第二单元 硫及其化合物的相互转化
第1课时 含硫物质之间的转化
课程目标
1.了解硫单质的性质及应用。
2.理解不同价态硫元素间的转化。
3.学会归纳同种元素的物质间转化的思路方法。
新知预习
一、硫的化学性质
(3)与浓H2SO4反应
_______________________________________________________________________
二、含硫化合物的相互转化
1.不同价态的含硫化合物
含硫物质 H2S、Na2S S SO2、H2SO3、Na2SO3 SO3、H2SO4 Na2SO4
硫元素的化合价 ? ?
2.含硫物质的相互转化
写出上述转化反应的方程式:
①________________________________________________________________________;
②2Na2SO3+O2===2Na2SO4;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________;
⑤Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑;
⑥SO2+H2O H2SO3;
⑦________________________________________________________________;
⑧2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O;
⑨_________________________________________________________________;
⑩S+O2SO2
__________________________________________________________________。
即时自测
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)含硫物质之间的转化一定发生了氧化还原反应。( )
(2)硫单质与氢气反应时,硫单质体现了还原性。( )
(3)硫单质与铁反应不能直接生成硫化铁。( )
(4)若试管上沾有硫单质,可用水清洗干净。( )
(5)SO2还原性很强,极易与O2反应。( )
(6)Na2SO3在空气中久置转化为Na2SO4。( )
2.下列说法中,不正确的是( )
A.硫是一种淡黄色的难溶于水的固体 B.硫在自然界中仅以化合态存在
C.硫与铁反应生成硫化亚铁 D.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫
3.下列物质中的硫元素,既有氧化性,又有还原性的是( )
A.H2S B.SO2 C.SO3 D.H2SO4
4.下列物质能与SO2在一定条件下发生反应的是( )
①NaOH ②氯气 ③空气 ④氢硫酸 ⑤Na2SO3 ⑥Na2CO3
A.①②④⑤ B.②④⑤⑥ C.② D.①②③④⑤⑥
5.写出下列含硫物质发生转化的化学方程式。
(1)在一定条件下,硫单质能与许多金属单质化合。汞与硫黄在常温下化合生成硫化汞(HgS),因此,实验室常将硫黄撒在汞的表面,以除去不慎洒落的汞。
________________________________________________________________________。
(2)工业上或实验室用亚硫酸钠与浓硫酸反应制备二氧化硫。
________________________________________________________________________。
(3)长期暴露在空气中的亚硫酸钠会被空气中的氧气氧化成硫酸钠。
________________________________________________________________________。
(4)实验室常用过量氢氧化钠溶液吸收二氧化硫尾气,生成亚硫酸钠。
________________________________________________________________________。
合作探究
一、硫及含硫化合物的相互转化
[例1] 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,在C里加Na2S产生气体D,把D通入B溶液得浅黄色沉淀E,A、B、C、D、E都含同一种元素,则A、B、C、D、E依次是( )
A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3
D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3
[提升1] 已知A是一种不溶于水的淡黄色固体,在一定条件下有下列转化关系(部分产物及H2O省略)
试回答:
(1)写出物质的化学式:A ,E 。
(2)写出由B和C反应生成A,由F的浓溶液生成C的化学方程式:
B+C―→A__________________________________________________________,
F(浓)―→C_____________________________________________________________。
(3)写出D和F的稀溶液反应的离子方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
关键能力:不同价态硫元素之间的转化规律
1.升降转化规律
