(新)2022届第15讲 硫及其化合物(精讲)(解析版).docx
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1、第15讲 硫及其化合物【考情分析】1.了解硫及其重要化合物的制备方法,掌握其主要化学性质及其应用。2.了解硫的氧化物对环境的影响。【核心素养分析】1.变化观念与平衡思想:从硫的化合价变化认识硫及其化合物的相互转化及应用。2.科学探究与创新意识:从不同的角度探究硫及其重要化合物的性质及制备实验方案,并进行实验操作验证。3.科学态度与社会责任:关注与SO2有关的污染和环境保护,具有可持续发展意识和绿色化学观念。【重点知识梳理】知识点一 硫及其氧化物的性质一、硫单质的性质及应用1硫元素的存在形态(1)游离态:在火山口附近或地壳的岩层例存在 (2)化合态:以硫化物和硫酸盐的形式存在2硫单质的物理性质
2、硫单质俗称硫黄,是一种淡黄色固体;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2;有多种同素异形体,如单斜硫、斜方硫等。3硫单质的化学性质(1)S的氧化性S与Fe、Cu、Hg反应的化学方程式依次为FeSFeS、2CuSCu2S、SHg=HgS(此反应适用于除去室内洒落的Hg)。(2)S的还原性S与O2反应的化学方程式为SO2SO2,在空气中燃烧火焰为淡蓝色。与强氧化剂反应(如浓硫酸)的化学方程式为S2H2SO4(浓)3SO22H2O。(3)S与NaOH溶液反应的化学方程式为3S6NaOH2Na2SNa2SO33H2O,该反应中硫既是氧化剂,又是还原剂,此反应可用于除去试管内黏附的S。【特别提醒】硫与变价金
3、属反应时,生成低价态金属硫化物(如Cu2S、FeS)。汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理。二、硫的氧化物(SO2、SO3)的性质及应用1二氧化硫(SO2)(1)物理性质二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体,是大气污染物之一;易溶于水,通常状况下,1体积水溶解约40体积SO2。(2)化学性质酸性氧化物的通性氧化性(如与H2S溶液反应):SO22H2S=3S2H2O还原性漂白性:可使品红溶液等有机色质退色,生成不稳定的化合物。(3)实验室制法固体Na2SO3与较浓H2SO4反应Na2SO3H2SO4=Na2SO4SO2H2O;铜与浓H2SO4混合加热Cu2H2SO4(浓)Cu
4、SO4SO22H2O。(4)SO2对大气的污染与防治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、燃煤除硫、处理工业废气 (5)SO2和CO2的鉴别试剂现象及结论原理(化学方程式)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CO2KMnO4溶液使紫色褪去的是SO2,无明显现象的是CO22KMnO45SO22H2O=K2SO42MnSO42H2SO4溴水使橙色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2Br2SO22H2O=2HBrH2SO4硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀的是SO2,无明显现象的是CO23SO22HNO32H2O=3H2SO
5、42NOBa(NO3)2H2SO4=BaSO42HNO3FeCl3溶液使棕黄色变为浅绿色的是SO2,无明显现象的是CO22FeCl3SO22H2O=FeCl2FeSO44HCl澄清石灰水不能用澄清石灰水鉴别SO2和CO2,原因是二者都能使澄清石灰水变浑浊2三氧化硫(SO3)(1)物理性质熔点16.8 ,沸点44.8 ,在常温下为态,在标准状况下为态。(2)化学性质反应化学方程式与水反应SO3H2O=H2SO4(放出大量的热)与氧化钙反应SO3CaO=CaSO4与氢氧化钠反应SO32NaOH=Na2SO4H2O3硫的氧化物的污染与治理(1)来源:含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。(2)危害:
6、危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)。(3)治理:燃煤脱硫,改进燃烧技术。(4)硫酸型酸雨的形成途径有两个:途径1:空气中飘尘的催化作用,使2SO2O22SO3、SO3H2O=H2SO4。途径2:SO2H2OH2SO3、2H2SO3O2=2H2SO4。【易错警示】(1)SO2不能漂白酸碱指示剂,如只能使紫色的石蕊溶液变红,但不能使之退色。(2)SO2的漂白性和还原性的区别SO2使品红溶液退色表现的是SO2的漂白性,加热后溶液颜色复原;SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水退色表现的是SO2的还原性,加热后溶液颜色不复原。(3)SO2氧化性的表现SO2通入氢硫酸、硫化钠溶液中都会出现淡黄
