5.1.4 硫酸跟离子的检验不同价态硫元素的相互转化 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第一节 硫及其化合物 5.1.4 硫酸根离子的检验不同价态硫元素的相互转化 第五章 化工生产中的重要非金属元素 学习目标 1、掌握硫酸根离子的检验方法 2、根据硫元素的不同价态，理解硫及其化合物的相互转化，熟悉常见的化学方程式 1、如何检验某溶液中是否含有SO42-? 思考 SO42-+Ba2+=BaSO4↓ 只加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，可否证明含有SO42-? 一硫 一、SO42-与SO32-检验 1、离子检验的原则 向被检验离子中加入某种试剂和被检验离子反应产生特征现象（沉淀，气体，颜色变化等） 2、SO42-的检验 【实验5-4】在三支试管中分别加入少量稀硫酸、Na2SO4溶液和Na2CO3溶液，然后各滴入几滴BaCl2溶液，观察现象。再分别加入少量稀盐酸。振荡，观察现象。从这个实验中你能得出什么结论？写出相关反应的离子方程式。 试剂 稀硫酸 Na2SO4溶液 Na2CO3溶液 加入BaCl2溶液后的实验现象 加入稀盐酸后的实验现象 离子方程式 实验分析 实验结论 产生白色沉淀 产生白色沉淀 产生白色沉淀 沉淀不溶解 沉淀不溶解 沉淀溶解 BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O Ba2++CO32-=BaCO3↓ Ba2++SO42-=BaSO4↓ 白色沉淀BaSO4不溶于稀盐酸，而BaCO3可溶于盐酸，因此可用稀盐酸和BaCl2溶液检验SO42- 若向溶液中加入稀盐酸时无明显现象，再滴加BaCl2溶液时有白色沉淀产生，则证明该溶液中含有SO42- 2、若向某溶液中先滴加BaCl2溶液时有白色沉淀生成,则原溶液中是否一定含有SO42- ? 3、结合2中的分析，请思考硫酸根离子的检验方法(步骤) 硫酸根离子的检验方法(步骤) 未知 溶液 无明显 现象 产生白 色沉淀 原未知液 中含SO42- 思考 若原溶液中含有CO32-、SO32-、SiO32-、Ag＋、PO43－也会有类似的实验现象 4、检验硫酸根离子时先加稀盐酸的目的是什么？ 为了排除CO32-、SO32-、Ag+等离子的干扰 可能发生反应的离子方程式: CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2O SO32-＋2H＋=SO2↑＋H2O Ag＋＋Cl－=AgCl↓ 5、能不能将稀盐酸换成稀硝酸？ 不能，因为在酸性条件下，SO32-、HSO3-会被硝酸氧化成SO42-，从而干扰检验结果。 思考 6、在的检验操作中，滴加盐酸和BaCl2溶液的顺序能否颠倒?？ 加盐酸的目的：排除CO32-、SO32-、Ag+等离子的干扰 可能发生反应的离子方程式: CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2O SO32-＋2H＋=SO2↑＋H2O Ag＋＋Cl－=AgCl↓ 若滴加盐酸和BaCl2溶液的顺序颠倒，排除不了其他离子的干扰。 思考 【几点强调】 ①先加稀盐酸的目的是防止CO32-、SO32-、Ag＋干扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生 ②可能发生反应的离子方程式有 CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2O、SO32-＋2H＋=SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－=AgCl↓、Ba2＋＋SO42-=BaSO4↓ ③不能用氧化性酸，比如硝酸 ④答题模板：取少量溶液于试管中，加入足量稀盐酸，无明显现象，再加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则证明有SO42― 3、SO32-的检验 (1)操作方法 取待测液，加入氯化钡(氯化钙)溶液生成白色沉淀，然后加入盐酸，沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体(或将生成的气体通入品红溶液，溶液褪色)，说明含SO32- (2)原理 SO32-＋Ba2＋=BaSO3↓；SO32-＋Ca2＋=CaSO3↓； BaSO3＋2H＋=Ba2＋＋SO2↑＋H2O CaSO3＋2H＋=Ca2＋＋SO2↑＋H2O 答题模板： 取少量溶液于试管中，加入氯化钡(氯化钙)溶液生成白色沉淀，再加入稀盐酸，将产生的气体通入品红溶液，红色褪去，则含有SO32－ 1、某溶液中可能含有SO42-、CO32-、Cl-中的一种或几种，为确定该溶液的离子组成，现进行如下实验： ①取少量该溶液滴加硝酸钡溶液，产生白色沉淀；②滴加稀盐酸至溶液呈酸性，产生无刺激性气味且能使澄清石灰水变浑浊的无色气体，白色沉淀部分溶解；③取上层清液继续滴加硝酸钡溶液至无沉淀时，再滴加硝酸银溶液，产生白色沉淀。