人教版高中化学必修第二册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课件

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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
硫及其氧化物的性质
1.硫元素
硫元素位置 原子结构示意图 非金属性 主要化合价
第三周期第ⅥA族
比氯、氧弱 －2、＋4、＋6
在自然界中，硫以游离态和化合态形式存在。硫有多种同素异形体，如正交硫和斜方硫。
2.单质硫的性质
（1）物理性质
俗称 颜色 状态 溶解性
硫黄 黄色 晶体 难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳
（2）化学性质
硫的化学性质比较活泼，能与许多金属单质及非金属单质发生化学反应。反应的化学方程式如下：
3.二氧化硫的性质与用途
（1）物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性 毒性
无色 气体 刺激性气味 比空气大 易溶于水 有毒
（2）化学性质
①漂白性：SO2能与某些有色物质（如品红溶液）反应生成不稳定的无色物质。这些无色物质加热或久置后，容易分解而使有色物质恢复为原来的颜色。
②与O2反应：2SO2＋O2 2SO3。
（3）SO2的用途
①漂白纸浆、毛、丝等。
②杀菌消毒。
③一种食品添加剂。
SO2有毒，若残留量超标，会对人体健康有害。要严格按照国家标准规定合理使用。
用约70％的浓硫酸而不用98.3％的浓硫酸或稀硫酸的原因：（1）若用98.3％的浓硫酸，因其含水量少，硫酸主要以分子形式存在，H＋浓度很小，难以反应；（2）若用稀硫酸，则含水量多，因SO2易溶于水，不利于SO2的收集。
5.三氧化硫
（1）物理性质
熔点为16.8 ℃，沸点为44.8 ℃，在常温下为无色液体，在标准状况下为固体。
（2）化学性质
SO3是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。
反应 化学方程式
与水反应
与氧化钙反应
与氢氧化钠溶液反应
6.硫的氧化物的污染与治理
二氧化硫为大气的主要污染物之一。
来源 化石燃料的燃烧及含硫矿石的冶炼
危害 污染大气，危害人体健康，形成酸雨
防治 开发新能源，燃煤脱硫，处理工业废气
二氧化硫形成酸雨的过程：
硫酸
1.硫酸的工业制备

（1）三种原料：硫黄或黄铁矿（FeS2）、空气、98.3％的浓硫酸。
4.浓硫酸的特性
（1）浓硫酸的吸水性
浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分，常用作干燥剂。
（2）浓硫酸的脱水性
浓硫酸能将有机物中的氢和氧按水的组成比脱去。
“黑面包”实验：向蔗糖中加入浓硫酸，搅拌，可观察到蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体。
结论：浓硫酸具有脱水性和强氧化性。
（3）浓硫酸的强氧化性
①浓硫酸与Cu反应
实验操作
实验现象 a试管中铜丝表面变黑；
b试管中的导管口有气泡冒出，溶液逐渐变为无色；
冷却后将a试管里的物质慢慢倒入水中，溶液呈蓝色
实验结论 在反应中，浓硫酸体现强氧化性和酸性
化学方程式
②强氧化性的表现
5.硫酸的用途
（1）重要的化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
（2）用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。
硫酸根离子的检验
1.硫酸根离子的检验
（1）实验探究
实验操作 实验现象 实验结论
先生成白色沉淀，加入稀盐酸后沉淀不溶解
先生成白色沉淀，加入稀盐酸后沉淀不溶解
实验操作 实验现象 实验结论
先生成白色沉淀，加入稀盐酸后沉淀溶解，且有气泡产生
2.硫酸根离子检验的应用——粗盐除杂
（1）要除去粗盐中的杂质（硫酸盐、CaCl2、MgCl2），选用的试剂及反应的离子方程式如表：
杂质 加入的试剂 离子方程式
硫酸盐 氯化钡溶液
CaCl2 碳酸钠溶液
MgCl2 氢氧化钠溶液
加入过量的BaCl2后会引入新的杂质离子Ba2＋，可以加入Na2CO3除去Ba2＋。而过量的Na2CO3和NaOH可在过滤后用稀盐酸除去。
（2）试剂加入的顺序
为使杂质离子完全除去，通常加入试剂及顺序有如下三种：
①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸；
