高中化學 專題4 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展 第三單元 含硫化合物的性質和應用 第3課時 硫和含硫化合物的相互轉化學案 蘇教版必修1-蘇教版高一必修1化學學案

第3課時硫和含硫化合物的相互轉化[學習目標定位]1.知道硫的存在及其化學性質，會寫有關的化學方程式。2.能夠從硫元素化合價的變化角度理解不同含硫物質之間的相互轉化，知道影響它們轉化的因素，會寫有關的化學方程式。一、硫的存在和性質1．硫元素的存在(1)游離態(tài)：存在于火山噴口附近或地殼的巖層里。(2)化合態(tài)：主要以硫化物和硫酸鹽的形式存在。例如硫鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)、石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)。2．硫的性質(1)物理性質硫俗稱硫黃，是一種黃色晶體，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。(2)化學性質例1下列關于硫的說法不正確的是()A．試管內壁附著的硫可用二硫化碳溶解除去B．游離態(tài)的硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層里C．單質硫既有氧化性，又有還原性D．硫在過量純氧中的燃燒產物是三氧化硫答案D解析硫單質或含硫物質在空氣中燃燒時應生成SO2，而不能直接生成SO3?！究键c】硫的存在與性質【題點】硫的綜合思維拓展實驗室除去試管內壁附著硫的兩種方法：(1)物理法：加二硫化碳(CS2)溶解；(2)化學法：加熱的氫氧化鈉溶液溶解。3S＋6NaOHeq\o(=,\s\up7(△))2Na2S＋Na2SO3＋3H2O硫既表現氧化性，又表現還原性。例2下列化合物能由兩種單質直接化合生成的是()A．Fe2S3 B．CuSC．SO3 D．SO2答案D解析硫的氧化性較弱，與變價金屬鐵、銅化合時，只能生成低價態(tài)的金屬硫化物FeS和Cu2S?！究键c】硫的存在與性質【題點】硫的化學性質二、硫和含硫化合物相互轉化1．不同價態(tài)硫的轉化通過氧化還原反應實現：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(tài)，即臺階式升降，可用下圖表示(1)H2Seq\o(,\s\up7(①O2不足),\s\do5(④H2、△))Seq\o(,\s\up7(②O2),\s\do5(⑤H2S))SO2eq\o(→,\s\up7(③O2))SO3寫出③④⑤的化學方程式(選考)③________________________________________________________________________；④________________________________________________________________________；⑤________________________________________________________________________。(2)Na2Seq\o(,\s\up7(①O2),\s\do5(②NaOH))Seq\o(,\s\up7(③NaOH),\s\do5(④Na2S、H＋))Na2SO3eq\o(→,\s\up7(⑤O2))Na2SO4寫出①②⑤的化學方程式(選考)①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；⑤________________________________________________________________________。答案(1)③2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3④S＋H2eq\o(=,\s\up7(△))H2S⑤SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O(2)①2Na2S＋O2＋2H2O=4NaOH＋2S↓②3S＋6NaOHeq\o(=,\s\up7(△))2Na2S＋Na2SO3＋3H2O⑤2Na2SO3＋O2=2Na2SO42．相同價態(tài)硫的轉化通過非氧化還原反應實現：寫出②③④反應的化學方程式：②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________；④________________________________________________________________________。答案②H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O③Na2SO3＋H2SO4(濃)=Na2SO4＋H2O＋SO2↑④Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO31除硫元素以外，中學階段常見的符合Aeq\o(→,\s\up7(O2))Beq\o(→,\s\up7(O2))Ceq\o(→,\s\up7(H2O))D轉化關系的還有：①鈉元素：Naeq\o(→,\s\up7(O2))Na2Oeq\o(→,\s\up7(O2))Na2O2eq\o(→,\s\up7(H2O))NaOH②碳元素：Ceq\o(→,\s\up7(O2))COeq\o(→,\s\up7(O2))CO2eq\o(→,\s\up7(H2O))H2CO32S2－和SOeq\o\al(2－,3)在中性或堿性條件下可共存，只有在酸性環(huán)境中才發(fā)生反應：2S2－＋SOeq\o\al(2－,3)＋6H＋=3S↓＋3H2O。