第二节二氧化硫教案.docx
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第二节二氧化硫教案
第二节二氧化硫
目标导航
1、了解二氧化硫的物理性质和用途。
2、掌握二氧化硫的化学性质。
3、了解二氧化硫对空气的污染及其危害,提高环境保护意识。
知识要点
本节教材中安排了大量的实验,要求能全面,细致地观察,及时、如实记录现象,并能根据现象,结合化学反应理论进行分析、梳理、提炼。
学会类比,从而及时掌握SO2的化学性质。
SO2作为一种非金属氧化物,其所具有的性质可与CO2进行比较,从化合价、结构、水溶性、水化物的稳定性、水溶液的酸性、氧化性与还原性等多个角度入手,比较它们的异同点。
而SO2的漂白性则可与氯水、过氧化钠及双氧水进行比较,通过一系比较,就能清晰掌握SO2所具有的性质。
通过学习,构建SO2知识框架是一个难点。
从SO2中硫元素化合价为+4价,处于中间价态这一特点出发,推断出SO2所具有的化学性质,即:
它既有氧化性,又有还原性;再联系酸性氧化物这一概念,从而将知识网络化、系统化,自己总结出网络图,进而继续推出SO2的几点化学性质。
①具有酸性氧化物的通性
②还原性为主:
与O2、Cl2水、NO2、Br2水、KMnO4(H+)反应
③氧化性为次:
与H2S反应
④漂白性(区分与氯气漂白性的不同)
疑点点拔
一、硫的氧化物
(一)SO2的性质
1、物理性质:
无色、刺激性气味有毒气体,比空气重,易溶于水(1:
40),易液化(—10℃)
2、化学性质
(1)SO2具有酸性氧化物的通性——与CO2,相似
①与H2O反应:
SO2+H2O
H2SO3(亚硫酸)(生成的亚硫酸不稳定,亚硫酸是弱酸)
说明:
该反应是可逆反应,具有以下特点
a.向两个相反的方向进行的化学反应,在相同条件下同时进行、共存。
两个化学反应构成一个对立的统一体。
b.符号“
”两边的物质互为反应物和生成物。
c.在反应体系中,与化学反应有关的各种物质共存。
②与碱反应:
n(SO2):
n(NaOH)=1:
2
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
n(SO2):
n(NaOH)=1:
1
SO2+NaOH=NaHSO3
SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
SO2+CaSO3+H2O=Ca(HSO3)2
说明:
SO2气体类似于CO2气体,均可使澄清石灰水变浑浊,通入足量后,浑浊又变澄清。
③与碱性氧化物的作用生成盐:
SO2+Na2O
Na2SO3
④与酸碱指示剂反应:
使石蕊试液变红色
⑤与某些盐反应
SO2+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+2CO2
说明:
亚硫酸的酸性强于碳酸,可以用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的SO2。
(2)SO2具有氧化性和还原性
SO2中的S元素化合价为+4价,处于中间价态,既有氧化性、也有还原性,但以还原性为主。
①氧化性:
②还原性:
SO2+X2+2H2O=H2SO4+2HX(X2:
Cl2、Br2、I2)
5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
2SO2+O2
2SO3
( SO2可以被强氧化剂所氧化)
(3)SO2的特性:
漂白性
SO2可以与有色的有机物生成不稳定的无色加合物,受热又可以分解得到原物质,因此SO2漂白作用不持久。
3、实验室制法
⑴原理:
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O
说明:
此反应是应用强酸制弱酸,但由于SO2易溶于水(1∶40)所以Na2SO3应选用固体,而H2SO4宜选用较浓的溶液。
⑵装置:
固—液不加热装置
⑶收集:
向上排空气法
⑷检验:
使品红褪色,加热又显红色
⑸除去SO2:
可选用酸性高锰酸钾溶液或碱液等。
4、工业制法:
煅烧FeS2或燃烧硫(SO2是大气污染物之一)
5、SO2用途
SO2的用途:
制H2SO4、漂白剂、杀菌、消毒。
(二)SO3的性质:
1.物理性质:
无色、易挥发的固体(标况下),具有酸性氧化物通性,熔点16.8℃,沸点44.8℃,遇水剧烈反应生成H2SO4,同时放出大量的热;SO3溶于浓H2SO4生成发烟硫酸,具有强氧化性
2.化学性质:
是H2SO4的酸酐;S元素为+6价,处于最高价态,只有氧化性。
与水反应,放热 SO3 + H2O = H2SO4
