第五章 第一节 第3课时 不同价态含硫物质的转化-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第二册五维课堂教师用书word（人教版）

第3课时　不同价态含硫物质的转化 课程标准 核心素养 1.认识硫元素在物质中具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态硫元素的物质的相互转化 2．通过实验探究，了解不同价态含硫物质的转化关系 ①宏观辨识与 微观探析 能从物质类别和元素化合价的角度，预测不同价态含硫物质的转化 ②科学探究与 创新意识 能在与同学讨论的基础上选择不同价态含硫物质转化的试剂，依据假设提出实验方案，基于现象和数据进行分析并得出结论 ③科学态度与 社会责任 能主动关心与保护环境，结合不同价态含硫物质间的转化、合理利用自然资源 自然界中硫的存在和转化 1．自然界中不同价态硫元素间的转化 2．硫元素不同化合价之间的相互转化 (1)硫的化合价与性质的关系 (2)设计实验实现不同价态含硫物质的转化 序号 转化 目标 转化前的 含硫物质 选择试剂 转化后的 含硫物质 ① －2→0 H2S 　O2(不足)　 S 　SO2　 ② 0→－2 S 　H2　 H2S 　Fe或Cu　 　FeS或Cu2S　 ③ －2→＋4 H2S 　O2(足量)　 SO2 ④ 0→＋4 S 　O2　 SO2 ⑤ ＋4→0 SO2 　H2S　 S ⑥ ＋4→＋6 SO2 　O2　 SO3 　Cl2　 H2SO4 ⑦ ＋6→＋4 H2SO4 　Cu　 SO2 书写有关化学方程式： ①　2H2S＋O22S＋2H2O　 　SO2＋2H2S===3S＋2H2O　 ②　H2＋SH2S，Fe＋SFeS或2Cu＋SCu2S　 ③　2H2S＋3O22SO2＋2H2O　 ④　S＋O2SO2　 ⑤　SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O　 ⑥　2SO2＋O22SO3 Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl　 ⑦Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑ 　 不同价态含硫物质的转化 1．常见含硫的物质的转化 2．不同价态硫的化合物的转化 (1)价态与性质 ①－2价硫处于最低价态，只有还原性，可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S； ②0价、＋4价硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性； ③＋6价硫处于最高价态，只有氧化性。 注意：浓硫酸在一定条件下与金属或还原性盐反应时既体现强氧化性又体现酸性，如Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑。 (2)价态变化规律 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： (3)含硫物质的连续氧化 硫元素 [典例示范] [典例] 酸雨被人们称为“天堂的眼泪”或“空中死神”，具有很大破坏力。目前，我国的酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、江西以及沿海的福建、广东等地，占我国国土面积的30%。 现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下： 测试时间/h 0 1 2 3 4 雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55 分析数据，回答下列问题： (1)①雨水样品的pH变化的原因是什么？(科学探究) ②如何用实验验证①中变化原因？(证据推理) ③如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将如何变化？原因是什么？(科学探究) (2)减少酸雨产生的途径有哪些？(社会责任) [解析]　(1)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致：SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4。 ②可以通过检验不同时间的雨水中SO的浓度大小确定2H2SO3＋O2===2H2SO4的发生。分别取2 mL 0 h和3 h的雨水于试管中，加入等量盐酸酸化，再加入等量足量的BaCl2溶液，盛有3 h的雨水的试管中溶液更浑浊，说明SO浓度大。 ③雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应：H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl(或SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。 (2)减少酸雨的产生需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)，燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有力措施。 [答案]　　(1)①雨水中存在反应SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4，酸性增强，pH变小 ②分别取2 mL 0 h和3 h的雨水于试管中，加入等量盐酸酸化，再加入等量足量的BaCl2溶液，盛有3 h的雨水的试管中溶液更浑浊，说明SO浓度大，说明2H2SO3＋O2===2H2SO4的发生 ③变小；自来水使用Cl2消毒，含有Cl2和HClO，与雨水混合发生反应H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl(或SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl)酸性增强，pH变小(2)①少用煤作燃料；②燃料脱硫；③开发新能源 [学以致用] 1．已知X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖粉末变黑。A与X反应的转化关系如图所示，其中反应条件及部分产物均已略去，则下列有关说法正确的是(　　) A．X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的强氧化性 B．若A为铁，则足量A与X在室温下即可完全反应 C．若A为碳单质，则将C通入少量的澄清石灰水中，一定可以观察到有白色沉淀产生 D．工业上，B转化为D的反应条件为高温、常压、使用催化剂 答案：D 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)要证明亚硫酸溶液具有还原性，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)要证明亚硫酸钠溶液具有氧化性，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？ 实验操作步骤 实验现象 ① ② 解析：根据氧化还原反应的特点，要证明Na2SO3有氧化性，则应加入还原性试剂，反之，要加入氧化性试剂。Na2SO3与Na2S在酸性条件下反应生成单质S，碱性条件下不反应。通过验证亚硫酸钠溶液中是否含有SO，即可确定其是否被氧化。 答案：(1)氯水　氯水褪色　H2SO3＋Cl2＋H2O===SO＋2Cl－＋4H＋ (2)硫化钠溶液、稀硫酸　有淡黄色沉淀生成　6H＋＋SO＋2S2－===3S↓＋3H2O (3)取少量亚硫酸钠溶液于试管中，加足量盐酸酸化，未见白色沉淀产生　再加少量BaCl2溶液，如果出现白色沉淀，则亚硫酸钠已被氧化 [课堂回眸] 1．下列含硫物质之间的转化，不能一步完成的是(　　) A．SO2―→H2SO4　　　　 B．SO2―→S C．S―→SO3 D．FeS2―→SO2 解析：C　[SO2与溴水反应生成H2SO4；SO2与H2S反应生成S；煅烧黄铁矿(FeS2)生成SO2；S燃烧生成SO2而不是SO3，C错误。] 2．已知2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，把产生的气体通入BaCl2溶液中，则(　　) A．产生BaSO4和BaSO3两种沉淀 B．产生BaSO4沉淀，SO2从溶液中逸出 C．产生BaSO4沉淀，无SO2气体逸出 D．产生的沉淀中含BaSO4，并有HCl气体逸出 解析：B　[由于FeSO4受热分解产生大量的SO2和SO3气体，其中SO3气体可以与水反应生成H2SO4，氯化钡会与硫酸反应生成BaSO4沉淀，但是SO2不会与氯化钡发生反应，会从溶液中逸出。] 3．自然界的硫循环如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．①和②中硫元素均被氧化 B．控制化石燃料的使用可以减少SO2排放 C．有些含硫物质之间可相互转化 D．SO2不能直接转化成SO 解析：D　[转化①和②中硫元素的化合价均升高，故硫元素均被氧化，A正确；控制石油等化石燃料的燃烧可减少SO2的排放，B正确；有些含硫物质之间可以相互转化，C正确；SO2能直接转化成SO，D错误。] 4．用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是(　　) A．上下移动①中铜丝可控制SO2的量 B．②中选用品红溶液验证SO2的生成 C．③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2 D．为确认CuSO4生成，向①中加水，观察颜色 解析：D　[上下移动铜丝可以使铜丝与浓硫酸接触与分离，从而可以控制反应生成SO2的量，A项正确；SO2可使品红溶液褪色，B项正确；SO2有毒，要用NaOH溶液吸收处理，C项正确；反应液中H2SO4的浓度较高，不能向①中加水，应将①中溶液沿器壁慢慢加入水中，D项错误。] 