根据上述实验，以下对原溶液的推测不正确的是（ ） A．一定有SO42- B．一定有CO32- C．不能确定是否存在Cl- D．不能确定SO42-是否存在 D 【练一练】 2、有一瓶Na2SO3溶液，可能已部分氧化，某学生进行如下实验：取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀，再加入过量稀硝酸，充分振荡后仍有白色沉淀，结论正确的是 (　　) A．Na2SO3溶液已部分氧化                  B．加入Ba(NO3)2溶液后生成的沉淀中一定含有BaSO4 C．加硝酸后的不溶沉淀一定为BaSO4             D．此实验能确定Na2SO3溶液是否已部分氧化 C 【练一练】 一硫 二、硫酸根离子检验的应用—粗盐提纯 【思考讨论】(1)经溶解、过滤和蒸发操作得到的粗盐中还含有一些可溶性硫酸盐及MgCl2,CaCl2等杂质。如果按照下表所示顺序除去它们，应加入什么试剂?写出相关反应的离子方程式(可以参考附录Ⅱ)。 杂质 加入的试剂 离子方程式 硫酸盐     CaCl2     MgCl2     氯化钡溶液 Ba2＋＋SO42- =BaSO4↓ 碳酸钠溶液 Ca2＋＋CO32- =CaCO3↓ 烧碱溶液 Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓ 1、除杂试剂的选择 引入杂质离子 除杂试剂 BaCl2溶液 Ba2+ Na2CO3溶液 Na2CO3溶液 CO32- 盐酸 NaOH溶液 OH- 盐酸 【思考讨论】(2)上述除杂试剂会不会引入新的杂质？如何除去杂质离子？ 【思考讨论】(3)设计除去杂质的实验方案时，除了考虑所加试剂的种类，还要考虑哪些问题？ 尽量不要引入新的杂质，若引入新的杂质时，该如何除去。 2、分离和提纯的概念 (1)物质的分离 将混合物的各种物质彼此分开，最终获得几种纯净物的过程(物质都需要) 如：A和B的混合物通过某种分离方法最终得到纯净的A和纯净的B 的过程 (2)物质的提纯 将混合物中的杂质除去而得到纯净物的过程，又叫物质的净化或除杂(有不要的杂质) (2)物质分离和提纯的“四原则” (1)不增：提纯过程中不增加新的杂质；如：NaCl(Na2SO4)：BaCl2(    )；Ba(NO3)2(    )       (2)不减：不减少被提纯物；如：CO2(HCl)：饱和Na2CO3溶液(    )；饱和NaHCO3溶液(    ) (3)易分离：被提纯物与杂质容易分离；如：CO(CO2)：NaOH溶液(    )；将气体通过灼热的碳粉(    ) (4)易复原：被提纯物转化后要易复原如：CaCl2(NaCl)：                                    × √ × √ √ × 加入过量碳酸钠溶液过滤，洗涤沉淀，再向沉淀中加入足量盐酸即可 (3)物质分离和提纯的“四必须” (1)除杂试剂必须过量(目的是为了除去杂质)，如：NaCl(BaCl2)： 加入过量的(     )溶液      (2)过量试剂必须除去(因为过量试剂带入新的杂质) (3)必须选最佳除杂途径(能把杂质转化为被提纯物通常认为是最佳方法)，                       (4)除去多种杂质时必须考虑加入试剂的顺序 Na2CO3 (4)分离和提纯常见的化学方法 方法 原理 实例 沉淀法 将杂质离子转化为沉淀 KCl(K2SO4) 气化法 将杂质离子转化为气体 Na2SO4(Na2CO3) 置换法 将杂质通过置换反应而除去 FeSO4(CuSO4) 热分解法 杂质受热易分解，通过加热将杂质除去 CaO(CaCO3) 溶解法 将杂质溶于某种试剂而除去 Cu(CuO) BaCl2 H2SO4 Fe 高温分解 加盐酸或硫酸 【思考讨论】(3)根据以上分析，写出粗盐提纯的完整流程。 7、除杂试剂的加入顺序是怎样的？ 