内容正文:
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第1课时 硫和二氧化硫
新课导入
印尼伊真火山:
为什么火山会有这样颜色的火焰,可能是由于什么原因引起的?
H2S
CaSO4∙2H2O
FeS2
SO3
SO2
H2SO3
H2SO4
CuFeS2
NaSO4∙10H2O
S
硫铁矿(FeS2)
黄铜矿(CuFeS2)
石膏(CaSO4·2H2O)
芒硝(Na2SO4·10H2O)
FeS2
CuFeS2
一、硫在自然界的存在形态
游离态(S):火山喷口附近或地壳的岩层里
化合态:主要以硫化物或硫酸盐形式存在
俗名:硫黄
颜色:黄色
状态:晶体,质脆,易研成粉末
溶解性:难溶于水、微溶于酒精、易溶于二硫化碳(CS2)
二、硫单质的性质和用途
1、硫的物理性质
思考:若试管内壁附着有单质硫,如何洗涤除去?
硫有多种同素异形体
硫单质——正交硫(斜方硫)、单斜硫、弹性硫、S8、S6、S4、S2等多种单质互为同素异形体。
S8
资料在线
1molS8分子中含有8molS-S非极性共价键。
2、硫的常见化合价
+6
-2
+4
0
SO3
H2SO4
H2S
Na2S
S
SO2
H2SO3
氧化性
还原性
氧化性+还原性
思考1:画出硫的原子结构示意图,判断硫元素在周期表中的位置,结合原子结构判断硫元素常见的化合价?
无色、剧毒、有臭鸡蛋气味的气体
第三周期第ⅥA族
3、硫的化学性质
①与金属反应
Fe + S = FeS
△
硫化亚铁
2Cu + S = Cu2S
△
硫化亚铜
与铁反应
与铜反应
(氧化性)
硫单质的氧化性较弱,表现在与变价金属反应时,一般只能生成低价态金属硫化物 (如FeS, Cu2S)。
2.如何比较S与Br2的氧化性强弱?
【思考交流】
1.对比Fe、Cu与S、Cl2的反应,思考S与Cl2的氧化性有何差异?
Fe + S = FeS
△
2Cu + S = Cu2S
△
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
△
2Cu + Cl2 = CuCl2
△
②与非金属反应
H2 + S = H2S
△
S +O2 = SO2
点燃
S与O2反应时, O2过量与少量都是生成SO2。
空气中:淡蓝色火焰
氧气中:蓝紫色火焰
(还原性)
无色有毒的气体,臭鸡蛋气味,水溶液为强还原性弱酸
(氧化性)
③与热的碱溶液反应:
可用热碱溶液洗涤附着在试管内壁上的S。
3、硫的用途
①制黑火药(一硫二硝三木炭)
②制硫磺皂
三、二氧化硫的性质和用途
1、SO2的物理性质
颜色 气味 状态 密度 溶解性 毒性
比空气____
无色
气态
刺激性
气味
大
易溶于水
1:40
有毒
探究:SO2溶于水后,有没有发生化学反应?
现象:试管内液面上升,SO2溶于水后的溶液,能使pH试纸变红。
结论: SO2易溶于水(大约为1:40);SO2溶于水后的溶液显酸性。
①SO2与水反应
2、SO2的化学性质
SO2 + H2O H2SO3
可逆反应:在同一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。
c、与碱性氧
化物反应
2、SO2的化学性质
①SO2属于_______________,具有酸性氧化物的通性:
酸性氧化物
a、与水反应
b、与碱反应
H2SO3
= Na2SO3 +H2O
能否用澄清石灰水鉴别CO2和 SO2?
= CaSO3
SO2(少量) + Ca(OH)2= CaSO3 ↓+ H2O
SO2 + H2O
SO2+2NaOH
SO2+CaO
(可逆反应)
(用NaOH除SO2尾气)
2SO2(过量)+ Ca(OH)2 = Ca(HSO3)2
2、SO2的化学性质
从化合价角度看, 硫元素的化合价有 ,SO2 中硫元素为 价,处于(“最高”、“最低”、“中间”)价态,所以SO2具有 性和 性。
-2、0、+4、+6
+4
氧化
还原
√
②还原性
2SO2+O2 2SO3
催化剂
可逆反应
二氧化硫还可能被哪些氧化剂氧化?
