第一单元 含硫化合物的性质
第1课时 二氧化硫的性质和应用
[核心素养发展目标] 1.了解硫元素在自然界中的存在形式,单质硫的物理、化学性质及硫与氧气的反应。2.了解SO2的物理性质,掌握SO2的化学性质,能够从化合价的角度预测、分析和解释SO2的化学性质。3.能够依据实验现象对二氧化硫的性质提出可能的假设;并设计实验验证,能够建立假设、结论与证据之间的关系。
一、硫
1.自然界中的硫元素
2.单质硫的物理性质
黄色或淡黄色固体,俗称硫黄,质脆,易研成粉末,密度比水大,难溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2。
3.单质硫的化学性质
(1)硫黄的燃烧:S+O2SO2。
(2)丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂:HgSHg+S、Hg+S===HgS。
(3)黑火药燃烧:S+3C+2KNO3K2S+3CO2↑+N2↑。
(1)硫黄在空气或纯氧中燃烧均生成SO2,在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰。
(2)温度计的水银碰洒后,可用硫粉覆盖:Hg+S===HgS。
(1)某固体呈黄色,则该固体一定是硫黄( )
(2)等质量的S6和S8所含的硫原子数目相同( )
(3)试管内壁沾有硫粉,可以用CS2洗涤,也可以用蒸馏水洗涤( )
(4)硫在过量氧气中燃烧的产物是SO3( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
1.下列关于硫的叙述不正确的是( )
A.在自然界中既有化合态的硫又有游离态的硫
B.游离态的硫在火山喷口附近或地壳的岩层中容易见到
C.实验室常用酒精除去附着在试管内壁上的硫黄
D.硫是黑火药的主要成分之一
答案 C
解析 硫在自然界中既能以化合态(主要为硫化物和硫酸盐)又能以游离态(火山喷口附近或地壳岩层)的形式存在。硫单质俗称硫黄,是一种黄色或淡黄色固体,难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳,实验室常用二硫化碳除去试管内壁附着的硫单质。
2.下列关于硫的叙述正确的是( )
A.硫的非金属性较强,所以只以化合态的形式存在于自然界中
B.“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂”不涉及化学变化
C.硫与金属或非金属反应均作为氧化剂
D.1.6 g硫与6.4 g铜反应能得到8.0 g纯净硫化物
答案 D
解析 不能由元素的非金属性强弱来判断非金属元素在自然界中的存在形式,如O、N、S元素的非金属性都较强,但在自然界中均存在游离态的单质O2、N2、S,A项不正确;涉及化学反应:HgSHg+S、Hg+S===HgS,B项不正确;硫与非金属性比它强的非金属单质(如O2、Cl2)反应时作还原剂,C项不正确,硫与铜化合只能生成硫化亚铜:
2Cu + S Cu2S
128 32 160
6.4 g 1.6 g 8.0 g
D项正确。
二、二氧化硫的性质和应用
1.SO2的物理性质
SO2是一种无色、有刺激性气味的气体,其密度大于空气,易溶于水。
2.SO2的化学性质
(1)实验探究
实验操作 现象 结论
吸入10 mL H2O,测pH 针筒内气体体积减小,pH试纸显红色 SO2气体易溶于水,并与水发生反应,生成物显酸性
滴入BaCl2溶液无明显现象,然后滴入3%的H2O2溶液,出现白色沉淀 ①SO2的水溶液与BaCl2溶液不反应; ②SO2具有还原性,可被H2O2氧化成SO,与Ba2+反应生成BaSO4白色沉淀
振荡后溶液红色褪去,再加热溶液恢复红色 SO2具有漂白性,但生成的无色物质不稳定
(2)化学性质
①酸性氧化物的性质
②还原性
③漂白性
漂白原理:SO2能与某些有色物质化合生成无色物质,该无色物质不稳定,受热条件下会分解而恢复原来的颜色。
实验室常用品红溶液检验SO2。
(1)漂白是针对有机化合物的,如品红褪色、有色布条褪色。SO2也能与KMnO4反应,现象溶液为紫色褪去,但不是漂白,而是体现SO2的还原性。
(2)SO2的漂白具有选择性和可逆性的特点,只漂白品红溶液,不能漂白石蕊等试剂。
(3)SO2也具有氧化性:SO2+2H2S===2H2O+3S↓。
3.H2SO3的性质
亚硫酸是一种弱酸,容易被氧化剂氧化,生成硫酸。
(1)弱酸性
H2SO3??H++HSO(弱电解质)。
(2)还原性
2H2SO3+O2===2H2SO4,离子方程式:2H2SO3+O2===4H++2SO。
H2SO3+H2O2===H2SO4+H2O,离子方程式:H2SO3+H2O2===2H++SO+H2O。
4.SO2的应用
