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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一课时 硫和二氧化硫
1、自然界中硫及其化合物
石膏(CaSO4·2H2O)
黄铁矿(FeS2)
H2S
SO2
SO3
H2SO3
H2SO4
S
芒硝(Na2SO4·10H2O)
黄铜矿(CuFeS2)
1. 物理性质:
黄色晶体,质脆,易研成粉末,难溶于水,
微溶于酒精,易溶于CS2(二硫化碳)。
一、硫(俗称硫黄)
存在形态
—火山喷口附近或地壳的岩层里
—主要以 和 的形式存在
游离态
化合态
硫化物
硫酸盐
如:硫铁矿FeS2 黄铜矿CuFeS2 石膏CaSO4 2H2O
芒硝Na2SO4 10H2O等
或存在于石油、天然气、煤、蛋白质等有机物中
硫是一种重要的非金属元素,在元素周期表的位置: 。
S原子结构示意图: 。
O
S
2. 硫的化学性质
F
Cl
S
氧化性
还原性
① S+H2 == H2S
△
②S+Fe FeS
③S+2Cu Cu2S
④S+O2 SO2
点燃
补充: 3S+6NaOH Na2SO3+2Na2S+3H2O
Fe、Cu与S反应生成低价的化合物,Fe、Cu与Cl2反应生成高价的化合物,故Cl2的氧化性大于S。
(1)硫元素在自然界中只存在化合态,没有游离态( )
(2)高价态的含硫物质要实现向低价态含硫物质转化,一定发生还原反应( )
(3)要洗涤试管壁上附着的硫单质,不能用水洗,可以用酒精洗涤( )
(4)硫和铁、铜在加热条件下生成Fe2S3和CuS( )
(5)单质硫在纯氧中燃烧,其氧化产物为SO3( )
(6)硫是一种非金属单质,与其他单质反应,只能作氧化剂( )
(7)清除室内洒落的汞可用硫粉覆盖 ( )
判断正误
×
√
×
×
×
×
√
3. 硫的用途
S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑
黑火药(一硝二磺三木炭)
1. SO2的物理性质
二:二氧化硫(SO2)
色、态、味 密度 溶解性 毒性
_____________________ 比空气____ ___________________ _____
无色有刺激性气味的气体
大
易溶于水
有毒
2. SO2化学性质
制备:Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O
(1)酸性氧化物(跟CO2对比)
①与水反应
②与碱反应
③与碱性氧化物反应
④与盐反应
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O ,
SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O;
SO2+NaOH=NaHSO3
2SO2+Ca(OH)2=Ca(HSO3)2
SO2+NaHCO3=NaHSO3+CO2
SO2+2NaHCO3=Na2SO3+CO2+H2O
SO2+CaO CaSO3
SO2+H2O H2SO3
2. SO2化学性质
少量
少量
过量
过量
(煤脱硫)
紫色石蕊溶液变红
可逆反应
CO2/SO2不能使 CaCl2 、 BaCl2 产生沉淀
如何除CO2中的SO2 ?
