2022-2023学年人教版必修第二册 第五章 第一节 第1课时　硫和二氧化硫 学案

PAGE16-第五章化工生产中的重要非金属元素第一节硫及其化合物第1课时硫和二氧化硫课标定向

1.能列举、描述、辨识硫和二氧化硫的重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式正确表示硫和二氧化硫的主要化学性质。(宏观辨识与微观探析)

2.能根据不同类型实验的特点,设计并实施实验,能预测二氧化硫的性质并进行实验验证。(科学探究与创新意识)

情境导入

卡瓦伊真火山以富含硫黄而著称,为著名的旅游胜地。然而,这些硫黄被称为“恶魔的黄金”。原因是硫燃烧产生毒烟,这些毒烟能够融化人类的牙齿。你知道这是为什么吗?教学建议本课时的重点是二氧化硫性质的多重性。通过分析硫的原子结构，推断硫元素可能的化学性质并进行证实，理解物质的微观结构与宏观性质之间的关系；结合实验探究，了解二氧化硫的物理性质和化学性质，从物质分类、价态转化、特殊性三个角度认识二氧化硫性质的多重性；通过二氧化硫与水、与氧气反应的学习，初步建立可逆反应的概念。学习任务一硫1．硫元素(1)“位——构——性”硫元素位置原子结构示意图非金属性主要化合价第三周期第ⅥA族比氧弱－2、＋4、＋6(2)存在形式：以游离态和化合态形式存在2．硫单质(1)物理性质俗称颜色状态溶解性水酒精CS2硫黄黄色晶体难溶微溶易溶(2)从化合价的角度认识硫单质的化学性质硫与金属的反应：硫与非金属的反应：O2：S＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))SO2，表现还原性硫在空气和纯氧中点燃的现象不同：[闪问]硫在空气中燃烧的产物是二氧化硫，在纯氧或者足量的氧气中燃烧的产物是三氧化硫吗？提示：不是。S＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃),\s\do5())SO2，该反应与氧气的量及浓度无关。1．写出下列反应的化学方程式①Fe、Cu与氯气反应。2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3、Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))CuCl2；Fe、Cu与S反应Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS、2Cu＋Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S。思考：根据上述反应，结合Cl、S的原子结构和元素周期律的相关知识，思考氯气、硫与金属反应的相似性和差异性？提示：氯气、硫与金属反应均做氧化剂，氯气的氧化性强于硫，氯气能将变价金属氧化成高价态，硫能将变价金属氧化成低价态。2．质疑：Cl、S具有一定的相似性，类比Cl2与NaOH溶液的反应，试着写出S与NaOH溶液加热时反应的化学方程式。提示：类比Cl2，根据氧化还原规律，S与NaOH发生歧化反应，3S＋6NaOHeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。3．探索：硫的应用（1）汞有毒，实验室里不慎洒落汞（或打破水银温度计），可撒上硫粉进行处理。（2）利用Ag和S的反应可以鉴别出真假银：用布条沾上少量硫黄粉末在待鉴别的器皿表面用力摩擦，若摩擦处出现黑斑说明是真银，否则为假银。请你用学到的知识解释上述现象。提示：（1）汞与硫粉在常温时反应生成了HgS。（2）Ag和S在摩擦时反应产生Ag2S黑斑。硫的化学性质【知识拓展】S与金属的反应一般说来，S将变价金属氧化成低价态，且S与大多数金属的反应需在加热条件下才能完成，但S与Ag、Hg等不活泼金属的反应在常温下就能进行，且能使Hg显高价（产物分别为Ag2S、HgS）。（2022·丽水高一检测）下列物质间的反应，硫表现出还原性的是（）A．硫与氢气 B．硫与氧气C．硫与铁 D．硫与钠【解析】选B。硫与氢气在点燃条件下反应生成H2S，S作氧化剂，表现出氧化性，A错误；在加热条件下，硫与铁、钠反应分别生成FeS、Na2S，S作氧化剂，表现出氧化性，C、D均错误；硫与氧气在点燃条件下反应生成SO2，S作还原剂，表现出还原性，B正确。