3.工业上制取硫酸的原理:
S→SO2→SO3→H2SO4
(三) SO2与CO2性质对比
SO2
CO2
氧化还原反应
元素化合价
+4(中间价态)
+4(最高正价)
氧化性
较弱
弱
反应举例
H2S
C
还原性
较强
无
反应举例
溴水、高锰酸钾等
无
复分解反应
分类
酸性氧化物
酸性氧化物
对应水化物酸性
H2SO3>H2CO3
通入澄清石灰水
白色沉淀
白色沉淀
与NaHCO3溶液
反应
不反应
特性
使品红溶液褪色
无
(四)常用漂白剂及漂白原理比较
漂白剂
作用原理
应用
活性炭
吸附
除臭、蔗糖脱色
Na2O2、H2O2、HClO、O3
强氧化性
石蕊、酚酞、品红、织物等
SO2
与某些有色物质结合成不稳定化合物
品红、织物等
二、环境污染及保护
1、形成酸雨的成分:
硫的氧化物(SO2)、氮的氧化物(NO2)。
2、来源:
(1)化石燃料(煤、石油)的燃烧;
(2)含硫矿石的冶炼;(3)硫酸、硝酸工厂的废气。
3、酸雨的形成:
SO2+H2O
H2SO3雨水
H2SO3+O2=H2SO4酸雨(H2SO3、、H2SO4、HNO3)
NO2+O2+2H2O=4HNO3
说明:
正常雨水因溶解CO2,pH约为5.6,酸雨的pH小于5.6。
4.危害:
(1)使土壤酸化;
(2)使水质(湖泊)酸化;(3)腐蚀建筑物、桥梁等。
案例分析
例1.能鉴别CO2和SO2的试剂是( )
A.酚酞溶液 B.澄清石灰水
C.紫色石蕊试液 D.氯化钡溶液和氯水混合液
解析:
CO2与SO2溶于水可得碳酸和亚硫酸,均可电离出氢离子,均可使紫色石蕊试剂变红。
它们与澄清石灰水均可生成白色沉淀,且过量后均可溶解。
CO2与SO2在还原性方面不同。
SO2具有还原性可以被氯单质氧化而在水溶液中生成硫酸根离子,可与氯化钡生成硫酸钡白色沉淀,而CO2不能。
答案选:
D。
温馨提示:
本题主要考查CO2与SO2性质的异同
例2.检验溶液中的有关离子,实验步骤和结论均正确的是( )
A.加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,证明一定含有Cl-离子。
B.加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀生成,证明一定含有SO
离子。
C.加入BaCl2溶液,有白色沉淀,证明一定含有SO
离子。
D.加入HCl后产生气体,该气体能使品红溶液褪色,加热后又变成红色,证明一定含有SO
离子。
解析:
(A)加AgNO3出现白色沉淀,不一定含有Cl-,也可能有SO
、SO
等。
(B)加入HNO3酸化的Ba(NO3)2,有白色沉淀生成此沉淀肯定为BaSO4。
但不能证明原溶液中一定有SO
离子。
(C)加入BaCl2出现白色沉淀,可能含有SO
、SO
、Ag+等。
答案为D。
温馨提示:
本题以实验的形式主要考查SO
、SO
离子的相关性质,同时考查SO
的还原性。
例3、二氧化硫中的硫元素是+4价,它既有氧化性,又有还原性。
现有下列试剂:
①溴水、②氢氧化钠溶液、③品红溶液、④硫化钠溶液、⑤稀硫酸。
(1)要证明二氧化硫具有氧化性,应选用的试剂是___________,看到的现象是______________________________;
(2)要证明二氧化硫具有还原性,应选用的试剂是___________,看到的现象是_______。
解析:
通过实验来理解二氧化硫中的硫元素是+4价,它既有氧化性,又有还原性。
二氧化硫遇到还原剂(硫化钠)表现氧化性;遇到氧化剂(溴水)表现还原性。
答案:
(1)④、⑤;混合液中通入SO2能析出浅黄色沉淀
(2)①;通入SO2后溴水褪色
温馨提示:
本题主要考查了二氧化硫既有还原性又有氧化性的化学性质。
例4、在室温下,向饱和H2S溶液中缓慢通入过量SO2气体,溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线示意图(图2-1)合理的是。
图2-1
解析:
H2S溶液显酸性,通入SO2后二者发生以下反应:
2H2S+SO2=2H2O+3S↓,可见随SO2的通入,溶液pH值逐渐增大,溶液呈中性后,继续通入SO2,又发生以下反应SO2+H2O
H2SO3,所得溶液pH值又逐渐减小,而且比原H2S溶液pH还要小。
答案:
选C。
温馨提示:
本题主要考查了二氧化硫既有氧化性又有酸性。
例5.有一瓶无色气体可能有H2S、CO2、HBr、HCl、SO2中的一种或几种(H2S具有还原性,与氧化剂相遇可被氧化生成硫单质),将其通入氯水,得无色透明溶液。
把所得溶液分两份:
