高三化学一轮复习 第14讲 硫及其化合物导学案

硫及其重要化合物1．理清知识主线：一、硫单质的性质1．存在形式：(1)游离态：存在于附近或地壳的岩层里(2)化合态：硫铁矿()、黄铜矿()、石膏()、芒硝()等2．物理性质：硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末。。因此可以用洗涤内壁附着硫的试管3．硫单质的化学性质硫的原子结构示意图为，位于元素周期表的第三周期、第ⅥA族，硫原子的最外电子层有6个电子，在化学反应中容易得到2个电子，形成－2价硫的化合物，表现较强的氧化性：(1)与金属反应(与变价金属反应，均是金属被氧化成)——体现硫的氧化性①硫粉与钠研磨爆炸：②硫与铝共热：③铁与硫粉共热：(黑色固体，不溶于水)④铜与硫粉共热：(黑色固体，不溶于水)⑤硫与银反应：(银器变黑)⑥硫与汞反应：(汞蒸气有毒，实验室里不慎洒落一些汞，可撒上硫粉进行）(2)与非金属反应①硫在氧气中燃烧：S＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))SO2(硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰；在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰)【注意】①该反应体现了单质硫具有②硫在过量、纯净的O2中燃烧的产物是SO2而不是SO3②硫与氢气共热：(该反应体现了单质硫具有)(3)与强氧化性酸(如：浓硫酸、硝酸)反应——体现硫的还原性①硫与浓H2SO4反应：②硫与浓HNO3反应：(4)与强碱的反应——既体现氧化性，又体现还原性(用热碱溶液清洗硫)①Na2S与稀H2SO4反应：②Na2SO3与稀H2SO4反应：(实验室制SO2的方法)③向Na2S和Na2SO3的混合溶液中加入稀H2SO4：4．用途：大量用于制造硫酸、硫化天然橡胶，也用于制药和黑火药()5．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：加氢氧化钠溶液溶解二、硫的氧化物(一)二氧化硫(SO2)1．物理性质：SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大，易液化，易溶于水。在通常情况下，1体积的水可以溶解约体积的SO22．化学性质(1)SO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性①SO2与H2O反应：②能使指示剂变色：SO2能使③SO2与碱性氧化物反应：④SO2与碱溶液反应(注意少量、过量)a．与NaOH溶液反应SO2少量：SO2过量：b．与NH3·H2O溶液反应SO2少量：SO2过量：c．与Ca(OH)2溶液反应SO2少量：SO2过量：⑤SO2与某些盐溶液反应：(与酸性比H2SO3弱的酸所对应的盐反应)a．少量SO2与Na2CO3溶液反应：b．过量SO2与Na2CO3溶液反应：c．SO2与NaHCO3溶液反应：CO2(SO2)CO2(HCl)【注意】分析除杂问题(括号内物质为杂质)⑥SO2与BaCl2溶液：⑦SO2与Ba(NO3)2溶液：(3)还原性：SO2中硫元素的化合价为+4价，属于中间价态，因此SO2既有氧化性又有还原性，一般表现为较强的还原性，可被多种氧化剂(O2﹑Cl2﹑溴水、KMnO4、Fe3＋、HNO3、H2O2、Na2O2等)氧化为+6价的硫①SO2可以被氧气氧化成三氧化硫，三氧化硫溶于水生成硫酸，工业上利用这一原理生产硫酸反应方程式②SO2能使氯水、溴水褪色：③SO2能使KMnO4溶液褪色：④SO2与Fe3＋反应：⑤SO2与稀HNO3反应的离子方程式：⑥SO2与H2O2反应：⑦SO2与Na2O2反应：(3)弱氧化性：(4)漂白性①漂白原理：二氧化硫具有漂白作用，能使品红溶液等有色物质褪色。其作用机理是二氧化硫与某些有色物质结合生成了不稳定的无色物质。加热后又显红色，是由于不稳定的无色物质又分解为原来物质的缘故。品红溶液----------------------②应用：SO2在工业上应用于漂白纸浆、毛、丝等；此外SO2可用于杀菌消毒，还是一种食品添加剂【注意】①SO2虽具有漂白性，但不能漂白，如：SO2通入紫色的石蕊试液中，溶液，而氧化类漂白剂(氯水、Na2O2)则能漂白酸碱指示剂②SO2使溴水、KMnO4溶液褪色，是利用SO2的3．SO2的用途①漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等；用于杀菌消毒②食品中的二氧化硫：食品中添加适量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用。例如，在葡萄酒酿制过程中，葡萄汁中某些细菌的繁殖会影响发酵，添加适量的二氧化硫可以起到杀菌的作用。二氧化硫又是一种抗氧化剂，能防止葡萄酒中的一些成分被氧化，起到保质作用，并有助于保持葡萄酒的天然果香味4．