思考 (5)粗盐提纯实验操作流程 ①NaOH—BaCl2—Na2CO3—HCl ②BaCl2 —NaOH—Na2CO3— HCl ③BaCl2 —Na2CO3—NaOH— HCl (6)粗盐提纯试剂加入的用量及加入的先后顺序 【注意】 ①加入试剂的顺序：BaCl2必须在Na2CO3之前加 ②过滤之后再加入稀盐酸除去过量的Na2CO3和NaOH ③除去多种杂质时必须考虑加入试剂的顺序 ④除杂时，每次所加试剂都要略微过量是为了将杂质离子完全沉淀而除去 ⑤除杂只需用除去某些离子 ⑥沉淀的洗涤 a.洗涤沉淀的原因：过滤完毕，过滤的固体表面总是残留部分母液。 b.洗涤沉淀的方法：沿玻璃棒向过滤器中注入少量蒸馏水，使水刚好浸没沉淀，让水流下，直到固体表面洗涤干净为止(洗涤2～3次)。 c.沉淀是否洗涤干净，检验方法：取最后一次洗涤液，加入相关试剂后观察现象(通过检验某些离子是否存在从而判断沉淀是否洗涤干净)。 ⑦如何检验SO42-是否沉淀完全？ 静置，取上层清液少量，继续滴加BaCl2溶液，若溶液不出现浑浊则表明沉淀完全 1 2 3、下列检验试样中有无SO42-的操作及结论正确的是( ) A.滴加BaCl2有白色沉淀生成，一定有SO42- B.加盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有SO42- C.滴加硝酸酸化的AgNO3溶液没有白色沉淀生成，一定没有SO42- D.先加盐酸无明显现象，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有SO42- D 练一练 4、某溶液中含有硫酸镁和硫酸钠两种溶质，选择适当试剂将溶液中的镁离子转化为沉淀或固体分离出来，设计实验流程如下： 稀盐酸 氯化钡(答案合理均可) 【练一练】 (2)如何洗涤碳酸镁沉淀？ 沿玻璃棒向过滤器中注入少量蒸馏水，使水刚好浸没沉淀，让水自然流下，重复2～3次。 (3)如何检验碳酸镁沉淀是否洗涤干净？ 取少量最后一次洗涤液，滴加稀盐酸和氯化钡溶液。若有沉淀生成则说明没有洗净；反之，已洗涤干净(答案合理均可)。 【练一练】 5、依据粗盐提纯的原理，除去氯化钾溶液中少量的氯化镁、硫酸镁等杂质，可选用氢氧化钡溶液、稀盐酸和碳酸钾溶液三种试剂，按如图步骤操作： (1)B的化学式是_______，C的化学式是_____。 K2CO3 HCl 【练一练】 (2)加入过量A的目的是________________________。 (3)加入过量B的目的是_________________。 (4)加热煮沸的目的是_________________。 (5)操作Ⅰ的名称是_____。 除尽镁离子和硫酸根离子 除尽过量的钡离子 使氯化氢挥发逸出 过滤 三、不同价态含硫物质的转化 从物质类别和化合价角度分类火山喷发所形成的物质。 FeS2、CuFeS2、NaSO4·10H2O、CaSO4·2H2O、S、H2S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4 1、自然界中硫的存在 物质类别 氧化物：SO2、SO3 酸：H2SO3、H2SO4 盐：FeS2、CuFeS2、 NaSO4·10H2O、CaSO4·2H2O 单质：S 化合价 -2价：CuFeS2 -1价：FeS2 0价：S +4价：SO2、H2SO3 +6价：SO3、H2SO4、NaSO4·10H2O、CaSO4·2H2O 自然界中的含硫物质在一定条件下能够相互转化，如刺鼻的气味来自含硫物质在高温条件下被空气中的氧气氧化产生的二氧化硫。 7、实验室如何实现不同价态含硫物质的相互转化呢？ 思考 【探究】(1)下图是人们总结的不同价态硫元素的转化关系，请尽可能多地列举每种价态的硫元素所对应的物质，并根据硫元素化合价的变化，分析各种物质在氧化还原反应中表现氧化性还是还原性。 S S S S -2 0 +4 +6 2、不同价态含硫物质的转化 -2 S 0 S +4 S +6 S FeS H2S Na2S HgS S SO2 H2SO3 Na2SO3 SO3 H2SO4 Na2SO4 CuSO4 BaSO4 具有还原性，可加氧化剂进行转化 具有氧化性和还原性，可加还原剂或氧化剂进行转化 具有氧化性，可加还原剂进行转化 常见的氧化剂：O2、酸性KMnO4溶液、浓硫酸、氯水、H2O2等 常见的还原剂：金属单质、H2、H2S、C、SO2等 (1)硫及其化合物间的转化 SO2、SO3是酸性氧化物，H2SO3、H2SO4是酸，物质的类别可以帮助我们理解它们的性质。相同价态的不同含硫化合物间是通过酸碱反应规律联系在一起的 (2)不同价态硫元素之间的相互转化 不同价态硫元素之间的相互转化主要通过氧化还原反应实现。上述转化中，从左到右，硫元素化合价升高，需加入氧化剂。