7、色沉淀,表现了SO2的氧化性。(4)三类漂白剂的区别类型原理举例特点备注氧化型将有机色质内部“生色团”破坏掉HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等不可逆、持久无选择性加合型与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质SO2可逆、不持久有选择性吸附型将有色物质吸附而退色活性炭物理变化吸附色素三、二氧化硫的制备与性质总结(1)常用亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫,进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、还原性、氧化性等。制取原理Na2SO3H2SO4(浓)=Na2SO4SO2H2O综合实验装置(2)实验室也可用铜片与浓硫酸反应制取二氧化硫,进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂
8、白性、还原性、氧化性等。制取原理:Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O综合实验装置【方法技巧】检验SO2和CO2同时存在的一般流程SO2和CO2都能使澄清的石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程为流程设计检验SO2除去SO2检验SO2是否除尽检验CO2选用试剂品红溶液酸性KMnO4溶液品红溶液澄清的石灰水预期现象褪色褪色不褪色变浑浊知识点二 硫酸硫酸根离子的检验1硫酸的物理性质H2SO4是无色液体,能与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热,浓H2SO4稀释的方法是将浓H2SO4沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌。2硫酸是强电解质,写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式(1)铁:
9、Fe2H=Fe2H2;(2)MgO:MgO2H=Mg2H2O;(3)Ba(OH)2:Ba22OH2HSO=BaSO42H2O;(4)Na2SO3:SO2H=H2OSO2;(5)BaCl2:Ba2SO=BaSO4。3浓H2SO4的特性(1)填写下表实验实验现象浓硫酸的特性少量胆矾加入浓硫酸中蓝色固体变白吸水性用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上沾有浓H2SO4的滤纸变黑脱水性将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热铜片逐渐溶解,产生无色刺激性气味的气体强氧化性、酸性 (2)浓硫酸与Cu、C反应的化学方程式:Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O、C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O。(3)常温下,
10、铁、铝遇浓H2SO4钝化,可用铝槽车运输浓H2SO4。【特别提醒】H2SO4是高沸点、难挥发性的强酸,利用这一性质可以制取HCl和HF:H2SO4(浓)NaClNaHSO4HCl,CaF2H2SO4=CaSO42HF。由“量变”引起的“质变”:金属(如Cu、Zn等)与浓H2SO4反应时,要注意H2SO4浓度对反应产物的影响。开始阶段产生SO2气体,随着反应的进行,H2SO4的浓度变小,最后变为稀H2SO4,Cu与稀H2SO4不反应,Zn与稀H2SO4反应生成H2而不是SO2。4硫酸的用途(1)制取化肥、硫酸盐、挥发性酸。(2)消除金属表面的氧化物。5硫酸的工业制备三原理:(1)4FeS211O
11、22Fe2O38SO2(或SO2SO2)。(2)2SO2O22SO3。(3)SO3H2O=H2SO4。6SO、SO的检验(1)SO的检验向溶液中加入盐酸,将产生的气体通入品红溶液中,红色褪去,发生的离子反应为SO2H=H2OSO2。加入氯化钡溶液生成白色沉淀,然后向沉淀中加入盐酸,沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体,发生反应的离子方程式为SOBa2=BaSO3,BaSO32H=Ba2SO2H2O。(2)检验SO的正确操作方法:被检液取清液有无白色沉淀产生(判断有无SO)。先加稀盐酸的目的是防止CO、SO、Ag干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生。整个过程中可能发生反应的离子方程式:CO2H