3含＋6價硫的化合物不一定都有強氧化性，如濃硫酸具有氧化性，而稀硫酸、硫酸鹽中的硫元素均不表現氧化性。例3Na2SO3中有＋4價的硫，它既有氧化性又有還原性，現有試劑：溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、H2SO4、NaOH溶液、氨水。(1)要證明Na2SO3具有還原性，應選用的試劑有________________________，看到的現象是________________，反應的離子方程式為___________________________________________。(2)要證明Na2SO3具有氧化性，應選用的試劑有________________________，看到的現象是________________，反應的離子方程式為__________________________________________。(3)證明H2SO3的酸性小于H2SO4，選用的試劑有________________________，反應的現象是______________，反應的離子方程式為____________________________________________。答案(1)Na2SO3溶液、溴水溴水褪色SOeq\o\al(2－,3)＋Br2＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－＋2H＋(2)Na2SO3溶液、Na2S溶液、H2SO4有黃色渾濁出現SOeq\o\al(2－,3)＋2S2－＋6H＋=3S↓＋3H2O(3)Na2SO3溶液、H2SO4有刺激性氣味的氣體產生SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=SO2↑＋H2O解析(1)要證明Na2SO3具有還原性，應選用氧化性物質溴水。向Na2SO3溶液中滴加溴水，溴水褪色，說明Na2SO3具有還原性。(2)要證明Na2SO3具有氧化性，應選用還原性物質Na2S溶液和H2SO4。先加入少量H2SO4，使反應在酸性環(huán)境中進行，為反應提供H＋，再向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液，若溶液中出現黃色渾濁，說明有單質硫生成，也說明Na2SO3具有氧化性。(3)要證明H2SO3的酸性小于H2SO4，應選用的試劑為Na2SO3溶液和H2SO4，向Na2SO3溶液中滴加硫酸，若有氣泡產生，說明H2SO3的酸性小于H2SO4。例4下圖表示物質A～F之間的轉化關系，其中A為淡黃色固體物質，B、C為無色溶液，D為氣體，E、F為白色沉淀。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)寫出各物質的化學式：A__________，B___________，C_____________，D__________，E___________，F_____________。(2)寫出下列反應的化學方程式：B→A：______________________________________________________________________。B→C：______________________________________________________________________。(3)寫出C→F的離子方程式：___________________________________________________。(4)在A～F六種物質中，既有氧化性又有還原性的是________(填字母)。答案(1)SH2SO3H2SO4SO2BaSO3BaSO4(2)H2SO3＋2H2S=3S↓＋3H2OH2SO3＋Cl2＋H2O=H2SO4＋2HCl(3)SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓(4)ABDE解析中學階段學過的淡黃色固體物質有S、Na2O2和AgBr，其中能與O2反應的是硫，則D為SO2，B為H2SO3，E為BaSO3，C為H2SO4，F為BaSO4。硫元素的最高正價為＋6價，最低負價為－2價。含處于中間價態(tài)硫元素的物質，既具有氧化性又具有還原性。