从右到左，硫元素化合价降低，需加入还原剂 【注意】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)相同价态硫元素之间的转化 左图两种转化关系均属于相同价态硫元素之间的转化，从左到右的转化，加入碱可以实现；从右到左的转化，加入酸可以实现 (4)相邻价态的微粒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。 (5)含硫物质的连续氧化规律 硫元素 H2S SO2 SO3 H2SO4 S SO2 SO3 H2SO4 (6)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＋SO2=3S＋2H2O 2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4=3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。 【讨论】(2)从上述转化关系中选择你感兴趣的一种或几种，设计实验实现其转化，并填写下表。 实验序号 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 1 0→-2 S 2 +6→+4 H2SO4 3 +4→0 SO2 4 -2→0 H2S 5 0→+4 S 6 +4→+6 H2SO3 Fe FeS 生成黑色固体 Cu SO2 产生刺激性气体，该气体能使品红溶液褪色 H2S S 生成淡黄色固体 生成淡黄色固体 H2O2 S 空气 SO2 硫燃烧，发出淡蓝色火焰，产生刺激性气味的气体 氯水 H2SO4 反应后向其加入稀盐酸无明显现象，滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀 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 ________ S ___ ② 0→-2 S __ H2S _______ _________ O2（不足） SO2 H2 Fe或Cu FeS或Cu2S 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 ③ -2→+4 H2S ________ SO2 ④ 0→+4 S __ SO2 ⑤ +4→0 SO2 ___ S ⑥ +4→+6 SO2 __ SO3 ___ H2SO4 ⑦ +6→+4 H2SO4 ___ SO2 O2（足量） O2 H2S O2 Cl2 Cu 酸 单质 盐 氧化物 +4 0 +6 硫元素化合价 物质类别 -2 氢化物 H2S SO3 H2SO4 SO2 H2SO3 Na2SO4 Na2SO3 S 2H2SO4(浓)+S=3SO2↑+2H2O ∆ SO2+2H2S=3S↓+2H2O S + O2=SO2 ∆ H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 2Na2SO3+O2=2Na2SO4 “价—类”二维图 6、硫在空气中燃烧生成气体A,把A溶于水得B的溶液,向B溶液中滴加溴水,溴水褪色,B变成C,在C里加Na2S产生气体D,把D通入B溶液得浅黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。按A、B、C、D、E顺序排序的是(　　) A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S C.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3 D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3 B 【练一练】 7、(双选)下列转化需要加入氧化剂才能实现的是(　　) 8、重金属离子有毒,实验室有甲、乙两种废液,均有一定毒性。甲废液经检验呈碱性,主要有毒离子为Ba2+,将甲、乙两种废液按一定比例混合,毒性明显降低。乙废液中可能含有的离子是(　　) AC A 【练一练】 Lavf57.83.100 (1)欲证明滤液中存在SO、CO，选用的方案是先取少量的滤液滴加过量的________，发现有气泡生成，再向其中加入____________________溶液，出现白色沉淀，则可证明SO、CO均存在。 纯净氯化钾溶液 A.HgSSO2 B.H2SO4SO2 C.SO2SO3 D.SSO2 A.Cu2+和S B.Cu2+和Cl- C.K+和S D.Ag+和N $