(共16张PPT)
第二单元 硫及其化合物的相互转化
知识点 1 含硫物质之间的转化
必备知识 清单破
含有相同价态的硫元素的物质通过非氧化还原反应实现转化,而含有不同价态的硫元素
的物质则通过氧化还原反应实现转化。完成下列反应:
①2SO2+O2 2SO3
②2Na2SO3+O2 2Na2SO4
③2H2SO3+O2 2H2SO4
④2NaOH+SO2 Na2SO3+H2O
⑤Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+H2O+SO2↑(原理:强酸制弱酸;实验室常用70%的硫酸与Na2SO3
反应制SO2)
⑥SO2+H2O H2SO3
⑦SO3+H2O H2SO4
⑧2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O
知识点拨
1.当硫和氧气在点燃条件下反应时,不论氧气是否过量,只能生成二氧化硫,不能
生成三氧化硫。
2.硫元素的化合价以及常见的对应物质
化合价 代表物质
-2 H2S、Na2S、FeS、CuS等
0 S
+4 SO2、H2SO3、Na2SO3等
+6 SO3、H2SO4、Na2SO4等
知识点 2 氧化还原反应方程式的配平
方法技巧 确定正确的最小公倍数是配平氧化还原反应方程式的关键,最小公倍数决定了氧
化还原反应中电子转移的总数。
知识辨析
1.硫在足量O2中燃烧,可以生成SO3。这种说法对吗
2.试管内壁的硫单质,可以用水清洗。这种说法对吗
3.SO2有还原性,浓H2SO4不可以干燥SO2气体。这种说法对吗
4.+4价的硫只能被还原。这种说法对吗
一语破的
1.不对。只生成SO2,与O2的量无关。
2.不对。用CS2清洗,因为硫单质易溶于CS2,难溶于水。
3.不对。可以用浓H2SO4干燥SO2,因为硫元素的相邻价态间不发生氧化还原反应。
4.不对。硫元素的常见化合价有-2、0、+4和+6等,+4价的硫既可以被氧化,又可以被还原。
1.利用“价—类”二维图构建含硫物质的转化关系
关键能力 定点破
定点 1 硫及其化合物的相互转化
SO2 H2SO3 NaHSO3 Na2SO3(均为非氧化还原反应)
3.含不同价态硫元素物质之间的转化
H2 O2 O3(均为氧化还原反应)
2.含相同价态硫元素物质之间的转化
典例 物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。请根据硫元素的
“价—类”二维图,回答下列问题:
(1)Y的化学式为 ,检验Y所用的试剂是 。
SO2
品红溶液
(2)W的浓溶液与铜单质在加热条件下可以发生化学反应,反应的化学方程式为
。
(3)欲制备Na2S2O3,根据氧化还原反应规律分析,下列试剂合理的是 (填字母)。
a.Na2S+S b.Na2SO3+S
c.Na2SO3+Na2SO4 d.SO2+Na2SO4
2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+2H2O+SO2↑
b
思路点拨 先根据硫元素化合价及物质类别确定“价—类”二维图中的各物质,再根据物质
性质作答。
解析 X为气态氢化物H2S,Y为SO2,W为H2SO4。(1)二氧化硫具有漂白性,可以使品红溶液褪
色,加热恢复红色,所以检验二氧化硫的试剂可以是品红溶液。(2)W的浓溶液是浓硫酸,其与
铜单质在加热条件下可以发生反应,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+
SO2↑。(3)可认为Na2S2O3中S元素的平均价态为+2价,根据氧化还原反应规律分析,反应物中
S元素化合价应分别大于+2和小于+2,a中S元素的化合价都小于+2,c、d中S元素的化合价都
大于+2,b符合题意。
1.配平依据
(1)原子守恒:反应前后原子的个数和种类不变。
(2)得失电子守恒:氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。
(3)电荷守恒:对于离子反应,反应前后阴、阳离子所带电荷总数相等。
2.配平步骤
以Cu与浓HNO3反应为例:
“一标”——正确标出反应前后价态发生变化的元素的化合价,并确定同种元素化合价
的升降数。
定点 2 氧化还原反应方程式的配平——化合价升降法
“二等”——通过最小公倍数法使化合价升降总数相等。
“三定”——确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。