(2)二氧化硫与氯水的漂白性比较
(2)SO2的漂白性
视频2
SO2与生活
(3)SO2的强还原性(+4 → +6)
能被X2(X=Cl、Br、I)、O2、KMnO4(H+)溶液等强氧化剂所氧化,生成SO42-
SO2+Cl2+2H2O =
(溶液由浅黄绿色变为无色)
SO2+Br2+2H2O =
(溶液由橙色变为无色)
①与卤素单质反应:
X2+SO2+2H2O===H2SO4+2HX (X=Cl、Br、I)
②与酸性高锰酸钾反应:
5SO2+2MnO4 -+2H2O =
(溶液由紫红色变为无色)
5SO2+2KMnO4+2H2O =
③与氧气反应:
H2SO4+2HBr
H2SO4+2HCl
K2SO4 + 2MnSO4+2H2SO4
5SO42- +2Mn2+ +4H+
SO2+2H2S===
(4)SO2的氧化性(+4 → 0)
3S+2H2O
二氧化硫与氢硫酸:SO2+2H2S=3S↓+2H2O 溶液中产生黄色沉淀
判断正误
(1)SO2的水溶液中存在SO2、H2SO3的原因是SO2与H2O的反应为可逆反应( )
(2)SO2可使溴水褪色,是因为SO2有漂白性( )
(3)SO2通入氢硫酸、硫化钠溶液中都会出现淡黄色沉淀,表现了SO2的氧化性。( )
(4)SO2气体通入BaCl2溶液产生白色沉淀BaSO3( )
(5)某气体通入品红溶液后,品红溶液褪色,则该气体一定是SO2( )
(6)SO2通入紫色石蕊溶液中先变红色后褪色( )
(7)SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是SO2的漂白性,加热后溶液颜色不复原。( )
(8)要除去混在CO2中的SO2 , 可让气体通过碳酸钠溶液( )
(9)SO2在空气中很容易被O2氧化 ( )
√
×
√
×
×
×
×
×
×
2.判断下列有关SO2性质的叙述不正确的是________(填序号)。
①能使澄清石灰水变浑浊。
②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红。
③能使品红溶液褪色。
④通入BaCl2溶液生成白色沉淀。
⑤通入足量的NaOH溶液中再加BaCl2溶液产生白色沉淀,该沉淀能溶于盐酸。
⑥通入溴水中能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀生成。
⑦1 mol二氧化硫与足量水反应生成1 mol亚硫酸。
⑧实验室制备SO2时,多余的SO2可用碱液吸收。
④⑦
分析这套实验装置,说出反应现象,写出相应的化学方程式
检验SO2和CO2同时存在的一般流程
目的 .
选用试剂 B.品红溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.品红溶液 E.澄清的石灰水
预期现象
目的 。
选用试剂 B.品红溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.澄清的石灰水
预期现象
①
②
检验SO2和CO2同时存在的一般流程
流程设计 检验SO2 除去SO2 检验SO2是否除尽 检验CO2
选用试剂 B.品红溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.品红溶液 E.澄清的石灰水
预期现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊
流程设计 检验SO2 除去SO2+检验SO2是否除尽 检验CO2
选用试剂 B.品红溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.澄清的石灰水
预期现象 褪色 溶液颜色变浅,但不褪色 变浑浊
①
②
1.物理性质:
2. 化学性质:酸性氧化物的通性
①与水反应:
②与碱性氧化物反应:
③与碱反应:
熔点为16.8℃,沸点为44.8℃,常温下为无色液体,标况下为无色固体,加热后为气体
注意:不能说在标准状态下1mol SO3所占的体积为22.4L。
SO3+H2O = H2SO4(放出大量热)
SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O
SO3+CaO=CaSO4
三、三氧化硫SO3
SO2与BaCl2溶液不反应,
但SO3与BaCl2溶液产生白色沉淀
二氧化硫
分类观
(酸性氧化物
与CO2类似)
价态观
(还原性和
弱氧化性)
特性——漂白性:使品红溶液褪色
SO2+H2O H2SO3
SO2+NaOH === Na2SO3+H2O
SO2+Ca(OH)2 === CaSO3+H2O
2SO2+Ca(OH)2 === Ca(HSO3)2
2SO2+O2 2SO3
2H2SO3+O2 === 2H2SO4
SO2+Br2+2H2O === H2SO4+2HBr
H2O2+SO2 === H2SO4
2H2S+SO2 === 3S↓+2H2O
催化剂
△
知识小结
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二课时 硫酸及硫酸根离子的检验
一.硫酸(H2SO4)—— (1)工业制法
①制备SO2:
②制备SO3:
③吸收SO3:
SO3+H2O===H2SO4
4FeS2+11O2 === 2Fe2O3+8SO2
高温
===
2SO2+O2 2SO3
△
催化剂
点燃
S+O2===SO2
思考1:工业上制取硫酸常用浓硫酸而不用水吸收SO3?
