高中化学 专题4第三单元第3课时 硫和含硫化合物的相互转化学案 苏教版必修1.docx
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高中化学专题4第三单元第3课时硫和含硫化合物的相互转化学案苏教版必修1
第3课时 硫和含硫化合物的相互转化
[学习目标定位] 1.知道硫的存在及其化学性质,会写有关的化学方程式。
2.能够从硫元素化合价的变化角度理解不同含硫物质之间的相互转化,知道影响它们转化的因素,会写有关的化学方程式。
一、硫的存在和性质
1.硫元素的存在
(1)游离态:
存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
(2)化合态:
主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。
例如硫铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)、石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)。
2.硫的性质
(1)物理性质
硫俗称硫黄,是一种黄色晶体,不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。
(2)化学性质
例1
下列关于硫的说法不正确的是( )
A.试管内壁附着的硫可用二硫化碳溶解除去
B.游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里
C.单质硫既有氧化性,又有还原性
D.硫在过量纯氧中的燃烧产物是三氧化硫
答案 D
解析 硫单质或含硫物质在空气中燃烧时应生成SO2,而不能直接生成SO3。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的综合
思维拓展
实验室除去试管内壁附着硫的两种方法:
(1)物理法:
加二硫化碳(CS2)溶解;
(2)化学法:
加热的氢氧化钠溶液溶解。
3S+6NaOH
2Na2S+Na2SO3+3H2O
硫既表现氧化性,又表现还原性。
例2
下列化合物能由两种单质直接化合生成的是( )
A.Fe2S3B.CuS
C.SO3D.SO2
答案 D
解析 硫的氧化性较弱,与变价金属铁、铜化合时,只能生成低价态的金属硫化物FeS和Cu2S。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的化学性质
二、硫和含硫化合物相互转化
1.不同价态硫的转化通过氧化还原反应实现:
当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,可用下图表示
(1)H2S
S
SO2
SO3
写出③④⑤的化学方程式(选考)
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________;
⑤________________________________________________________________________。
(2)Na2S
S
Na2SO3
Na2SO4
写出①②⑤的化学方程式(选考)
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
⑤________________________________________________________________________。
答案
(1)③2SO2+O2
2SO3
④S+H2
H2S
⑤SO2+2H2S===3S↓+2H2O
(2)①2Na2S+O2+2H2O===4NaOH+2S↓
②3S+6NaOH
2Na2S+Na2SO3+3H2O
⑤2Na2SO3+O2===2Na2SO4
2.相同价态硫的转化通过非氧化还原反应实现:
写出②③④反应的化学方程式:
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________。
答案 ②H2SO3+2NaOH===Na2SO3+2H2O
③Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+H2O+SO2↑
④Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3
1除硫元素以外,中学阶段常见的符合
A
B
C
D转化关系的还有:
①钠元素:
Na
Na2O
Na2O2
NaOH
②碳元素:
C
CO
CO2
H2CO3
2S2-和SO
在中性或碱性条件下可共存,只有在酸性环境中才发生反应:
2S2-+SO
+6H+===3S↓+3H2O。
3含+6价硫的化合物不一定都有强氧化性,如浓硫酸具有氧化性,而稀硫酸、硫酸盐中的硫元素均不表现氧化性。
