不是SO2的漂白性。如SO2能使滴有酚酞溶液的NaOH溶液褪色,是因为SO2是酸性氧化物,可与碱性物质发生反应;SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,是其还原性的体现。
[变式训练]
2.将等物质的量的Cl2和SO2通入BaCl2溶液,充分反应后滴入品红溶液,能观察到的现象是( )
①出现沉淀 ②不出现沉淀 ③品红溶液褪色 ④品红溶液不褪色
A.①④ B.①③ C.①② D.②④
解析:A [SO2和Cl2发生反应SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl,则等物质的量SO2、Cl2通入溶液混合后恰好完全反应生成H2SO4和HCl,则反应后溶液不具有漂白性,同时发生反应BaCl2+H2SO4===BaSO4↓+2HCl,有白色沉淀发生,故A项正确。]
SO2和CO2性质的比较
[问题探究]
某化学兴趣小组为了探究常温下某未知气体的成分,将该气体通入澄清石灰水中,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入,发现浑浊又变澄清。由此该小组同学对气体的成分进行进一步的探究,该小组同学按如图所示连接装置,将气体从a端通入。
通过以上实验,该小组同学观察到以下实验现象:
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。
(1)A中品红溶液的作用是什么?
提示:(1)检验二氧化硫。
(2)D中澄清石灰水的作用是什么?
提示:检验CO2是否存在。
(3)根据上述现象,该小组同学认为该气体的成分是什么?
提示:气体中含有CO2和SO2。
[深化拓展]
SO2和CO2性质的比较
SO2
CO2
物理
性质
气味
有刺激性气味
无味
毒性
有毒
无毒
溶解性
易溶
能溶
化
学
性
质
与水的反应
SO2+H2OH2SO3
CO2+H2OH2CO3
与碱的反应
SO2气体通入澄清石灰水中,先生成沉淀,当气体过量时沉淀又溶解:Ca(OH)2+SO2===CaSO3↓+H2O CaSO3+SO2+H2O===Ca(HSO3)2
CO2气体通入澄清石灰水中,先生成沉淀,当气体过量时沉淀又溶解:Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2
氧化性
SO2+2H2S===3S↓+2H2O
CO2+C2CO
还原性
2SO2+O22SO3,二氧化硫能被酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化
无
漂白性
有,不稳定
无
[典例剖析]
[例3] SO2和CO2在化学性质上既有相同点也有不同点。下列溶液不能用于鉴别SO2和CO2气体的是( )
①BaCl2溶液 ②H2S溶液 ③澄清石灰水
④酸化的Ba(NO3)2溶液 ⑤品红溶液 ⑥Na2SiO3溶液 ⑦酸性KMnO4溶液 ⑧紫色石蕊溶液
A.①③⑥⑧ B.①③④⑥
C.②③⑥⑧ D.①④⑥⑧
[解析] A [①SO2和CO2与BaCl2溶液都不反应,不能用于鉴别SO2和CO2气体。②H2S溶液与SO2反应产生黄色沉淀,H2S溶液与CO2不反应,可以鉴别。③SO2和CO2通入澄清石灰水都产生白色沉淀,不能用于鉴别SO2和CO2气体。④酸化的Ba(NO3)2溶液与SO2反应产生白色沉淀,与CO2不反应,可以鉴别。⑤SO2能使品红溶液褪色,而CO2不能,可以鉴别。⑥Na2SiO3溶液与SO2、CO2反应都产生白色沉淀,不能用于鉴别SO2和CO2气体。⑦酸性KMnO4溶液中通入SO2会褪色,通入CO2无明显现象,可以鉴别。②SO2、CO2通入紫色石蕊溶液都变红色,不能鉴别。因此不能鉴别SO2和CO2的是①③⑥⑧。]
[方法规律] (1)CO2、SO2的鉴别。
①利用SO2的刺激性气味,用闻气味鉴别。
②利用SO2的漂白性,用品红溶液鉴别。
③利用SO2的还原性,用酸性高锰酸钾溶液、溴水或FeCl3溶液等鉴别。
注意不能用澄清石灰水鉴别CO2、SO2。
(2)除去CO2中SO2的方法。
①利用SO2的还原性,用酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水等除去。
②利用H2SO3的酸性比H2CO3强,用饱和碳酸氢钠溶液除去。
[变式训练]
3.下列实验中能出现沉淀现象的是( )
A.CO2和SO2气体同时通入BaCl2溶液中
B.SO2气体通入BaCl2溶液中
C.SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中
D.过量SO2气体和少量NH3同时通入BaCl2溶液中
解析:C [CO2和SO2气体同时通入BaCl2溶液中,不发生反应,没有沉淀生成,选项A错误;SO2气体通入BaCl2溶液中,不发生反应,没有沉淀生成,选项B错误,SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中,发生氧化还原反应生成硫酸钡白色沉淀,选项C正确;SO2气体和过量NH3同时通入BaCl2溶液中,反应生成亚硫酸酸式盐,不会生成沉淀,选项D错误。]
1.下列元素在自然界中能够以单质形式存在的是( )
A.Na B.S
C.Al D.Cl
解析:B [Na、Al、Cl以氧化物或盐的形式存在于自然界,S可以以单质形式存在于地壳深处。]
2.下列说法中不正确的是( )
A.硫是一种黄色的能溶于水的固体
B.硫在自然界中既有化合态又有游离态存在
C.硫与铁反应生成硫化亚铁
D.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫
解析:A [硫是一种难溶于水的黄色固体,故选项A不正确。]
3.下列物质中,不能由单质直接化合生成的是( )
①CuS ②FeS ③SO3 ④H2S ⑤FeCl2
A.①③⑤ B.①②③⑤
C.①②④⑤ D.全部
4.分别将足量下列气体通入稀Na2S溶液中,可以使溶液变浑浊的是( )
A.CO B.SO2
C.HCl D.CO2
解析:B [CO不与Na2S发生反应,因此没有沉淀产生,A错误;SO2具有弱氧化性,与Na2S发生氧化还原反应且有S单质生成,B正确;利用强酸制弱酸原理,HCl与Na2S发生反应2H++S2-===H2S↑,没有沉淀产生,C错误;CO2通入稀Na2S溶液中,不产生沉淀,D错误。]
5.常温下某淡黄色固体单质A与组成A的元素的气态氢化物B和氧化物C有如图所示的转化关系,试回答:
(1)A是 ________ (填化学式,下同),B是 ________ ,
C是 ________ 。
(2)B的物质的量为x mol,氧气的物质的量为y mol,则当B跟氧气恰好反应完全转化为A时,x与y的关系为 ________ ;当B转化为C时,若反应后常温下的体系中只有C一种气体,则x与y的关系是 ________ 。
解析:(1)根据”淡黄色固体单质”可推出A是S,则B是H2S,C是SO2。(2)根据反应2H2S+O22S+2H2O可知,y=0.5x。当B转化为C时,若反应后常温下的体系中只有C一种气体,则先发生反应2H2S+O22S+2H2O,再发生反应S+O2SO2。所以x与y的关系为0.5x<y≤1.5x。
答案:(1)S H2S SO2
(2)y=0.5x 0.5x<y≤1.5x
[课堂小结]
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