SO3与水反应为放热反应,易产生酸雾,影响SO3的吸收
稀硫酸
完全电离
H2SO4=2H++SO42-
酸的通性
浓度增大
浓硫酸
主要以
分子形式存在
H2SO4
自身特性
(2)稀硫酸的化学性质
硫酸是强酸,具有酸的通性。
(2) 酸的通性
与指示剂显色
石蕊变红
与活泼金属反应
如Zn、Fe
与碱反应
如NaOH
与碱性氧化物反应
如CuO
与盐反应
如Na2CO3
(1) 电离方程式
稀硫酸
H++OH-=H2O
2H++CO32- = H2O+CO2↑
2 H+ + CuO = Cu2+ + H2O
2 H+ + Fe =Fe2+ + H2↑
与某些离子生成沉淀
(Ba2+、Ag+、Ca2+)
①物理性质:无色粘稠液体,难挥发,沸点高,密度大于水,与水任意比例互溶,溶于水放出大量的热。
(3)浓硫酸
问:如何稀释浓硫酸?
将浓硫酸沿着容器内壁缓慢地注入水中,并用玻璃棒不断搅拌,使产生的热量迅速扩散。
②浓硫酸的吸水性
可用来干燥与它不起反应的气体,如 H2、O2、Cl2、CO2、CO、CH4、SO2、N2、NO2、NO、HCl。
不能干燥碱性气体(NH3)和还原性气体(H2S、HBr、HI)
吸水性:浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分,常用做干燥剂
CuSO4·5H2O
浓 H2SO4
CuSO4 + 5H2O
蓝色
白色
C12H22O11
浓硫酸
12C + 11H2O
(蔗糖)
③脱水性:浓硫酸能将有机物中的氧、氢元素按水的组成比脱去
④强氧化性
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
==
△
设计一个实验检验反应产生的气体成分
品红溶液褪色检验SO2的存在
KMnO4颜色变浅除去SO2气体
不褪色
检验SO2是否除尽
浑浊
检验CO2
白色变为蓝色检验H2O的存在
(1) 2mol 的浓H2SO4与足量的铜反应,可制得多少SO2 ?
(2) 浓硫酸在这个反应中体现了什么性质?
(3) 实验室用金属和酸反应制取氢气时,为什么用稀硫酸、而不用浓硫酸?
【浓H2SO4与Cu】
Cu+2H2SO4(浓) === CuSO4+SO2↑+2H2O
常温下,浓硫酸能使Fe、Al金属表面形成一层致密的氧化膜而钝化,从而阻止浓硫酸与铁、铝继续反应。
视频
小结:浓硫酸的强氧化性
③与还原性化合物反应,如H2S、HBr等(浓硫酸不能干燥H2S、HBr)
1.高沸点——制取挥发性酸
2.吸水性——做干燥剂
3.脱水性——做催化剂
4.酸性——去金属表面的氧化物、制取硫酸盐、制造化肥
5.强氧化性——制炸药
硫酸的用途——化学工业之母
(1)可以用稀硫酸洗涤金属表面的氧化物( )
(2)浓硫酸有脱水性,因此可以用于干燥H2、CO2等气体( )
(3)浓硫酸使蓝矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末,体现了浓硫酸的脱水性( )
(4)金属铜在常温下放入浓硫酸无现象,是浓硫酸把铜钝化了( )
(5)100 mL 18.0 mol·L-1的浓硫酸和足量铜反应生成SO2的分子数目为0.9NA( )
×
√
×
×
×
(6)浓硫酸有强烈的吸水性,因此可以干燥SO2、H2S、HI、NH3等气体( )
(7)蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中,主要体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性( )
(8)常温下,浓硫酸与铁、铝不反应( )
√
×
×
二、硫酸根离子的检验
先加稀盐酸的目的是___________________________。
防止 、 、Ag+干扰
待测液
取清液
产生白色沉淀,
即可确定判断有
②再加入BaCl2溶液,若存在 ,发生反应的离子方程式为____________________。
===BaSO4↓
现在我们炒菜用的精盐又细又白,粗盐中含有不溶性的泥沙以及一些可溶性的硫酸盐、CaCl2、MgCl2等杂质。你知道精盐是由粗盐经过什么样的程序制得的吗?
