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二氧化硫
个性化辅导讲义
学生:
科目:
第单元第节第课时教师:
李礼
课题
18.二氧化硫
教学目标
1、了解二氧化硫的物理性质。
2、使学生掌握二氧化硫的化学性质。
3、了解二氧化硫对空气的污染和污染的防治。
重点、难点
1、二氧化硫的物理性质、化学性质。
2、重点是二氧化硫的氧化性、还原性、漂白性。
3、可逆反应
考点及考试要求
1、掌握二氧化硫的氧化性和还原性;
2、理解二氧化硫作为酸性氧化物的性质和漂白性;
3、了解二氧化硫对大气的影响。
本节主要是以化工生产或环境保护为背景,综合考查物质的性质以及相关理论、实验和计算。
教学内容
知识框架
一、二氧化硫的物理性质
无色、有刺激性气味的有毒气体;
密度比空气大;
易溶于水(1∶40);(可用于进行喷泉实验,如SO2、HCl、NH3)
易液化(-10℃)
二、二氧化硫的化学性质
1、酸性氧化物
能和碱反应生成盐和水:
SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
能与水反应生成相应的酸:
SO2+H2O===H2SO3
(二氧化硫的水溶液使紫色石蕊试液变红)
二氧化硫溶于水形成的亚硫酸只能存在于溶液中,它很不稳定,容易分解成水和二氧化硫,故二氧化硫溶于水的反应是可逆反应。
SO2+H2O
H2SO3
SO2与CO2性质的比较
名称
CO2
SO2
与H2O反应
CO2+H2O
H2CO3
SO2+H2O
H2SO3
与碱反应
CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
CO2+NaOH===NaHCO3
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
SO2+NaOH===NaHSO3
SO2+Ca(OH)2===CaSO3↓+H2O
与盐反应
CO2+CaCO3+H2O===Ca(HCO3)2
CaSO3+SO2+H2O===Ca(HSO3)2
2、氧化性:
SO2气体通过氢硫酸,溶液变浑浊,有淡黄色不溶物出现。
SO2+2H2S===3S↓+2H2O
3、还原性:
SO2使溴水和高锰酸钾溶液褪色
SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr
5SO2+2KMnO4+2H2O===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
2SO2+O22SO3
(SO3+H2O===H2SO4,SO3是无色固体SO3是一种无色固体,熔点是16.80C,沸点也只有44.8℃,易溶于水,溶于水时放出大量的热。
)
4、漂白性:
SO2使品红溶液褪色
SO2能使某些有色物质褪色,是由于二氧化硫可跟某些有色物质化合成无色物质,而化合成的无色物质却是不稳定的,易分解而恢复原来有色物质的颜色。
漂白性的比较
具有漂白性的物质
物质
HClO、O3、H2O2、Na2O2
SO2
木炭
原理
将有色物质氧化分解
与有色物质结合生成无色物质
将有色物质的分子吸附在其表面
实质
氧化还原反应
非氧化还原反应
物理吸附
效果
永久性
暂时性
暂时性
范围
可漂白大多数有色物质,能使紫色石蕊褪色
可漂白某些有色物质,不能使石蕊试液褪色
可吸附某些有色物质的分子
把Cl2和SO2混合用于漂白,能否增强漂白效果?
为什么?