硫的常见化合价有-2、0、+4、+6,在不太强的氧化剂或不太强的还原剂作用下,硫元素的化合价升高或降低只变化到相邻的价态值。例如-2价的硫通常的氧化产物是零价的硫(单质)。
2.互不换位规律
(1)与之间发生氧化还原反应时,只能变成中间价态,不可能变成互换位置。例如:H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2↑+2H2O。
(2)硫元素相邻价态的微粒之间一般不发生氧化还原反应。
例如:S和H2S、S和SO2、SO2和浓H2SO4之间不发生氧化还原反应。
3.跳位转化规律
遇到很强的氧化剂时,低价态的硫可能被氧化到比邻位更高的价态,称为“跳位”。
二、SO和SO的检验
[例2] 已知硝酸具有强氧化性,在某溶液中先滴加稀硝酸,再滴加氯化钡溶液,有白色沉淀产生,该溶液中( )
A.一定含有SO B.一定含有SO和SO
C.一定含有SO D.可能无SO和SO
[提升2] 三位同学设计了下述3个方案检验SO,请你评价以下各种方案是否严密,并分别说明理由。
方案甲:试液白色沉淀沉淀不溶解
方案乙:试液无沉淀白色沉淀
方案丙:试液无沉淀白色沉淀
关键能力:SO、SO的检验时的注意事项
(1)检验SO时,注意:
①防止Ag+的干扰:先用盐酸酸化,能防止Ag+干扰,因为Ag++Cl-===AgCl↓。
②防止CO、SO干扰:因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀,与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中,因此检验SO时,必然用酸酸化(不能用HNO3酸化)。例如:BaCO3+2H+===H2O+CO2↑+Ba2+。
(2)SO的检验:加入氯化钡溶液生成白色沉淀,加入盐酸,沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体。发生的反应为SO+Ba2+===BaSO3↓,BaSO3+2H+===Ba2++SO2↑+H2O。
学考评价
1.下列说法中不正确的是( )
A.自然界中硫是一种淡黄色难溶于水的固体
B.硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里
C.硫与金属反应,生成金属的低价态化合物
D.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫,在纯氧中的燃烧产物是三氧化硫
2.(双选)下列关于硫的叙述正确的是( )
A.SO2、SO3常温下均为易溶于水的气体
B.可用饱和NaHSO3溶液除去SO2中的SO3杂质
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
3.下列化合物不能用相应元素的单质直接化合而成的是( )
①CuS ②FeS ③Al2S3 ④Fe2S3 ⑤Cu2S ⑥FeCl2 ⑦CS2 ⑧H2S
A.②⑤⑧ B.①④⑥ C.③④⑦ D.④⑥⑦
4.(双选)有关下列三个反应的叙述,正确的是( )
①2H2S+SO2===3S↓+2H2O
②S+2H2SO4(浓)===3SO2↑+2H2O
③3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O
A.反应①说明SO2能与酸反应,具有碱性氧化物的性质
B.反应②中浓硫酸体现了氧化性
C.反应③中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1
D.反应③说明S既具有氧化性又具有还原性
5.在通常情况下,A是固体单质。根据下图的转化关系,回答有关问题:
(1)写出下列化学式:A 、C 、E 。
(2)写出指定反应的化学方程式:
①B―→C:_______________________________________________________;
②C―→D:_________________________________________________________;
③E―→D:_________________________________________________________。
6.某化学课外兴趣小组为探究+4价硫和+6价硫之间的转化,让铜跟浓硫酸反应,通过反应物和生成物的相关情况,该兴趣小组用如图所示装置进行有关实验。请回答:
(1)请写出装置A中发生反应的化学反应方程式,该反应方程式体现了何种价态之间的转化?
(2)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后,关闭止水夹K并移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有气体产生,此时B中现象是什么?B中应放置的液体是什么(从水、酸性KMnO4溶液、浓溴水、饱和NaHSO3溶液中选择)?
(3)装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体,这种液体是什么,其作用是什么,体现了二氧化硫的何种性质?
(4)装置D中有何现象?对该装置进行加热会有何种现象?
(5)实验中,取一定质量的铜片和一定体积18 mol·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。你认为原因是什么?
(6)该兴趣小组的同学将D装置中的溶液换成饱和NaOH溶液,将C装置中盛装溴水,通过这种方式主要验证了二氧化硫的何种性质,体现了何种价态之间的转化?为什么将D装置中换成饱和NaOH溶液?
