高中化學必修課程PAGEPAGE1第2節硫的轉化第1課時不同價態硫元素之間的轉化[核心素養發展目標]1.了解含硫物質在自然界中的存在與轉化過程，并能通過實驗探究了解不同價態含硫物質的相互轉化，增強科學探究與創新意識。2.能從物質類別和化合價的角度認識硫、二氧化硫、三氧化硫的性質，并能設計實驗進行驗證，分析、解釋有關的實驗現象，培養證據推理和模型認知能力。一、自然界中的硫1.自然界中不同價態硫元素之間的轉化(1)硫的存在①自然界中游離態的硫存在于火山口附近或地殼的巖層里，煤中也含有少量硫。②自然界中化合態的硫廣泛存在于硫酸鹽、硫化物、火山噴發時釋放的氣體中、地下水里、動植物體內。(2)自然界中不同價態硫元素間的轉化(3)不同類別含硫物質中硫元素的化合價硫元素化合價物質類別氫化物單質氧化物含氧酸含氧酸鹽＋6－－SO3H2SO4Na2SO4＋4－－SO2H2SO3Na2SO30－S－－－－2H2S－－－－2.認識硫單質(1)物理性質①單質硫俗稱硫黃，是一種黃色或淡黃色的固體，很脆，易研成粉末；②不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳；③熔點和沸點都不高。(2)同素異形體①概念：由同一種元素組成的性質不同的幾種單質。②硫的同素異形體有多種，如正交硫和單斜硫等。③常見非金屬元素的同素異形體：金剛石和石墨、白磷和紅磷、O2和O3等。(3)硫的性質實驗探究實驗操作實驗現象用灼熱的玻璃棒觸及一端，當混合物呈紅熱狀態后，移開玻璃棒，混合物繼續保持紅熱，最終生成黑色固體熔化后的硫粉在氧氣中燃燒，發出藍紫色火焰，同時可聞到刺激性氣味實驗結論該反應為放熱反應，反應生成黑色的硫化亞鐵(FeS)硫能夠在氧氣中燃燒，反應生成二氧化硫(SO2)(4)化學性質①寫出下列反應的化學方程式②硫與熱堿液反應生成金屬硫化物和亞硫酸鹽。如3S＋6NaOHeq\o(=,\s\up7(△))2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，該反應中硫體現氧化性和還原性。該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1。(5)硫黃的用途硫黃主要用于制造硫酸、化肥、火柴及殺蟲劑等，還用于制造火藥、煙花爆竹等。(1)從物質類別和元素化合價角度理解硫的化學性質：H2eq\o(S,\s\up6(－2))、Na2eq\o(S,\s\up6(－2))、Feeq\o(S,\s\up6(－2))eq\o(,\s\up7(被還原))eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(→,\s\up7(被氧化))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2、eq\o(S,\s\up6(＋4))Oeq\o\al(2－,3)、eq\o(S,\s\up6(＋6))Oeq\o\al(2－,4)(2)硫在一定條件下與大多數金屬反應生成相應的金屬硫化物，與變價金屬反應生成其低價金屬硫化物。(3)硫與氧氣反應，不論氧氣是否足量、濃度如何，其一步反應都只能生成SO2，不能生成SO3。(1)試管內壁上附有硫單質時，能否用酒精洗滌，如不能，用什么洗滌？提示因為硫微溶于酒精，所以不能用酒精洗滌。應用二硫化碳或熱的氫氧化鈉溶液溶解洗滌。(2)單質間發生化合反應，能否生成Fe2S3或CuS?提示不能。單質硫與變價金屬鐵或銅化合只能生成FeS或Cu2S。(3)鐵與硫反應生成FeS，與氯氣反應生成FeCl3，能否說明氯氣的氧化性比硫強？提示能。氯氣將鐵氧化為＋3價，而硫只能將鐵氧化為＋2價。相關鏈接硫與銀、汞的反應及其應用一般說來，S不能使具有可變化合價的金屬顯高價，且S與大多數金屬的反應需在加熱條件下才能完成，但是S與Hg、Ag等不活潑金屬的反應在常溫下就能進行，且能使Hg顯高價。①利用Ag和S的反應可以鑒別出真假銀：用一布條沾上少量硫黃粉末在待鑒別的器皿表面用力摩擦，若摩擦處出現黑斑則說明是真銀，否則為假銀。②利用Hg和S的反應可以消除溫度計、氣壓計、血壓計等被打破后汞的毒害，所以若汞不慎灑落在地面上，要立即打開門窗通風，并盡量設法收集起來，殘余的部分可覆蓋硫粉處理，以免汞蒸氣中毒。二、實驗室里研究不同價態硫元素之間的轉化1.實驗原理硫元素常見的化合價有－2、0、＋4和＋6，其中－2價為硫元素的最低化合價，＋6價為硫元素的最高化合價。根據氧化還原反應的規律，低價態的硫向高價態轉化時需加入氧化劑，高價態的硫向低價態轉化時需加入還原劑。2.