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)硫的非金屬性較強，所以只以化合態(tài)存在于自然界中()(2)硫是一種組成某些蛋白質的生命元素()(3)石油、煤等化石燃料中常含有硫元素()(4)硫在空氣中燃燒生成二氧化硫，在氧氣中燃燒生成三氧化硫()(5)S能氧化Fe，使Fe生成＋3價鐵的化合物()(6)分離黑火藥中的硝酸鉀、木炭、硫黃要用到二硫化碳、水及過濾操作()(7)硫與金屬或非金屬反應時均作氧化劑()(8)不能由單質直接化合而制得CuS、CuCl2、Fe2S3、FeCl2()(9)含硫化合物間的轉化，既可以通過氧化還原反應實現，也可以通過非氧化還原反應實現()(10)Cu(或Fe)與Cl2反應生成高價態(tài)氯化物，而Cu(或Fe)與S反應生成低價態(tài)的硫化物，所以氧化性：Cl2>S()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×(9)√(10)√2．除去試管壁上的附著的硫，可采用的方法是()A．通入氫氣后加熱B．伸入灼熱的鐵絲C．用水洗滌D．用二硫化碳洗滌后再用水洗答案D解析硫與氫氣反應需要加熱，實驗操作復雜，且產物硫化氫有毒；硫與鐵反應需要加熱，其產物硫化亞鐵固體會附著在試管壁上；硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，試管壁上的硫可用二硫化碳溶解而除去。【考點】硫的存在與性質【題點】硫的綜合3．硫的氧化性不如氧氣強，在下列敘述中不能說明這一事實的是()A．S＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))SO2，O2是氧化劑、S是還原劑B．S是淡黃色固體，O2是無色氣體C．氫硫酸放置在空氣中易變渾濁(2H2S＋O2=2S↓＋2H2O)D．S和Cu反應只能生成Cu2S(硫化亞銅)，而O2與Cu反應生成CuO答案B解析A項，S與O2化合時，O2作氧化劑，硫作還原劑，說明氧氣的氧化性比硫強；B項，不同單質的氧化性強弱與單質的存在狀態(tài)無必然聯系；C項，氫硫酸放置在空氣中易變渾濁，是氧氣將硫置換出來，說明氧氣的氧化性比硫強；D項，S可以將Cu氧化生成Cu2S(Cu的化合價為＋1)，而O2可以將Cu氧化為CuO(Cu的化合價為＋2)，說明氧氣的氧化性比硫強。4．下列有關硫及其化合物的說法正確的是()A．SO2、H2SO3均具有還原性，故濃硫酸能氧化SO2和H2SO3B．H2S與濃硫酸在不同的條件下反應的氧化產物只能是SO2C．單質eq\o(→,\s\up7(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O))酸eq\o(→,\s\up7(＋NaOH))鹽，能按照上述轉化關系直接轉化的可以是硫元素D．硫黃礦制備硫酸經歷兩步：Seq\o(→,\s\up7(O2/點燃))SO3eq\o(→,\s\up7(H2答案C5．在通常情況下，A為固體單質，能發(fā)生如下轉化關系，其中化合物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(yè)原料。請回答：(1)寫出A→E的化學式：A____________，B______________，C______________，D________________，E________________。(2)寫出下列轉化的化學方程式：B→C：________________________________________________________________________；D→B：________________________________________________________________________；B→E：________________________________________________________________________。答案(1)SSO2SO3H2SO4H2SO3(2)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O[或Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O等]SO2＋H2OH2SO3解析該題的突破口在固態(tài)單質A跟空氣反應生成的B為氣體，符合這種轉化的只有非金屬單質C、S，在空氣中燃燒生成CO、CO2、SO2氣體，但CO、CO2不能實現圖中的轉化，所以A是S，B是SO2，C是SO3，D是H2SO4，E是H2SO3。最后驗證B和C的相對分子質量之比確為4∶5。[對點訓練]題組一硫的存在與性質1．下列關于硫的敘述中不正確的是()A．在自然界中既有化合態(tài)的硫又有游離態(tài)的硫B．游離態(tài)的硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層里C．實驗室常用酒精除去附著在試管壁上的硫黃D．硫是黑火藥的主要成分之一答案C解析硫在自然界中既能以化合態(tài)(主要為硫化物和硫酸鹽)又能以游離態(tài)(火山噴口附近或地殼巖層)的形式存在。硫俗稱硫黃，是一種黃色固體，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，常用二硫化碳除去試管內壁附著的硫單質。【考點】硫的存在與性質【題點】硫的存在及其物理性質2．關于硫的敘述正確的是()A．硫的非金屬性較強，在自然界中只以化合態(tài)存在B．可用水溶解過濾分離硝酸鉀和硫黃的混合物C．硫與金屬或非金屬反應時都作氧化劑D．