例3
Na2SO3中有+4价的硫,它既有氧化性又有还原性,现有试剂:
溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、H2SO4、NaOH溶液、氨水。
(1)要证明Na2SO3具有还原性,应选用的试剂有________________________,看到的现象是________________,反应的离子方程式为___________________________________________。
(2)要证明Na2SO3具有氧化性,应选用的试剂有________________________,看到的现象是________________,反应的离子方程式为__________________________________________。
(3)证明H2SO3的酸性小于H2SO4,选用的试剂有________________________,反应的现象是______________,反应的离子方程式为____________________________________________。
答案
(1)Na2SO3溶液、溴水 溴水褪色
SO
+Br2+H2O===SO
+2Br-+2H+
(2)Na2SO3溶液、Na2S溶液、H2SO4 有黄色浑浊出现 SO
+2S2-+6H+===3S↓+3H2O
(3)Na2SO3溶液、H2SO4 有刺激性气味的气体产生
SO
+2H+===SO2↑+H2O
解析
(1)要证明Na2SO3具有还原性,应选用氧化性物质溴水。
向Na2SO3溶液中滴加溴水,溴水褪色,说明Na2SO3具有还原性。
(2)要证明Na2SO3具有氧化性,应选用还原性物质Na2S溶液和H2SO4。
先加入少量H2SO4,使反应在酸性环境中进行,为反应提供H+,再向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液,若溶液中出现黄色浑浊,说明有单质硫生成,也说明Na2SO3具有氧化性。
(3)要证明H2SO3的酸性小于H2SO4,应选用的试剂为Na2SO3溶液和H2SO4,向Na2SO3溶液中滴加硫酸,若有气泡产生,说明H2SO3的酸性小于H2SO4。
例4
下图表示物质A~F之间的转化关系,其中A为淡黄色固体物质,B、C为无色溶液,D为气体,E、F为白色沉淀。
请填写下列空白:
(1)写出各物质的化学式:
A__________,B___________,C_____________,
D__________,E___________,F_____________。
(2)写出下列反应的化学方程式:
B―→A:
______________________________________________________________________。
B―→C:
______________________________________________________________________。
(3)写出C―→F的离子方程式:
___________________________________________________。
(4)在A~F六种物质中,既有氧化性又有还原性的是________(填字母)。
答案
(1)S H2SO3 H2SO4 SO2 BaSO3 BaSO4
(2)H2SO3+2H2S===3S↓+3H2O
H2SO3+Cl2+H2O===H2SO4+2HCl
(3)SO
+Ba2+===BaSO4↓
(4)ABDE
解析 中学阶段学过的淡黄色固体物质有S、Na2O2和AgBr,其中能与O2反应的是硫,则D为SO2,B为H2SO3,E为BaSO3,C为H2SO4,F为BaSO4。
硫元素的最高正价为+6价,最低负价为-2价。
含处于中间价态硫元素的物质,既具有氧化性又具有还原性。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)硫的非金属性较强,所以只以化合态存在于自然界中( )
(2)硫是一种组成某些蛋白质的生命元素( )
(3)石油、煤等化石燃料中常含有硫元素( )
(4)硫在空气中燃烧生成二氧化硫,在氧气中燃烧生成三氧化硫( )
(5)S能氧化Fe,使Fe生成+3价铁的化合物( )
(6)分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫黄要用到二硫化碳、水及过滤操作( )
(7)硫与金属或非金属反应时均作氧化剂( )
(8)不能由单质直接化合而制得CuS、CuCl2、Fe2S3、FeCl2( )
(9)含硫化合物间的转化,既可以通过氧化还原反应实现,也可以通过非氧化还原反应实现( )
(10)Cu(或Fe)与Cl2反应生成高价态氯化物,而Cu(或Fe)与S反应生成低价态的硫化物,所以氧化性:
Cl2>S( )
