内容正文:
第四章 非金属及其化合物
第13讲 硫及其化合物
优化探究
大单元二 元素及其化合物
[导航·复习目标] 1.了解硫的存在、性质和用途。2.认识硫的氧化物的性质、应用以及对生态环境的影响。3.了解硫酸型酸雨的形成及防治方法。4.掌握浓硫酸的三大特性及应用。5.熟知常见的硫酸盐,掌握S的检验方法。
考点一 硫及其氧化物
考点二 硫酸 S的检验
练真题 明考向
3
考点一 硫及其氧化物
梳理 必备知识
一、硫单质
1.硫元素的存在形态
(1)游离态:硫单质俗称______,主要存在于火山口附近或地壳的岩层中。
(2)化合态:主要以_________和_________的形式存在。常见物质的化学式如表。
黄铁矿 黄铜矿 石膏 芒硝
___________ ___________ ___________ _______________
硫黄
硫化物
硫酸盐
FeS2
CuFeS2
CaSO4·2H2O
Na2SO4·10H2O
2.硫单质的性质
(1)物理性质
色、态 溶解性
黄色晶体 ____溶于水,_____溶于酒精,_____溶于CS2
难
微
易
(2)化学性质
Fe+SFeS
2Cu+SCu2S
低
H2+SH2S
S+O2SO2
二、硫的氧化物
1.二氧化硫(SO2)
(1)物理性质
SO2是无色、____________气味的有毒气体,是大气污染物之一;易溶于水,通常状况下,1体积的水可以溶解约___体积的二氧化硫。
(2)化学性质
有刺激性
40
按要求完成下列化学方程式:
SO2+H2O⥫⥬H2SO3
2NaOH+SO2
===Na2SO3+H2O
2SO2+O2 2SO3
Cl2+SO2+2H2O
===2HCl+H2SO4
品红
(3)实验室制法
药品 反应原理
①固体Na2SO3、较浓H2SO4 Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O
②铜、浓H2SO4 Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
[问题思考]
(1)SO2易溶于水的原因是什么?
______________________________________________
SO2是极性分子,SO2可以与水反应生成亚硫酸。
(2)探究SO2化学性质的多重性,将SO2气体分别通入下列四种溶液中。
回答下列问题:
①试管a中的实验现象:酸性KMnO4溶液_____,证明SO2具有______性。
②试管b中的实验现象:品红溶液_____,证明SO2具有_____性。
③试管c中能产生白色沉淀,该沉淀是________。
④试管d中能产生白色沉淀,该沉淀是________。
褪色
还原
褪色
漂白
BaSO4
BaSO3
(3)以下是实验室制备、进行尾气处理的常见仪器装置。
实验室用金属铜与浓硫酸混合加热制取二氧化硫,所选制备装置是____,尾气处理装置是____。(填字母)
B
D
2.三氧化硫(SO3)
(1)物理性质
熔点:16.8 ℃,沸点:44.8 ℃,常温下为____态,标准状况下为____态。
(2)化学性质
三氧化硫具有酸性氧化物的通性,主要反应如下:
液
固
SO3+H2O===H2SO4
CaO+SO3===CaSO4
SO3+Ca(OH)2===CaSO4+H2O
3.硫的氧化物的污染与治理
(1)硫的氧化物的来源、危害及治理
石油和煤
含硫矿石
5.6
脱硫
(2)硫酸型酸雨的形成途径
途径1:2SO2+O2 2SO3,SO3+H2O===H2SO4。
途径2:SO2+H2O⥫⥬H2SO3,2H2SO3+O2===2H2SO4。
4.三类漂白剂的比较
类型 原理 举例 特点 备注
氧化型 将有机色质内部“生色团”破坏掉 HClO、NaClO、
Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等 不可逆、持久 无选
择性
化合型 与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质 SO2 可逆、不持久 有选
择性
吸附型 将有色物质吸附而褪色 活性炭 物理变化 吸附
色素
■ 易错易混
1.硫有S2、S4、S6等同素异形体,S6转化为S4、S2属于化学变化。( )
2.硫在空气中燃烧的产物是SO2,在纯氧中燃烧的产物是SO3。( )
3.汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理。( )
4.残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去。( )
5.标准状况下,2.24 L SO3中含有硫原子数为0.1NA。( )
6.SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆。( )
7.SO2和Cl2等物质的量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。( )
8.汽车尾气及含硫物的燃烧都会形成酸雨。( )
√
×
√
√
×
×
×
√
提升 关键能力
考向一 硫单质的性质