實驗探究預期轉化選擇試劑實驗操作和現象實驗結論H2O、H2S、SO2將H2S和SO2通入水中，生成淡黃色沉淀(或溶液變渾濁)SO2與H2S反應生成單質硫eq\o(S,\s\up6(＋4))O2→H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4SO2、新制氯水、氯化鋇溶液將SO2通入新制氯水中，溶液淺黃綠色褪去；再向溶液中滴入氯化鋇溶液，產生白色沉淀SO2在水中能被強氧化劑氧化為SOeq\o\al(2－,4)H2SO4→SO2銅片、濃硫酸加熱銅片和濃硫酸的混合物，有刺激性氣味氣體生成H2SO4被金屬銅還原為SO2不同價態硫元素間轉化的思維模型相關鏈接硫單質及其化合物之間的轉化規律(1)鄰位價態原則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，即臺階式升降，如H2eq\o(S,\s\up6(－2))eq\o(,\s\up7(O2不足),\s\do5(H2，△))eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2S))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2eq\o(→,\s\up7(O2))eq\o(S,\s\up6(＋6))O3(2)相鄰價態的粒子不發生氧化還原反應：如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發生氧化還原反應。(3)歸中規律當硫元素的高價態粒子與低價態粒子反應時，一般生成中間價態，如2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O,2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4=3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。(4)含硫物質的連續氧化規律硫元素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(H2S\o(→,\s\up7(足量O2))SO2\o(→,\s\up7(O2))SO3\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4,S\o(→,\s\up7(O2))SO2\o(→,\s\up7(O2))SO3\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4))三、二氧化硫的性質1.物理性質二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易液化，易溶于水。2.實驗探究實驗操作實驗現象溶液顏色變紅色溶液先變紅，振蕩后褪色，再加熱后溶液顏色恢復紅色實驗結論SO2的水溶液顯酸性SO2具有漂白性，能與品紅生成無色化合物，但生成的化合物不穩定3.化學性質(1)二氧化硫與氯氣的漂白性比較(2)可逆反應的含義可逆反應是在相同條件下能同時向正、反兩個方向進行的反應。(1)二氧化硫溶于水，所得溶液中硫元素存在于哪幾種微粒中？提示SO2、H2SO3、HSOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)。二氧化硫溶于水，與水反應生成亞硫酸，該反應為可逆反應；亞硫酸不能完全電離，電離方程式為：H2SO3H＋＋HSOeq\o\al(－,3)，HSOeq\o\al(－,3)H＋＋SOeq\o\al(2－,3)。(2)氯氣和二氧化硫都能使品紅溶液褪色，原理是否相同？若將等物質的量的氯氣和二氧化硫氣體相混合后漂白能力是否會增強？提示氯氣使品紅溶液褪色是因為氯氣與水反應生成的次氯酸具有強氧化性，可以將有色物質氧化成無色物質，此過程是不可逆的，而二氧化硫使品紅溶液褪色是可逆的。若將等物質的量的氯氣和二氧化硫氣體相混合后，在溶液中發生反應SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl，從而失去漂白能力。(3)易錯辨析①褪色不都是漂白，有機色質(如紙張、布條)被氧化或因為發生化合反應而褪色稱為漂白，無機離子或分子因為發生氧化還原反應而褪色不叫漂白，如SO2將MnOeq\o\al(－,4)還原為Mn2＋，不是漂白。②SO2的漂白是“化合型”漂白，即與有色物質化合生成無色不穩定化合物，與SO2是酸性氣體、有還原性無關。SO2的漂白具有選擇性，不能漂白酸堿指示劑。相關鏈接(1)根據SO2分子中S的價態可知，SO2中的S在反應中既可得到電子也可失去電子，既具有氧化性又具有還原性。