答案
(1)×
(2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)√ (10)√
2.除去试管壁上的附着的硫,可采用的方法是( )
A.通入氢气后加热
B.伸入灼热的铁丝
C.用水洗涤
D.用二硫化碳洗涤后再用水洗
答案 D
解析 硫与氢气反应需要加热,实验操作复杂,且产物硫化氢有毒;硫与铁反应需要加热,其产物硫化亚铁固体会附着在试管壁上;硫不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳,试管壁上的硫可用二硫化碳溶解而除去。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的综合
3.硫的氧化性不如氧气强,在下列叙述中不能说明这一事实的是( )
A.S+O2
SO2,O2是氧化剂、S是还原剂
B.S是淡黄色固体,O2是无色气体
C.氢硫酸放置在空气中易变浑浊(2H2S+O2===2S↓+2H2O)
D.S和Cu反应只能生成Cu2S(硫化亚铜),而O2与Cu反应生成CuO
答案 B
解析 A项,S与O2化合时,O2作氧化剂,硫作还原剂,说明氧气的氧化性比硫强;B项,不同单质的氧化性强弱与单质的存在状态无必然联系;C项,氢硫酸放置在空气中易变浑浊,是氧气将硫置换出来,说明氧气的氧化性比硫强;D项,S可以将Cu氧化生成Cu2S(Cu的化合价为+1),而O2可以将Cu氧化为CuO(Cu的化合价为+2),说明氧气的氧化性比硫强。
4.下列有关硫及其化合物的说法正确的是( )
A.SO2、H2SO3均具有还原性,故浓硫酸能氧化SO2和H2SO3
B.H2S与浓硫酸在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
C.单质
氧化物
酸
盐,能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素
D.硫黄矿制备硫酸经历两步:
S
SO3
H2SO4
答案 C
5.在通常情况下,A为固体单质,能发生如下转化关系,其中化合物B在常温常压下为气体,B和C的相对分子质量之比为4∶5,化合物D是重要的工业原料。
请回答:
(1)写出A→E的化学式:
A____________,B______________,C______________,
D________________,E________________。
(2)写出下列转化的化学方程式:
B→C:
________________________________________________________________________;
D→B:
________________________________________________________________________;
B→E:
________________________________________________________________________。
答案
(1)S SO2 SO3 H2SO4 H2SO3
(2)2SO2+O2
2SO3
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O[或Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O等]
SO2+H2OH2SO3
解析 该题的突破口在固态单质A跟空气反应生成的B为气体,符合这种转化的只有非金属单质C、S,在空气中燃烧生成CO、CO2、SO2气体,但CO、CO2不能实现图中的转化,所以A是S,B是SO2,C是SO3,D是H2SO4,E是H2SO3。
最后验证B和C的相对分子质量之比确为4∶5。
[对点训练]
题组一 硫的存在与性质
1.下列关于硫的叙述中不正确的是( )
A.在自然界中既有化合态的硫又有游离态的硫
B.游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里
C.实验室常用酒精除去附着在试管壁上的硫黄
D.硫是黑火药的主要成分之一
答案 C
解析 硫在自然界中既能以化合态(主要为硫化物和硫酸盐)又能以游离态(火山喷口附近或地壳岩层)的形式存在。
硫俗称硫黄,是一种黄色固体,不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳,常用二硫化碳除去试管内壁附着的硫单质。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的存在及其物理性质
2.关于硫的叙述正确的是( )
A.硫的非金属性较强,在自然界中只以化合态存在
B.可用水溶解过滤分离硝酸钾和硫黄的混合物
C.硫与金属或非金属反应时都作氧化剂
D.硫的氧化性比氯气强
答案 B