(7)该兴趣小组在上述(6)改进的基础上在C装置中盛放了一种气体证明了二氧化硫的氧化性,该气体是什么气体,写出二氧化硫与该气体反应的化学方程式。
练后感悟:硫的化合物的相互转化规律
(1)不相同价态的含硫化合物间,通过氧化还原反应规律来转化:
(2)相同价态的含硫化合物间,通过复分解反应规律来转化:
H2SNaHSNa2S
SO2H2SO3NaHSO3Na2SO3
【参考答案】
新知预习
Fe+SFeS H2+SH2S S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O -2 0 +4 +6 2SO2+O22SO3 2H2SO3+O2===2H2SO4 2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O SO3+H2O===H2SO4 H2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2HCl S+Hg===HgS
即时自测
1.答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
2.解析:火山喷口附近有游离态的硫,金属矿石中的硫以化合态存在。
答案:B
3.解析:SO2中S的化合价为+4价,处于中间价态,既有氧化性,又有还原性。
答案:B
4.解析:SO2与NaOH、O2、Cl2、Na2SO3、Na2CO3、H2S发生的反应分别为:
①SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
②SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl
③2SO2+O22SO3
④SO2+2H2S===3S↓+2H2O
⑤SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3
⑥SO2+Na2CO3===Na2SO3+CO2。
答案:D
5.答案:(1)Hg+S===HgS
(2)Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)2Na2SO3+O2===2Na2SO4
(4)2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O
合作探究
例1 【解析】 硫在空气中燃烧生成气体A,A是SO2;把A溶于水得溶液B,B是H2SO3;向B中滴加溴水,溴水褪色,H2SO3被氧化为H2SO4,C是H2SO4;在C里加Na2S发生复分解反应产生气体D,D是H2S;把D通入B溶液得浅黄色沉淀E,E是单质S。B项正确。
【答案】 B
提升1 解析:由A+H2―→B,A+O2C知:A元素的化合价既能升高,也能降低,故A为非金属元素,B为氢化物,C为氧化物,且B+C―→A,则A为硫,进一步推知B为H2S、C为SO2,D为FeS,E为SO3、F为H2SO4。
答案:(1)S SO3
(2)2H2S+SO2===3S↓+2H2O Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(3)FeS+2H+===Fe2++H2S↑
例2 【解析】 白色沉淀不溶于稀HNO3,该沉淀可能是Ba2+所引起而生成的BaSO4,也可能是Cl-所引起而生成的AgCl沉淀。
【答案】 D
提升2 解析:Ag+、SO、CO等对SO的检验存在干扰。方案甲,试液中如果含Ag+,现象相同;方案乙,试液中先加稀盐酸排除了Ag+、SO、CO等的干扰;方案丙,试液中若有SO会被HNO3氧化为SO,干扰对原溶液中SO的检验。
答案:甲:不严密,不能排除Ag+的干扰。乙:严密,加稀盐酸无沉淀排除Ag+、SO、CO的影响。丙:不严密,HNO3具有强氧化性,能把SO氧化成SO,所以不能排除SO的干扰。
学考评价
1.解析:硫的氧化性较弱,与变价金属化合时,只能将金属氧化为低价态,如与Fe、Cu反应,生成FeS、Cu2S。硫无论在空气中还是在纯氧中的燃烧产物都是SO2,而不是SO3,如果要使SO2转化为SO3,需在催化剂并加热的条件下与O2发生化合。
答案:D
2.解析:常温下SO3不是气体,A错误;饱和NaHSO3可与SO3反应并产生SO2,且SO2不与NaHSO3反应,B正确;硫与某些非金属反应时硫显还原性。硫与铜化合只能生成硫化亚铜,按2Cu+SCu2S计算恰好生成8.0 g Cu2S。
答案:BD
3.解析:
答案:B
4.答案:BD
5.解析:从转化关系图来分析:E是某氧化物的水化物,是一种含氧酸,含氧酸与金属铜发生化学反应的只有浓硫酸和硝酸,而与硝酸对应的单质A是N2,常温下是气体,故E是硫酸,再逆推回去,本题便迎刃而解。
答案:(1)S SO2 H2SO4
(2)①2H2S+3O22SO2+2H2O ②2SO2+O22SO3
③Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
6.答案:(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,在该反应中硫酸中的+6价的硫转化成+4价的硫,体现了浓硫酸的强氧化性。
(2)试剂瓶中液面下降,而长颈漏斗中液面上升。选择的是饱和NaHSO3溶液,因二氧化硫在饱和NaHSO3溶液中溶解度很小。
(3)棉花中所浸取的应该是碱液,作用是进行尾气吸收,主要体现了二氧化硫酸性氧化物的性质,可与碱反应。
(4)装置D中品红溶液褪色,体现了二氧化硫的漂白性,对该装置进行加热会恢复红色。
(5)反应过程中浓硫酸被消耗,逐渐变稀,而铜不和稀硫酸反应。
(6)由于二氧化硫可以将溴水还原,二氧化硫中的+4价的硫转化成硫酸中的+6价的硫元素,体现二氧化硫的还原性,D中装有饱和NaOH溶液主要是进行尾气处理。
(7)该气体是H2S,反应的方程式为SO2+2H2S===3S↓+2H2O。