2022-2023学年人教版必修第二册 第五章 第一节 第3课时　不同价态含硫物质的转化 学案

PAGE8-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3课时不同价态含硫物质的转化课标定向1．能从物质类别和元素价态变化的视角说明含硫物质的转化。（宏观辨识与微观探析）2．能依据实验目的和假设，设计解决简单问题的实验方案，能观察并如实记录实验现象和数据，进行分析和推理，得出合理的结论。（科学探究与创新意识）情境导入中国传统文化对人类文明贡献巨大。其中《抱朴子》中记载“丹砂（HgS）烧之成水银，积变又还成丹砂。”你知道其中含硫物质是如何转化的吗？教学建议本课时的重点是含不同价态硫元素的物质可以相互转化，并能设计实验进行探究或验证。在探究活动中，要求学生从物质类别和元素价态变化的角度，运用氧化还原反应原理设计实验方案，用符号表征反应过程并解释现象，绘制硫元素的价类二维图，提升学生的实验探究能力以及“变化观念与平衡思想”等学科核心素养。学习任务不同价态含硫物质的转化一、自然界中硫的存在和转化1．自然界中硫的存在（1）游离态的硫主要存在于火山口附近或地壳的岩层中。（2）化合态的硫广泛存在于动植物体内、海洋、大气和地壳中：①动植物体内：组成生命体的蛋白质中含有硫；②岩层深处和海底的无氧环境中：金属硫化物，如黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）等；③地表附近的富氧环境中：硫酸盐，如石膏（CaSO4·2H2O）、芒硝（Na2SO4·10H2O）等；④大气中：少量的H2S、SO2、SO3等。2．自然界中不同价态含硫物质的转化写出上述转化的化学方程式：①2H2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2SO2＋2H2O。②2SO2＋O22SO3。③SO3＋H2O=H2SO4。④S＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))SO2。二、实验探究不同价态含硫物质的转化1．硫元素的常见价态及性质价态－20＋4＋6性质只有还原性既有氧化性又有还原性只有氧化性实例H2S、S2－SSO2、H2SO3、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))SO3、H2SO4、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))2.实验探究预期转化选择试剂实验操作和现象实验结论H2S二氧化硫、硫化氢、蒸馏水将H2S和SO2通入水中,生成淡黄色沉淀(或溶液变浑浊)SO2与H2S反应生成单质硫SO2SOH二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液将SO2通入新制氯水中,溶液浅黄绿色褪去;再向溶液中滴入氯化钡溶液,产生白色沉淀二氧化硫在水中能被强氧化剂氧化为SOH2S浓硫酸、铜片加热铜片和浓硫酸的混合物,有刺激性气味气体生成浓硫酸被金属铜还原为SO2结论：不同价态硫元素之间的相互转化主要是通过氧化还原反应实现的。上述转化中利用氧化剂，可将硫元素从低价态转化到高价态；利用还原剂，可将硫元素从高价态转化到低价态。[闪问]浓硫酸具有强的氧化性，SO2具有强的还原性，两者会发生氧化还原反应吗？能用浓硫酸干燥SO2气体吗？提示：＋6价S与＋4价S中间无价态，不能发生氧化还原反应，因此尽管SO2为还原性气体，仍可以用浓硫酸干燥。思考：不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的，相同价态硫的转化是如何实现的呢？写出②、③、④反应的化学方程式：提示：②H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O；③Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑；④SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3。结论：相同价态硫的转化是通过加入酸、碱反应实现的。1．硫及其化合物的转化关系2．不同价态硫的转化通过氧化还原反应实现，相同价态硫的转化通过加入酸、碱反应实现。（1）不同价态硫元素互相转化“三原则一特殊”：三原则：邻位价态原则、邻价不氧化还原原则、归中原则一特殊：当遇到强氧化剂或强还原剂时，硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。（2）相同价态硫元素的物质之间的转化：[提醒]（1）＋6价S不一定具有强氧化性。浓硫酸中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))具有强氧化性，稀硫酸和Na2SO4中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))不具有强氧化性。（2）SO2不易被O2氧化，但亚硫酸、亚硫酸盐易被O2氧化。（3）S2－和SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))只有在酸性溶液中才能发生反应，2S2－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋6H＋=3S↓＋3H2O。[方法导引]化学实验设计思路【典例】如图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是（）A．操作Ⅱ发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋4H＋＋O2=2Fe3＋＋2H2OB．溶液b中阳离子只有Fe2＋C．溶液a转化为溶液b的反应中，SO2被氧化D．