5．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．请根据下图所示，回答下列问题： (1)Y是　________　(化学式)。 (2)将X与Y混合，可生成淡黄色固体，书写相关化学方程式________________________________________________________________________。 (3)将X的水溶液久置于空气中会变浑浊，说明X具有　________　性。 (4)烧杯中加一些蔗糖，滴几滴水，并倒入一些W的浓溶液，用玻璃棒搅拌，观察到的所有现象为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 说明W的浓溶液具有　________　、　________　和　________　性质。 (5)欲制备Na2S2O3，从氧化还原角度分析，合理的是　________　(填序号)。 a．Na2S＋S　　　　 B．Na2SO3＋S c．Na2SO3＋Na2SO4 D．SO2＋Na2SO4 解析：X为气态氢化物H2S，Y为硫元素的＋4价氧化物SO2，Z为＋4价的盐，可以为Na2SO3，W为＋6价的含氧酸H2SO4。(1)上述分析可知Y为二氧化硫气体。(2)将X与Y混合，可生成淡黄色固体，是二氧化硫和硫化氢反应生成单质硫和水，反应的化学方程式为2H2S＋SO2===3S＋2H2O。(3)将X的水溶液久置于空气中会变浑浊的反应是硫化氢和氧气反应生成硫单质和水，反应中H2S中硫元素化合价由－2价变化为0价，具有还原性。(4)烧杯中加一些蔗糖，滴几滴水。浓硫酸使蔗糖脱水得到炭，炭和浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫和水蒸气，反应现象为：产生黑色海绵状固体，有酸雾，有刺激性气味，放出大量热，蔗糖变黑是表现了浓硫酸的脱水性，生成气体是表现了浓硫酸的强氧化性，滴入水后反应表现了浓硫酸的吸水性，所以反应现象表现了浓硫酸的吸水性、脱水性、强氧化性。(5)Na2S2O3中S为＋2价，从氧化还原的角度分析，反应物中硫元素化合价必须分别大于2和小于2，a中S化合价都小于2，c、d中S的化合价都大于2，b符合题意。 答案：(1)SO2　(2)2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O (3)还原　(4)产生黑色海绵状固体，有酸雾，有刺激性气味，放出大量热　吸水性　脱水性　强氧化性　(5)b 一、单项选择题 1．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，故A错误；SO2具有弱氧化性，与Na2S发生氧化还原反应且有沉淀S单质生成，即SO2＋2S2－＋4H＋===3S↓＋2H2O。故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，故C错误；CO2通入稀Na2S溶液中，不产生沉淀，故D错误。] 2．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．氢气 B．硫 C．铜 D．铁 解析：B　[A.氢气与氧气反应生成水，不符合题意；B.硫＋氧气二氧化硫，二氧化硫＋水―→亚硫酸，亚硫酸＋氢氧化钠―→亚硫酸钠＋水，亚硫酸钠属于盐，由此可知，硫元素可实现这一系列转化，正确；C.铜＋氧气氧化铜，氧化铜与水不反应，不符合题意；D.铁＋氧气四氧化三铁，但四氧化三铁与水不反应，不符合题意。] 3．下列有关含硫物质的转化中，需要加入还原剂才能实现的是(　　) A．Na2S―→S B．SO2―→SO3 C．SO2―→S D．H2S―→SO2 解析：C　[需要加入还原剂才能实现，说明含硫物质本身作氧化剂，反应中硫元素的化合价降低，符合这一要求的只有C选项中的转化(由＋40)。] 4．有关下列三个化学反应的叙述正确的是(　　) ①2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O ②S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O ③3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。 A．反应①说明SO2具有还原性 B．反应②若改用稀硫酸，则放出氢气 C．反应②说明硫酸既具有氧化性又有还原性 D．反应③可用于清洗试管内壁附着的硫黄 解析：D　[反应①中SO2作氧化剂，具有氧化性，A项错误；反应②若改为稀H2SO4，S与稀H2SO4不反应，B项错误；反应②中S作还原剂，H2SO4作氧化剂，C项错误；S不溶于水，但与NaOH溶液反应后生成易溶于水的Na2S和Na2SO3，故反应③可用于清洗试管内壁附着的硫黄。] 5．