一份加入用盐酸酸化的BaCl2溶液出现白色沉淀;另一份加入用HNO3酸化的AgNO3溶液也有白色沉淀生成。
从实验可知,原气体中肯定有____________;肯定没有__________;不能肯定是否有_____________。
解析:
通入氯水得透明的无色溶液,肯定没有H2S、HBr。
若有HBr,则反应生成Br2溶液呈现橙色,如有H2S溶液将出现浑浊。
加入酸化的BaCl2有白色沉淀,溶液中肯定有SO
离子,则原气体中肯定有SO2存在。
SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4。
加入酸化的AgNO3溶液出现白色沉淀,可以肯定溶液中有Cl-,但不能因此而断定有HCl的存在,因为氯水中也有Cl-。
综上所述,气体中肯定含有SO2;没有H2S、HBr;不能确定的有CO2和HCl。
答案:
见解析
温馨提示:
主要考查几种常见气体的化学性质。
重点注意SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4的反应。
亲身体验
同步演练
学会适应
1.有关二氧化硫的说法中不正确的是
A.常温下为气体,难液化B.无色、有刺激性气味、有毒
C.可使澄清的石灰水浑浊D.既可溶于水又与水反应
2.属于SO2被还原的反应是
A.SO2+2H2O+Cl2=4H++SO42-+2Cl-B.SO2+2H2S=3S+2H2O
C.SO2+2OH-=SO32-+H2OD.SO2+OH-=HSO3-.
3.能够用于鉴别SO2和CO2的溶液是
A.澄清石灰水 B.品红溶液C.紫色石蕊试液 D.氢氧化钡溶液
4.下列有关SO2气体的实验现象中不正确的是
A.装满SO2气体的试管倒立在滴有紫色石蕊的水槽中,进入试管的液体呈红色
B.将SO2气体通入装有品红溶液的试管里,红色逐渐褪去,给试管加热无明显变化
C.打开盛有SO2气体的集气瓶口的玻璃片,可闻到刺激性气味
D.将SO2气体通入装有溴水溶液的试管里,橙红色逐渐褪去
5.下列反应中,SO2表现氧化性的是
A.2SO2+O2=2SO3B.SO2+H2O=H2SO3
C.SO2+2H2O+Cl2=H2SO4+2HClD.2H2S+SO2=2H2O+3S
6.酸雨的形成主要是由于
A.大气中二氧化碳含量增多B.汽车排出大量尾气
C.工业上大量燃烧含硫燃料D.森林遭乱砍滥伐,破坏了生态平衡
学会选择
7.为了除去混在CO2气体中的SO2和O2气,以下试剂:
①饱和Na2CO3溶液;②饱和NaHCO3溶液;③浓H2SO4;④灼热铜网;⑤碱石灰,使用顺序正确的是
A.①③④ B.②③④C.③④⑤ D.③②⑤
8.下列物质的水溶液能吸收SO2气体,同时既无沉淀又无气体产生的是
A.氢硫酸 B.NaHCO3溶液C.Na2SO3溶液 D.食盐水
9.将SO2和SO3(气)的混合物通入BaCl2溶液中,其结果是
A.2种气体都被吸收,并有BaSO4沉淀析出
B.生成BaSO4和BaSO32种沉淀
C.生成BaSO3沉淀,SO3从溶液中逸出
D.只有BaSO4沉淀生成,SO2通入溶液中无沉淀生成
10.关于二氧化硫,下列叙述正确的是
①淡黄色的固体;②易液化;③能使溴水褪色;④具有氧化性和还原性;⑤水溶液具有酸性;⑥能使品红溶液褪色。
A.③④⑤B.②③④⑤⑥C.①③④⑤⑥D.③④⑤⑥
11.将等体积的硫化钠溶液与亚硫酸钠溶液混合,并加入适量硫酸,有黄色沉淀产生。
微热,无酸性气体产生,这表明原混合溶液中Na2S与Na2SO3的物质的量比为
A.3∶2B.1∶2C.2∶1D.1∶1E.2∶3
12.往X盐溶液中通入过量氯气再滴加Ba(NO3)2和稀硝酸溶液,溶液中有白色沉淀,X盐可能是
A.亚硫酸钠B.氯化钙C.硝酸钠D.碳酸钠
13.将足量SO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物质的量(n)和通入SO2体积(V)的关系正确的是D
14.下列物质能使品红溶液褪色的是( )
①干燥的Cl2 ②Na2O2 ③NaClO ④活性炭 ⑤SO2
A.除①外其它都可以 B.只有①②③ C.只有①④⑤ D.全部
15.据下列四个反应:
(1)H2S+I2====2H++2I-+S↓;
(2)H2SO3+2H2S====3S↓+3H2O;(3)2I-+Br2====I2+2Br-;(4)H2SO3+I2+H2O====4H++2I-+SO
;确定Br-、I-、H2S、H2SO3的还原性由强到弱的顺序是()
A.H2S>H2SO3>I->Br-B.Br->I->H2SO3>H2S
C.H2S>I->Br->H2SO3D.I->Br->H2S>H2SO3