二氧化硫的制备原理反应原料实验装置发生装置净化装置收集装置尾气处理检验方法5．常见漂白剂的归类分析(1)常见漂白剂的漂白原理及特点类型比较项目氧化型加合型吸附型原理漂白剂本身是氧化剂，利用其氧化性将有机色质内部“生色团”氧化破坏掉，使之失去原有的颜色漂白剂与与有机色质内部“生色团”化合成无色物质，使之失去原来的颜色有些固体物质疏松、多孔，具有较大的比表面积，可以吸附有色物质使之失去原来的颜色实例特点加热时不能恢复原有的颜色，不可逆、持久加热时能恢复原来的颜色，可逆、不持久部分吸附剂可以重复使用变化备注无选择性有选择性吸附色素(2)二氧化硫与氯气的漂白性比较【注意】当Cl2与SO2(体积比为1∶1)混合后通入品红溶液时，6．SO2和CO2性质的比较与鉴别(1)SO2和CO2的性质比较物质比较项目SO2CO2物理性质无色、有刺激性气味、易液化、易溶于水()无色、无味、能溶于水()化学性质与水反应与碱反应氧化性还原性漂白性鉴定存在对环境的影响(2)SO2和CO2的鉴别方法：=1\*GB3①利用物理性质鉴别a．根据气味鉴别：有刺激性气味的气体是SO2，无气味的是CO2b．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=2\*GB3②利用化学性质鉴别a．用品红溶液使鉴别：能品红溶液褪色，加热颜色又恢复的是SO2；不能使品红溶液褪色的是CO2b．用溴水或氯水鉴别：能使氯水、溴水褪色的是SO2；无明显现象的是CO2化学方程式为：Cl2＋SO2＋2H2O=2HCl＋H2SO4，Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4c．用酸性高锰酸钾溶液鉴别：能使酸性KMnO4溶液褪色的是SO2；无明显现象的是CO2离子方程式为：5SO2＋2MnO4－＋2H2O=5SO42－＋2Mn2＋＋4H＋d．用FeCl3溶液鉴别：能使氯化铁溶液由黄色变成浅绿色是SO2；无明显现象的是CO2离子方程式为：SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SO42－＋2Fe2＋＋4H＋e．用硝酸钡溶液鉴别：产生白色沉淀的是SO2；无明显现象的是CO2化学方程式为：3SO2＋3Ba(NO3)2＋2H2O=3BaSO4↓＋2NO↑＋4HNO3f．用氢硫酸溶液鉴别：将两种气体分别通入H2S溶液中，出现淡黄色浑浊的是SO2，无明显现象的是CO2化学方程式为：2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O(3)SO2、CO2共同存在时，二者的检验装置的设计过程SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊，证明混合气体中含有CO2和SO2时通常按照以下思路进行设计=1\*GB3①流程设计的思路流程设计检验SO2---------------------------除去SO2-----------------------检验SO2是否被除尽--------检验CO2选用试剂实验现象=2\*GB3②实验装置实验装置所选试剂及其作用装置ABCD选用试剂品红溶液酸性KMnO4溶液品红溶液澄清的石灰水预期现象褪色褪色不褪色变浑浊作用检验SO2除去SO2检验SO2是否除尽检验CO2【注意】①有时为简化装置，可将除去SO2(B)和检验SO2是否除尽(C)合并为一个装置，②当SO2中混有CO2时，不会影响SO2的检验；当CO2中混有SO2时会干扰CO2的检验，应先检验并除去SO2，再用澄清石灰水检验CO2气体7．硫的氧化物的污染与治理(1)来源：含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等(2)危害：危害人体健康，形成酸雨(pH小于5.6)(3)治理：燃煤脱硫(脱硫剂：CaO、CaCO3)，改进燃烧技术，脱硫反应：CaO＋SO2CaSO3(4)硫酸型酸雨的形成途径有：SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2=2H2SO4(5)常见的SO2尾气处理方法①钙基固硫法(常用与燃煤脱硫)：为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为CaO＋SO2CaSO3，2CaSO3＋O22CaSO4，总反应方程式为2CaO＋2SO2＋O22CaSO4②氨水脱硫法((常用与硫酸厂处理尾气)：该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为：2NH3＋SO2＋H2O=(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3＋O2=(NH4)2SO4。