〖答案〗不能,SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl
SO2与CO2的相互鉴别
鉴别SO2气体的常用方法是用品红溶液,看能否使其褪色,有时还需再加热看能否再复原。
鉴别CO2气体的常用方法是用澄清石灰水,看能否使其变浑浊,足量时再变澄清。
当混有CO2时,不会影响SO2的鉴别;
当混有SO2时会干扰CO2的鉴别,应先除去SO2后再用澄清石灰水鉴别CO2气体。
除去CO2中的SO2,常用方法是使混合气体先通过足量溴水或酸性KMnO4溶液或饱和NaHCO3溶液(吸收SO2),再通过品红溶液(检验SO2是否被除尽)。
三、用途
(1)制硫酸;
(2)漂白纸浆、毛、丝、草帽等;
(3)杀菌消毒。
四、制法
1.工业制法
a,硫磺燃烧法S+O2
SO2
b,煅烧硫铁矿法4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
2.实验室制法
Na2SO3(s)+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O
实验中常使用溶质的质量分数为60%左右的硫酸,也可用浓硫酸。
不能用很稀的硫酸,因为SO2在水中的溶解度较大,常温常压下1体积水能溶解40体积的SO2
五、二氧化硫的污染
1、pH小于5.6的雨水,称之为酸雨。
2、一般认为,酸雨是由于人为排放的SO2和氮氧化物等酸性气体进入大气,当这些气体达到一定浓度后,在水凝结过程中溶于水形成硫酸和硝酸,使雨水酸性变大,pH变小。
其转化可简单表示如下:
2SO2+2H2O+O2
2H2SO4
NOx
HNO3
3、酸雨的危害
(1)对人体健康造成危害。
(2)破坏森林、草原和农作物。
(3)使土壤酸性增强、湖泊酸化、生态环境受损。
(4)破坏建筑物。
考点一:
二氧化硫的性质
典型例题
1、有关二氧化硫的说法错误的是[]
A.SO2通入Na2SO3或NaHCO3溶液能发生反应
B.SO2能使品红溶液褪色是因它的氧化性
C.给已被SO2褪色的品红溶液用酒精灯加热,可恢复原来的红色
D.SO2和O2混合后加热,可生成三氧化硫
分析:
二氧化硫溶于水形成亚硫酸,亚硫酸与亚硫酸的正盐生成酸式盐,亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强,故它还能与碳酸盐反应。
SO2+H2O+Na2SO3=2NaHSO3
SO2+NaHCO3=NaHSO3+CO2
二氧化硫具有漂白性,它的漂白原理是由于二氧化硫和品红结合成无色的不稳定化合物,它的漂白原理与次氯酸氧化性的漂白原理不同。
给被二氧化硫褪色的品红加热,无色不稳定的化合物分解,品红又恢复红色。
二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫必须在催化剂(V2O5)存在条件下加热反应才能进行,所以A、C正确。
2、填空题
(1)298K时,向VL真空容器内通入nmolSO2和mmolH2S
①若n=2,则当m=______时,反应后容器内密度最小
②若2n>m,则反应后氧化产物与还原产物的质量差为_____g
③若5n=m,且反应后氧化产物和还原产物的质量和为48g则n+m=______.
(2)在常温常压下,将aLSO2和bL的H2S混合,如反应后气体体积是反应前的1/4,则a和b之比是______.
(3)在常温常压下,向20L真空容器内通过amolH2S和bmolSO2(a、b都是正整数,且a≤5,b≤5),反应完全后,容器内气体的密度约是14.4g/L,则
a∶b=_______.
分析:
(1)反应:
2H2S+SO2=3S+2H2O
①当n=2、m=4时,恰好完全转化为固体硫,容器内压强最小。
②当m<2n时,则SO2过量
x=16m
③当m=5n时说明H2S过量。
(3)如若容器内气体是H2S,则它的物质的量应是
14.4g/L×20÷34=8.47(mol)
不符合题意。
因H2S物质的量a≤5。
则剩余气体应是SO2,SO2物质的量应是14.4×20÷64=4.5mol。
则反应的SO2应是0.5molH2S则是0.5mol×2=1mola∶b=1∶(4.5+0.5)=1∶5
答案:
(2)a∶b=1∶1或1∶3
(3)a∶b=1∶5
3、有一瓶无色气体,可能含有SO2、H2S、HBr、HI中的一种或几种,将其通入氯水中得到无色溶液,把溶液分成两份,向一份中加入硝酸酸化的氯化钡溶液,出现白色沉淀;另一份中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,也有白色沉淀生成,以下结论正确的是__________。