16.Na2SO3既有氧化性又有还原性。
现有试剂:
溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀H2SO4、烧碱液、氨水。
(1)要证明Na2SO3具有还原性,应选用:
现象:
离子方程式:
(2)要证明Na2SO3具有氧化性,应选用:
现象:
离子方程式:
4.
(1)①溴水②溴水褪色③SO32-+Br2+H2O==SO42-+2Br-+2H+
(2)①Na2S溶液、稀H2SO4②混合液出现浑浊③SO32-+6H++2S2-==3S↓+3H2O
18.某次采集酸雨样品,每隔一段时间测定一次pH,得到数据如下:
时间
开始
8小时
16小时
24小时
32小时
40小时
48小时
pH
5.0
4.8
4.5
4.3
4.2
4.0
4.0
简答:
(1)放置时,雨水样品pH变化的主要原因。
溶液中的弱酸即亚硫酸被氧化成强酸即硫酸,故溶液的pH降低。
(2)pH变化的离子方程式。
SO2+H2O+O2=2H++SO42-
学会创新
19.为防治酸雨,降低煤燃烧时向大气排放的SO2,工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。
请写出燃烧时,有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式:
19.CaO+SO2═CaSO3;2CaSO3+O2═CaSO4
20.目前测定空气中SO2含量主要用氧化还原反应。
已知SO2气体与酸性KMnO4溶液反应时,MnO
被还原为Mn2+,SO2被氧化成SO
。
为测定某地方的空气中SO2和可吸入颗粒的含量,甲同学设计了如下图所示的实验装置:
①其中:
或表示密闭容器;表示气体流速管(单位时间内通过
气体的体积恒定,且无除尘和吸收气体作用);表示棉花;颗粒吸附剂可以吸收可吸入的颗粒;表示气体的流向。
②酸性KMnO4溶液体积为200mL,浓度为0.1mol·L-1。
回答下列问题:
(1)配制200mL0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液,需用到的仪器按使用的先后顺序依次有、玻璃棒、、、。
玻璃棒的作用是。
(2)写出并配平测定SO2含量的离子方程式:
(3)若气体流速管中气体流速为acm3/min,当tmin时酸性KMnO4溶液恰好褪色,则空气中SO2的含量为_____________(g/cm3)。
(4)实验中棉花的作用是______________________________________________;
若要测定空气中可吸入颗粒的含量(g/L),还需要测出的数据是。
(5)乙同学按照同样的方法测量空气中SO2的含量,所测得的数值总是比实际含量偏低,最可能的原因是(假设溶液配制、称量或量取及各种读数均无错误):
_________________________。
20、(12分)
(1)托盘天平、烧杯、200mL容量瓶、胶头滴管;搅拌和引流。
(说明:
每空1分,共5分。
顺序不对,从错误处开始不计分;搅拌和引流缺少任一个,不计分)
(2)5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+
(3)
(4)防止可吸入颗粒堵塞导气管或进入酸性高锰酸钾溶液中,使测量质量不准
吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量。
(或将装置用编号表示回答,或答颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量的增加值)
(5)通入气流速率过快,二氧化硫未和酸性高锰酸钾溶液充分反应就已经被排出
课本实验
1.有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应,都用如下图所示的装置进行实验。
通入SO2气体,将带余烬的木条插入试管C中,木条复燃。
请回答下列问题:
(1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2,该反应的化学方程式是:
。
(2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3。
。
(3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成。
为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下方案:
上述方案是否合理?