12、=CO2H2O、SO2H=SO2H2O、AgCl=AgCl、Ba2SO=BaSO4。【方法规律】浓硫酸与金属的反应规律1钝化:常温下浓硫酸使Fe、Al钝化,若加热或将浓硫酸稀释,则可以继续反应。2与活泼金属(如Zn)反应:开始产生SO2,硫酸浓度变小后,产生H2。3与某些不活泼金属(如Cu)反应:开始产生SO2(加热),浓度变小后,稀硫酸不再与Cu反应。如1 mol Cu与含2 mol H2SO4的浓硫酸充分反应,生成SO2的物质的量小于1 mol。4浓硫酸在与金属的反应中既表现强氧化性(生成SO2)又表现酸性(生成硫酸盐)。浓硫酸在与非金属的反应中只表现强氧化性。【典型题分析】高频考点一 硫
13、及其二氧化硫的性质 例1.下列说法错误的是()A(2019浙江)硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等B(2019江苏)稀硫酸具有酸性,可用于除去铁锈C(2019江苏)SO2具有氧化性,可用于纸浆漂白D(2019江苏)SO2与过量氨水反应生成(NH4)2SO3【答案】C【解析】硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在,火山口处有硫单质,A正确;铁锈的主要成分为Fe2O3,硫酸具有酸性可以和金属氧化物反应,B正确;二氧化硫的漂白原理是二氧化硫与有色物质化合成不稳定的无色物质,不涉及氧化还原,C错误;二氧化硫与过量氨水反应生成亚硫酸铵,D正确。【变式探究】(2017·北京卷)
14、根据SO2通入不同溶液中实验现象,所得结论不正确的是()实验现象结论A含HCl、BaCl2的FeCl3溶液产生白色沉淀SO2有还原性BH2S溶液产生黄色沉淀SO2有氧化性C酸性KMnO4溶液紫色溶液褪色SO2有漂白性DNa2SiO3溶液产生胶状沉淀酸性:H2SO3>H2SiO3【答案】C【答案】A【解析】溶液中SO2被FeCl3氧化生成SO,再与BaCl2反应产生白色沉淀,体现了SO2的还原性;B.SO2与H2S溶液发生反应SO22H2S=3S2H2O,体现了SO2的氧化性;C.SO2使酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的还原性;D.SO2与Na2SiO3溶液反应产生胶状沉淀,根据强酸
15、制弱酸,可得结论,酸性:H2SO3H2SiO3。【举一反三】(2020·广东省广州市育才中学模拟)某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按如图所示装置进行实验。请回答下列问题:(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是_,其中发生反应的化学方程式为_。(2)实验过程中,装置B、C产生的现象分别是_、_,这些现象分别说明SO2具有的性质是_和_,装置B中发生反应的离子方程式为_。(3)装置D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)尾气可用_溶液吸收。【解析】(1)常见的烧瓶有圆底烧瓶、平底烧瓶和蒸馏烧瓶,图示中带支管的烧瓶为蒸馏烧瓶。(2)SO2具有还原性,能
16、使酸性高锰酸钾溶液褪色,离子方程式为5SO22MnO2H2O=5SO2Mn24H。SO2能与2价的硫离子反应生成硫单质,体现氧化性:SO22S22H2O=3S4OH。(3)SO2与品红溶液作用的可逆性指SO2使品红溶液褪色,加热后又恢复红色,注意实验操作中品红溶液褪色后要关闭分液漏斗的旋塞。(4)SO2为酸性气体,一般用碱性溶液吸收,也可用酸性高锰酸钾溶液等强氧化性溶液吸收。【答案】(1)蒸馏烧瓶Na2SO3H2SO4(浓)=Na2SO4SO2H2O(2)溶液褪色无色溶液中出现黄色浑浊 还原性 氧化性5SO22MnO2H2O=2Mn25SO4H(3)品红溶液褪色后,关闭分液漏斗的旋塞,点燃酒精
17、灯加热,溶液恢复为红色(4)NaOH(答案合理即可)高频考点二 二氧化硫的检验例2(2020·湖南省韶山市第一中学模拟)下列实验中能证明某气体为SO2的是()使澄清石灰水变浑浊使湿润的蓝色石蕊试纸变红使品红溶液褪色通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸通入溴水中,能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀产生A都能证明 B都不能证明C均能证明 D只有能证明【答案】D【解析】CO2也能使澄清石灰水变浑浊;酸性气体均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红;Cl2也能使品红溶液褪色;CO2也有此现象。【变式探究】(2020·山东省烟台市第三中学
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