加入FeO可以使溶液c转化为溶液a[解题思维]解答本题的思维流程如下：提取关键点（1）处理SO2废气（2）Fe2（SO4）3（3）溶液b通入空气生成溶液c转化知识点（1）处理SO2废气，SO2具有强的还原性（2）Fe2（SO4）3中Fe3＋具有氧化性（3）溶液b通入空气生成溶液c，Fe2＋被空气氧化排除障碍点不清楚Fe3＋氧化SO2的反应，根据氧化还原反应规律得出2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋【解析】选C。Fe3＋有氧化性，SO2有还原性，Fe2（SO4）3被SO2还原为FeSO4，溶液b主要溶质为FeSO4、H2SO4，可能含Fe2（SO4）3或SO2，空气中氧气将FeSO4及可能存在的SO2氧化。操作Ⅱ发生反应的离子方程式为4Fe2＋＋4H＋＋O2=4Fe3＋＋2H2O，A错误；操作Ⅰ中发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋，溶液中阳离子有Fe2＋、H＋，若SO2少量，则还有Fe3＋，B错误；溶液a转化为溶液b的反应中，SO2被Fe3＋氧化，C正确；溶液c中含有Fe2（SO4）3、H2SO4等物质，加入FeO后会生成FeSO4，D错误。[借题发挥]（1）改变角度：操作Ⅰ中SO2参加反应时氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1吗？提示：是。操作Ⅰ中SO2参加反应时的化学方程式为SO2＋Fe2（SO4）3＋2H2O=2FeSO4＋2H2SO4，参加反应时氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1。（2）氧化还原角度：根据以上工艺流程判断Fe3＋、O2、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的氧化性强弱？提示：氧化性强弱O2>Fe3＋>SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。部分含硫物质的类别与相应的化合价关系如图，下列推断不合理的是（）A．b可与f反应生成aB．b既可被氧化，也可被还原C．酸雨包括e→d的转化D．d的浓溶液与Cu反应可生成c【解析】选D。根据常见含硫物质的类别与相应化合价关系图可以推知，a为S，b为SO2，c为SO3，d为H2SO4，e为H2SO3，f为H2S；b为SO2，f为H2S，两者可发生归中反应生成S，故A正确；SO2中硫是＋4价，是中间价态，所以可被氧化，也可被还原，故B正确；硫酸型酸雨的形成过程之一：SO2溶于水生成H2SO3，H2SO3再被氧气氧化为H2SO4，包括e→d的转化，故C正确；浓H2SO4与Cu在加热条件下反应生成SO2，不能得到SO3，故D错误。1．物质类别和核心元素的价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图是某元素的“价类二维图”，其中单质b是黄色固体，f、h均为正盐，且焰色都是黄色。下列说法不正确的是（）A．a与少量O2反应可以生成bB．用BaCl2溶液可以鉴别f和h的溶液C．e的浓溶液可用铝槽车运输D．c能使品红溶液褪色【解析】选B。单质b是黄色固体，所以b是硫，f、h均为正盐，且焰色都是黄色，根据示意图可知a是H2S，c是SO2，d是SO3，e是硫酸，f是硫酸钠，g是亚硫酸，h是亚硫酸钠。硫化氢与少量氧气反应可生成S，A正确；亚硫酸钠和硫酸钠均能与氯化钡反应生成白色沉淀，不能用BaCl2溶液鉴别二者，B错误；常温下铝在浓硫酸中钝化，因此浓硫酸可用铝槽车运输，C正确；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，D正确。2．（2022·舟山高一检测）下列关于硫及其化合物的说法正确的是（）A．SO2、H2SO3均具有还原性，故浓硫酸均能氧化SO2和H2SO3B．H2S与浓硫酸在不同条件下反应的氧化产物只能是SO2C．单质eq\o(→,\s\up7(＋O2),\s\do5())氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O),\s\do5())酸eq\o(→,\s\up7(＋NaOH),\s\do5())盐，硫元素能按照上述转化关系直接转化D．硫黄制备硫酸经历两步：Seq\o(→,\s\up7(O2/点燃),\s\do5())SO3eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5())H2SO4【解析】选C。浓硫酸中S显＋6价，SO2和H2SO3中S显＋4价，＋4和＋6价的S处于相邻价态，不发生氧化还原反应，A错误；H2S与浓硫酸发生氧化还原反应，氧化产物可能是S、SO2等，B错误；S与O2反应生成SO2，SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3与NaOH反应生成盐，可实现上述转化，C正确；S与O2点燃生成SO2，不能直接生成SO3，D错误。3．亚硫酸钠中＋4价的硫既有氧化性又有还原性。现有试剂：氯水、硫化钠溶液、亚硫酸钠溶液、稀硫酸、氢氧化钠溶液。（1）要证明亚硫酸溶液具有还原性，应选用什么试剂？会观察到什么现象？写出反应的离子方程式：____________________________________。（2）要证明亚硫酸钠溶液具有氧化性，应选用什么试剂？会观察到什么现象？写出反应的离子方程式：_________________________________。（3）如何利用其他试剂通过实验证明亚硫酸钠已被氧化？实验操作步骤实验操作和实验现象①②【解析】根据氧化还原反应的特点，要证明Na2SO3有氧化性，则应加入还原性试剂，反之，要加入氧化性试剂。Na2SO3与Na2S在酸性条件下反应生成单质S，碱性条件下不反应。通过验证亚硫酸钠溶液中是否含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，即可确定