【补偿训练】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＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃),\s\do5())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【解析】选B。S与O2化合时，O2做氧化剂，硫做还原剂，说明氧气的氧化性比硫强；不同单质的氧化性强弱与单质的存在状态无必然联系；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；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。学习任务二SO2的多重性1．SO2的物理性质及毒性颜色状态气味密度毒性无色气态有刺激性气味比空气大有毒SO2水溶性实验——【实验5—1】现象：液面迅速上升，pH试纸变红。结论：SO2易溶于水，在通常状况下，1体积水可以溶解约40体积SO2，水溶液呈酸性。2．SO2的化学性质——多重性（1）研究角度一：物质类别的角度——酸性氧化物。与H2O反应：SO2＋H2OH2SO3。可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。可逆反应的特点：ⅰ.同一条件：正反应和逆反应发生的条件相同。ⅱ.同时进行：正反应和逆反应共存，用“”表示。ⅲ.反应物与生成物共存，反应物不可能完全转变成生成物，反应不彻底，反应物的转化率达不到100%。[闪问]作为酸性氧化物SO2与CO2类似，仿照CO2的反应，写出下列化学方程式。①与碱性氧化物反应（如CaO）：SO2＋CaO=CaSO3②与碱反应：a．少量SO2＋澄清石灰水：Ca（OH）2＋SO2=CaSO3↓＋H2O（现象：变浑浊）b.过量SO2＋澄清石灰水：Ca（OH）2＋2SO2=Ca（HSO3）2（现象：先变浑浊，后变澄清）（2）研究角度二：化合价的角度——氧化性与还原性。还原性（与O2）：2SO2＋O22SO3；②氧化性（与H2S）：SO2＋2H2S=3S＋2H2O。（3）研究角度三：特殊性的角度——漂白性。SO2的漂白实验——【实验5—2】①现象：振荡后溶液红色褪色，再加热溶液恢复红色。②结论：SO2具有漂白作用，它能与某些有色物质生成不稳定的无色物质，这些无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色，因此，SO2的漂白作用具有可逆性。3．SO2的用途：（1）制造硫酸：2SO2＋O22SO3；SO3＋H2O=H2SO4（用化学反应方程式表示）；（2）可以漂白纸浆、毛、丝等；（3）可用于杀菌消毒、食品添加剂。[闪问]SO2、漂白粉、Na2O2都能使鲜花褪色，其原理相同吗？二氧化硫可广泛用于食品的漂白吗？提示：三者原理不相同，SO2与有色物质发生化合反应，漂白粉、Na2O2利用强氧化性漂白；二氧化硫不可以广泛用于食品的漂白。1．探索：将SO2气体分别通入滴有酚酞溶液的NaOH溶液、溴水、酸性KMnO4溶液中，溶液颜色发生了怎样的变化？分别体现了SO2的何种性质？提示：滴有酚酞溶液的NaOH溶液褪色，体现了SO2酸性氧化物的性质；溴水、酸性KMnO4溶液褪色，体现了SO2的还原性。2．质疑：氯气和二氧化硫都能使品红溶液褪色，原理是否相同？若将等物质的量的氯气和二氧化硫气体混合后漂白能力是否会增强？提示：不同，氯气使品红溶液褪色是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性，可以将有色物质氧化成无色物质，此过程是不可逆的，而二氧化硫使品红溶液褪色是可逆的。若将等物质的量的氯气和二氧化硫气体混合，在溶液中发生反应SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl，从而失去漂白能力。1．SO2性质的多重性2．SO2和CO2的鉴别方法（1）化学方法①利用SO2的漂白性：能使品红溶液褪色的是SO2，不能使品红溶液褪色的是CO2。②利用SO2的还原性：能使酸性高锰酸钾溶液或氯水、溴水、碘水褪色的是SO2，不能使它们褪色的是CO2。