2022年高考化学二轮复习讲义第11讲 硫及其化合物(讲)解析版.docx
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1、 第11讲 硫及其化合物【学科核心素养】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。【知识点解读】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 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。
2、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
3、。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)CuSO4SO22H2O。(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
4、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=3H2SO42NOBa(NO3)2H2SO4=BaSO42HNO3FeCl3溶液使棕黄色变为浅绿色的是SO2,无明显现
5、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: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
6、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
7、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
8、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:Fe2H=Fe2H2;(2)MgO:MgO2H=Mg2H2O;(3)Ba(OH)2:Ba22OH2HSO=B
9、aSO42H2O;(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,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
10、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)4FeS211O22Fe2O38SO2(或SO2SO2)。(2)2SO2O22SO3。(3)SO3H2O=H2SO4。6SO
11、、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=CO2H2O、SO2H=SO2H2O、AgCl=AgCl、Ba2SO=BaSO4。【方法规律】浓硫酸与金属
12、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。【典例剖析】高频考点一 硫及其二氧化硫的性质 例1.(2021·全国高考甲卷真题)实验室制备下列气体的方法可行的是气体方法A氨
13、气加热氯化铵固体B二氧化氮将铝片加到冷浓硝酸中C硫化氢向硫化钠固体滴加浓硫酸D氧气加热氯酸钾和二氧化锰的混合物【答案】D【解析】氯化铵不稳定,加热易分解生成氨气和氯化氢,但两者遇冷又会化合生成氯化铵固体,所以不能用于制备氨气,A不可行;将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化现象,不能用于制备二氧化氮,B不可行;硫化氢为还原性气体,浓硫酸具有强氧化性,不能用浓硫酸与硫化钠固体反应制备该硫化氢气体,因为该气体会与浓硫酸发生氧化还原反应,C不可行;实验室加热氯酸钾和二氧化锰的混合物,生成氯化钾和氧气,二氧化锰作催化剂,可用此方法制备氧气,D可行;故选D。【举一反三】下列说法错误的是()A(2019浙江)硫元
14、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)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
15、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【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,根据强酸制弱酸,可得结论,酸性:H2SO3H2SiO3。【变式探究】下列关于硫及其化合
16、物的说法中不正确的是()A硫粉在过量的纯氧中燃烧也不能生成三氧化硫BSO2既可以是含硫物质的氧化产物,也可以是含硫物质的还原产物C二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了其漂白性D自然界中存在可溶于CS2的游离态的硫【答案】C【解析】硫粉燃烧生成二氧化硫,二氧化硫催化氧化生成三氧化硫,故A正确;二氧化硫可以是浓硫酸被还原生成,也可以是硫单质被氧化生成,故B正确;二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了酸性氧化物与碱反应的性质,与漂白性无关,故C错误;自然界中存在游离态的硫,如火山口存在游离态的硫,且S易溶于CS2,故D正确。高频考点二 硫酸的性质例2(2020·浙江7月选
17、考)某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验,如图。实验中观察到的现象有:烧瓶内有白雾,烧杯中出现白色沉淀。请回答:(1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是_。(2)烧杯中出现白色沉淀的原因是_。【答案】(1)浓硫酸吸水且放热,导致HCl挥发(2)HCl气体会将H2SO4带出,与Ba(NO3)2作用生成BaSO4【解析】(1)因为浓硫酸具有吸水性,同时放出大量的热,促使HCl气体挥发。(2)与硝酸钡反应产生沉淀,则沉淀一定是硫酸钡,说明HCl挥发时带出了H2SO4。【变式探究】下列关于硫酸的叙述中,正确的是()A浓硫酸具有脱水性,因而能使蔗糖炭化B浓硫酸有强氧化性,不可贮存在铝、铁容器中
18、C浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨气、氢气等气体D稀释浓硫酸时,应将水沿着器壁慢慢加入浓硫酸中,并用玻璃棒不断搅拌【答案】A【解析】使蔗糖炭化,体现了浓硫酸的脱水性,A正确;浓硫酸具有强氧化性,常温下可使铝、铁表面生成一层致密的氧化膜而钝化,故可贮存在铝、铁容器中,B错误;浓硫酸与氨气反应,不能用于干燥氨气,C错误;浓硫酸密度比水大,稀释浓硫酸时防止酸液飞溅,应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中,并用玻璃棒不断搅拌,D错误。【方法规律】浓H2SO4与金属反应的规律(1)钝化:常温下浓硫酸使Fe、Al表面快速生成致密氧化膜而阻止反应进一步发生。(2)与活泼金属(如Zn)反应,开始产生SO2,硫酸浓度变小
19、后产生H2。(3)与不活泼金属(如Cu)反应,开始产生SO2(加热),浓度变小后,稀硫酸不再与不活泼金属反应。例如:1 mol Cu与含2 mol H2SO4的浓硫酸充分反应,生成的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又表现酸性。浓硫酸在与非金属的反应中只表现强氧化性。【变式探究】将一定量的锌与100 mL 18.5 mol/L 浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A 33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L,测得溶液的pH1,则下列叙述中错误的是()A气体A为SO2和H2的混合物B反应中共消耗Zn 97.5 gC气体A中SO2和H2的体
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