人教版（2019）高中化学必修第二册 《不同价态含硫物质的转化》名师学案（含答案）

第3课时　不同价态含硫物质的转化
课程标准 核心素养
1.认识硫元素在物质中具有不同价态，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的转化。2.能从物质类别和元素价态变化的视角，说明硫及其化合物的转化路径，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。 1.科学探究与创新意识：能与同伴合作进行实验探究，如实观察、记录实验现象，能根据实验现象形成初步结论。2.科学态度与社会责任：能运用硫及其化合物知识分析讨论生产、生活中简单的化学问题(如环境保护等)，认识化学科学对社会可持续发展的贡献。
1．自然界中硫的存在和转化
火山喷发 喷口附近 H2S←S―→SO2―→SO3 ↓ ↓ H2SO3　H2SO4
地表附近 石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)
岩层深处 黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)
2.实验探究不同价态含硫物质的转化
(1)不同价态硫元素的转化与性质
(2)实验探究不同价态含硫物质的转化
转化目标(价态变化) 转化前的含硫物质 选择试剂(氧化剂或还原剂) 转化后的含硫物质 预期现象
－2→0 Na2S溶液 氯水 S 溶液黄绿色褪去，有黄色沉淀产生
0→－2 S粉末 Na Na2S 产生轻微的爆炸声
0→＋4 S 浓硫酸 SO2 有刺激性气味气体产生
＋4→0 SO2 H2S S 有黄色固体产生
＋6→＋4 浓硫酸 Cu SO2 红色固体逐渐溶解，有刺激性气味气体产生
＋4→＋6 Na2SO3溶液 酸性KMnO4溶液 Na2SO4 溶液紫红色褪去
结论：
3．化学实验设计的原则
进行化学实验设计时，应遵循科学性、可行性、安全性和绿色化原则。
不同价态含硫物质的转化规律
1．相同价态的不同含硫物质间通过酸碱反应规律联系在一起，如
SO2H2SO3NaHSO3Na2SO3
2．当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，如
3．相邻价态的微粒不发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
4．含硫物质的连续氧化
硫元素
1．如图有关硫元素循环的说法不合理的是(　　)
A．煤、石油中的硫元素燃烧时能生成SO2
B．动物尸体腐败过程产生的H2S气体会进入大气
C．循环过程中硫元素既发生氧化反应又发生还原反应
D．大气中的硫元素会全部转化成H2SO4随雨水降到土壤里
解析：选D。D项，大气中的硫元素部分转化成H2SO4随雨水降到土壤里，错误。
2．下列含硫物质中，硫元素只有还原性的是(　　)
A．H2S　　　　　　　　 B．S
C．SO2 D．H2SO4
解析：选A。硫元素的最高价为＋6价，最低价为－2价，当硫元素呈现－2价时只有还原性。
3．能实现下列物质间直接转化的元素是(　　)
单质氧化物酸或碱盐
A．氯 B．硫
C．铝 D．铁
解析：选B。S与O2反应生成SO2，SO2再与H2O反应生成H2SO3，H2SO3可以与NaOH反应生成Na2SO3，B项正确。A项氯气与氧气不能直接化合，C项中Al2O3、D项中Fe2O3或Fe3O4均不与H2O反应。
4．如图所示是一套检验气体性质的实验装置。向装置中缓慢通入气体X，若关闭活塞，则品红溶液无变化而澄清石灰水变浑浊；若打开活塞，则品红溶液褪色。据此判断气体X和洗气瓶内溶液Y分别可能为(　　)
① ② ③ ④
X SO2 H2S CO2 Cl2
Y 饱和NaHCO3溶液 浓硫酸 Na2SO3溶液 Na2CO3溶液
A．①④ B．①②
C．②③ D．③④
解析：选A。SO2、Cl2均具有漂白性，且均与NaHCO3溶液、Na2CO3溶液反应生成CO2，A项正确。
课堂小结
合格考训练
1．多数含硫化合物具有强还原性，下列含硫化合物能在空气中稳定存在的是(　　)
A．硫化钠　　　　　　　　 B．亚硫酸钠
C．亚硫酸 D．硫酸钠
解析：选D。硫化钠、亚硫酸钠及亚硫酸中硫元素的化合价均非最高价态，它们在空气中能被氧气氧化。
2．下列变化需要加入氧化剂实现的是(　　)
A．S→FeS B．S→SO2
C．S→SO3 D．S→H2S
解析：选B。A项，Fe＋SFeS，Fe为还原剂；B项，S＋O2SO2，O2为氧化剂；C项，S不能直接转化为SO3；D项，H2＋SH2S，H2为还原剂。
3．硫在空气中燃烧生成气体A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B变成C，向C中加Na2S产生气体D，把D通入B中得浅黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。按A、B、C、D、E顺序排序的是(　　)
A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2SO3
D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2SO3
解析：选B。硫在空气中燃烧生成SO2，SO2溶于水得H2SO3，向H2SO3中滴加溴水生成H2SO4和HBr，向H2SO4中加Na2S产生气体H2S，H2S与H2SO3反应产生浅黄色沉淀S，故B项正确。
4．中学化学中几种常见物质的转化关系如下图(部分产物未列出)。A是一种金属单质，D是一种非金属固体单质。
请回答下列问题：
(1)A、C的化学式分别为A__________，C__________。
(2)F的浓溶液与A反应过程中，F体现的性质与下列反应中H2SO4体现的性质完全相同的是________(填字母)。