实验步骤 实验操作
①溶解 用托盘天平称取5 g粗盐放入烧杯中,然后加入20 mL水,用玻璃棒 ,使粗盐溶解,得到粗盐水。
搅拌
②沉淀 向粗盐水中依次滴加过量的氯化钡溶液、氢氧化钠溶液、饱和碳酸钠溶液,使________________ _ 完全沉淀析出。
粗盐的提纯
④中和 向滤液中滴加盐酸,用玻璃棒搅拌,直到_____
,并用pH试纸检验,使滤液呈中性或微酸性。
无气
泡冒出
③过滤 将烧杯静置后过滤,除去生成的沉淀和不溶性杂质、过滤中玻璃棒的作用是 ,滤液呈 性
引流
碱
⑤蒸发 将滤液倒入蒸发皿,用酒精灯加热,并用玻璃棒不断 。当蒸发皿中出现 时,停止加热。利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。冷却后,得到除去杂质离子的精盐。
搅拌
较多固体
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第三课时 不同价态含硫物质的转化
S
S
0
-2
试剂: Na 2S 溶液、O2
操作步骤: Na 2S 溶液中通入O2
溶液中有淡黄色浑浊,PH试纸显蓝色
实验现象:
S
S
0
+4
试剂: S、NaOH溶液
操作步骤: S粉中加入NaOH溶液,加热
预期实验现象:硫粉逐渐消失
S
+
-2
S
S
+6
+4
试剂: Na 2SO3 溶液、O2
Na 2SO3 溶液中通入O2
无明显实验现象
预期实验现象:
操作步骤:
预期实验现象:
操作步骤:
S
S
+6
+4
试剂: Na 2SO3 溶液、 KMnO4溶液
KMnO4溶液中滴入Na 2SO3 溶液
溶液紫红色褪去
预期实验现象:
操作步骤:
S
S
+6
+4
试剂: Na 2SO3 溶液、 溴水
溴水中滴入Na 2SO3 溶液
溴水褪色
预期实验现象:
操作步骤:
S
S
+6
+4
试剂: 浓H 2SO4、 铜丝
将铜丝伸入浓硫酸中加热
溶液变为蓝色,有气泡产生
预期实验现象:
操作步骤:
试剂: Na 2SO3 溶液、 Na 2S 溶液、 浓H2SO4、水
操作步骤: Na 2S溶液中滴入Na 2SO3 溶液 , 再滴加稀H2SO4
预期实验现象:溶液出现黄色浑浊
2S2- + SO32- + 6H+ = 3S↓ + 3H2O
S
S
0
+4
S
+
-2
化合价
0
+4
+6
-2
物质类别
氢化物
氧化物
酸
盐
SO2
Na2SO4
FeS
H2S
S
SO3
单质
Cu2S
H2SO4
H2SO3
Na2SO3
CaSO4
CaSO3
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
Na2S
① S+H2 == H2S
△
②S+Fe FeS
③S+2Cu Cu2S
④ 3S+6NaOH Na2SO3+2Na2S+3H2O
⑤S+O2 SO2
点燃
⑥SO2+H2O H2SO3
⑦SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
⑧SO2 + 2H2S === 3S↓+2H2O
⑨
SO2+Cl2+2H2O =
⑩ SO2+Br2+2H2O =
5SO2+2MnO4—+2H2O =
5SO2+2KMnO4+2H2O =
H2SO4+2HBr
H2SO4+2HCl
K2SO4 + 2MnSO4+2H2SO4
5SO42— +2Mn2+ +4H+
Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O
SO3+H2O===H2SO4
C+2H2SO4(浓)===
CO2↑+2SO2↑+2H2O
△
Cu+2H2SO4(浓) === CuSO4+SO2↑+2H2O
SO3+Ca(OH)2 = CaSO4 ↓+H2O
2CaSO3 +O2===2CaSO4