1、第12講氧、硫及其化合物一、硫及其化合物一、硫及其化合物(一一)硫單質硫單質硫(二二)二氧化硫二氧化硫1.SO2的物理性質的物理性質無色、有刺激性氣味的有有毒氣體,密度比空氣大,易易溶于水(1 40),易液化。教材研讀教材研讀2.SO2的化學性質的化學性質(1)具有酸性氧化物酸性氧化物的通性(亞硫酸的酸酐)。a.與堿反應:2NaOH+SO2Na2SO3+H2ONaOH+SO2NaHSO3b.與水反應:SO2+H2OH2SO3c.與堿性氧化物反應:SO2+Na2ONa2SO3(2)二氧化硫中硫元素的化合價為+4,處于中間價態,在反應中既可作氧化劑,也可作還原劑。a.氧化性:SO2+2H2S3S+

2、2H2Ob.還原性:2SO2+O22SO35SO2+2KMnO4+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl(SO2與Br2、I2也可發生類似反應)(3)漂白性:SO2可使品紅溶液褪色,體現了SO2的漂白性。(三三)硫酸硫酸1.硫酸的物理性質硫酸的物理性質無色、油狀液體,密度比水大大,難揮發,沸點高高。2.硫酸的化學性質硫酸的化學性質稀硫酸具有酸的通性。濃硫酸的特性:(1)吸水性濃硫酸能吸附物質中濕存的水分。H2SO4(濃)+nH2OH2SO4nH2O利用此性質可用濃硫酸作干燥劑,干燥一些不與濃硫酸反應的氣體,通常用于洗氣裝置。如可用濃硫酸干燥O

3、2、H2、CO2、Cl2、HCl、SO2、CO、CH4、C2H2等氣體。注意濃硫酸不能干燥堿性氣體和具有較強還原性的氣體。(2)脫水性指濃硫酸將有機物里的氫、氧元素按2 1的原子個數比脫去生成水的性質。例如C12H22O1112C+11H2OHCOOHCO+H2O(3)強氧化性常溫下,Fe、Al遇濃硫酸會發生鈍化現象。但熱的濃硫酸能氧化大多數金屬、非金屬單質及一些還原性化合物。例如Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2+2H2OC+2H2SO4(濃)CO2+2SO2+2H2O2HI+H2SO4(濃)I2+SO2+2H2O在這些氧化還原反應中,硫酸的還原產物一般為SO2。(四)幾種重要的硫酸

4、鹽硫酸鹽結晶水合物俗名主要用途硫酸鈉Na2SO410H2O芒硝制玻璃、造紙工業硫酸鈣CaSO42H2O2CaSO4H2O石膏熟石膏制粉筆、模型、雕像、石膏繃帶硫酸鋅ZnSO47H2O皓礬收斂劑、防腐劑、制顏料硫酸鋇重晶石“鋇餐”,作高檔油漆,油墨、造紙、塑料、橡膠的原料及填充劑硫酸亞鐵FeSO47H2O綠礬生產防治缺鐵性貧血的藥劑、生產鐵系列凈水劑和顏料氧化鐵紅的原料硫酸銅CuSO45H2O藍礬、膽礬制農藥、電鍍液硫酸鋁鉀KAl(SO4)212H2O明礬凈水劑注意BaCO3、BaCl2等鋇鹽有毒。BaCO3不可用作“鋇餐”,BaCO3雖然不溶于水,但能溶于酸,在人的胃中BaCO3與胃酸反應生成

5、Ba2+而使人中毒。(五五)S、S的檢驗的檢驗1.S的檢驗的檢驗值得注意的是,檢驗S時會受到許多離子的干擾。(1)Ag+干擾:先用鹽酸鹽酸酸化能排除Ag+的干擾,因為Ag+Cl-AgCl。(2)C、S、P干擾:BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀,與BaSO4白色沉淀所不同的是這些沉淀能溶于強酸。因此檢驗S時,必須用鹽酸酸化(不能用HNO3酸化,因為S會被HNO3氧化)。24O23O24O24O23O23O34O24O23O不能選用Ba(NO3)2溶液,因為在酸性條件下,S、HS、SO2等會被溶液中的N氧化為S,從而干擾原溶液中S的檢驗。檢驗S的正確操作為:待測液取清液有無白