二氧化硫可用来漂白纸浆以及草编织物等。在严格控制用量的情况下,二氧化硫可被添加到食品中作为漂白剂、防腐剂和抗氧化剂。
(1)SO2作纸浆漂白剂,没有发生化学变化( )
(2)SO2通入品红溶液中褪色与SO2通入溴水中褪色的原理相同( )
(3)SO2作为酸性氧化物时与CO2性质相似( )
(4)SO2有毒,任何情况下都不能作食品添加剂( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
1.将SO2通入品红溶液中并加热,现象:品红不褪色;将Cl2通入品红溶液中并加热,现象:品红褪色;将等物质的量的SO2和Cl2同时通入同一品红溶液,现象:品红不褪色,原因:Cl2与SO2恰好反应:SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4,无漂白性物质存在。
2.列举你知道的常见的漂白剂。
提示 活性炭、过氧化氢、过氧化钠、氯水、次氯酸、次氯酸盐、臭氧、二氧化硫。
比较三类常见的漂白剂
类型 举例 原理 特点
氧化型 HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等 将有机色质内部“生色团”破坏掉 不可逆、持久
加合型 SO2 与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质 可逆、不持久
吸附型 活性炭 将有色物质(色素)吸附而褪色 物理变化
1.银耳本身为淡黄色,某地出产一种雪耳,颜色洁白如雪,其制作过程如下:将银耳堆放在密封状况良好的塑料棚内,在棚的一端支一口锅,锅内放硫黄,加热使硫黄熔化并燃烧,两天左右雪耳就制成了。雪耳无法炖烂,且对人体有害,制作雪耳利用的是( )
A.硫的还原性
B.二氧化硫的漂白性
C.二氧化硫的还原性
D.硫的漂白性
答案 B
解析 硫黄燃烧生成的二氧化硫具有漂白性,使淡黄色的银耳变成洁白如雪的雪耳。
2.如图是研究二氧化硫性质的微型实验装置。现用60%的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,且不易污染空气。下列说法错误的是( )
A.紫色石蕊试液变蓝色
B.品红溶液褪色
C.溴水橙色褪去
D.含酚酞的NaOH溶液红色变浅
答案 A
解析 SO2气体与水反应生成H2SO3,紫色石蕊试液遇酸变红色,不会变蓝色,故A错误。
3.下列说法正确的是( )
A.因为SO2具有漂白性,所以它能使品红溶液、溴水、KMnO4(H+)、紫色石蕊试液褪色
B.能使品红溶液褪色的不一定是SO2
C.SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同
D.等物质的量的SO2和Cl2相遇在溶液中具有漂白能力
答案 B
解析 SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,能使品红溶液褪色是因其具有漂白性,SO2不能使指示剂褪色,A项错误;SO2漂白属于加合型,活性炭属于吸附型,漂白粉、Na2O2属于氧化型,C项错误;等物质的量的SO2和Cl2相遇在溶液中反应生成H2SO4和HCl,从而失去漂白能力,D项错误。
4.书写下列反应的离子方程式。
(1)向NaOH溶液中通入少量SO2:SO2+2OH-===SO+H2O。
(2)将SO2通入饱和NaHCO3溶液中:SO2+2HCO===2CO2+SO+H2O。
(3)向Ba(OH)2溶液通入少量SO2:Ba2++2OH-+SO2===BaSO3↓+H2O。
题组一 硫的存在和性质
1.下列说法正确的是( )
A.根据化合价可知,S在化学反应中只能作还原剂
B.试管内壁上的硫黄可用CS2清洗
C.S+O2SO2,S被氧化,作氧化剂
D.硫的氧化性比氯气的强
答案 B
解析 A项,0价是S元素的中间价态,所以S既可作氧化剂,又可作还原剂;B项,S易溶于CS2,所以可以用CS2清洗试管内壁的硫黄;C项,S被氧化,作还原剂;D项,S的氧化性比Cl2弱。
2.下列说法正确的是( )
A.硫是一种难溶于水的黄色晶体
B.硫与金属反应时作氧化剂,与非金属反应时作还原剂
C.硫与铁反应时生成硫化铁
D.硫在自然界中仅以化合态形式存在
答案 A
题组二 二氧化硫的性质及应用
3.下列有关二氧化硫的说法正确的是( )
A.二氧化硫可抑制酒中细菌的生长,故可在葡萄酒中添加适量二氧化硫
B.二氧化硫能使品红溶液褪色,且加热后溶液不恢复原来的颜色
C.二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色,体现了二氧化硫的漂白性
D.二氧化硫属于碱性氧化物,可以用NaOH溶液吸收
答案 A