1.(2026·广东惠州阶段检测)下列说法正确的是( )
A.硫质脆,微溶于酒精和二硫化碳
B.硫与氢气反应,体现了硫的还原性
C.硫与铁粉和铜粉分别反应,都可生成二价金属硫化物
D.从硫元素的化合价角度分析,硫单质既可作氧化剂又可作还原剂
D
解析:硫易溶于二硫化碳,A错误;硫与氢气反应生成硫化氢,其中硫元素的化合价降低,表现氧化性,B错误;硫与铜粉反应生成Cu2S,C错误;硫单质中硫元素的化合价为0价,在反应中既可以作氧化剂,化合价降低,也可以作还原剂,化合价升高,D正确。
2.(2026·广东东莞模拟)把研细的硫粉和铁粉按照一定比例混合均匀,放在陶土网上堆成如图所示的形状,用灼热的玻璃棒触及一端,当混合物呈红热状态时移开玻璃棒。下列有关说法正确的是( )
A.Fe与S反应为吸热反应
B.反应过程中闻到浓烈的刺激性气味,说明生成SO3
C.取少量反应后的固体溶于稀硫酸中,滴入几滴酸性KMnO4溶液,紫色褪去,可知产物中含有Fe2+
D.该实验过程中至少发生两个氧化还原反应
D
解析:A.用灼热的玻璃棒触及一端,当混合物呈红热状态时移开玻璃棒,反应能够继续进行,说明Fe与S反应为放热反应,故A错误;B.“反应过程中闻到浓烈的刺激性气味”,是S与O2反应生成了有刺激性气味的SO2,故B错误;C.取少量反应后的固体(FeS) 溶于稀硫酸中,FeS和稀H2SO4发生反应:FeS+H2SO4===FeSO4+ H2S↑,Fe2+和H2S均具有还原性,均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,则不能因此确定产物中含有Fe2+,故C错误;D.该实验过程中发生反应Fe+SFeS和S+O2SO2,至少发生两个氧化还原反应,故D正确。
考向二 SO2检验的思维模型
3.如图所示是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置,按要求回答下列问题:
(1)B中加入的试剂是___________,作用是__________。
(2)C中加入的试剂是_______________,作用是______________________
________。
(3)D中加入的试剂是____________,作用是_____________。
(4)实验时,C中应观察到的现象是_________________________________
_______。
品红溶液
检验SO2
酸性KMnO4溶液
除去SO2并检验SO2是
否除尽
澄清石灰水
检验CO2
酸性KMnO4溶液的颜色变浅,但不褪
成无色
解析:检验二氧化硫用品红溶液,吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液,检验二氧化碳用澄清石灰水;在检验二氧化碳之前,必须除尽二氧化硫,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽,所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
考向三 SO2 的制备及性质实验
4.打开分液漏斗活塞,进行如图所示的探究实验。下列说法正确的是( )
A.NaHSO3与硫酸反应,体现NaHSO3的还原性
B.a处褪色,说明SO2具有氧化性
C.b处出现黄色固体,说明SO2具有氧化性
D.c处褪色,说明SO2具有漂白性
C
解析:通过亚硫酸氢钠和60%的硫酸制备二氧化硫,利用二氧化硫的漂白性使品红溶液褪色,SO2与Na2S溶液发生反应有黄色固体硫生成,体现了SO2的氧化性,酸性KMnO4溶液褪色,体现的是SO2的还原性,据此解答。NaHSO3与硫酸反应的化学方程式为2NaHSO3+H2SO4===Na2SO4+2SO2↑+2H2O,该反应中各元素的化合价均未发生变化,属于复分解反应,没有体现NaHSO3的还原性,A错误;a处是品红溶液,二氧化硫使品红溶液褪色,是因为二氧化硫具有漂白性,而不是氧化性,B错误;b处是Na2S溶液,SO2与Na2S溶液发生反应有黄色固体硫生成,在该反应中SO2中硫元素的化合价降低,得到电子,体现了SO2的氧化性,C正确;c处是酸性KMnO4溶液,酸性KMnO4溶液具有强氧化性,SO2具有还原性,二者发生氧化还原反应使酸性KMnO4溶液褪色,体现的是SO2的还原性,而不是漂白性,D错误。
考向四 几种物质的漂白性比较
5.已知有机色质的发色官能团可以被氧化或发生化合反应生成无色物质。
(1)为了探究比较SO2和Cl2的漂白原理,甲同学做了如下对比实验:
a.将干燥的SO2和干燥的Cl2分别通到干燥的品红试纸上,发现品红试纸均不褪色;
b.将SO2和Cl2分别通入品红溶液中,发现品红溶液均褪色;
c.加热b中漂白后的溶液,发现前者恢复红色,并产生刺激性气味的气体,后者无明显现象;
d.将SO2和Cl2分别持续通入紫色石蕊溶液中,发现前者只变红,不褪色;后者先变红,后褪色。
请根据甲同学的实验事实,简要说明SO2与Cl2漂白原理的相同之处与不同之处。
①相同之处:SO2和Cl2本身都没有漂白性,起漂白作用的分别是二者与水反应后的产物________和_______。