6、色沉淀(判斷有無S)。2.S的檢驗的檢驗向溶液中加入鹽酸,將產生的氣體通入品紅溶液中,紅色褪去;或加入氯化鋇溶液生成白色沉淀,加入鹽酸,沉淀溶解并產生具有刺激性氣味的氣體。S+2H+SO2+H2O或S+Ba2+BaSO3BaSO3+2H+Ba2+SO2+H2O23O3O3O24O24O24O24O23O23O23O自測自測1判斷正誤,正確的劃“”,錯誤的劃“”。(1)SO2使溴水褪色與乙烯使KMnO4溶液褪色的原理相同()(2)用KOH溶液鑒別SO3(g)和SO2()(3)二氧化硫可廣泛用于食品的增白()(4)Na2S2O3溶液中加入稀硫酸的離子方程式:2S2+4H+S+3S+2H2O()(5

7、)SO2和SO3混合氣體通入Ba(NO3)2溶液可得到BaSO3和BaSO4()(6)H2、SO2、CO2三種氣體都可用濃H2SO4干燥()23O24O自測自測2將64g銅箔加入含2molH2SO4的濃H2SO4中,加熱。(1)銅箔能否完全溶解?請解釋原因不能不能,因為隨著反應的進行因為隨著反應的進行,濃濃H2SO4變變為稀為稀H2SO4,反應停止反應停止。(2)在反應后的溶液中再加入少量硝酸鈉晶體,銅箔表面又有氣泡冒出,其原因為在酸性條件下在酸性條件下,N可氧化銅箔可氧化銅箔,發生反應發生反應3Cu+2N+8H+3Cu2+2NO+4H2O。3O3O自測自測3某化學興趣小組為探究SO2的性質,

8、按下圖所示裝置進行實驗。請回答下列問題:(1)裝置A中盛放亞硫酸鈉的儀器名稱是,其中發生反應的化學方程式為;(2)實驗過程中,裝置B、C中產生的現象分別是、,這些現象分別說明SO2具有的性質是和;裝置B中發生反應的離子方程式為;(3)裝置D的目的是探究SO2與品紅作用的可逆性,請寫出實驗操作及現象;(4)尾氣可采用溶液吸收。答案答案(1)蒸餾燒瓶Na2SO3+H2SO4(濃)Na2SO4+SO2+H2O(2)溶液由紫紅色變為無色無色溶液中出現黃色渾濁還原性氧化性5SO2+2Mn+2H2O2Mn2+5S+4H+(3)品紅溶液褪色后,關閉分液漏斗的旋塞,點燃酒精燈加熱,溶液恢復為紅色(4)NaOH

9、解析解析(2)向Na2S溶液中通入SO2,最終生成了單質S,S為不溶于水的黃色固體。(3)要注意關閉分液漏斗旋塞,不再產生SO2后再加熱。4O24O二、環境污染與保護二、環境污染與保護1.環境污染環境污染:主要包括大氣污染、水污染、土壤污染等,還包括固體廢棄物、放射性、噪聲等污染。酸雨是造成環境污染的罪魁禍首之一。(1)酸雨大氣中的二氧化硫二氧化硫和二氧化氮二氧化氮等溶于水后形成酸性溶液,隨雨水降下,就可能成為酸雨,其pH小于小于5.6。(2)硫酸型酸雨的形成途徑途徑1:空氣中飄塵的催化作用,使空氣中的SO2發生反應2SO2+O22SO3,SO3+H2OH2SO4。途徑2:SO2+H2OH2S

10、O3,2H2SO3+O22H2SO4(寫反應方程式)。(3)酸雨的危害:直接破壞農作物、森林森林、草原,使湖泊酸化酸化,加快建筑物的腐蝕等。(4)酸雨的控制措施:a.調整能源結構結構;b.原煤脫硫脫硫;c.改進燃燒技術;d.對煤燃燒后的煙氣脫硫;e.開發氫能、風能、太陽能等清潔能源;f.嚴格控制SO2的排放等。2.空氣質量監測空氣質量監測空氣質量日報的主要內容包括“空氣污染指數”“空氣質量級別”“空氣質量狀況”“首要污染物”等。目前計入空氣污染指數的項目暫定為:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物和臭氧等。自測自測4化學在生產和日常生活中有著重要的應用。下列說法正確的是()A.汽車的排氣