解析 二氧化硫能使品红溶液褪色,原因是SO2与某些有色物质反应生成不稳定的无色物质,该无色物质受热后分解,品红溶液恢复原来的颜色,B项错误;高锰酸钾具有强氧化性,二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色,体现了二氧化硫的还原性,C项错误;SO2属于酸性氧化物,可以用NaOH溶液吸收,D项错误。
4.大约4 000年前,埃及人已经用硫燃烧生成的二氧化硫漂白布匹。在古罗马著名诗人荷马的著作里讲到硫燃烧有消毒和漂白作用。下列物质都具有漂白性:①潮湿的氯气、②二氧化硫、③活性炭、④过氧化钠,其漂白原理相同的是( )
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
答案 C
解析 潮湿的氯气(有次氯酸生成)、过氧化钠都是氧化型漂白剂;二氧化硫是加合型漂白剂;活性炭是吸附型漂白剂。
5.实验室收集二氧化硫气体时应选用的装置是( )
答案 D
6.下列关于SO2的说法不正确的是( )
A.SO2能使品红溶液褪色,是因为SO2具有漂白性
B.SO2在空气中极易被氧化为SO3
C.SO2通入Na2SO3或NaHCO3溶液中均能发生反应
D.氯水中通入一定量的SO2可降低氯水的漂白性
答案 B
解析 SO2具有漂白性,可以使品红溶液褪色,A正确;SO2与O2需在催化剂、加热条件下才可反应生成SO3,B错误;SO2能与Na2SO3溶液反应生成NaHSO3,能与NaHCO3溶液反应生成CO2气体,C正确。
7.将SO2气体通入KIO3 淀粉溶液中,溶液先变蓝后褪色,此过程中SO2表现出( )
A.漂白性 B.氧化性和漂白性
C.还原性 D.还原性和漂白性
答案 C
解析 SO2气体通入KIO3 淀粉溶液中,溶液先变蓝后褪色,变蓝可知碘元素的化合价降低生成碘单质,而硫元素的化合价升高,二氧化硫表现还原性;之后二氧化硫与碘发生氧化还原反应生成硫酸和HI,溶液褪色,硫元素的化合价升高,二氧化硫表现还原性。
8.(2022·德州高一检测)SO2通入下列溶液中,溶液颜色发生变化,说明SO2具有漂白性的是( )
①酸性KMnO4溶液 ②溴水 ③碘水 ④氯水 ⑤品红溶液
A.①④ B.②③ C.全部 D.⑤
答案 D
解析 SO2与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应,从而使酸性KMnO4溶液褪色,SO2表现还原性;SO2与溴水、碘水、氯水发生的反应均可表示为SO2+X2+2H2O===H2SO4+2HX(X表示Cl、Br、I),SO2表现还原性,从而使溴水、碘水、氯水褪色;SO2使品红溶液褪色表现了其漂白性。
9.CO2气体中含有少量SO2,欲得到纯净、干燥的CO2,通过如图所示的洗气瓶,①②两瓶中所装的试剂应该是( )
A.①NaOH溶液;②浓硫酸
B.①浓硫酸;②NaOH溶液
C.①饱和NaHCO3;②浓硫酸
D.①浓硫酸;②Na2CO3溶液
答案 C
解析 CO2和SO2都是酸性氧化物,通过NaOH溶液,全部被吸收,无法得到CO2,A、B错误;亚硫酸的酸性强于碳酸,SO2与饱和NaHCO3溶液反应生成CO2,然后用浓硫酸干燥CO2,C正确;碳酸钠与CO2反应:Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,会吸收CO2,D错误。
10.欲测定烟雾中SO2的含量,可做下列实验:取100 L该烟雾(标准状况),通过盛放100 mL过氧化氢(H2O2)水溶液的吸收瓶,使它们充分反应,生成硫酸。在吸收后的水溶液中加入足量BaCl2溶液,生成白色沉淀,经测定其质量为11.65 g,则该烟雾中SO2的体积分数是( )
A.1.12% B.2.24%
C.3.36% D.无法计算
答案 A
解析 含有SO2的烟雾通过H2O2水溶液,SO2被氧化成H2SO4,再加入BaCl2溶液,生成BaSO4沉淀,根据硫元素守恒可得如下关系式,设烟雾中含SO2的体积为x,则
SO2 ~ H2SO4 ~ BaSO4
22.4 L 233 g
x 11.65 g
x==1.12 L,所以SO2的体积分数为×100%=1.12%。
11.下列说法错误的是( )
A.二氧化硫能漂白某些物质,说明它具有氧化性
B.二氧化硫的水溶液能使紫色石蕊试液变红,但不能使之褪色
C.将足量二氧化硫通入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色,说明二氧化硫具有还原性
D.二氧化硫漂白过的草帽过一段时间后又会恢复到原来的颜色
答案 A
12.下列物质能与SO2气体反应,但无沉淀生成的是( )
①溴水 ②Ba(OH)2溶液 ③石灰水 ④Na2CO3溶液 ⑤H2SO4 ⑥Na2SO4 ⑦Na2SO3
A.只有① B.①④⑤