下列含硫物质之间的转化反应，不是氧化还原反应的是(　　) A．2H2S＋3O22SO2＋2H2O B．5SO2＋2KMnO4＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4 C．SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O D．Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O 解析：C　[选项A、B、D中的反应，硫元素的化合价均发生了变化，均属于氧化还原反应，C项中SO2转化成CaSO3，硫元素的价态不变，不属于氧化还原反应。] 6．下列含硫物质的转化反应中，能说明SO2是酸性氧化物的是(　　) A．SO2＋Na2O===Na2SO3 B．SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O C．2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SO D．SO2＋H2O2===H2SO4 解析：A　[酸性氧化物的通性是可与碱反应生成盐和水，可与碱性氧化物反应生成盐等。Na2O是碱性氧化物，与SO2反应生成Na2SO3，说明SO2是酸性氧化物，A项正确；B、C、D项是氧化还原反应，其中B项中SO2被还原，说明SO2具有氧化性，C、D项中SO2被氧化，说明SO2具有还原性，与题意不符。] 7．《本草图经》中关于绿矾的分解有如下描述：“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色，取此物置于铁板上，聚炭，封之囊袋，吹令火炽，其矾即沸，流出，色赤如融金汁者是真也。”对此段话的说明中正确的是(　　) ①绿矾又称胆矾，化学式为CuSO4·5H2O ②绿矾的分解过程中发生了氧化还原反应 ③“色赤”物质可能是铜单质 ④流出的液体中可能含有硫酸 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 解析：B　[①绿矾的化学式为FeSO4·7H2O，而胆矾的化学式为CuSO4·5H2O，故①错误；②色赤，说明Fe2＋转化成Fe3＋，有电子转移，绿矾的分解过程发生了氧化还原反应，故②正确；③根据题意，整个过程中不存在铜元素，色赤可能为Fe2O3，故③错误；④绿矾分解成Fe2O3、SO2、SO3和水，SO3与水反应生成H2SO4，则流出的液体中可能含有H2SO4，故④正确。] 二、不定项选择题 8．环保是21世纪人类社会的主要课题目之一，十九大报告中提出了新目标“建成富强、民主、文明、和谐、美丽的社会主义现代化强国”。火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模大的行业，石灰石、石膏烟脱硫是除去SO2的一种常用方法，其过程如图： 下列说法正确的是(　　) A．过程①中SO2与H2O完全反应生成H2SO3 B．完成过程②中的转化，加入的试剂是CaO C．加入氧化剂可以实现过程③的转化 D．过程①、②、③、④的转化均为氧化还原反应 解析：BC　[SO2与水的反应为可逆反应，不能完全进行，A项错误；过程③中CaSO3―→CaSO4，硫元素的化合价升高，需加入氧化剂，C项正确；过程①、②、④中硫元素的化合价未发生改变，不属于氧化还原反应，D项错误；过程②中，CaO与H2SO3反应生成CaSO3和水，B项正确。] 9．某同学设计的微型实验装置验证SO2的性质，通过分析实验，下列结论表达正确的是(　　) A．a棉球褪色，验证SO2具有氧化性 B．b棉球褪色，验证SO2具有还原性 C．c棉球蓝色褪去，验证SO2具有酸性氧化物的性质 D．可以使用高锰酸钾溶液或烧碱溶液吸收尾气 解析：D　[a棉球中品红褪色，验证SO2具有漂白性，A错误；b棉球褪色，SO2与碱液反应，碱性减弱，溶液褪色，验证SO2具有酸性氧化物的性质，B错误；碘与SO2和水反应生成氢碘酸和硫酸，碘单质反应完全c棉球蓝色褪去。验证SO2的还原性，C错误；SO2具有强的还原性，能够被高锰酸钾溶液氧化成硫酸，SO2具有酸性氧化物的性质，可以被碱液吸收，D正确。] 10．某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3＋，他们使用的药品和装置如图所示。下列说法不合理的是(　　) A．为了验证A中发生了氧化还原反应，加入酸性KMnO4溶液，紫红色褪去 B．能表明I－的还原性强于SO2的现象是B中蓝色溶液褪色 C．装置C的作用是吸收SO2尾气，防止污染空气 D．