11、管上裝有“催化轉化器”,使有毒的CO和NO反應生成N2和CO2B.向煤中加入適量石灰石,使煤燃燒產生的SO2最終生成CaSO3,可減少對大氣的污染C.高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維D.大量燃燒化石燃料排放的廢氣中含CO2、SO2,從而使雨水的pH=5.6即形成酸雨A答案答案AB項,向煤中加入適量石灰石,可使煤燃燒產生的SO2最終轉化為CaSO4;C項,制作光導纖維的是二氧化硅;D項,酸雨的pHH2SiO3C答案答案CSO2使酸性KMnO4溶液褪色是因為SO2具有還原性,與KMnO4發生了氧化還原反應。1-1下列實驗能證明某氣體一定為SO2的是()使澄清石灰水變渾濁使濕潤的藍色石蕊試紙變紅使

12、品紅溶液褪色通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,該沉淀溶于稀鹽酸通入溴水中,能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀產生A.都能證明B.都不能證明C.均能證明D.只有能證明D答案答案D二氧化碳也能使澄清石灰水變渾濁;酸性氣體都能使濕潤的藍色石蕊試紙變紅,如HCl;氯氣也可以使品紅溶液褪色;二氧化碳通入足量氫氧化鈉溶液中生成碳酸鈉,再加入氯化鋇也能產生可溶于稀鹽酸的白色沉淀。1-2下圖是檢驗某無色氣體A是SO2和CO2的混合氣體的裝置圖,按要求回答下列問題。(1)B中加入的試劑是,作用是。(2)C中加入的試劑是,作用是。(3)D中加入的試劑是,作用是。(4)實

13、驗時,C中應觀察到的現象是。答案答案(1)品紅溶液檢驗SO2(2)酸性KMnO4溶液除去SO2并檢驗SO2是否除盡(3)澄清石灰水檢驗CO2(4)酸性KMnO4溶液的顏色變淺但不褪成無色(或不褪色,或不褪成無色)解析解析檢驗二氧化硫用品紅溶液,吸收二氧化硫可用酸性KMnO4溶液,檢驗二氧化碳用澄清石灰水。在檢驗二氧化碳之前,必須除盡二氧化硫,因為二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁。C裝置的作用是除去SO2并檢驗SO2是否除盡,所以酸性高錳酸鉀溶液顏色變淺,但不能褪成無色,若褪成無色則不能證明二氧化硫已除盡。(1)較活潑金屬(如Zn)(2)不活潑金屬(如Cu)(3)鈍化:常溫下濃H2SO4使Fe、A

14、l鈍化,若加熱則可以繼續反應。22SO,H開始產生濃度變小后 產生2SO (),開始產生加熱濃度變小后 不再發生反應考點二濃硫酸與金屬的反應考點二濃硫酸與金屬的反應典例典例2探究Cu和濃硫酸的反應,下列裝置或操作正確的是()A.用裝置甲、乙制備和收集SO2B.用裝置甲、丙制備和稀釋CuSO4溶液C.用裝置乙、丁收集和檢驗SO2的漂白性D.用裝置甲、丁制備和探究SO2的漂白性答案答案DSO2的密度比空氣大,不能用向下排空氣法收集,A、C錯誤;Cu和濃硫酸反應后的溶液中含有較多硫酸,一般將其加入水中進行稀釋,故B錯誤。2-1某研究性學習小組為研究Cu與濃H2SO4的反應,設計如下實驗探究方案(裝置

15、中的固定儀器和酒精燈均未畫出):實驗選用細銅絲、98.3%H2SO4溶液、品紅溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等藥品。以下是該學習小組部分交流記錄及后續探究實驗的記錄。根據上述材料回答下列問題:(1)D、E兩容器中CCl4的作用是。(2)加熱過程中,觀察到A容器中出現大量白色煙霧,隨著反應的進行,三頸燒瓶下有白色沉淀生成,你認為該沉淀物是,分析可能的原因:。(3)對A裝置中的濃H2SO4和銅絲進行加熱,很快發現C容器中品紅溶液褪色,但始終未見D中澄清石灰水出現渾濁或沉淀。你的猜想是。設計實驗驗證你的猜想:。(4)實驗結束后,為了減少環境污染,排盡各裝置中的SO2,可采取的操作是。答案答