C.④⑥⑦ D.①④⑦
答案 D
解析 ①二氧化硫与溴水发生氧化还原反应生成硫酸和溴化氢,不会生成沉淀;②少量二氧化硫与Ba(OH)2反应生成亚硫酸钡沉淀,过量二氧化硫与Ba(OH)2反应生成亚硫酸氢钡;③少量二氧化硫与Ca(OH)2反应生成亚硫酸钙沉淀,过量二氧化硫与Ca(OH)2反应生成亚硫酸氢钙;④二氧化硫与碳酸钠反应生成亚硫酸钠、二氧化碳和水,不产生沉淀;⑦二氧化硫与亚硫酸钠反应生成亚硫酸氢钠,不会产生沉淀。
13.将SO2和X气体分别通入BaCl2溶液中,没有沉淀生成,若同时通入,有沉淀生成,则X气体不可能是( )
A.CO2 B.NH3 C.Cl2 D.H2S
答案 A
解析 SO2与CO2都不与BaCl2反应,同时通入也不会产生沉淀,A选;通入氨气,溶液呈碱性,可生成BaSO3沉淀,B不选;Cl2、SO2通入水中会反应生成H2SO4和HCl,H2SO4与BaCl2反应生成BaSO4沉淀,C不选;H2S和SO2反应生成S单质和水,D不选。
14.Na2SO3中的S为+4价,它既有氧化性又有还原性,现有试剂:溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀硫酸、NaOH溶液。
(1)要证明Na2SO3具有还原性,应选用的试剂是________________,看到的现象是________________,反应的离子方程式为_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)要证明Na2SO3具有氧化性,应选用的试剂是_________________________,看到的现象是______________________,反应的离子方程式为____________________________________。
答案 (1)溴水 溴水褪色 SO+Br2+H2O===SO+2Br-+2H+
(2)Na2S溶液、稀硫酸 有淡黄色沉淀析出 SO+2S2-+6H+===3S↓+3H2O
解析 (1)要证明Na2SO3具有还原性,应选用具有氧化性的溴水。向Na2SO3溶液中滴加溴水,溴水褪色,说明Na2SO3具有还原性。(2)要证明Na2SO3具有氧化性,应选用具有还原性的Na2S溶液和稀硫酸。先加入少量稀硫酸,为反应提供H+,再向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液,若溶液中出现淡黄色沉淀,说明有单质硫生成,也说明Na2SO3具有氧化性。
15.某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按如图所示装置进行实验。[已知:Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O]
请回答下列问题:
(1)装置A中盛放浓硫酸和亚硫酸钠的仪器名称分别是____________、____________。
(2)反应后,装置B中产生的现象是________________,发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)装置C中的现象是________________,表现了SO2的____________;装置D中的现象是________________,发生反应的化学方程式为________________________________________。
(4)装置E的目的是探究SO2与品红溶液作用的可逆性,请写出实验操作及现象:________________________________________________________________________。
(5)装置F的作用是________________,倒扣漏斗的作用是________________。
答案 (1)分液漏斗 圆底烧瓶
(2)溶液的黄绿色褪去(或溶液褪色) SO2+Cl2+2H2O===4H++2Cl-+SO
(3)溶液的紫色褪去(或溶液褪色) 还原性 有淡黄色沉淀生成 2H2S+SO2===3S↓+2H2O
(4)将试管E在酒精灯上加热,溶液恢复红色
(5)吸收多余的SO2 防止倒吸
解析 浓硫酸与Na2SO3发生反应:Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O,SO2能使氯水及酸性KMnO4溶液褪色,在反应中SO2表现还原性;SO2与装置D中的H2S发生反应:SO2+2H2S===3S↓+2H2O,从而使溶液变浑浊,该反应中SO2表现氧化性;SO2能使品红溶液褪色,但加热后溶液又恢复红色,说明SO2与品红溶液的作用具有可逆性;装置F用于吸收多余的SO2,因为SO2易与NaOH溶液反应,采用倒扣漏斗可防止液体倒吸。