③利用SO2的氧化性：通入氢硫酸中产生浅黄色沉淀的是SO2。④利用SO2能发生反应产生BaSO4沉淀：通入FeCl3和BaCl2的混合溶液或Ba（NO3）2溶液中产生白色沉淀的是SO2。（2）物理方法①根据气味鉴别：有刺激性气味的气体是SO2，无气味的是CO2。②根据溶解性鉴别：同温同压下，将两种气体充满相同的试管，分别倒置于水槽中，试管内进水多的是SO2。3．SO2和Cl2的漂白性比较【知识拓展】——常见物质的漂白原理漂白类型实例漂白原理氧化型HClO、NaClO、Na2O2、H2O2将有色物质氧化使其失去原有的颜色加合型SO2使品红溶液褪色与有色物质结合，生成不稳定的无色物质吸附型活性炭、Al（OH）3胶体、Fe（OH）3胶体疏松多孔，表面积较大，可以吸附一些有色物质[提醒]（1）SO2不能漂白酸碱指示剂；（2）SO2与BaCl2溶液不反应，若再向BaCl2溶液中加碱可以生成BaSO3白色沉淀，加氧化剂可以生成BaSO4白色沉淀；（3）SO2与Ba（NO3）2溶液反应生成BaSO4沉淀。【典例】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。（已知：Na2SO3＋H2SO4（浓）=Na2SO4＋SO2↑＋H2O）请回答下列问题：（1）装置A中盛放浓硫酸和亚硫酸钠的仪器名称分别是分液漏斗、圆底烧瓶。（2）反应后，装置B中产生的现象是溶液的黄绿色褪去（或溶液褪色），发生反应的离子方程式为SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。（3）装置C中的现象是溶液的紫色褪去（或溶液褪色），表现了SO2的还原性；装置D中的现象是有淡黄色沉淀生成，发生反应的化学方程式为2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O。（4）装置E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：品红溶液褪色，将试管在酒精灯上加热，溶液恢复红色。（5）装置F的作用是吸收多余的SO2，倒扣漏斗的作用是防止倒吸。[解题思维]解答本题的思维流程如下：提取关键点（1）探究SO2的性质（2）可逆性转化知识点（1）SO2的性质：氧化性、还原性、漂白性（2）SO2能使品红溶液褪色，但加热后溶液又恢复红色排除障碍点不能熟练掌握SO2的漂白性，SO2的漂白具有可逆性，属于暂时性漂白，可以通过加热恢复原色【解析】SO2能使氯水及酸性KMnO4溶液褪色，在反应中SO2表现还原性；SO2与装置D中的H2S发生反应：SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O，从而使溶液变浑浊，该反应中SO2表现氧化性；SO2能使品红溶液褪色，但加热后溶液又恢复红色，说明SO2与品红溶液的作用具有可逆性；装置F用于吸收多余的SO2，因为SO2易与NaOH溶液反应，采用倒扣漏斗可防止液体倒吸。[借题发挥]改变物质：将上述装置E中“品红溶液”改成“紫色石蕊溶液”，则装置E中现象为_________________________________________________。提示：紫色溶液变红且不褪色，SO2的水溶液显酸性，SO2不能漂白酸碱指示剂。1．（2022·金华高一检测）下列有关SO2的说法正确的是（）A．因为SO2具有漂白性，所以它能使品红溶液、溴水、KMnO4（H＋）、石蕊试液褪色B．能使品红溶液褪色加热后复原的气体一定是SO2C．SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色，其原理相同D．向SO2的水溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成【解析】选B。SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性，能使品红溶液褪色是因其漂白性，SO2不能使指示剂褪色，A项错误；SO2漂白时生成的无色物质不稳定，加热易复原，B项正确；SO2漂白属于化合型，活性炭属于吸附型，漂白粉、Na2O2属于氧化型，C项错误；由于H2SO3的酸性比HCl的酸性弱，向SO2的水溶液中滴加BaCl2溶液，不能生成白色沉淀，D项错误。