②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸；
③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。
（1）为保证杂质离子完全除去，每一步加入的除杂试剂都必须过量；过滤后加入稀盐酸中和。（2）要先加入BaCl2溶液，后加入Na2CO3溶液。
硫及其化合物的相互转化及应用
1.硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系
（1）同种元素相邻价态的粒子间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。（2）当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态粒子。
3.硫及其化合物的转化关系
4.实验设计
（1）设计实验实现不同价态的硫的转化，遵循的原则是科学性、可行性、安全性和绿色化学。
（2）实验设计方案
预期转化 选择试剂 实验操作和现象 实验结论
二氧化硫、硫化氢、蒸馏水 将H2S和SO2通入水中，生成黄色沉淀（或溶液变浑浊） H2S与SO2反应生成单质硫
预期转化 选择试剂 实验操作和现象 实验结论
二氧化硫、新制
氯水、BaCl2溶液 将SO2通入新制氯水中，溶液黄绿色褪去；再向溶液中滴入氯化钡溶液，产生白色沉淀
浓硫酸、铜片 加热铜片和浓硫酸的混合物，生成有刺激性气味的气体 浓硫酸被金属铜还原为SO2
SO2、CO2的性质比较与鉴别
1.SO2和CO2性质的比较
性质 SO2 CO2
物理
性质 色、味 无色、刺激性气味 无色、无味
毒性 有毒 无毒
溶解性 易溶（1∶40） 可溶（1∶1）
性质 SO2 CO2
化学
性质 与水反应
与碱反应
氧化性
还原性 2SO2＋O2 2SO3，也能被酸性KMnO4溶液、氯水、溴水等氧化 无还原性
漂白性 有，但不稳定 无
对环境的影响 过量排放会形成酸雨 过量排放会引起温室效应
2.SO2和CO2的鉴别与除杂
（1）单一气体的鉴别
试剂 现象及结论
品红溶液 使品红溶液褪色的是SO2；不能使品红溶液褪色的是CO2
氢硫酸 出现浑浊的是SO2，无明显现象的是CO2
高锰酸钾溶液 使紫色褪去的是SO2，无明显现象的是CO2
溴水 使橙色褪去的是SO2，无明显现象的是CO2
碘水（含淀粉） 使蓝色褪去的是SO2，无明显现象的是CO2
硝酸酸化的硝酸钡溶液 产生白色沉淀的是SO2，无明显现象的是CO2
SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，继续通入过量的气体，沉淀都会消失，故不能用Ca（OH）2鉴别。
（2）混合气体的鉴别：SO2和CO2同时存在
由于SO2和CO2都可使澄清石灰水变浑浊，检验二者同时存在的一般流程：检验SO2 除去SO2 检验SO2已除尽 检验CO2。
可将除去和检验SO2是否除尽合并为一个装置，用较浓的酸性KMnO4溶液。
甲是无水硫酸铜，用于检验生成的水，碱石灰可以吸收水，但无明显现象，
浓硫酸与木炭在加热条件下发生化学反应生成CO2、SO2和水，检测顺序为水、SO2、CO2。
无法检验水的存在，A错误；装置乙中会生成黄色沉淀S，体现了SO2的氧化性，B正确；二氧化硫的水溶液显酸性，故装置丙中紫色石蕊溶液变红，C正确；装置戊中品红溶液不褪色，说明SO2已经除尽，装置己中澄清石灰水变浑浊，说明产物中含有CO2，D正确。
A
除去CO2中SO2的两种方法
（1）利用二氧化硫的还原性，用酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水等除去SO2。
（2）利用亚硫酸的酸性比碳酸强的性质，用饱和碳酸氢钠溶液除去SO2。
浓硫酸的三大特性
1.浓硫酸吸水性、脱水性的区别
项目 吸水性 脱水性
作用对象 含有水分子或结晶水的物质 一般为含氢、氧元素的有机物，将氢、氧原子按2∶1的比例脱去
变化类型 物理变化、化学变化 化学变化
（1）浓硫酸不可干燥的气体有碱性气体（如NH3）和某些还原性气体（如HBr、HI、H2S等），可干燥酸性气体（如CO2、SO2、Cl2等）和中性气体（如O2、N2、CO等）。
（2）浓硫酸可使许多有机物脱水而炭化。
（3）浓硫酸具有吸水性，实验室中可用作干燥剂，不能将其暴露于空气中，防止其吸收空气中的水蒸气。
2.浓硫酸强氧化性的体现
反应物 变化或反应 表现性质
活泼
金属 铁、铝 常温下，铁、铝遇到浓硫酸时发生钝化 强氧化性
加热时，反应生成硫酸盐、H2O和SO2 强氧化性和酸性