硫的氧化性比氯氣強答案B解析硫在自然界中的存在形式既有化合態(tài)又有游離態(tài)；硝酸鉀易溶于水，硫黃不溶于水，用水溶解過濾可分離二者的混合物；硫與金屬、氫氣等反應時作氧化劑，硫與氧氣等反應時作還原劑；硫的氧化性比氯氣弱(硫與鐵反應生成硫化亞鐵，氯氣與鐵反應生成氯化鐵)?！究键c】硫的存在與性質【題點】硫的綜合3．下列關于單質硫的性質的說法正確的是()A．單質硫跟金屬單質的反應中硫都是氧化劑B．單質硫跟金屬單質的反應都需要加熱或點燃C．單質硫跟非金屬單質的反應中硫都是還原劑D．單質硫跟非金屬單質的反應中硫都是氧化劑答案A解析金屬元素在硫化物中的化合價只有正價，硫元素的化合價一定是負價，單質硫在跟金屬單質的反應中都是氧化劑；在單質硫跟金屬單質的反應中，S與Hg反應不需要加熱；如果單質硫跟氧化性弱的非金屬單質如H2反應，則顯氧化性；如果單質硫跟氧化性強的非金屬單質如O2反應，則顯還原性。4．下列物質在一定條件下能夠與硫黃發(fā)生反應，且硫作還原劑的是()A．O2B．FeC．H2D．Zn答案A解析硫是較活潑的非金屬元素，能與許多金屬、非金屬發(fā)生反應。硫與活潑非金屬單質氧氣反應時，表現出還原性；硫與金屬單質、氫氣等反應時，表現出氧化性；硫與變價金屬反應時，一般生成低價金屬的硫化物?！究键c】硫的存在與性質【題點】硫的化學性質5．下列化合物中，不能由組成該化合物的兩種元素的單質直接化合而成的是()A．SO2 B．SO3C．FeS D．H2S答案B解析由于S的氧化性相對O2和Cl2較弱，只能將變價金屬氧化成較低價態(tài)，故S與Cu、Fe化合，分別生成Cu2S、FeS，S與O2直接化合只能生成SO2，S與H2化合生成H2S。題組二硫及其化合物間的相互轉化6．下列物質能與SO2在一定條件下發(fā)生反應的是()①NaOH②氯氣③空氣④氫硫酸⑤Na2SO3⑥Na2CO3A．①②④⑤ B．②③⑤⑥C．② D．①②③④⑤⑥答案D解析SO2與NaOH、Cl2、O2、H2S、Na2SO3、Na2CO3發(fā)生的反應分別為①SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O，②SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl，③2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3，④SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O，⑤SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3，⑥SO2＋Na2CO3=Na2SO3＋CO2。7．下列反應中，SO2作還原劑的是()A．SO2＋NaOH=NaHSO3B．SO2＋H2O2=H2SO4C．SO2＋2H2S=3S↓＋2H2OD．2Mg＋3SO2=S＋2MgSO3答案B解析B項，二氧化硫中硫元素化合價升高，SO2作還原劑。8．(2018·金華中學段考)向BaCl2溶液中通入SO2氣體后，未見沉淀，繼續(xù)通入下列物質仍未出現明顯變化的是()A．NH3 B．Cl2C．CO2 D．H2S答案C解析向BaCl2溶液中通入SO2氣體后，二氧化硫與水反應生成亞硫酸，亞硫酸不與氯化鋇反應，故未見沉淀。若繼續(xù)通入NH3，則其可以與亞硫酸反應生成亞硫酸銨，進而與氯化鋇反應生成亞硫酸鋇沉淀；若繼續(xù)通入Cl2，其可以把亞硫酸氧化為硫酸，進而與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀；若繼續(xù)通入H2S，則其可以與亞硫酸反應生成硫沉淀。只有通入CO2仍未出現明顯變化。9．單質X與濃H2SO4共熱，反應中X與H2SO4的物質的量之比為1∶2，則X元素在生成物中的化合價可能為()①＋1②＋2③＋3④＋4A．②④B．③④C．①②D．①③答案A解析若X為金屬，X＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))XSO4＋SO2↑＋2H2O，則X為＋2價。若X為非金屬，X＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))XO2＋2SO2↑＋2H2O，則X為＋4價。10．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A11．能實現下列物質間直接轉化的元素是()單質eq\o(→,\s\up7(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O))酸或堿eq\o(→,\s\up7(＋NaOH或HCl))鹽A．鎂B．硫C．銅D．鐵答案B解析鎂、銅和鐵對應的氧化鎂、氧化銅、氧化鐵不能直接和水反應。12．(2018·諸暨中學段考)有一白色粉末X，對它進行如下實驗：則X固體為()A．Na2SO4 B．Na2SO3C．Na2CO3 D．