Cu+4HNO3(浓)——Cu(NO3)2+2NO2↑+H2O
“四平”——根据原子守恒用观察法配平其他物质的化学计量数,配平后将“——”改
为“ ”。
Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
“五查”——检查是否符合原子守恒和得失电子守恒,若为离子反应,还要符合电荷守
恒。
典例 某容器中发生一个化学反应,反应体系中存在Mn2+、CO2、C2 、Mn 、H+和H2O六
种粒子,在反应过程中测得C2 的个数逐渐减少,下列有关说法中正确的是( )
A.该反应的氧化剂是C2
B.反应后溶液的酸性增强
C.该反应中消耗1 mol还原剂时,转移2 mol电子D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
C
思路点拨 先根据题干信息确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,再结合得失电子守
恒、电荷守恒以及原子守恒配平离子方程式。
解析 反应体系中存在Mn2+、CO2、C2 、Mn 、H+和H2O六种粒子,“在反应过程中测
得C2 的个数逐渐减少”,说明C2 是反应物,则CO2为生成物,在该反应中反应后碳元素的
化合价升高,Mn →Mn2+,Mn的化合价降低,Mn 为反应物,Mn2+为生成物。1 mol C2 发生
反应,失去2 mol电子,1 mol Mn 参加反应,得到5 mol电子,根据电荷守恒、原子守恒、得失
电子守恒,配平后的离子方程式为5C2 +2Mn +16H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O。反应中
Mn的化合价降低,所以Mn 是氧化剂,A错误;由反应的离子方程式可知,反应中消耗了H+,反
应后溶液的酸性减弱,B错误;C2 是还原剂,消耗1 mol C2 时转移2 mol电子,C正确;根据反
应的离子方程式可知氧化剂(Mn )和还原剂(C2 )的物质的量之比为2∶5,D错误。第二单元 硫及其化合物的相互转化
基础过关练
题组一 硫及其化合物的性质
1.硫单质能与许多金属单质或非金属单质发生反应。下列说法正确的是( )
A.硫蒸气与红热的铁丝反应后,残留在试管内壁上的硫可用CS2洗涤
B.硫蒸气与红热的铜丝反应生成黑色的CuS固体
C.硫单质在化合反应中只表现氧化性
D.硫元素广泛存在于自然界中,火山口附近硫元素只以游离态形式存在
2.银耳本身为淡黄色,某地有一种“雪耳”,颜色洁白如雪,其制作过程如下:将银耳堆放在密封性良好的塑料棚内,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”炖不烂,且对人体有害,制作“雪耳”利用的是( )
A.硫的氧化性 B.二氧化硫的漂白性
C.二氧化硫的还原性 D.硫的漂白性
题组二 含硫物质之间的相互转化
3.物质类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要视角。硫元素的“价—类”二维图如下所示,下列说法不正确的是( )
A.X是H2S,Y是SO3
B.溶液中H2SO3被O2氧化为H2SO4时,溶液的酸性增强
C.若Z为Na2SO4,要实现从Na2SO3到Z的转化,需加入还原剂
D.若Z为Na2SO4,检验Z所含的阴离子,可选用的试剂为稀盐酸、BaCl2溶液
4.有一瓶Na2SO3溶液,可能被部分氧化。某同学取少量该溶液,滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硫酸,充分振荡后仍有白色沉淀。下列结论中不正确的是( )
A.Na2SO3已被部分氧化
B.加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中可能有BaSO4
C.加入稀硫酸后,不溶的沉淀一定是BaSO4
D.该实验不能确定Na2SO3是否被部分氧化
题组三 氧化还原反应的相关计算
5.黄铁矿(主要成分为FeS2,其中Fe的化合价为+2)是一种常见的含硫矿物,酸性条件下,黄铁矿中的FeS2可与空气中的O2发生反应。已知FeS2与O2反应的化学计量数之比为2∶7,且化合价发生变化的元素只有S和O,则FeS2中的S元素可能完全转化为( )
A.S2- B.S C.SO2 D.S
6.某同学做实验时不小心沾了一些KMnO4,皮肤上的黑斑要很久才能消除,如果用草酸的稀溶液洗涤马上可以复原,离子方程式为Mn+H2C2O4+H+ CO2↑+Mn2++ (未配平)。下列关于此反应的叙述正确的是( )