为了验证A中发生了氧化还原反应，加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀 解析：AB　[A项，SO2、Fe2＋都能使酸性KMnO4溶液褪色，A中加入酸性KMnO4溶液，紫红色褪去不能证明A中一定含Fe2＋，不能证明A中发生了氧化还原反应，错误；B项，B中蓝色溶液褪色说明B中发生了反应SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋，根据同一反应中，还原性：还原剂>还原产物，得出还原性：SO2>I－，错误；C项，SO2有毒能污染大气，SO2属于酸性氧化物，用NaOH溶液吸收多余SO2，可防止污染大气，正确；D项，A中加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀说明A中含SO，则说明在A中SO2被氧化成SO，A中发生了氧化还原反应，正确。] 三、非选择题 11．硫与浓碱溶液在加热条件下发生反应，得到硫的含氧酸盐(用X表示，且X可以为纯净物，也可以为混合物)。 (1)根据有关知识可知，硫与浓碱溶液反应得到X的同时，一定还得到另一类含硫物质，且此类含硫物质中的硫元素的化合价为　________　价。 (2)为探究X中硫的价态，某同学取适量的硫与浓氢氧化钠反应产物X(其他物质已除去)，加入足量稀硝酸酸化处理的氯化钡溶液，出现白色沉淀。甲认为X中硫呈＋6。甲的判断是否正确？　________　(“正确”或“不正确”)。理由是________________________ ________________________________________________________________________。 (3)乙对X中硫的价态作出三种猜想：①硫的价态是＋6；②硫的价态是＋4；③硫的价态是＋4和＋6价。如何设计实验检验乙的猜想③是否正确？ 限定实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管和试管架；1 mol·L－1 H2SO4、2 mol·L－1 HCl、2 mol·L－1 HNO3、3% H2O2、0.5 mol·L－1 BaCl2、品红试纸、蒸馏水。 实验操作 预期现象 实验结论 解析：(1)硫与强碱反应属于氧化还原反应，硫元素化合价有升高就一定有硫元素的化合价降低。 (2)亚硫酸根离子能够被硝酸氧化为硫酸根离子，硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀。 (3)亚硫酸根离子与氢离子作用产生二氧化硫，二氧化硫气体能使品红褪色，可说明含亚硫酸根离子，然后加氯化钡生成白色沉淀，说明含硫酸根离子，反之，不存在。 详解：(1)硫元素有－2、0、＋4、＋6几种价态，X为硫的含氧酸盐，则X中硫元素为正价，故单质硫与碱反应时生成物中一定有－2价的化合物。 (2)硝酸具有氧化性，如果反应生成了亚硫酸盐，亚硫酸根离子能够被硝酸氧化为硫酸根离子，加入氯化钡溶液后也能出现白色沉淀，反应不一定生成了硫酸盐。 (3)取固体适量，加入足量的稀盐酸，将湿润的品红试纸置于管口；若品红试纸褪色，说明产生了二氧化硫气体，溶液中含有亚硫酸根离子；再往反应后的溶液中滴入氯化钡溶液，出现白色沉淀，反应生成了硫酸钡，说明溶液中含有硫酸根离子；即X中硫同时呈现＋4、＋6价。 答案：(1)－2 (2)不正确　硝酸具有氧化性，可将SO氧化为SO (3)取固体适量，加入足量的稀盐酸，将湿润的品红试纸置于管口；再往溶液中滴入氯化钡溶液　品红试纸褪色，溶液中有白色沉淀　X中硫同时呈现＋4、＋6价 12．硫酸是中学化学实验室的常见药品，回答下列问题：蔗糖与浓硫酸的炭化实验会产生大量的有刺激性气味的气体，会对环境造成污染。 某实验小组利用如下装置对该实验进行改进。回答下列问题： 注：硬质玻璃管中①、②、③处分别为滴有Na2S溶液的滤纸、滴有品红溶液的滤纸、滴有酸性KMnO4溶液的滤纸；a和b分别为两个小气球。 (1)图中盛装浓硫酸的仪器名称为__________________________________。 (2)实验开始后先关闭活塞K，硬质玻璃管中①号试纸变黄，②号和③号滤纸均褪色，a处气球变大。硬质玻璃管中实验现象说明炭化实验产生的刺激性气味气体是SO2，①、②、③处发生的变化分别说明SO2具有　______　、　________　和　________　(填SO2表现出的性质)。 (3)打开活塞K，a处气球变小，b处气球变大。使三颈烧瓶内气体缓慢通过B瓶和C瓶，一段时间之后，发现澄清石灰水变浑浊。为证明有CO2生成，可以在④号位置的滤纸滴加　________　溶液，该试剂的作用是__________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)图中盛装浓硫酸的仪器名称为分液漏斗。 (2)①号试纸变黄，有单质S生成，说明SO2具有氧化性；②号滴有品红溶液的滤纸褪色，说明SO2具有漂白性；③号滴有酸性KMnO4溶液的滤纸褪色，说明SO2具有还原性。 (3)由于SO2也能使澄清石灰水变浑浊，酸性高锰酸钾溶液吸收SO2，所以为保证进入C装置的气体全部是CO2，应该在④号位置的滤纸滴加品红溶液，该试剂的作用是检验混合气体中SO2是否完全除尽。 答案：(1)分液漏斗 (2)氧化性　漂白性　还原性 (3)品红　检验混合气体中SO2是否完全除尽 学科网（北京）股份有限公司 $