②不同之处:H2SO3只能与某些有机色质发生______反应,生成不稳定的无色物质,产物受热分解再生成SO2是非氧化还原反应。HClO能与很多有机色质发生__________反应,生成物较稳定。
H2SO3
HClO
化合
氧化还原
(2)乙同学为了探究对比O3、H2O2和Cl2的漂白能力大小,将等体积等浓度的品红溶液与三种漂白剂呈喷雾状分别反应,至完全褪色时,发现消耗三种漂白剂的物质的量相同,但褪色时间O3最短,H2O2次之,Cl2最长。
①消耗三种漂白剂的物质的量相同的原因是每摩尔物质_________相等。
②O3漂白速度较H2O2快的主要原因是________________。
Cl2漂白速度最慢的主要原因可能是_______________________________。
得电子数
氧化性:O3>H2O2
Cl2和水反应生成的HClO浓度较小
考向五 酸雨及其防治
6.在工业上SO2尾气的处理方法一般有四种。
(1)钙基固硫法
为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,用化学方程式表示其原理。
①S的燃烧:S+O2SO2;
②SO2转化为CaSO3:___________________________________________;
③CaSO3转化为CaSO4: _______________________________________。
SO2+CaOCaSO3
2CaSO3+O22CaSO4
(2)氨水脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法,使雾化的氨水与烟气直接接触吸收SO2,用化学方程式表示其原理。
①SO2转化为(NH4)2SO3: ________________________________________;
②(NH4)2SO3转化为(NH4)2SO4: _________________________________。
2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2O
2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4
(3)钠碱脱硫法
钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3,用化学方程式表示其原理。
①SO2和NaOH反应生成Na2SO3: ________________________________;
②SO2和Na2CO3反应生成Na2SO3: _______________________________;
③Na2SO3转化为NaHSO3: _____________________________________。
2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O
Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2
Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3
(4)双碱脱硫法
双碱脱硫法是指先用烧碱吸收SO2,再利用熟石灰浆液进行再生,再生后的NaOH碱液可循环利用,用化学方程式表示其原理。
①NaOH吸收SO2: ____________________________;
②Na2SO3被O2氧化: ________________________;
③Na2SO4和Ca(OH)2反应: __________________________________。
2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O
2Na2SO3+O2===2Na2SO4
Na2SO4+Ca(OH)2===CaSO4↓+2NaOH
考点二 硫酸 S的检验
梳理 必备知识
1.硫酸的物理性质
(1)纯硫酸是一种无色油状液体,沸点高,难挥发。
(2)溶解性:浓H2SO4与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热。
(3)浓硫酸的稀释方法:_________________________________________
_____。
将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断
搅拌
2.稀硫酸的通性
红
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
Cu(OH)2+H2SO4===CuSO4+2H2O
Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+
H2O+CO2↑
3.浓硫酸的特性
钝化
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑
+2H2O
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑
+2H2O
[问题思考]
下列有关硫酸的实验或用途中利用了硫酸的哪些性质?
