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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第1课时 硫和二氧化硫
硫元素在元素周期表中的位置
硫是一种重要的非金属元素,位于元素周期表的第三周期第VIA族
O
S
原子结构
+16
2
8
6
与同主族的氧元素相比,硫元素的原子多一个电子层,得点子的能力
相对较弱,而失电子能力则相对较强。在富含氧气的地表附近找到含
硫化合物中硫常常为+4价或+6价,而氧为-2价
自然界中的硫单质
火山爆发
黄铜矿(CuFeS2) 硫铁矿(FeS2) 石膏(CaSO4 2H2O)
自然界的硫化合物
硫酸盐
游离态:
存在于火山喷口附近或地壳的岩层里
化合态:
硫化物
有机物
硫铁矿(FeS2),黄铜矿(CuFeS2)
石膏(CaSO4·2H2O)
芒硝(Na2SO4·10H2O)
石油、天然气、煤、蛋白质等
1、硫元素的存在形态
一、单质硫
俗称 颜色状态 硬度 溶解性 水 酒精 CS2
硫黄 ___色晶体 质___、易研成粉末 ___溶 ___溶 ___溶
黄
脆
难
微
易
2.物理性质
二硫化碳是一种无机物,化学式为CS ,常见溶剂,无色液体,可溶解硫单质。二硫化碳用于制造人造丝、杀虫剂、促进剂等,也用作溶剂。
3.化学性质:从元素化合价角度分析S的化学性质
①氧化性:
2Cu + S = Cu2S
△
H2 + S = H2S
△
与Na、Fe、Cu、Hg等金属及H2反应
单质硫的氧化性较弱,与变价金属反应时,一般只生成低价金属硫化物(如FeS、Cu2S)
Fe + S = FeS
△
2Na + S = Na2S
△
Hg + S = HgS
△
0
-2
汞洒落在地面可撒些硫磺覆盖,这样可以防止汞蒸气中毒 !
化学安全
【判断】硫在过量的纯氧中燃烧可直接生成SO3。
错误。硫在过量氧气中燃烧只能直接生成SO2。
水银洒落地面如何处理?
②还原性:
点燃
S + O2= SO2
③与氢氧化钠溶液反应
3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O
(S体现氧化性还是还原性?)
1.据我国古代第一部药物学专著《神农本草经》记载:“石硫黄(即硫黄)能化金银钢铁,奇物”,所得产物不可能是( )
A.Au2S B.Ag2S
C.CuS D.FeS
C
2.除去试管壁上附着的硫,可采用的方法是( )
A.通入氢气后加热
B.伸入灼热的铁丝
C.用氢氧化钠溶液洗涤
D.用二硫化碳洗涤后再用水洗
√
√
3.下列物质中,不能由单质直接化合生成的是 ( )
①CuS ②FeS ③SO3 ④H2S ⑤FeCl2
A.①③⑤ B.①②③⑤
C.①②④⑤ D.全部
√
黑火药主要成分(“一硫二硝三木炭”)
S + 2KNO3 + 3C = K2S + 3CO2↑ + N2↑
4.用途:
硫的用途
制造硫酸
硫化橡胶
农药(石灰
硫黄合剂)
黑火药
焰 火
火 柴
化肥
二、二氧化硫
1、阅读教材P2,归纳总结二氧化硫的物理性质
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,通常状况下,1体积水溶解约40体积SO2
有毒
2、化学性质
把充满SO2,塞有橡胶塞的试管倒立在水中,在水面下打开橡胶塞,观察试管内液面的上升。待液面高度不再明显变化时,在水下用橡胶塞塞紧试管口,取出试管,用pH试纸测定试管中溶液的酸碱度(保留该溶液供实验5-2使用)
【实验5-1】
现象 结论
SO2易溶水
试管水位上升
试纸变红色
溶液呈酸性
SO2+H2O H2SO3
SO2+H2O H2SO3
a、同一条件
c、同时存在,各种反应物、生成物共存
b、同时进行:用可逆号 连接;
可逆反应的特点是什么?
在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应
可逆反应
【微思考】氢气与氧气反应可以生成水,电解水可以得到氢气与氧气,该反应是可逆反应吗?