(NH4)2SO4答案B解析Na2SO4、(NH4)2SO4與硫酸不反應，A、D錯誤；Na2SO3與硫酸反應生成二氧化硫氣體，二氧化硫通入適量的氫氧化鈉中，若生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉與氯化鋇反應生成亞硫酸鋇白色沉淀，亞硫酸鋇與鹽酸反應，沉淀溶解；亞硫酸鈉與溴水反應生成硫酸根和溴離子，溴水褪色，硫酸根與氯化鋇反應生成白色沉淀硫酸鋇；亞硫酸鈉加熱濃縮過程被氧化，最后得到白色粉末為硫酸鈉，符合流程，B正確；Na2CO3與硫酸反應生成二氧化碳氣體，二氧化碳氣體與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，碳酸鈉與溴水反應使溴水褪色，但產物為溴化鈉，與氯化鋇不反應，不符合流程，C錯誤。[綜合強化]13．某化學小組欲探究不同價態(tài)硫元素間的轉化，請回答下列問題：(1)除膠頭滴管、酒精燈外，你認為本實驗必不可少的一種玻璃儀器是__________。(2)請幫他們完成以下實驗報告：實驗目的：探究三種價態(tài)(0、＋4、＋6)硫元素間的相互轉化。選用試劑：硫黃、濃硫酸、二氧化硫、氯水、硫化氫、銅片、氧氣。實驗記錄(畫斜線部分不必填寫)：實驗編號預期的轉化選擇的試劑實驗現象結論(用化學方程式表示)①S→SO2硫黃、氧氣②SO2→S二氧化硫、硫化氫③SO2→H2SO4二氧化硫、氯水氯水褪色④濃硫酸→SO2問題討論：從三種價態(tài)(0、＋4、＋6)硫元素間的相互轉化還可得到規(guī)律：當硫元素處于最低價時只有________性，處于最高價時只有________性，處于中間價時既有________性，又有________性。(3)根據以上規(guī)律判斷，下列物質中既有氧化性，又有還原性的有________(填字母)。A．Cl2B．NaC．Na＋D．Cl－E．SO2答案(1)試管(2)如表所示①藍紫色火焰②SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O③SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl④銅片、濃硫酸Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O還原氧化氧化(或還原)還原(或氧化)(3)AE解析(1)該實驗的進行還需一種試劑的反應容器，選試管最合適。(2)①硫黃在氧氣中燃燒，產生藍紫色火焰；②SO2具有弱氧化性，可氧化H2S中－2價的硫元素，SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O；③SO2具有較強還原性，可被Cl2氧化：SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl；④濃硫酸具有強氧化性，可被Cu還原而生成SO2。(3)Cl2中氯元素為0價，處于中間價態(tài)；SO2中硫元素為＋4價，處于中間價態(tài)，因而Cl2和SO2既有氧化性，又有還原性。14．(2018·舟山市期末)長期存放的亞硫酸鈉可能會部分氧化，現通過實驗來測定某無水亞硫酸鈉試劑的純度。實驗步驟如下：①稱量ag樣品，置于燒杯中；②加入適量蒸餾水，使樣品溶解；③加入稀鹽酸，使溶液呈強酸性，再加過量的BaCl2溶液；④過濾，用蒸餾水洗滌沉淀；⑤加熱干燥沉淀物；⑥將沉淀物冷卻至室溫后，稱量；⑦重復⑤⑥操作直到合格，最后得到bg固體。回答下列問題：(1)亞硫酸鈉固體放置在空氣中發(fā)生氧化的反應方程式為______________________________。(2)步驟③中加鹽酸使溶液呈強酸性的目的是________________________________________。(3)步驟⑦的“合格”標準是_____________________________________________________。(4)實驗測得樣品中無水亞硫酸鈉的質量分數是______________________________________。答案(1)2Na2SO3＋O2=2Na2SO4(2)除去SOeq\o\al(2－,3)，使得加BaCl2溶液時不生成BaSO3沉淀(3)相鄰的兩次稱量所得數據相差不超過±0.1g(或者說加熱至恒重)(4)1－142b/233解析(2)要測定亞硫酸鈉的純度，需要先測出藥品中硫酸鈉的質量，需要使用氯化鋇將硫酸根離子轉化成硫酸鋇沉淀，所以加鹽酸酸化除去溶液中的亞硫酸根離子。(3)重復⑤⑥操作直到合格，最后得到bg固體，“合格”的標準是稱量至恒重，即兩次稱量相差不超過0.1g，(4)硫酸鋇沉淀質量為bg，硫酸鋇的物質的量為n(BaSO4)＝n(Na2SO4)＝eq\f(bg,233g·mol－1)＝eq\f(b,233)mol，樣品中亞硫酸鈉的純度為w(Na2SO3)＝1－eq\f(\f(b,233)mol×142g·mol－1,ag)＝1－142b/233a15．在通常狀況下，A為固態(tài)單質。根據如圖所示轉化關系，回答下列問題：(1)寫出A、C、E的化學式：A__________，C__________，E__________。(2)寫出下列反應的化學方程式：①E→C________________________________________________________________________。②C→D________________________________________________________________________。(3)B與E的濃溶液__________(填“能”或“不能”)發(fā)生反應，若能反應，則反應