A.该反应的氧化产物是Mn2+
B.1 mol Mn在反应中得到5 mol e-
C.该离子方程式中横线上的产物是OH-
D.配平该反应后,H+的化学计量数是8
能力提升练
题组一 含硫物质之间的相互转化
1.硫代硫酸钠Na2S2O3中硫元素有0和+4两种价态,Na2S2O3可将水中的余氯转化为Cl-,减小水中的氯对鱼的危害。Na2S2O3易溶于水,不溶于乙醇,在酸性条件下易转化为硫单质和SO2。一种制备Na2S2O3的方法为向Na2S与Na2CO3混合溶液中通入SO2气体。下列关于Na2S2O3及上述制备反应的说法正确的是( )
A.Na2S2O3具有还原性
B.S2中两种硫原子性质相同
C.将Na2S2O3溶于水时加入乙醇可帮助其溶解
D.用向Na2S与Na2CO3混合溶液中通SO2气体的方法制备Na2S2O3时,须通入过量的SO2至溶液呈酸性
2.如图是一系列含硫化合物的转化关系(部分反应产物已略去),下列说法正确的是( )
国外早期的炼金士曾用绿矾(FeSO4·7H2O)来制备硫酸。
A.反应①说明SO2具有漂白性
B.若反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)=1∶1,则反应物n(SO2)∶n(NaOH)=1∶2
C.反应③④⑤均属于氧化还原反应
D.可利用反应②和反应④回收SO2
3.物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度,如图是硫及其部分化合物的“价—类”二维图。
回答下列问题:
(1)图中所给物质中,属于非电解质的是 (填化学式)。
(2)将SO2气体通入H2S的水溶液中,H2S的水溶液变浑浊,该反应中氧化产物和还原产物的质量比 。
(3)从氧化还原的角度分析,欲制备硫代硫酸钠(Na2S2O3),下列方案合理的是 。(填字母)
A.S和Na2SO3
B.SO2和浓H2SO4
C.SO2和Na2SO3
D.Na2SO3和Na2SO4
(4)某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。
可选用的实验药品有:①Na2SO3溶液;②浓硫酸;③Na2S溶液;④稀硫酸;⑤酸性KMnO4溶液;⑥品红溶液;⑦铜片。
实验序号 预期转化 选择试剂 证明实现转化的现象
ⅰ →
ⅱ ①、③、④ 淡黄色沉淀
ⅲ → ②、⑦、⑥
a.实验ⅰ选择的试剂是 (填序号),证明实现转化的现象是 。
b.实验ⅱ实现了+4价和-2价S向0价S的转化,每生成3 mol硫单质,转移的电子数目为 。(NA表示阿伏加德罗常数的值)
c.实验ⅲ中发生反应的化学方程式是 。
4.SO2、Na2SO3、Na2S2O5(焦亚硫酸钠)中都含有+4价的S,具有还原性。
(1)Na2SO3是实验室常用试剂。
①Na2SO3固体需密封保存,其原因是 。
②实验室可用Na2SO3固体与70%硫酸反应制备SO2,该反应的化学方程式为 。
③在溴水中滴入少量Na2SO3溶液,反应的离子方程式为 。
(2)一定条件下,将SO2通入TeOSO4溶液中,反应一段时间后过滤、洗涤得到粗Te。
①SO2还原TeOSO4得到Te的反应中,n(SO2)∶n(TeOSO4)= 。
②“洗涤”的具体操作为 。
③过程中控制反应温度为80 ℃左右,温度不能过高的原因是 。
(3)焦亚硫酸钠—空气法处理含氰废水的部分机理如下:调pH为8~9.5,S2+2OH- 2S+H2O、S+O2 S+[O]、CN-+[O] CNO-,其中[O]代表活性氧原子,具有强氧化性。其他条件相同时,废水中总氰化物去除率随Na2S2O5初始浓度的变化如图所示。当Na2S2O5初始浓度大于6 g·L-1时,总氰化物去除率下降的原因可能是 。
题组二 有关氧化还原反应的计算
5.Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4;而NaClO被还原为NaCl,若反应中消耗Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x为( )
A.6 B.5 C.4 D.3
6.一种二氧化硫催化氧化反应的机理如图所示。下列说法正确的是( )
A.过程①中SO2被还原
B.过程②中发生反应的化学方程式为2SO3+V2O4 2VOSO4
C.过程③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D.过程①②③中发生的反应均为氧化还原反应