(1)用浓硫酸作干燥剂干燥CO、SO2、Cl2等气体:_________________。
(2)分别用浓硫酸与NaCl(s)、NaNO3(s)反应制取HCl、HNO3:__________
_____________________。
(3)用铝或铁制容器贮存或运输浓硫酸: __________________。
浓硫酸的吸水性
浓硫酸具
有高沸点、难挥发性
浓硫酸的强氧化性
(4)工业上用硫酸与磷酸钙反应制取磷酸: ________________________。
(5)实验室用铜与浓硫酸反应制取SO2: _________________________。
(6)实验室用甲酸与浓硫酸作用制取CO:HCOOH CO+H2O:
_________________。
(7)浓硫酸与蔗糖制取“黑面包”的实验:__________________________。
硫酸的强酸性
浓硫酸的酸性、强氧化性
浓硫酸的脱水性
浓硫酸的脱水性、强氧化性
4.硫酸的工业制法
(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2;
S+O2SO2。
(2)2SO2+O2 2SO3。
(3)SO3+H2O===H2SO4(工业上用98.3%的浓硫酸吸收SO3,可以避免用水吸收SO3产生的酸雾腐蚀设备,并且可以提高吸收率)。
5.S的检验
检验S的正确操作方法:被检液 取清液
有无白色沉淀产生(判断有无S)。
先加稀盐酸的目的是__________________________________,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,说明有S,可能发生反应的离子方程式:C+
2H+===CO2↑+H2O、S+2H+===SO2↑+H2O、Ag++Cl-===AgCl↓、Ba2+
+S===BaSO4↓。
排除C、S、Ag+等离子的干扰
[问题思考]
有一瓶Na2SO3溶液,试设计实验探究Na2SO3的氧化程度。
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
取样品溶液于试管中,加入过量BaCl2溶液,生成白色沉淀,过滤,然后向白色沉淀中滴入过量稀盐酸,若白色沉淀全部溶解,则Na2SO3未被氧化;若白色沉淀部分溶解,则Na2SO3部分被氧化;若白色沉淀一点也不溶解,则Na2SO3全部被氧化
提升 关键能力
考向一 浓硫酸性质的多样性
1.根据下列实验装置及现象,回答下列问题:
① ②
铜丝表面无明显现象;
铁丝表面迅速变黑,之后无明显现象 铜丝或铁丝逐渐溶解,产生大量气体,品红溶液褪色
(1)下列说法正确的是_____ (填字母)。
A.常温下不能用铁制容器盛放浓硫酸,可用铜制容器盛放浓硫酸
B.②中铜丝或铁丝均有剩余时,产生气体的物质的量相等
C.依据②,可推断出铜和铁与浓硫酸反应可生成SO2
D.①②中现象的差异仅是由于温度改变了化学反应速率
C
解析:常温下铁遇冷浓硫酸发生钝化,可以用铁制容器盛放浓硫酸,铜与浓硫酸常温下不反应,可用铜制容器盛放浓硫酸,故A错误;随着反应的进行浓硫酸的浓度逐渐降低,Cu与稀硫酸不反应,而Fe能与稀硫酸反应生成氢气,则②中铜丝或铁丝均有剩余时,产生气体的物质的量不可能相等,故B错误;②中在加热条件下,铜丝或铁丝逐渐溶解,产生大量气体,品红溶液褪色,说明反应中生成了SO2,故C正确;温度升高可加快化学反应速率,同时浓硫酸的氧化性随温度升高而增强,故D错误。
(2)若实验②选用铁丝,发现铁丝完全溶解,并产生大量的气体X。该兴趣小组的同学猜测气体X的成分如下:
①甲同学认为气体X为SO2。
②乙同学认为气体X为H2。
③丙同学认为气体X为____________________,猜测含有H2的理由是_______________________________________________________。
H2和SO2的混合气体
随着反应的进行,硫酸的浓度变小,铁与稀硫酸反应生成氢气
考向二 S的检验 硫酸的工业制法
2.下列过程中最终的白色沉淀不一定是BaSO4的是( )
C
解析:A项中N(H+)能将SO2氧化成S,故能产生BaSO4白色沉淀;B项中N(H+)能将S,故能产生BaSO4白色沉淀;C项中不能排除AgCl沉淀的可能;D项中加过量盐酸得到的仍是无色溶液,可排除Ag+的存在,再加入BaCl2溶液,产生不溶于盐酸的白色沉淀,即BaSO4白色沉淀。
3.(2026·广东韶关期中)硫酸是非常重要的化工原料,被称为“化工之母”。如图,工业上一般以硫黄或黄铁矿等为原料制备硫酸。下列有关说法正确的是( )
A.黄铁矿主要成分FeS2的电子式为Fe2+[︰︰]2-
B.SO2氧化成SO3时,加催化剂能使SO2全部转化为SO3
C.将98.3%的浓硫酸换成水吸收SO3效果更好
D.为减少SO2对大气的污染,可选用CaO将尾气中的SO2最终以CaSO3的形式固定
A