16、案(1)防止倒吸(2)CuSO4濃硫酸中含水少,生成的硫酸銅較多,濃硫酸的吸水作用使無水CuSO4析出(3)由于SO2的溶解度較大,澄清石灰水中Ca(OH)2的含量低,生成了Ca(HSO3)2溶液取樣后,向其中加入氫氧化鈉溶液,觀察是否有沉淀生成(或加熱、加鹽酸檢驗SO2氣體等方法)(4)打開A裝置導管上的活塞,用注射器向里注入空氣,最后再在B中加入NaOH溶液,塞上塞子,振蕩即可解析(1)SO2通入堿溶液中易發生倒吸,但SO2在CCl4中的溶解度較小,所以CCl4的作用是防止倒吸。(2)根據銅與濃硫酸反應的產物可推知,白色沉淀為無水硫酸銅。這是由于濃硫酸濃度較大,含水量少,再加上濃硫酸的吸水

17、作用,硫酸銅無法形成結晶水合物,只能生成無水硫酸銅。2-2某校研究性學習小組,探究一定量的濃硫酸與足量鋅充分反應產生的氣體產物,進行如下實驗:按圖組裝好實驗裝置,在A中加入5mL98%的濃硫酸和足量的鋅粒,微熱試管A,觀察到C、D、E中均有氣泡產生;隨后氣泡量減少,品紅溶液褪色,D中先出現渾濁后渾濁消失;反應較長時間后,C、D、E中的氣泡量又會明顯增加。試回答下列問題:(1)寫出A中從反應開始到停止可能發生反應的化學方程式:。(2)從甲、乙中選擇合適的裝置填入B、C中,并進行正確連接,a接、接b,c接、接d;D、E兩支試管中CCl4的作用是。(3)能證明濃硫酸具有強氧化性的實驗現象為;反應較長

18、時間后氣泡量又會明顯增加的原因是。(4)D中渾濁消失的離子反應方程式為。答案答案(1)Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4+SO2+2H2O、Zn+H2SO4(稀)ZnSO4+H2(2)3(或4)4(或3)21防倒吸(3)C中品紅溶液褪色濃H2SO4變成稀H2SO4后,與Zn反應放出H2(4)SO2+H2O+CaSO3Ca2+2HS解析解析(1)濃H2SO4具有強氧化性,與鋅反應產生SO2氣體,Zn+2H2SO4(濃)ZnSO4+SO2+2H2O;隨反應的進行,硫酸逐漸被消耗,濃硫酸變為稀硫酸,與Zn發生置換反應生成H2,Zn+H2SO4(稀)ZnSO4+H2。(2)從圖示看,C裝置應是檢驗SO

19、2氣體的,應選擇甲裝置,B處需接一安全裝置。(3)濃H2SO4的強氧化性表現在S被還原,生成SO2,SO2可使品紅溶液褪色。(4)D中渾濁消失是因為過量的SO2與CaSO3反應生成Ca(HSO3)2。3O24O1.-2是硫元素的最低價態,只有還原性;、既有氧化性,又有還原性,但以還原性為主;+6是硫元素的最高價態,只有氧化性(如濃H2SO4)。2.當硫元素的化合價升高或降低時,一般升高或降低到其相鄰的價態。2S0S4S4S6S考點三硫元素的價態變化規律(教師用書專用)如H2O2O33.硫元素處于相鄰價態的物質間一般不發生氧化還原反應。如S和H2S、S和SO2、SO2和濃H2SO4之間不發生氧化