①原有气体中肯定有SO2;②原有气体中肯定没有SO2气体;③原有气体中肯定没有H2S、HBr、HI气体。
将此气体通入15mL新制的氯水中,生成的溶液与足量的BaCl2溶液5mL反应,生成不溶于酸的白色沉淀260.8mg,该溶液遇KI淀粉试纸不变蓝色。
求反应前的氯水的物质的量浓度和反应前氢离子浓度(假定反应前后溶液总体积不变)
分析:
如若四种气体均存在,将其通入氯水中则应有如下反应:
Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl
H2S+Cl2=2HCl+S↓(黄色)
HBr+Cl2=2HCl+Br2(棕红)
2HI+Cl2=2HCl+I2(紫色)
根据已知得到无色溶液,说明原有气体中肯定没有H2S、HBr、HI。
AgNO3产生白色沉淀,说明Cl-存在。
由此证明①、③正确。
将SO2气体通入15mL新制的氯水中,生成的溶液与足量BaCl2溶液
和SO2完全反应。
设xmolH2SO4和BaCl2溶液反应,可生成260.8mgBaSO4和ymolHCl。
Cl2z=0.00112molW=0.00112×2=0.00224mol
答案:
①和③。
反应前氯水的浓度为0.075mol/L,反应后H+的浓度为0.224mol/L
知识概括、方法总结与易错点分析
一、物理性质
无色,有刺激性气味,有毒,水溶性
二、化学性质
二氧化硫中的硫元素为中间价态+4,所以二氧化硫既具有氧化性又有还原性,二氧化硫是亚硫酸的酸酐。
1、与水反应
可逆反应:
SO2+H2O
H2SO3(亚硫酸)弱酸性
2、氧化性
3、还原性
4、与碱、碱性氧化物、盐反应,具有酸性氧化物的通性;
5、漂白性
品红褪色
红色无色
针对性练习
1、Cl2和SO2都有漂白作用,能使品红溶液褪色.若将等物质的量的Cl2和SO2混合后,再通入品红与BaCl2的混合溶液,能观察到的现象是:
①溶液很快褪色;②溶液不褪色;③出现沉淀;④不出现沉淀
A.①②B.①③C.②③D.②④
2、浓H2SO4在下列反应中,既表现氧化性,又表现酸性的是
A.Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2+2H2O
B.C+2H2SO4(浓)=CO2+2SO2+2H2O
C.2FeO+4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+SO2+4H2O
D.Fe2O3+3H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+3H2O
3、关于SO2的叙述中正确的是
A.它可使石蕊试液褪色B.与水作用生成硫酸
C.能使溴水褪色D.等物质的量的氯气和二氧化硫通入品红溶液中,品红溶液褪色.
4、将二氧化硫通到显红色的酚酞试液中,发现红色消失,主要原因是SO2有
A.漂白性B氧化性C还原性D溶于水显酸性
5、下列说法正确的是
A.二氧化硫能使高锰酸钾酸性溶液迅速褪色
B.可以用澄清石灰水鉴别二氧化硫和二氧化碳
C.硫粉在过量的纯氧中燃烧可以生成三氧化硫
D.少量二氧化硫通入浓的氯化钙溶液中能生成白色沉淀
6、为了检验SO2中是否含有少量的CO2气体杂质,其下列操作正确的是( )
A.先通入水中,再通入澄清石灰水中
B.先通入品红溶液
C.先通入酸性KMnO4溶液,再通入澄清石灰水中
D.通入澄清石灰水中
7、下列五种有色溶液与SO2作用均能褪色,其实质相同的是()
①品红溶液;②酸性KMnO4溶液;③溴水;④滴有酚酞的NaOH溶液;⑤含I2的淀粉溶液
A①④B①②③C②③⑤D③⑤
考点二:
二氧化硫的制取与污染
典型例题
1、(2000·全国·1)导致下列现象的主要原因,与排放SO2有关的是
A.酸雨B.光化学烟雾
C.臭氧空洞D.温室效应
1、解析酸雨的形成,主要与SO2的排放有关;光化学烟雾的形成,主要与烃类及氮氧化物有关;温室效应主要与烃类和CO2等有关。
答案:
A
2、(2000•上海•3)下列物质不属于“城市空气质量日报”报道内容的是
A.二氧化硫B.氮氧化物C.二氧化碳D.悬浮颗粒
2、解析城市空气质量日报的内容是二氧化硫、氮氧化物和悬浮颗粒,而二氧化碳不属于此报道内容。
答案:
C
3、(2002·苏豫·22)高温下硫酸亚铁发生如下反应:
2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑,若将生成的气体通入氯化钡溶液中,得到的沉淀物是
A.BaSO3和BaSO4B.BaS
C.BaSO3D.BaSO4
3、解析SO2通入BaCl2溶液不会生成沉淀,而SO3通入BaCl2中会有BaSO4沉淀产生。
答案:
D
4、(2000·全国·23)某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验:
(1)在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色逐渐变浅,冷却后恢复红色,则原溶液可能是溶液;加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是。
(2)在试管中注入某无色溶液,加热试管,溶液变为红色,冷却后恢复无色,则此溶液可能是溶液;加热时溶液由无色变为红色的原因是。
解析本题考查学生由实验现象判断实验原理的直觉和逆向思维能力。
首先要审清实验的装置为一封闭体系,受热时,有气体从溶液中逸出进入气球,导致溶液的颜色的变化;冷却后,逸出的气体又溶解在溶液中,得到原来溶液,恢复到原来溶液的颜色。
在中学阶段,因为气体的溶入和逸出而导致溶液颜色互变的最常见的是SO2与品红溶液之间以及NH3与酚酞溶液之间,然后根据题中现象进行分析、验证并解答即可。
答案:
(1)稀氨水和酚酞稀氨水中的NH3气体逸出,所以溶液的颜色变浅
(2)溶有SO2气体的品红SO2气体逸出,品红溶液恢复红色
知识概括、方法总结与易错点分析
一、制法
1.工业制法
a,硫磺燃烧法S+O2
SO2
b,煅烧硫铁矿法4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
2.实验室制法
Na2SO3(s)+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O
实验中常使用溶质的质量分数为60%左右的硫酸,也可用浓硫酸。
不能用很稀的硫酸,因为SO2在水中的溶解度较大,常温常压下1体积水能溶解40体积的SO2
二、二氧化硫的污染
1、pH小于5.6的雨水,称之为酸雨。
2、一般认为,酸雨是由于人为排放的SO2和氮氧化物等酸性气体进入大气,当这些气体达到一定浓度后,在水凝结过程中溶于水形成硫酸和硝酸,使雨水酸性变大,pH变小。
其转化可简单表示如下:
2SO2+2H2O+O2
2H2SO4
NOx
HNO3
3、二氧化硫的来源
(1)化石燃料的燃烧
(2)含硫矿石的冶炼
(3)硫酸厂、造纸厂等产生的废气
4、二氧化硫的危害
(1)对人体健康造成危害。
(2)形成酸雨
5、治理
(1)将废气处理后排放;
(2)减少含硫燃料的燃烧,开发新能源;
(3)加强大气的质量监测
针对性练习:
1、造成大气污染的SO2主要来源于(双选)
A.自然界硫化物分解 B.大量含硫燃料燃烧
C.火山喷发 D.金属矿石的冶炼
2、下列气体中属于大气污染物,但不能用碱液吸收的是( )
A.CO B.CO2 C.Cl2 D.SO2
3、接触法制硫酸排放的尾气中含少量SO2,.为防止污染大气。
在排放前设法进行综合利用。
(1)某硫酸厂每天排放的10000m3尾气中含0.2%(体积分数)的S02,问用NaOH溶液、石灰及O2处理后。
假设硫元素不损失,理论上可得到多少千克石膏(CaS04·2H20)?
(2)如果将一定体积的尾气通入100mL2mol·L-1的NaOH溶液中使其完全反应,经测定所得溶液含16.7g溶质。
试分析该溶液的成分,并计算确定各成分的物质的量。
巩固作业
一、选择题(每小题5分,共50分)
1.若要从CO2气体中除去少量SO2,最好使混合气体通过
A.盛NaOH溶液的洗气瓶
B.盛KMnO4酸性溶液的洗气瓶
C.盛品红溶液的洗气瓶
D.盛饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
2.SO2是常见的大气污染物之一,我国规定空气中SO2含量不得超过0.02mg·L-1。
下列措施中不能够减少SO2排放量的是
A.用天然气代替煤炭做民用燃料
B.开发新型燃器提高热能利用率
C.硫酸厂采取措施提高尾气的吸收率
D.燃煤中加入生石灰后使用
3.SO2和Cl2都具有漂白性。
若将等物质的量的这两种气体同时作用于潮湿的有色物质,可观察到有色物质
A.立刻褪色B.慢慢褪色
C.先褪色,后复原D.颜色不褪
4.向FeCl3和BaCl2的酸性混合液中通入SO2气体,有白色沉淀生成,此沉淀是