解析:制备硫酸涉及下列反应:硫黄或黄铁矿在空气中燃烧生成二氧化硫,反应的化学方程式:S+O2SO2或4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,二氧化硫在催化剂作用下加热反应生成三氧化硫,然后SO3与水反应转化为硫酸,反应的化学方程式:2SO2+O2 2SO3、SO3+H2O===H2SO4,生产中用浓硫酸代替水吸收SO3,制得发烟硫酸(H2SO4·xSO3),将发烟硫酸稀释后可制得浓硫酸,据此分析解题。FeS2中含有Fe2+和,电子式为Fe2+[︰︰]2-,故A正确;SO2氧化成SO3的反应是可逆反应,加催化剂可以改变反应速率,并不能提高转化率,SO2不能全部转化为SO3,故B错误;吸收SO3不能用水,用水会生成酸雾,会阻碍SO3的吸收,故工业制硫酸用98.3%的浓硫酸吸收SO3,故C错误;为减少SO2对大气的污染,可选用CaO与SO2反应生成CaSO3,CaSO3会继续被氧化成CaSO4,最终以CaSO4的形式固定,故D错误。
硫酸根离子检验的三大误区
误区1:
只加可溶性钡盐,而不酸化 将C。因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀
误区2:
误将Ag+判断成S 如向待测液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀,再加稀盐酸白色沉淀不溶解便断定含S。其错误是未注意溶液中含有Ag+时也会产生同样的现象:Ag++Cl-===AgCl↓(白色)
误区3:
误将S
如先用稀硝酸酸化,再加入BaCl2溶液或向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀,便误以为含S在酸性环境中具有强氧化性,能将S而产生干扰
练真题 明考向
1.正误判断
(1)(2025·重庆卷)Cl2和SO2均可使品红溶液永久褪色。( )
(2)(2025·黑吉辽蒙卷) 用乙醇萃取CS2中的S。( )
(3)(2025·北京卷) 制备并检验SO2。 ( )
(4)(2025·陕晋青宁卷)浓硫酸具有吸水性,可用作干燥剂。( )
(5)(2024·贵州卷)向BaCl2溶液中先通入适量SO2,无明显现象,再加入稀HNO3,有白色沉淀生成,则稀HNO3有氧化性。( )
×
×
√
√
√
2.(2024·湖北卷)过量SO2与以下0.1 mol·L-1的溶液反应,下列总反应方程式错误的是( )
溶液 现象 化学方程式
A Na2S 产生淡黄色沉淀 3SO2+2Na2S===3S↓+2Na2SO3
B FeCl3 溶液由棕黄色变浅绿色 2FeCl3+SO2+2H2O===2FeCl2+H2SO4+
2HCl
C CuCl2 溶液褪色,产生白色沉淀 SO2+2CuCl2+2H2O===2CuCl↓+H2SO4+2HCl
D Na2CO3
(含酚酞) 溶液由红色变无色 2SO2+Na2CO3+H2O===CO2+2NaHSO3
A
解析:过量SO2与0.1 mol·L-1的Na2S溶液反应,产生的淡黄色沉淀是S,还生成NaHSO3,SO2过量不能生成Na2SO3,因此,总反应的化学方程式为5SO2+
2Na2S+2H2O===3S↓+4NaHSO3,A错误;过量 SO2与0.1 mol·L-1的FeCl3溶液反应,生成FeCl2、H2SO4、HCl,总反应的化学方程式为2FeCl3+SO2+2H2O
===2FeCl2+H2SO4+2HCl,B正确;过量SO2与0.1 mol·L-1的CuCl2溶液反应,生成的白色沉淀是CuCl,总反应的化学方程式为SO2+2CuCl2+2H2O===
2CuCl↓+H2SO4+2HCl,C 正确;Na2CO3水解使溶液显碱性,其水溶液能使酚酞变红;过量 SO2与0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液反应,生成CO2、NaHSO3,
NaHSO3溶液显酸性,因此,溶液由红色变无色,总反应的化学方程式为2SO2+Na2CO3+H2O===CO2+2NaHSO3,D正确。
3.(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。
下列关于该过程的分析不正确的是( )
A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性
B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关
C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性
D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂
C
解析:蔗糖中加入浓硫酸,白色固体变黑,H原子和O原子按2∶1的比例脱除,体现浓硫酸的脱水性,A项正确;浓硫酸脱水过程中释放大量热,此时发生反应C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B项正确;结合B项分析可知,浓硫酸脱水过程中生成的SO2能使品红溶液褪色,体现浓硫酸的强氧化性,C项错误;该过程中,蔗糖发生了化学反应,发生了化学键的断裂,D项正确。
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