解析 硫在自然界中的存在形式既有化合态又有游离态;硝酸钾易溶于水,硫黄不溶于水,用水溶解过滤可分离二者的混合物;硫与金属、氢气等反应时作氧化剂,硫与氧气等反应时作还原剂;硫的氧化性比氯气弱(硫与铁反应生成硫化亚铁,氯气与铁反应生成氯化铁)。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的综合
3.下列关于单质硫的性质的说法正确的是( )
A.单质硫跟金属单质的反应中硫都是氧化剂
B.单质硫跟金属单质的反应都需要加热或点燃
C.单质硫跟非金属单质的反应中硫都是还原剂
D.单质硫跟非金属单质的反应中硫都是氧化剂
答案 A
解析 金属元素在硫化物中的化合价只有正价,硫元素的化合价一定是负价,单质硫在跟金属单质的反应中都是氧化剂;在单质硫跟金属单质的反应中,S与Hg反应不需要加热;如果单质硫跟氧化性弱的非金属单质如H2反应,则显氧化性;如果单质硫跟氧化性强的非金属单质如O2反应,则显还原性。
4.下列物质在一定条件下能够与硫黄发生反应,且硫作还原剂的是( )
A.O2B.FeC.H2D.Zn
答案 A
解析 硫是较活泼的非金属元素,能与许多金属、非金属发生反应。
硫与活泼非金属单质氧气反应时,表现出还原性;硫与金属单质、氢气等反应时,表现出氧化性;硫与变价金属反应时,一般生成低价金属的硫化物。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的化学性质
5.下列化合物中,不能由组成该化合物的两种元素的单质直接化合而成的是( )
A.SO2B.SO3
C.FeSD.H2S
答案 B
解析 由于S的氧化性相对O2和Cl2较弱,只能将变价金属氧化成较低价态,故S与Cu、Fe化合,分别生成Cu2S、FeS,S与O2直接化合只能生成SO2,S与H2化合生成H2S。
题组二 硫及其化合物间的相互转化
6.下列物质能与SO2在一定条件下发生反应的是( )
①NaOH ②氯气 ③空气 ④氢硫酸 ⑤Na2SO3
⑥Na2CO3
A.①②④⑤B.②③⑤⑥
C.②D.①②③④⑤⑥
答案 D
解析 SO2与NaOH、Cl2、O2、H2S、Na2SO3、Na2CO3发生的反应分别为①SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O,
②SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl,
③2SO2+O2
2SO3,
④SO2+2H2S===3S↓+2H2O,
⑤SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3,
⑥SO2+Na2CO3===Na2SO3+CO2。
7.下列反应中,SO2作还原剂的是( )
A.SO2+NaOH===NaHSO3
B.SO2+H2O2===H2SO4
C.SO2+2H2S===3S↓+2H2O
D.2Mg+3SO2===S+2MgSO3
答案 B
解析 B项,二氧化硫中硫元素化合价升高,SO2作还原剂。
8.(2018·金华中学段考)向BaCl2溶液中通入SO2气体后,未见沉淀,继续通入下列物质仍未出现明显变化的是( )
A.NH3B.Cl2
C.CO2D.H2S
答案 C
解析 向BaCl2溶液中通入SO2气体后,二氧化硫与水反应生成亚硫酸,亚硫酸不与氯化钡反应,故未见沉淀。
若继续通入NH3,则其可以与亚硫酸反应生成亚硫酸铵,进而与氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀;若继续通入Cl2,其可以把亚硫酸氧化为硫酸,进而与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀;若继续通入H2S,则其可以与亚硫酸反应生成硫沉淀。
只有通入CO2仍未出现明显变化。
9.单质X与浓H2SO4共热,反应中X与H2SO4的物质的量之比为1∶2,则X元素在生成物中的化合价可能为( )
①+1 ②+2 ③+3 ④+4
A.②④B.③④C.①②D.①③
答案 A
解析 若X为金属,X+2H2SO4
XSO4+SO2↑+2H2O,则X为+2价。
若X为非金属,X+2H2SO4
XO2+2SO2↑+2H2O,则X为+4价。
10.下列变化,需要加入还原剂才能实现的是( )
A.H2SO4―→SO2B.H2S―→SO2
C.S―→SO2D.SO
―→SO2
答案 A
11.能实现下列物质间直接转化的元素是( )
单质
氧化物
酸或碱
盐
A.镁B.硫C.铜D.铁
答案 B
解析 镁、铜和铁对应的氧化镁、氧化铜、氧化铁不能直接和水反应。
12.(2018·诸暨中学段考)有一白色粉末X,对它进行如下实验:
则X固体为( )
A.Na2SO4B.Na2SO3
C.Na2CO3D.(NH4)2SO4
答案 B