能被KMnO4(H+)、X2(X=Cl、Br、I)、Fe3+、K2Cr2O7溶液等强氧化剂氧化,生成SO42-
溶液由紫红色变为无色
5SO2+2KMnO4+2H2O =
K2SO4 + 2MnSO4+2H2SO4
2、SO2的化学性质
③氧化性
SO2 + 2H2S 3S + 2H2O
氧化产物与还原产物的物质的量之比是多少?
氧化剂
还原剂
2:1
氧化产物
还原产物
④漂白性:
2、SO2的化学性质
④漂白性:
使品红溶液褪色(暂时、可逆)
实验操作 实验现象
向SO2水溶液中滴加品红溶液
给试管加热
品红溶液褪色
无色溶液又恢复原来的红色
漂白原理:二氧化硫与某些有色物质(纸浆、毛、丝、草编制品)生成不稳定的无色物质(SO2漂白可逆)
注意:SO2 不能漂白酸碱指示剂!
检验SO2:
品红溶液
若将SO2和Cl2分别通入紫色石蕊试液或品红溶液中会出现什么现象?
通入SO2
通入Cl2
溶液很快变成红色,但不褪色
溶液立即变红,后褪色
紫色石
蕊溶液
褪色
溶液恢复红色
溶液不恢复红色
品红
溶液
褪色
通入SO2
通入Cl2
加热
加热
探究课堂
【思考交流】将SO2通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液紫红色褪去,体现了SO2的什么性质?加热溶液,能否恢复紫红色?
二氧化硫与高锰酸钾发生氧化还原反应,体现了二氧化硫的还原性。
加热溶液不会恢复紫红色。
【小结】常见漂白剂及漂白原理
漂白剂 漂白原理 漂白类型 变化 效果
活性炭、硅胶 ————
HClO、Na2O2、H2O2 、O3
SO2
具有强氧化性,能将有色物质氧化成无色物质
吸附有色物质
能够和有色有机物(如品红)结合,形成不稳定的无色化合物
吸附型
氧化型
化合型
物理变化
化学变化
化学变化
不可逆
(永久漂白)
可逆
(暂时漂白)
3、SO2的用途
①二氧化硫具有漂白作用,工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝等。
②SO2可杀菌消毒,抗氧化,做食品添加剂
SO2+H2O H2SO3
2H2SO3+O2 = 2H2SO4
课堂拓展
1、SO2的实验室制法:
Na2SO3+H2SO4(70%)=Na2SO4+SO2↑+H2O
2、SO2和BaCl2反应吗?
不能,弱酸不能制强酸
3、如何除去CO2中SO2?
用饱和NaHCO3溶液除去。
利用二氧化硫的还原性:
用酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水等除去。
课堂探究
2.长时间放置的书本变黄后若用氯水漂白后能复原吗 ?
氯水漂白后不能复原。SO2 的漂白性具有暂时性、可逆性。
1.将SO2 通入含少量酚酞的NaOH溶液中,溶液的红色褪去,体现的是SO2 的漂白性吗?