锌等其他活泼金属 与浓硫酸反应时，开始产生SO2，金属过量时产生H2
较不活泼金属（如铜、
银等）
碳、硫、磷等非金属 强氧化性
还原性物质
“黑面包”实验中产生有刺激性气味的气体，体现了浓硫酸的强氧化性。
如图为铜丝与浓硫酸反应并验证其产物性质的实验装置。
（1）①中反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）②中饱和NaHSO3溶液的作用是除去①中SO2气流带出的硫酸。加热一段时间后，③中溶液依然澄清，④中溶液褪色。若要立即终止铜与浓硫酸的反应，恰当的方法是　　　　（填字母）。
a.上移铜丝，使其脱离硫酸
b.撤去酒精灯
c.拔去橡胶塞倒出硫酸
a
SO2气流带出的硫酸能与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，对二氧化硫的性质检验造成干扰，可以用饱和亚硫酸氢钠溶液除去硫酸；要立即终止铜与浓硫酸的反应，可以上移铜丝，使其脱离硫酸；直接撤去酒精灯，容易发生倒吸；拔去橡胶塞倒出硫酸，操作复杂，故选a。
（3）反应停止后，待装置冷却，把③取下，将其中溶液分成两份做如下实验。
序号 加入试剂 现象 分析与解释
第1份 加入NaOH溶液 有白色沉淀生成 沉淀为___________　　 　（写化学式，下同）
第2份 加入氯水 有白色沉淀生成 沉淀为
BaSO3　BaSO4
二氧化硫为酸性氧化物，与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠溶液，亚硫酸钠与氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀，其化学式是BaSO3；二氧化硫具有还原性，能够被氯水氧化成硫酸，硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀，故该白色沉淀的化学式为BaSO4。
（4）④中棉花团的作用是　　　　　　　　　　　　（用离子方程式表示）。
（5）上述实验结束后，发现①中试管内有少量白色固体出现，冷却后将试管中的物质缓缓倒入水中，溶液呈蓝色。取少量蓝色溶液于试管中，滴加NaOH溶液至过量，出现的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　。
开始时无明显现象，后来有蓝色沉淀生成
蓝色溶液中含有硫酸和硫酸铜，向其中加入氢氧化钠溶液后，氢氧化钠先与硫酸发生中和反应，然后再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀，因此出现的现象为开始时没有明显现象，后来有蓝色沉淀生成。
在化学反应中硫酸所体现的性质的判断
（1）生成硫酸盐和挥发性酸：体现酸性和难挥发性，如与NaCl固体反应。
（2）全部转化为SO2：只体现强氧化性，如与C、H2S、HI反应。
（3）生成硫酸盐和SO2：既体现酸性又体现强氧化性，如与Cu、FeO反应。
含硫物质之间的转化
1.相同价态的不同含硫化合物间的转化：一般通过与酸、碱等反应实现。
SO2 H2SO3 NaHSO3 Na2SO3
（2025·重庆市第十一中学校高一月考）物质类别和核心元素的价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图是某元素的“价类二维图”，其中单质b是黄色固体，f、h均为正盐，且焰色都是黄色。下列说法不正确的是（　　）
A.a与少量O2反应可以生成b
B.用BaCl2溶液可以鉴别f和h的溶液
C.e的浓溶液可用铝槽车运输
D.c能使品红溶液褪色
单质b是黄色固体，所以b是硫，f、h均为正盐，且焰色都是黄色，说明f、h为钠盐。由图可知a是H2S，c是SO2，d是SO3，e是硫酸，f是硫酸钠，g是亚硫酸，h是亚硫酸钠。硫化氢与少量氧气反应可生成S，A正确；亚硫酸钠和硫酸钠均能与氯化钡反应生成白色沉淀，故不能用氯化钡溶液鉴别，B错误；常温下铝在浓硫酸中钝化，因此浓硫酸可用铝槽车运输，C正确；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色， 　　
常温下，铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸均钝化。
D正确。
B
不同价态硫元素互相转化的“三原则一特殊”
三原则：邻位价态原则、邻价不氧化还原原则、归中原则。
一特殊：当遇到强氧化剂或强还原剂时，硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。