A．C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
B．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
C．Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
D．FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O
(3)写出反应E＋H2O2→F的化学方程式：____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若反应F＋D→E转移电子数为6.02×1023，则消耗D的质量为________。
解析：由AB―→C可知，A为变价金属Fe，B为FeSO4，C为Fe2(SO4)3，由F→C可推知F为H2SO4，进而推出D为S，E为SO2，故F＋D→E为2H2SO4(浓)＋S3SO2↑＋2H2O，所以转移1 mol e－时，消耗S的质量为8 g。
答案：(1)Fe　Fe2(SO4)3　(2)C　(3)SO2＋H2O2===H2SO4　(4)8 g
等级性测试
1．含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品，该工艺流程如图所示，下列叙述不正确的是(　　)
A．该过程中可得到化工产品H2SO4
B．该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C．该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S
D．图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4
解析：选C。根据工艺流程图可知，该工艺中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4，该工艺不仅吸收了二氧化硫，还得到了化工产品硫酸，A、D正确；根据上述分析可知，该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2，B正确；该过程中化合价发生变化的元素有O、Fe、S，C错误。
2．如图所示是一系列含硫化合物的转化关系(反应中生成的水已略去)，其中说法正确的是(　　)
A．反应①说明SO2具有漂白性，反应②说明SO2具有酸性
B．反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1时，则反应物n(SO2)∶n(NaOH)＝1∶2
C．反应③④⑤均属于氧化还原反应
D．工业上可利用反应②和反应④回收SO2
解析：选D。反应①中先变蓝后褪色显然是因为KIO3的还原产物先是I2后是I－，说明SO2具有还原性，反应②属于酸性氧化物和碱的反应，说明SO2具有酸性氧化物的通性，A错误；根据元素守恒，当n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1时，n(SO2)∶n(NaOH)＝2∶3，B错误；反应④是非氧化还原反应，C错误；反应②吸收了二氧化硫，反应④放出了SO2，可以通过反应②和反应④回收二氧化硫，D正确。
3．由SO2和O2制备SO3(熔点16.8 ℃，沸点44.8 ℃)的模拟装置如下图所示(加热和夹持装置省略)：
下列说法正确的是(　　)
A．装置①中的试剂为饱和NaHSO3溶液
B．实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下制取SO2
C．装置③反应管中的铂石棉用作反应的催化剂
D．从装置⑤逸出的气体有过量的SO2和O2
解析：选C。进入高温反应管的气体必须干燥，装置①中的试剂应是浓硫酸，故A项错误；铜与稀硫酸不反应，故B项错误；通常情况下，SO2和O2反应很慢，需用催化剂催化，故C项正确；该反应是可逆反应，装置④中逸出的气体主要是SO2和O2及少量的SO3气体，则装置⑤中应盛放碱石灰，可除去SO2、SO3，故D项错误。
4．已知2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。下列有关操作、装置、原理及对现象的表述正确的是(　　)
A．用装置甲高温分解FeSO4，点燃酒精喷灯前应先向装置内通一段时间N2
B．用装置乙可检验分解产生的SO2，现象是石蕊溶液先变红后褪色
C．用装置丙可检验分解产生的SO3，现象是产生白色沉淀
D．用装置丁可吸收尾气，避免污染环境
解析：选A。A.点燃酒精喷灯前应先向装置内通一段时间N2，排除装置中的空气，避免空气中氧气的干扰，A正确；B.装置乙不能检验分解产生的SO2，产物中有SO3对SO2的检验造成干扰，且SO2只能使石蕊溶液变红，B错误；C.SO3易溶于水，当混合气体经过乙时，SO3会被吸收，所以要想检验SO3，应该把乙和丙的位置互换，C错误；D.饱和NaHSO3溶液不能吸收尾气SO2，D错误。
5．实验室为探究铁与浓硫酸(足量)的反应，并验证SO2的性质，设计如图所示装置进行实验，下列说法错误的是(　　)
A．装置B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色，体现了二氧化硫的还原性
B．实验结束后可向装置A 的溶液中滴加KSCN溶液检验是否有Fe2＋
C．装置D中品红溶液褪色可以验证SO2的漂白性
D．实验时将导管a插入浓硫酸中，可防止装置B中的溶液倒吸