不是,SO2 与NaOH反应,导致溶液碱性减弱,故红色褪去。
3. SO2可以使溴水、高锰酸钾褪色和SO2使品红褪色原理一样吗?
前者是表现还原性,后者是表现漂白性。
4. SO2和氯水均有漂白性,如果将SO2和Cl2等物质的量混合,其水溶液的漂白性是不是更强?为什么?
将等物质的量的SO2和Cl2同时通入水中,二者发生反应:SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl,从而失去漂白效果。
1.物理性质:
2.化学性质:酸性氧化物的通性
(1)与水的反应
(2)与碱性氧化物反应
(3)与碱反应
(4)与BaCl2溶液反应
常温下为无色液体。标准状况下为固体。
SO3+H2O===H2SO4(放出大量热)
SO3+CaO===CaSO4
SO3+Ca(OH)2===CaSO4+H2O
SO3+BaCl2+H2O===BaSO4↓+2HCl
四、三氧化硫的性质
学习评价
1.下列物质能使品红溶液褪色,其中利用强氧化性漂白的是( )
①活性炭 ②过氧化钠 ③氯水 ④二氧化硫 ⑤臭氧
A. ①③④ B. ②③⑤ C. ①②③④ D. ②③④⑤
B
2.SO2通入下列溶液中,溶液褪色或变浅,说明SO2具有漂白性的组合是( )
① KMnO4(H+) ② 溴水 ③碘水 ④ 氯水 ⑤ Fe3+
A. ①⑤ B. ②③④ C. 全部 D. 都不是
D
【思考1】如何利用SO2的性质鉴别CO2和SO2?
将两种气体分别通入品红溶液中,能使品红溶液褪色的是SO2。
1、根据气味:
2、用品红溶液鉴别:
有刺激性气味的气体是SO2,无气味的气体是CO2。
3、用溴水、酸性高锰酸钾溶液鉴别:
将两种气体分别通入溴水或酸性高锰酸钾溶液中,能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色的是SO2。
4、用FeCl3溶液鉴别:
使溶液棕黄色变浅的是SO2,无明显现象的是CO2。
5、用Ba(NO3)2溶液鉴别:
使溶液变浑浊的是SO2,无明显现象的是CO2。
课堂拓展
课堂探究
【思考2】
若要证明某气体是CO2和SO2的混合气体,需用哪些试剂?顺序如何确定?
混合气体→品红溶液→酸性KMnO4溶液→品红溶液→澄清石灰水
流程设计 检验SO2→除去SO2→检验SO2是否除尽→检验CO2
试剂及装置
实验现象
混合气体
中含有SO2
混合气体
中含有CO2
装置A中的品红溶液褪色。
装置C中的品红溶液不褪色,装置D中的澄清石灰水变浑浊。
学习评价
3、某化学兴趣小组为了探究常温下某非金属氧化物形成的未知气体的成分,将气体通入澄清石灰水,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入发现溶液又变澄清,由此该小组成员对气体的成分提出猜想。
[提出猜想] 猜想1:该气体为CO2。 猜想2:该气体为SO2。
猜想3:______________________。
为了验证猜测,该小组设计实验加以探究。
气体为CO2和SO2的混合气体
学习评价
(1)B中应该装下列________试剂(填编号)。
A.NaCl溶液 B.酸性KMnO4溶液 C.盐酸 D.澄清石灰水
(2)A中品红溶液的作用是___________________________。
(3)D中澄清石灰水的作用是___________________________。
通过该实验,该小组同学观察到以下三个实验现象:
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
(4)由上述现象,该小组同学确认该气体的成分为_________________。
B
验证混合气体中是否含有SO2
验证混合气体中是否含有CO2
CO2和SO2的混合气体
学习评价
4、下图是研究二氧化硫性质的微型实验装置。现用70%硫酸溶液和亚硫酸钠晶体反应制取SO2气体,实验现象很明显,且不污染空气。下列说法中错误的是( )
A.紫色石蕊溶液变红色
B.品红溶液褪色,说明SO2有漂白性
C.溴水的橙色褪去,说明SO2有还原性
D.含酚酞的NaOH溶液红色变深,说明SO2有酸性氧化物的性质
D
学习评价
5、如图是硫元素在自然界中的循环示意图,下列有关说法错误的是( )
A.硫在自然界中既有游离态又有化合态
B.过程⑤宜在土壤的富氧区实现
C.过程②是氧化反应
D.过程①可以通过不同的化学反应实现
B
还原反应(缺氧环境)
学习评价
6、下列有关三氧化硫的说法中,正确的是( )
A.三氧化硫极易溶于水,且与水反应生成H2SO4
B.标准状况下,1 mol SO3的体积约为22.4 L
C.硫粉在过量的氧气中燃烧可以生成SO3
D.SO2、SO3均具有漂白性,二者都能使石蕊溶液褪色
A
归纳总结:
SO2
品红褪色
漂白性
SO3
SO42-
O2、Fe3+、X2、KMnO4、H2O2
还原性
H2SO3、SO32-
酸性氧化物
S
H2S
氧化性
H2S
氧化性
H2
还原性
O2
$