提示:不是。氢气与氧气反应可以生成水的条件是燃烧,与电解水的条件不同,故不是可逆反应。
① 酸性氧化物的通性
SO2+H2O H2SO3
(1)从物质类别角度分析SO2的化学性质
a. SO2与H2O 的反应:
H2SO3是二元中强酸(酸性:亚硫酸>醋酸>碳酸);
不稳定,易分解。
b. SO2能与碱反应
SO2(少量)+2NaOH==Na2SO3+H2O
SO2 (少量)+ Ca(OH)2 == CaSO3 ↓+H2O
SO2(过量) + NaOH = NaHSO3
2SO2(过量) + Ca(OH)2 = Ca(HSO3)2
c.与碱性氧化物反应如:
SO2+Na2O=Na2SO3 (亚硫酸钠)
SO2 +CaO=CaSO3 (亚硫酸钙)
实验室制取SO2时,可用吸氢氧化钠溶液收尾气,防止空气污染。
d.与盐反应:
SO2 + H2O + Na2SO3 ═ 2NaHSO3
SO2+NaHCO3 ═ NaHSO3+CO2
用途:用饱和的NaHCO3溶液除去CO2中的SO2。
【思考3】红葡萄酒中为什么含有少量SO2
抑制细菌
抗氧化
SO2+2H2S===3S+2H2O
① 氧化性(+4 → 0)
(2)从元素化合价角度分析SO2的化学性质
H2S
氧化性
SO2
+4
还原性
SO3
归中反应
{知识补充}
硫化氢:标准状况下是一种易燃的酸性气体,无色,低浓度时有臭鸡蛋气味,浓度极低时便有硫磺味,有剧毒。水溶液为氢硫酸,酸性较弱,比碳酸弱,但比硼酸强。能溶于水,易溶于醇类、石油溶剂和原油。
② 还原性(+4 → +6)
2SO2+O2 2SO3
催化剂
SO2可使氯水、KMnO4溶液褪色,可用于吸收或鉴别SO2
SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl
5SO2+2KMnO4+2H2O===K2SO4 + 2MnSO4+2H2SO4
SO2+H2O2===H2SO4
③漂白性【实验5-2】
用试管取2mL 在实验5-1中得到的溶液,向其中滴入1-2滴品红溶液,振荡,观察溶液的颜色变化。然后加热试管,注意通风,在观察溶液的变化。
现象:使品红溶液的红色褪去;加热后,溶液又恢复红色,可用于检验或鉴别SO2
漂白原理
SO2能与某些有色物质结合成不稳定的无色物质而具有漂白性---暂时性(当加热或久置后,恢复原来的颜色)
选择性:不能使紫色石蕊试液褪色,可变红
√
【迁移·应用】
1.能证明SO2具有漂白性的是( )
A.酸性KMnO4溶液中通入SO2气体后紫红色消失
B.滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2气体后红色消失
C.品红溶液中通入SO2气体后红色消失
D.溴水中通入SO2气体后橙色消失
二氧化硫与氯水的漂白性比较
【对比提升】
思考与讨论:
品红溶液不褪色
2.SO2与Cl2按1:1混合通入品红溶液会有什么变化?
3.CO2和SO2均为酸性氧化物,在性质上具有一定的相似性,能否用澄清石灰水鉴别CO2和SO2,为什么?
不能。少量的CO2和SO2通入澄清石灰水中,均产生白色沉淀;足量的CO2和SO2通入澄清石灰水中现象都是先变浑浊后变澄清。
1.报纸放久了为什么会变黄?
SO2 漂白暂时性
各物质漂白性比较
氧化型 加合型 吸附型
物质
原理
效 果
实 质
将有色物质氧化成无色物质
生成不稳定的无色物质
较大表面积,吸附有色物质
永久性
暂时性
永久性
氧化还原反应
非氧化还原反应
物理性质
HClO、Ca(ClO)2
Na2O2、H2O2
SO2
活性炭
SO3 + H2O == H2SO4
(2)可以漂白纸浆、毛、丝、草编制品等
(1)制造硫酸:
2SO2 + O2 2SO3
△
催化剂
3、二氧化硫的用途
(3)杀菌消毒、食品添加剂
某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按下图所示装置进行实验。
请回答下列问题:
(1)装置A中的化学方程式为 。
Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)实验过程中,装置B中产生的现象为____________________,这说明SO2具有______。
(3)装置C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:__________________________________________________________________。
(4)尾气可采用______溶液吸收。
溶液由紫红色变为无色
还原性
品红溶液褪色后,关闭分液漏斗旋塞,点燃酒精灯加热,溶液
恢复为红色
NaOH
检验SO2、CO2同时存在的思维流程:
1、物理性质
注意:不能说在标准状态下1molSO3所占的体积约为22.4L
三、三氧化硫(SO3)
常温下为液态(l),加热条件下为气态(g),标准状况下为固态(s)
(1)与水的反应
SO3+H2O == H2SO4
SO3 + CaO == CaSO4
SO3 + Ca(OH)2 == CaSO4+H2O
SO3是酸性氧化物
(2)与碱性氧化物的反应
(3)与碱的反应
2、化学性质
1.下列对SO2和SO3的说法正确是( )
A、标准状况下,都是无色气体,都易溶于水
B、都是酸性氧化物,其水溶液都是强酸
C、都可使品红溶液褪色,加热时红色又能再现
D、都能跟碱溶液反应
D
2.(2021北京房山区高一期末)下列关于二氧化硫的说法不正确的是( )
A.SO2能使H2S的水溶液出现黄色沉淀,说明SO2具有氧化性
B.SO2能使品红溶液褪色,说明SO2具有漂白性
C.SO2通入水中无明显现象,说明SO2不与水反应
D.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,说明SO2具有还原性
C
思考与讨论:
3.如何鉴别某无色气体是SO2还是CO2?
(1)品红溶液:将无色气体通入品红溶液,使溶液褪色的是SO2,无明显现象CO2
(2)H2S溶液:出现浑浊的是 SO2,无明显现象的是CO2
(3)高锰酸钾溶液:紫色褪去的是 SO2,无明显现象的是CO2
(4)溴水:使橙色褪去的是 SO2,无明显现象的是 CO2
(5)闻气味:无色有刺激性气味的是 SO2,无色无味的是 CO2