,请简要说明两点理由:
①,②。
1.
(1)2Na2O2+2SO2==2Na2SO3+O2。
(2)取第1小组实验产物滴入稀盐酸,收集放出的现刺激性气味气体并通入品红溶液中,观察品红溶液是否褪色来判断产物中是否含有Na2SO3。
(3)不合理。
①B中固体形成溶液加入氯化钡后生成的白色沉淀可能是BaSO3,它被HNO3氧化为BaSO4,使Na2SO4的结论缺少充分的证据;②如果反应后的固体中还残留有过氧化钠,它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根。
2.某研究性学习小组的同学对绿矾(FeSO4·7H2O)受热分解的情况进行探究。
(1)资料表明,在加热条件下三氧化硫具有比较强的氧化性。
甲同学认为,绿矾受热分解的产物是FeO、SO3、H2O。
你支持甲同学的观点吗?
(填“支持”或者“不支持”)说明你的理由:
;
(2)实验是解决问题的重要手段。
乙同学用如下装置通过实验来探究绿矾受热分解的产物情况(加热及夹持装置未画出):
实验过程中发现:
装置A中有残留固体,装置B中无水硫酸铜变蓝,装置C中的U形管中有无色晶体出现。
回答下列问题:
①在装置C导管出口处还应有产生(填写产生的物质的明显的物理特征);
②装置A中残留的固体是;装置C中的U形管中无色晶体是;
③乙同学为了验证绿矾受热分解的所有产物,在C装置后连接了一个装置,并选用了合适的药品不仅达到了实验目的而且还起到了一举两得的效果。
请你在C装置后的方框中画出该装置,并注明选用的药品。
④写出绿矾受热分解的化学方程式
。
2
(1)不支持FeO有还原性,SO3有氧化性,受热时要发生氧化还原反应
(2)①在C装置的导管出口处有刺激性气味
②Fe2O3SO3
③
④2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO2↑+SO3↑+7H2O
3、实验室中根据2SO2+O2
2SO3+196.6kJ设计如下图所示实验装置来制备SO3固体。
请回答下列问题。
⑴实验前,必须进行的操作是(填操作名称,不必写具体过程)
⑵在A装置中加入Na2SO3固体的同时,还需加几滴水,然后再滴加浓硫酸。
加几滴水的作用是
⑶小试管C的作用是
⑷广口瓶D内盛的试剂是 。
装置D的三个作用是
①
②
③
⑸实验中当Cr2O3表面红热时,应将酒精灯移开一会儿再加热,以防温度过高,这样做的原因是
⑹装置F中U型管内收集到的物质的颜色、状态是
⑺装置G的作用是
⑻从G装置导出的尾气处理方法是
3、
(1)检查装置的气密性
(2)水与浓硫酸作用放热,有利于SO2的放出
(3)缓冲、防止倒吸(答一即得1分)
(4)浓硫酸。
①干燥SO2和O2 ②使SO2和O2混合均匀③通过观察控制气体比例和气流速度
(5)温度过高不利于SO3的生成,且影响催化剂的活性
(6)无(白)色晶(固)体
(7)防止水蒸气与SO3接触
(8)用NaOH溶液吸收
知识拓展
1.SO2和Cl2的漂白性
SO2和Cl2虽都有漂白性,但漂白原理和现象有不同的特点。
氯气的漂白原理是由于溶于水生成的次氯酸具有强氧化性,将有色物质氧化成无色物质,褪色后不能恢复到原来的颜色。
而SO2是由于它溶于水生成的亚硫酸与有色物质直接结合,形成不稳定的无色化合物,褪色后在一定的条件下又能恢复原来的颜色。
如:
另外,SO2能使溴水、氯水、KMnO4溶液等褪色,这是因为SO2具有还原性(而不是漂白性)。
SO2与Cl2等物质的量混合失去了漂白性(请自己写出此反应的化学方程式并配平来理解)。
2.下列反应对应的SO2的性质
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