20、還原反應。4.含硫物質的連續氧化含硫物質的連續氧化H2SSO2SO3H2SO4SSO2SO3H2SO42S0S4S6S符合ABCD轉化關系的還有:氮元素鈉元素:NaNa2ONa2O2NaOH典例典例3下圖表示某固態單質A及其化合物之間的轉化關系(某些產物和反應條件已略去)。化合物B在常溫常壓下為氣體,B和C的相對分子質量之比為4 5,化合物D是重要的工業原料。(1)寫出A在加熱條件下與H2反應的化學方程式。(2)寫出E與A的氫化物反應生成A的化學方程式。(3)寫出一個由D生成B的化學方程式。(4)將5mL0.10molL-1的E溶液與10mL0.10molL-1的NaOH溶液混合。寫出反應的離

21、子方程式;反應后溶液的pH7(填“大于”“小于”或“等于”),理由是;加熱反應后的溶液,其pH(填“增大”“不變”或“減小”),理由是。答案答案(1)S+H2H2S(2)H2SO3+2H2S3S+3H2O(3)2H2SO4(濃)+CCO2+2SO2+2H2O(4)H2SO3+2OH-S+2H2O大于Na2SO3是強堿弱酸鹽,水解后溶液呈堿性增大水解是吸熱反應,加熱使S水解程度增大,因而pH增大解析解析由題圖及題意知,B和C是A的兩種氧化物且B和C的相對分子質量之比為4 5,由此可推出A是S,B是SO2,C是SO3,D是H2SO4,E是H2SO3。23O23O3-1已知X為一種常見酸的濃溶液,能

22、使蔗糖粉末變黑。A與X反應的轉化關系如圖所示,其中反應條件及部分產物均已略去,則下列有關說法正確的是()A.X使蔗糖變黑的現象主要體現了X的強氧化性B.若A為鐵,則足量A與X在室溫下即可完全反應C.若A為碳單質,則將C通入少量的澄清石灰水中,一定可以觀察到有白色沉淀產生D.工業上,B轉化為D的反應條件為高溫、常壓、使用催化劑D答案答案DX為一種常見酸的濃溶液,能使蔗糖粉末變黑,則X是濃硫酸;D和水反應生成硫酸,則D是三氧化硫;B和氧氣反應生成三氧化硫,則B是二氧化硫。A項,X使蔗糖變黑的現象主要體現了X的脫水性;B項,常溫下,鐵遇濃硫酸發生鈍化,所以不能完全反應;C項,濃硫酸和碳反應生成二氧化

23、碳、二氧化硫和水,二氧化碳和少量氫氧化鈣反應生成可溶性的碳酸氫鈣;D項,工業上,二氧化硫轉化為三氧化硫的反應條件為高溫、常壓、使用催化劑。3-2在下列物質轉化中,A是一種正鹽,D的相對分子質量比C的相對分子質量大16,E是酸,當X無論是強酸還是強堿時,都有如下的轉化關系:ABCDE當X是強酸時,A、B、C、D、E均含同一種元素;當X是強堿時,A、B、C、D、E均含另外同一種元素。請回答:(1)A是,Y是,Z是。(2)當X是強酸時,E是,寫出B生成C的化學方程式:。(3)當X是強堿時,E是,寫出B生成C的化學方程式:。答案答案(1)(NH4)2SO2H2O(2)H2SO42H2S+3O22SO2

24、+2H2O(3)HNO34NH3+5O24NO+6H2O解析解析由D的相對分子質量比C的相對分子質量大16,容易聯想D比C分子增加1個氧原子,則D可能是氧化物,而E為酸,則應為含氧酸。A為正鹽,與堿反應生成的物質能連續氧化,最后生成含氧酸,可推知A是銨鹽:ANH3NONO2HNO3;而A與強酸反應時,生成的物質也能連續氧化,最后生成含氧酸,則A為硫化物(含S2-):AH2SSO2SO3H2SO4。綜上所述可確定A是(NH4)2S。所謂關系式法,就是根據有關物質之間的數量關系,建立起已知量和未知量之間的關系式進行計算的方法。其實質依然是利用守恒關系,以最簡單的方式表達出來。對于多步進行的連續反應,根據中間產物的紐帶關系,找出原料和最終產物的關系式,再進行計算,可使解題步驟、運算過程大為簡化。最常見多步反應的關系式有:工業制硫酸:FeS22SO22SO32H2SO4;工業制