SO2的性質可總結為“三性一特性”：“三性”指氧化性(主要指SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O)、還原性(能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色)、酸性氧化物的通性；“一特性”指漂白性(能使品紅溶液褪色，但加熱后溶液又恢復紅色)。(2)三氧化硫的性質與制法①標準狀況下，SO3是一種無色固體，熔點(16.8℃)、沸點(44.8℃)較低。②SO3是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，主要反應如下：③工業上可將SO2催化氧化制得SO3，然后將SO3溶于水制取硫酸。涉及的主要反應為2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3、SO3＋H2O=H2SO4(工業實際生產中是用98.3%的濃硫酸吸收SO3)。1.硫在自然界中的循環過程如下圖所示，下列說法不正確的是()A.石油和煤等化石燃料中含有硫元素B.大氣中的二氧化硫只來源于火山噴發產生的氣體C.地殼中的硫元素常以硫化物和硫酸鹽的形式存在D.動植物遺體被微生物分解后，可產生SOeq\o\al(2－,4)和SO2[答案]B[解析]大氣中的二氧化硫主要來源于化石燃料的燃燒、火山噴發和微生物的分解。2.某物質只由一種元素組成，該物質不可能是()A.混合物 B.純凈物C.單質 D.化合物[答案]D[解析]該物質不可能是化合物，可能是一種單質或是幾種單質的混合物，如氧氣和臭氧。3.0.1mol某單質與足量的硫充分反應后，質量增加1.6g，則該單質是()A.CuB.FeC.AlD.Ca[答案]A[解析]由題意可知，1.6g即為參與反應的硫的質量，則n(S)＝0.05mol，該單質與硫的物質的量之比為2∶1，因此該單質為銅。4.在加熱條件下：H2Seq\o(=,\s\up7(△))S↓＋H2，硫元素在此反應中表現出()A.酸性 B.不穩定性C.氧化性 D.還原性[答案]D[解析]反應中硫元素的化合價由－2價升高為0價，表現還原性。5.下列反應中，SO2做還原劑的是()A.SO2＋NaOH=NaHSO3B.SO2＋H2O2=H2SO4C.SO2＋2H2S=3S↓＋2H2OD.2Mg＋3SO2=S＋2MgSO3[答案]B[解析]選項B中，二氧化硫中硫元素化合價升高，二氧化硫做還原劑。6.下列變化，需要加入還原劑才能實現的是()A.H2SO4→SO2 B.H2S→SO2C.S→SO2 D.SOeq\o\al(2－,3)→SO2[答案]A[解析]含硫物質與加入的還原劑反應時，硫元素的化合價降低。7.下列氣體中，無色有毒、能污染大氣，能用堿液吸收的是()A.一氧化碳B.二氧化碳C.二氧化硫D.氯氣[答案]C[解析]一氧化碳、二氧化硫、氯氣有毒，一氧化碳不能與堿液反應，氯氣為黃綠色。8.下列反應中，不能說明SO2是酸性氧化物的是()A.SO2＋H2OH2SO3B.SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2OC.2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3D.SO2＋CaO=CaSO3[答案]C[解析]酸性氧化物的性質主要是與堿反應生成鹽和水、與水反應只生成相應酸、與堿性氧化物反應生成鹽，而C項中SO2被氧化，只能說明SO2具有還原性。9.下列變化可以說明SO2具有漂白性的是()A.SO2通入溴水中，溴水褪色B.SO2通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液的紫紅色褪去C.SO2通入品紅溶液中，溶液的紅色褪去D.SO2通入滴有酚酞的氫氧化鈉溶液中，溶液的紅色褪去[答案]C[解析]A、B項，二氧化硫氣體通入溴水或酸性高錳酸鉀溶液中，溶液褪色，體現了二氧化硫的還原性，錯誤；C項，二氧化硫使品紅溶液褪色，體現了二氧化硫的漂白性，正確；D項，滴有酚酞的氫氧化鈉溶液呈紅色，通入SO2后發生反應：SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O，溶液的紅色褪去，體現了SO2是酸性氧化物的性質，錯誤。10.如下圖，利用培養皿探究SO2的性質。實驗時向Na2SO3固體上滴幾滴濃硫酸，立即用另一表面皿扣在上面。下表中對實驗現象的描述或所做的解釋不正確的是()選項實驗現象解釋ABaCl2溶液變渾濁SO2與BaCl2溶液反應產生了BaSO3沉淀BNa2S溶液變渾濁SO2與