7.亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效漂白剂和氧化剂。NaClO2溶液的实验室制备过程如下:
反应①:在酸性条件下,SO2还原NaClO3制备ClO2;
反应②:ClO2、H2O2及NaOH溶液反应,得NaClO2溶液。
下列说法正确的是( )
A.反应①中用HCl提供酸性环境
B.反应①中参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为1∶2
C.反应②中的H2O2可用O2代替
D.制备0.2 mol NaClO2至少需要标准状况下2.24 L SO2气体
答案与分层梯度式解析
第二单元 硫及其化合物的相互转化
基础过关练
1.A 硫易溶于CS2,因此可用CS2洗涤试管内壁上的硫单质,A正确;S单质氧化性比较弱,硫蒸气与红热的铜丝反应生成Cu2S,B错误;硫单质与氧气反应时,硫单质表现还原性,硫单质与H2反应时,硫单质表现氧化性,C错误;火山口附近存在化合态的硫,D错误。
2.B 硫黄燃烧产生SO2,SO2具有漂白性,淡黄色的银耳被SO2漂白之后洁白如雪,答案为B。
3.C 由题图可知,X是H2S,Y是SO3,A正确;H2SO3为弱酸,H2SO4为强酸,溶液中H2SO3被O2氧化为H2SO4时,溶液的酸性增强,B正确;Na2SO3→Na2SO4,硫元素化合价升高,需加入氧化剂,C错误;S和Ba2+反应生成不溶于盐酸的BaSO4沉淀,故检验S可选用稀盐酸、BaCl2溶液,D正确。
4.A 由于加入的稀硫酸也能与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀,故不能判断Na2SO3是否被部分氧化,A错误,D正确;若Na2SO3已被部分氧化,则加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中有BaSO4,B正确;向该溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硫酸,充分振荡后仍有白色沉淀,不溶的沉淀一定是BaSO4,C正确。
5.D FeS2与O2反应的化学计量数之比为2∶7,设FeS2为2 mol、O2为7 mol,7 mol O2参与该反应得到28 mol电子,根据得失电子守恒,2 mol FeS2会失去28 mol电子(破题关键),即反应前后S元素从-1价升高到+6价,则S元素可能完全转化为S。选D。
6.B 根据原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式:2Mn+5H2C2O4+6H+ 10CO2↑+2Mn2++8H2O。Mn→Mn2+,Mn的化合价由+7变为+2,Mn被还原,该反应的还原产物是Mn2+,A错误;反应中Mn的化合价由+7变为+2,即在该反应中1 mol Mn得到5 mol e-,B正确;横线上的产物是水,C错误;配平该反应后,H+的化学计量数是6,D错误。
能力提升练
1.A Na2S2O3中硫元素有0和+4两种价态,都处于中间价态,Na2S2O3既具有氧化性又具有还原性,A项正确;S2中S元素有0和+4两种价态,这两种硫原子性质不相同,B项错误;Na2S2O3易溶于水,不溶于乙醇,将其溶于水时加入乙醇不利于Na2S2O3的溶解,C项错误;该方法制备Na2S2O3时,须控制SO2的通入量,若过量,溶液呈酸性,则会使Na2S2O3分解,影响Na2S2O3的产量(破题关键),D项错误。
2.D 反应①中溶液先变蓝后褪色的原因是KIO3先被还原为I2,最终转化为I-,体现了SO2的还原性,A错误;当反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)=1∶1时,根据原子守恒,反应物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SO2,反应④放出了SO2,可以通过反应②和反应④回收SO2,D正确。
3.答案 (1)SO2、SO3
(2)2∶1
(3)A
(4)a.①⑤ 酸性KMnO4溶液褪色 b.4NA c.Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
解析 (2)将SO2气体通入H2S的水溶液中,H2S的水溶液变浑浊,涉及化学方程式:SO2+2H2S 3S↓+2H2O,氧化产物和还原产物的质量比为2∶1。