2．（走进生活）喜欢喝葡萄酒的人可能会发现，其配料表上往往有“二氧化硫”。很多人好奇，为什么这个常常跟酸雨、空气污染物相关联的化学物质竟然堂而皇之地出现在了葡萄酒中？原来二氧化硫是酿造葡萄酒的好帮手，少量的SO2能起保鲜、杀菌和抗氧化的作用。但SO2的使用是把双刃剑，作为食品加工中常用的漂白剂、防腐剂和抗氧化剂，某些不法分子为了达到漂白效果，会加热硫黄来熏制食品，致使SO2超标对身体健康造成危害。（1）根据所学知识可以采用什么方法检测漂白时使用了SO2?（2）SO2做防腐剂和抗氧化剂时体现了SO2的什么性质？（3）某同学想通过向葡萄酒中滴加少量碘水淀粉溶液，观察蓝色是否褪去来确定是否含SO2。说出该过程的原理。提示：（1）取漂白后的物质加热，若恢复原色，则采用SO2漂白。（2）还原性。（3）利用的是SO2与I2发生氧化还原反应，I2被消耗，碘水淀粉溶液蓝色褪去。【补偿训练】1．（2022·嘉兴高一检测）下列溶液中通入SO2，发生反应的原理与SO2使酸性KMnO4溶液褪色原理相同的是（）A．淀粉I2溶液褪色B．品红溶液褪色C．NaOH酚酞溶液褪色D．石蕊溶液变红【解析】选A。淀粉I2溶液是蓝色，通入SO2，二氧化硫被I2氧化，体现了二氧化硫的还原性，二氧化硫能被强氧化剂高锰酸钾氧化，体现了二氧化硫的还原性，褪色原理相同，故A正确；二氧化硫能使品红褪色，体现了二氧化硫的漂白性，故B错误；通入SO2，NaOH酚酞溶液褪色，与二氧化硫是酸性氧化物有关，故C错误；通入SO2，石蕊溶液变红，与二氧化硫是酸性氧化物有关，故D错误。2．下列反应的离子方程式正确的是（）A．向NaOH溶液中通入少量的SO2：SO2＋OH－=HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))B．向新制氯水中通入少量的SO2：Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))C.将少量SO2通入饱和NaHCO3溶液：2H＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=H2O＋CO2↑D．将SO2通入BaCl2溶液：SO2＋H2O＋Ba2＋=BaSO3↓＋2H＋【解析】选B。向NaOH溶液中通入少量的SO2，离子方程式：SO2＋2OH－=SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋H2O，故A错误；向氯水中通入少量的SO2，离子方程式：Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故B正确；将少量SO2通入饱和NaHCO3溶液中，离子方程式：SO2＋2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=H2O＋2CO2＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，故C错误；将SO2通入BaCl2溶液中不发生反应，故D错误。学习任务三SO3、SO2的制备和检验1．SO3化学性质：酸性氧化物的通性（1）与水反应：SO3＋H2O=H2SO4，剧烈反应，产物能使紫色石蕊试液变红。（2）与碱反应[与Ca（OH）2]：SO3＋Ca（OH）2=CaSO4↓＋H2O。（3）与碱性氧化物反应（与MgO）：SO3＋MgO=MgSO4。注意：标准状况下，SO3是一种无色固体。2．SO2的实验室制备原理：Na2SO3＋H2SO4（70%）=Na2SO4＋H2O＋SO2↑采用固液不加热装置，向上排空气法收集，用NaOH溶液进行尾气吸收，且需防倒吸。[注意]为什么选用质量分数70%的H2SO4?提示：制取SO2的原理是强酸制弱酸，若使用98%的硫酸，则电离出的H＋浓度太小，若使用稀硫酸则生成的SO2易溶于水，不利于收集SO2。3．