(或生成NH4HSO3，然后进一步氧化)③钠碱脱硫法：钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，发生反应的化学方程式为2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2=Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3。④双碱脱硫法：先利用烧碱吸收SO2，再利用熟石灰浆液进行再生，再生后的NaOH碱液可循环使用，化学反应原理为a．吸收反应：2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O,2Na2SO3＋O2=2Na2SO4b．Na2SO3＋Ca(OH)2=CaSO3↓＋2NaOH，Na2SO4＋Ca(OH)2=CaSO4↓＋2NaOH(二)三氧化硫(SO3)1．物理性质：通常情况下，SO3是一种无色易挥发的晶体，熔点为16.8℃，沸点为44.8℃，常温下为液态，在标准状况下为固态2．化学性质：SO3是硫酸的酸酐，具有酸性氧化物的通性(1)能溶于水形成硫酸：.SO3能强烈的吸水，在空气中发“烟”，与水剧烈反应生成H2SO4，同时放出大量热，形成酸雾能与碱(石灰乳)反应：(3)与碱性氧化物反应：(4)与某些盐溶液反应：三、硫酸及硫酸根离子的检验1．硫酸的物理性质硫酸是一种无色、黏稠的油状液体，密度比水大。浓H2SO4与水以任意比互溶，溶解时可放出大量的热，浓H2SO4稀释的方法是将2．稀硫酸——具有酸的通性硫酸是强电解质，在水溶液中发生电离的化学方程式为H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，因此，硫酸具备酸的通性，可与酸碱指示剂作用，也可与活泼金属、碱、碱性氧化物及某些盐反应(1)与酸碱指示剂发生显色反应：遇紫色石蕊变红，遇酚酞不变色(2)与活泼金属反应产生氢气：Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑(3)与碱性氧化物反应生成盐和水：MgO＋H2SO4=MgSO4＋H2O(4)与碱发生中和反应：Ba(OH)2＋H2SO4=BaSO4↓＋2H2O(5)与某些盐反应生成新盐和新酸：BaCl2＋H2SO4=BaSO4↓＋2HCl3．浓硫酸的特性(1)吸水性：利用此性质可用浓H2SO4作，干燥一些不与浓硫酸反应的气体①能干燥的气体：②不能干燥的气体：(2)脱水性：浓硫酸能将组成有机物的H、O元素按原子个数比2：1以“H2O”的形式脱去的性质(3)强氧化性①与金属铜的反应：实验过程在带有导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。在试管中加入2mL浓硫酸，塞好橡胶塞，使铜丝与浓硫酸接触。加热，将产生的气体先后通入品红溶液和石蕊溶液中，观察实验现象。向外拉铜丝，终止反应。冷却后，将试管里的物质慢慢倒入盛有少量水的另一只试管里，观察溶液的颜色实验装置实验现象①a试管中铜丝表面有气泡产生；b试管中的溶液逐渐变为无色；c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色②将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液显蓝色实验结论Cu与浓硫酸反应的化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O实验说明a．通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止b．浸有碱液的棉花团可以吸收多余的SO2，以防止污染环境c．Cu与浓硫酸的反应中，浓H2SO4的作用：②与其他金属反应的规律a．除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用，在这些氧化还原反应中，浓H2SO4还原产物为SO2b．与铁、铝的反应：遇冷的浓硫酸和浓硫酸，发生钝化。加热时，浓硫酸能与铁反应浓硫酸与铁共热：c．与活泼金属反应：与活泼金属(Zn)反应，开始产生SO2，硫酸浓度变稀后，成成的气体为H2d．与不活泼金属反应：随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止如：1molCu与含2molH2SO4的浓硫酸充分反应，生成的SO2的物质的量1mol③与非金属的反应——反应需要加热，否则不反应与木炭反应：与硫的反应：c．与红磷反应：④与具有还原性的化合物反应，与H2S、FeSO4、HI、HBr等物质反应【注意】①浓硫酸在与金属的反应中，而浓硫酸在与非金属的反应中只表现②浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为③常温下与活泼金属反应表现强氧化性和酸性，生成硫酸盐和SO2，硫酸变稀后，生成的气体为④加热与不活泼金属反应时，即使金属过量也不能使H2SO4完全反应，也不会产生H2⑤与不活泼金属和非金属反应时，反应需要加热，否则不反应4．