(3)Na2S2O3中硫元素的平均化合价为+2,依据氧化还原反应的化合价变化的特征,知和Na2O3反应可生成Na2S2O3,A项合理;SO2中S的化合价为+4,浓硫酸中S的化合价为+6,SO2和浓H2SO4不能生成Na2S2O3,B项不合理;SO2和Na2SO3中S的化合价均为+4,二者不能反应生成Na2S2O3,C项不合理;Na2SO3中S的化合价为+4,Na2SO4中S的化合价为+6,二者不能反应生成Na2S2O3,D项不合理。
(4)a.实验ⅰ预实现→,即化合价升高,Na2SO3中S的化合价为+4,可选Na2SO3被氧化,必须加入强氧化剂,所给试剂中,酸性KMnO4溶液符合题意,该转化的实验现象是酸性KMnO4溶液褪色。b.实验ⅱ选择试剂为①Na2SO3溶液、③Na2S溶液和④稀硫酸,发生反应的离子方程式为S+2S2-+6H+ 3S↓+3H2O,每生成3 mol S,转移电子数目为4NA。c.实验ⅲ中发生的反应为Cu和浓H2SO4在加热条件下反应生成CuSO4、SO2和H2O,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。
4.答案 (1)①亚硫酸钠易被空气中的氧气氧化成硫酸钠 ②Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+H2O ③Br2+S+H2O S+2Br-+2H+
(2)①2∶1 ②向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀,等水自然流下后,重复操作2~3次 ③温度越高,二氧化硫在水中的溶解度越小,不利于SO2还原TeOSO4
(3)S2初始浓度过大导致S浓度较大,S会消耗[O],导致与CN-反应的[O]减少
解析 (1)①Na2SO3易被空气中的氧气氧化为Na2SO4,所以Na2SO3固体需密封保存。②Na2SO3固体与70%硫酸发生复分解反应生成Na2SO4、SO2和H2O。③在溴水中滴入少量Na2SO3溶液,Br2被还原为Br-,S被氧化为S,反应的离子方程式为Br2+S+H2O S+2Br-+2H+。
(2)①SO2还原TeOSO4得到Te的化学方程式为TeOSO4+2SO2+3H2O Te↓+3H2SO4,反应中n(SO2)∶n(TeOSO4)=2∶1。②“洗涤”的具体操作为向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀,等水自然流下后,重复操作2~3次。③温度越高,SO2在水中的溶解度越小,不利于反应进行。
(3)当Na2S2O5初始浓度大于6 g·L-1时,会导致S浓度较大,S会消耗[O],导致与CN-反应的[O]减少,总氰化物去除率下降。
5.B Na2Sx中S元素的化合价为-价,Na2SO4中S元素的化合价为+6价,NaClO中Cl元素的化合价为+1价,NaCl中Cl元素的化合价为-1价,若反应中消耗Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,根据氧化还原反应中,得失电子总数相等可知,x[+6-(- )]×1=16×[+1-(-1)],解得x=5,选B。
6.B 过程①中SO2转化为SO3,硫元素化合价升高,被氧化,A错误;过程②是SO3和V2O4反应生成VOSO4,反应的化学方程式为2SO3+V2O4 2VOSO4,B正确;过程③中氧气是氧化剂,V元素化合价从+4价升高到+5价,VOSO4是还原剂,依据得失电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4,C错误;过程①③中发生的反应均为氧化还原反应,过程②中发生的反应不属于氧化还原反应(易错点),D错误。
7.D 反应①中若用HCl提供酸性环境,HCl与NaClO3会发生氧化还原反应生成氯气,A项错误;反应①中NaClO3转化为ClO2,氯元素化合价降低1价,SO2转化为硫酸根离子,硫元素化合价升高2价,参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1,B项错误;反应②中反应前后Cl的化合价降低,H2O2中氧元素的化合价升高,H2O2不可用O2代替,C项错误;根据得失电子守恒,反应①中2NaClO3~SO2~2ClO2,反应②中2ClO2~H2O2~2NaClO2(解题技法),可知制备0.2 mol NaClO2至少需要0.1 mol SO2,在标准状况下的体积为2.24 L,D项正确。
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