SO2的检验（1）无干扰因素①漂白性：SO2eq\o(→,\s\up7(品红溶液),\s\do5())褪色eq\o(→,\s\up7(△),\s\do5())恢复红色②还原性：SO2eq\o(→,\s\up7(KMnO4/H＋、溴水、Fe2（SO4）3溶液),\s\do5())溶液颜色变浅或褪去（2）SO2和CO2同时存在由于SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊，检验二者同时存在的一般流程：检验SO2⇒除去SO2⇒检验SO2已除尽⇒检验CO2（3）SO2和SO3同时存在由于SO3与水完全反应生成H2SO4，SO2与水部分反应生成H2SO3，因此先将混合气体通入BaCl2溶液中检验SO3，再将气体通过品红溶液检验SO2。【典例】化学兴趣小组为了探究常温下某非金属氧化物形成的未知气体的成分，将气体通入澄清石灰水，发现澄清石灰水变浑浊，持续通入发现溶液又变澄清，由此该小组成员对气体的成分提出猜想。【提出猜想】猜想1：该气体为CO2。猜想2：该气体为SO2。猜想3：该气体为CO2和SO2的混合气体。为了验证猜测，该小组设计实验加以探究。【实验探究】该小组同学按如图所示装置，将气体从a端通入。（1）B中应该装B试剂（填编号）。A．NaCl溶液 B．酸性KMnO4溶液C．盐酸 D．澄清石灰水（2）A中品红溶液的作用是验证混合气体中是否含有SO2。（3）D中澄清石灰水的作用是验证混合气体中是否含有CO2。通过该实验，该小组同学观察到以下三个实验现象：①A中品红溶液褪色②C中品红溶液不褪色③D中澄清石灰水变浑浊【得出结论】（4）由上述现象，该小组同学确认该气体的成分为CO2和SO2的混合气体。【解析】回忆学过的能使澄清石灰水先变浑浊又变澄清的气体，只有CO2和SO2，所以提出的猜想是①气体为CO2；②气体为SO2；③气体为CO2和SO2的混合气体。要验证气体的成分，必须先验证SO2是否存在，并除尽，再验证CO2气体的存在，因为SO2的存在对CO2的验证有干扰。[借题发挥]（1）改变物质：装置B中的试剂还可以选择什么试剂？写出发生反应的离子方程式。提示：溴水；SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。（2）简化装置：能否将除去SO2的B装置和检验SO2的C装置合并为一个装置？提示：可以。可用足量较浓的酸性KMnO4溶液代替B、C装置。（3）改变角度：若要除去CO2中的SO2可选择什么试剂？提示：酸性高锰酸钾溶液（利用SO2的还原性）、饱和碳酸氢钠溶液（利用SO2酸性氧化物的性质）。[规律方法]检验SO2和CO2同时存在的一般流程流程设计检验SO2→除去SO2→检验SO2已被除尽→检验CO2选用试剂品红溶液酸性KMnO4溶液品红溶液澄清石灰水预期现象褪色褪色（或变浅）不褪色变浑浊已知2FeSO4eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。下列有关操作、装置、原理及对现象的表述正确的是（）A.用装置甲高温分解FeSO4，点燃酒精喷灯前应先向装置内通一段时间N2B．用装置乙可检验分解产生的SO2，现象是石蕊溶液先变红后褪色C．用装置丙可检验分解产生的SO3，现象是产生白色沉淀D．用装置丁可吸收尾气，避免污染环境【解析】选A。点燃酒精喷灯前应先向装置内通一段时间N2，排除装置中的空气，避免空气中氧气的干扰，A项正确；装置乙不能检验分解产生的SO2，产物中有SO3会对SO2的检验造成干扰，并且SO2只能使石蕊溶液变红，B项错误；SO3易溶于水，当混合气体经过乙时，SO3会被吸收，所以要想检验SO3，应该把乙和丙的位置互换，C项错误；装置丁中应该用NaOH溶液，D项错误。1．火山爆发涉及硫的反应，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．硫粉与铜粉混合加热反应生成Cu2SC．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【解析】选D。硫燃烧时只能生成SO2，SO3可由SO2催化氧化制取，D项错误。2．检验SO2中是否混有CO2气体，可采用的方法是（）A．通过品红溶液B．先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水C．通过澄清石灰水D．先通过足量酸性KMnO4溶液，再通过澄清石灰水【解析】选D。本题主要考查SO2和CO2在