解析 Na2SO4、(NH4)2SO4与硫酸不反应,A、D错误;Na2SO3与硫酸反应生成二氧化硫气体,二氧化硫通入适量的氢氧化钠中,若生成亚硫酸钠,亚硫酸钠与氯化钡反应生成亚硫酸钡白色沉淀,亚硫酸钡与盐酸反应,沉淀溶解;亚硫酸钠与溴水反应生成硫酸根和溴离子,溴水褪色,硫酸根与氯化钡反应生成白色沉淀硫酸钡;亚硫酸钠加热浓缩过程被氧化,最后得到白色粉末为硫酸钠,符合流程,B正确;Na2CO3与硫酸反应生成二氧化碳气体,二氧化碳气体与氢氧化钠反应生成碳酸钠,碳酸钠与溴水反应使溴水褪色,但产物为溴化钠,与氯化钡不反应,不符合流程,C错误。
[综合强化]
13.某化学小组欲探究不同价态硫元素间的转化,请回答下列问题:
(1)除胶头滴管、酒精灯外,你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是__________。
(2)请帮他们完成以下实验报告:
实验目的:
探究三种价态(0、+4、+6)硫元素间的相互转化。
选用试剂:
硫黄、浓硫酸、二氧化硫、氯水、硫化氢、铜片、氧气。
实验记录(画斜线部分不必填写):
实验编号
预期的转化
选择的试剂
实验现象
结论(用化学方程式表示)
①
S―→SO2
硫黄、氧气
②
SO2―→S
二氧化硫、硫化氢
③
SO2―→H2SO4
二氧化硫、氯水
氯水褪色
④
浓硫酸―→SO2
问题讨论:
从三种价态(0、+4、+6)硫元素间的相互转化还可得到规律:
当硫元素处于最低价时只有________性,处于最高价时只有________性,处于中间价时既有________性,又有________性。
(3)根据以上规律判断,下列物质中既有氧化性,又有还原性的有________(填字母)。
A.Cl2 B.Na C.Na+ D.Cl- E.SO2
答案
(1)试管
(2)如表所示
①
蓝紫色火焰
②
SO2+2H2S===3S↓+2H2O
③
SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl
④
铜片、浓硫酸
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
还原 氧化 氧化(或还原) 还原(或氧化) (3)AE
解析
(1)该实验的进行还需一种试剂的反应容器,选试管最合适。
(2)①硫黄在氧气中燃烧,产生蓝紫色火焰;②SO2具有弱氧化性,可氧化H2S中-2价的硫元素,SO2+2H2S===3S↓+2H2O;③SO2具有较强还原性,可被Cl2氧化:
SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl;④浓硫酸具有强氧化性,可被Cu还原而生成SO2。
(3)Cl2中氯元素为0价,处于中间价态;SO2中硫元素为+4价,处于中间价态,因而Cl2和SO2既有氧化性,又有还原性。
14.(2018·舟山市期末)长期存放的亚硫酸钠可能会部分氧化,现通过实验来测定某无水亚硫酸钠试剂的纯度。
实验步骤如下:
①称量ag样品,置于烧杯中;②加入适量蒸馏水,使样品溶解;③加入稀盐酸,使溶液呈强酸性,再加过量的BaCl2溶液;④过滤,用蒸馏水洗涤沉淀;⑤加热干燥沉淀物;⑥将沉淀物冷却至室温后,称量;⑦重复⑤⑥操作直到合格,最后得到bg固体。
回答下列问题:
(1)亚硫酸钠固体放置在空气中发生氧化的反应方程式为______________________________。
(2)步骤③中加盐酸使溶液呈强酸性的目的是________________________________________。
(3)步骤⑦的“合格”标准是_____________________________________________________。
(4)实验测得样品中无水亚硫酸钠的质量分数是______________________________________。
答案
(1)2Na2SO3+O2===2Na2SO4
(2)除去SO
,使得加BaCl2溶液时不生成BaSO3沉淀
(3)相邻的两次称量所得数据相差不超过±0.1g(或者说加热至恒重)
(4)1-142b/233a
解析
(2)要测定亚硫酸钠的纯度,需要先测出药品中硫酸钠的质量,需要使用氯化钡将硫酸根离子转化成硫酸钡沉淀,所以加盐酸酸化除去溶液中的亚硫酸根离子。
(3)重复⑤⑥操作直到合格,最后得到bg固体,“合格”的标准是称量至恒重,即两次称量相差不超过0.1g,
(4)硫酸钡沉淀质量为bg,硫酸钡的物质的量为n(BaSO4)=n(Na2SO4)=
=
mol,样品中亚硫酸钠的纯度为
w(Na2SO3)=1-
=1-142b/233a。
15.在通常状况下,A为固态单质。
根据如图所示转化关系,回答下列问题:
(1)写出A、C、E的化学式:
A__________,C__________,E
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