解析：选B。该实验探究铁与浓硫酸在加热条件下的反应，并验证SO2的性质，装置A即为铁与浓硫酸的反应装置，产生SO2；装置B、C、D分别是验证SO2的性质，装置E为尾气处理装置。A.装置B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色，说明SO2被氧化，即体现了二氧化硫的还原性，故A正确；B.KSCN溶液是用来检验是否有Fe3＋，故B错误；C.装置D中品红溶液褪色可以验证SO2的漂白性，故C正确；D.实验时将导管a插入浓硫酸中，可以使装置A中的试管内压强与外界压强相等，即可防止装置B中的溶液倒吸，故D正确。
6．含硫化合物的种类很多，现有SO2、Na2SO3、H2SO4、CuSO4这4种常见的含硫化合物。回答下列问题：
(1)为进一步减少SO2的污染并变废为宝，我国正在探索在一定条件下用CO还原SO2的方法来除去SO2。写出该反应的化学方程式：_______________________。
(2)亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液中发生以下反应：
Na2SO3＋KIO3＋H2SO4===Na2SO4＋K2SO4＋I2＋H2O。
①配平上面的氧化还原反应方程式。
②若反应中有5 mol电子转移，则生成的碘单质是________________________mol。
(3)向FeCl3和BaCl2的酸性混合溶液中通入SO2气体，有白色沉淀生成。此沉淀是________。
A．BaSO4　　　　　　　　 B．FeS
C．BaSO3 D．S
解析：(1)CO还原SO2，C元素被氧化，化合价由＋2价→＋4价，升高了2价，S元素被还原，化合价由＋4价→0，降低了4价，最小公倍数为4，再依据原子守恒得2CO＋SO2S↓＋2CO2。(2)①Na2SO3中S元素由＋4价→＋6 价，升高了2价，KIO3中I元素由＋5价→0价，降低了5价，最小公倍数为10，然后依据原子守恒得5Na2SO3＋2KIO3＋H2SO4===5Na2SO4＋K2SO4＋I2＋H2O；②依据①生成1 mol I2，共转移电子10 mol，因此转移5 mol 电子时，生成0.5 mol I2。(3)Fe3＋具有氧化性，SO2具有还原性，两者发生反应生成Fe2＋、SO，Ba2＋＋SO===BaSO4↓，因此该白色沉淀是硫酸钡，故选项A正确。
答案：(1)2CO＋SO2S↓＋2CO2
(2)①5　2　1　5　1　1　1　②0.5　(3)A
7．A、B是两种有刺激性气味的气体。试根据下列实验事实填空。
(1)写出A～F各物质的化学式：
A________，B________，C__________，D__________，E________，F________。
(2)写出A、B跟水反应的离子方程式：______________________________________。
解析：由框图中A、B两种气体等物质的量通入H2O中，生成含C、D的无色溶液，滴入Ba(OH)2溶液生成沉淀F和溶液D，D中滴入AgNO3溶液生成白色沉淀G，可知溶液C、D中含有SO、Cl－。气体B通入过量Ba(OH)2溶液中有沉淀生成，且B是有刺激性气味的气体，可知B为SO2，则A为Cl2。
答案：(1)Cl2　 SO2　 H2SO4　 HCl　 BaSO3　 BaSO4
(2)Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－
8．某小组同学欲研究SO2的性质。
(1)将相关的含硫物质分为如下表所示3组，第2组中物质X的化学式是__________。
第1组 第2组 第3组
S(单质) SO2、X、Na2SO3、NaHSO3 SO3、H2SO4、Na2SO4、NaHSO4
(2)利用下图所示的装置研究SO2的性质：
已知熔点：SO2　－76.1 ℃，SO3　16.8 ℃；沸点：SO2　－10 ℃，SO3　45 ℃。
①装置Ⅰ模拟工业生产中SO2催化氧化的反应，其化学方程式是________________________________________________________________________。
②甲同学按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的顺序连接装置，装置Ⅱ的作用是__________________________；观察到装置Ⅲ中溶液________，体现了二氧化硫具有__________的性质。
③乙同学按Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的顺序连接装置，若装置Ⅳ中有40 mL 2.5 mol·L－1NaOH溶液，反应后增重4.8 g，则装置Ⅳ中发生反应所得产物的化学式是________________________________________________________________________。
解析：(1)结合第3组物质可知，第2组中四种物质分别为＋4价硫的氧化物(SO2)、酸(H2SO3)、正盐(Na2SO3)、酸式盐(NaHSO3)。
(2)①SO2催化氧化的化学方程式为2SO2＋O22SO3。②甲同学的方案中，装置Ⅱ的作用是使SO3凝结成固体与SO2分离，便于研究SO2的性质。在装置Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色，是因SO2将其还原所致，体现了SO2的还原性。③乙同学的方案中，SO2通入NaOH溶液中发生反应：2NaOH＋SO2(少量)===Na2SO3＋H2O，Na2SO3＋SO2(过量)＋H2O===2NaHSO3，n(NaOH)＝0.04 L×2.5 mol·L－1＝0.1 mol，而n(SO2)＝＝0.075 mol，1<＝＝<2，故所得产物是Na2SO3和NaHSO3。
答案：(1)H2SO3
(2)①2SO2＋O22SO3　②使SO3凝结成固体与SO2分离　褪色　还原性　③Na2SO3、NaHSO3
9/9