A.BaSO4B.FeS
C.BaSO3D.S
5.常温下,向20L真空容器内通入amol硫化氢和bmol二氧化硫(a和b都是正整数,且a≤5,b≤5),反应完全后,容器内气体可能达到的最大密度约是
A.24.5g·L-1B.14.4g·L-1
C.8g·L-1D.5.1g·L-1
6.在常温下将a L SO2和b L H2S混合,当反应后气体体积为反应前气体体积的1/4时,则a与b之比为
A.1∶1B.1∶2
C.1∶3D.2∶1
7.下列关于SO2的叙述,不正确的是
A.SO2既可以是含硫物质的氧化产物,又可以是含硫物质的还原产物
B.SO2是亚硫酸的酸酐
C.大气中SO2的主要来源是含硫物质的燃烧
D.SO2具有氧化性,因而可以使品红溶液褪色
8.下列反应发生后,溶液中H+浓度显著增大的是
A.将SO2通入溴水中
B.将SO2通入品红溶液中
C.将H2S通入CuSO4溶液中
D.将Cl2通入KI溶液
9.为了除去混入CO2中的SO2和O2,下列试剂的使用顺序正确的是
①饱和Na2SO4溶液;②饱和NaHCO3;③浓硫酸;④灼热的铜网;⑤碱石灰。
A.①③④B.②③④
C.②④③D.③④⑤
10.一定物质的量的SO2与NaOH溶液反应,所得产物中含Na2SO3和NaHSO3物质的量之比为3∶5,则参加反应的SO2与NaOH物质的量之比为
A.1∶2B.3∶5
C.8∶11D.18∶8
二、非选择题(共50分)
11.(10分)将SO2通入下列溶液中:
①氢硫酸,②溴水,③品红溶液,④澄清石灰水,⑤酸性高锰酸钾,⑥氯化钙溶液,
⑦用硝酸酸化的硝酸钡溶液,⑧硝酸钡
(1)使溶液颜色褪去的有。
(2)先生成沉淀而后能溶解的有。
(3)有沉淀产生不能溶解的有。
(4)SO2作还原剂的有。
(5)SO2作氧化剂的有。
(6)无明显现象的有。
12.(8分)A和B在常温下都是气体,A和B在空气中都不能被点燃,A的式量比B大。
现分步实验如下:
在A溶液中通入适量B气体,溶液酸性显著增强;继续加硝酸钡溶液反应,得到一种不溶于稀硝酸的白色沉淀;过滤,滤液无色;再向滤液中加入硝酸银溶液,析出另一种不溶于稀硝酸的白色沉淀。
回答下列问题:
(1)写出A、B两种气体的名称:
A,B。
(2)写出上述各步实验中的化学方程式,属离子反应的写离子方程式:
。
13.(12分)实验室制取SO2的反应原理为:
Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O。
请用下列装置设计一个实验,以测定SO2转化为SO3的转化率:
(1)这些装置的连接顺序(按气体左右的方向)是→→→→
→→→(填各接口的编号)。
(2)实验时甲仪器的作用与原理是。
(3)从乙处均匀通入O2,为使SO2有较高的转化率,实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是。
(4)Ⅳ处观察到的现象是。
(5)在Ⅰ处用大火加热烧瓶时,SO2的转化率会(填“增大”“不变”或“减小”)。
(6)用nmolNa2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束时,继续通入O2一段时间后,称得Ⅲ处增重mg,则本实验中SO2的转化率为。
14.(6分)Na2SO3在空气中极易被氧化,现有ag样品,将其溶解后,
加入足量BaCl2溶液,可得干燥的沉淀bg。
(1)若Na2SO3未被氧化,b=a。
(2)若Na2SO3全部被氧化,b=a。
(3)若Na2SO3部分被氧化,b与a的关系式为。
15.(6分)室温时,VL真空容器内通入nmolSO2和mmolH2S。
(1)若n=2,则当m等于多少时,反应后容器内气体的密度最小?
(2)若2n>m,则反应后氧化产物与还原产物的质量差为多少克?
(3)若5n=m,且反应后氧化产物与还原产物的质量和为48g,则n+m的值是多少?
16.(8分)(吉林省调研题)已知273℃,1.01×105Pa时,1mol气体所占的体积为
44.8L。
现将此条件下V1LSO2和O2的混合气体通过装有催化剂的反应器,充分反应后(假设反应完全)气体的体积为V2L。
所得气体用含amol的NaOH溶液吸收,恰好完全反应。
当产物分别为下列三种情况时,计算并推导a的表达式(用V1,V2表示)。
(1)Na2SO4
(2)Na2SO4和Na2SO3
(3)Na2SO4和NaHSO3
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- 二氧化硫