浓硫酸和稀硫酸的鉴别物质方法浓硫酸稀硫酸物理性质加水观状态密度化学性质铁片铜片(加热)白纸胆矾5．硫酸的工业制法工业制硫酸的原理示意图上述流程涉及的化学方程式①②③6．SOeq\o\al(2－,4)与SOeq\o\al(2－,3)检验(1)SOeq\o\al(2－,4)的检验：(2)SOeq\o\al(2－,3)的检验：四、基于价类二维图理解硫及其化合物的转化1．理清硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系(1)硫及其化合物的转化关系(2)不同价态硫元素之间的相互转化(3)相同价态硫元素之间的转化相邻价态的微粒不发生氧化还原反应(5)含硫物质的连续氧化2．重要的硫酸盐化学式俗名颜色用途白色塑像、模型、粉笔、医疗绷带等白色水泥添加剂浅绿色用于配制蓝黑墨水，补血剂蓝色配制波尔多液、镀铜液白色造纸，制缓泻剂、合成洗涤剂白色净水剂3．亚硫酸(H2SO3)：是SO2对应的水化物(1)弱酸性：(2)稳定性差(易分解，温度越高，浓度越大，分解越快)：(3)弱氧化性：(4)还原性：H2SO3是既有氧化性又有还原性的酸，其氧化性、还原性与SO2很相似，但以还原性为主4．硫化氢(H2S)(1)H2S的物理性质：无色、有臭鸡蛋气味的剧毒气体，大气污染物，能溶于水(1:2.6)，密度比空气大(2)H2S的化学性质①不稳定性：②可燃性：③还原性：硫元素为—2价，具有很强的还原性，能被多种氧化剂(如：O2﹑Cl2﹑溴水、浓硫酸、KMnO4、HNO3、Fe3＋、H2O2、Na2O2等)氧化为单质硫a．与Cl2反应：b．与Br2反应：c．与浓硫酸反应：d．与FeCl3反应：(3)H2S的制法原理FeS＋2HCl=FeCl2+H2S↑FeS＋H2SO4=FeSO4＋H2S↑反应原料硫化亚铁和稀盐酸或稀硫酸实验装置、、发生装置“固＋液气”型净化装置先通入饱和NaHS溶液(除HCl)，再通入固体CaCl2或P2O5(除水蒸气)收集装置向上排气法尾气处理用强碱溶液吸收多余H2S，H2S＋2NaOH=Na2S＋H2O或H2S＋NaOH=NaHS＋H2O检验方法能使湿润的醋酸铅试纸变黑(4)硫化氢的水溶液叫做氢硫酸，是一种弱酸，具有酸的通性，但氢硫酸露置在空气中容易变质，溶液呈浑浊五、多硫含氧酸盐1．硫代硫酸钠(Na2S2O3)：Na2S2O3·5H2O俗名海波或大苏打，易溶于水，溶于水后呈碱性。S元素的化合价为＋2价，具有还原性(1)制备：2Na2S＋Na2CO3＋4SO2=3Na2S2O3＋CO2；Na2SO3＋Seq\o(=,\s\up7(△))Na2S2O3(2)化学性质①遇酸不稳定：Na2S2O3＋2HCl=2NaCl＋S↓＋SO2↑＋H2OS2Oeq\o\al(2－,3)＋2H＋=S↓＋SO2↑＋H2O②还原性：中等强度的还原剂，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化剂氧化a．2Na2S2O3＋I2=Na2S4O6＋2NaI，“碘量法”定量测定碘的重要反应b．Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O=Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，在纺织和造纸工业上作脱氯剂c．5Na2S2O3＋8KMnO4＋7H2SO4=8MnSO4＋5Na2SO4＋4K2SO4＋7H2O2.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)：俗称保险粉，能溶于冷水，在热水中分解，不溶于乙醇。S元素的化合价为＋3，具有还原性(1)制备：在无氧条件下，用锌粉还原亚硫酸氢钠可制得连二亚硫酸钠(2)还原性：在空气分析中常用来吸收氧气2Na2S2O4＋O2＋2H2O=4NaHSO3或Na2S2O4＋O2＋H2O=NaHSO3＋NaHSO43．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)：S元素的化合价为＋4价，与亚硫酸盐一样具有还原性(1)物理性质：白色或微黄结晶粉末，溶于水、甘油，微溶于乙醇，露置在空气中易被氧化成硫酸钠，与强酸接触放出二氧化硫而生成相应的盐类，加热到150℃分解(2)制备：2NaHSO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2S2O5＋H2O(3)还原性：S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋4．过二硫酸钠(Na2S2O8)(1)不稳定性：过二硫酸钠不稳定，受热分解生成Na2SO4、SO3和O22Na2S2O8eq\o(=,\s\up7(△))2Na2SO4＋2SO3↑＋O2↑(2)氧化性：Na2S2O8中S元素的化合价是＋6价，其阴离子S2Oeq\o\al(2－,8)结构中含有1个过氧键(—O—O—)，性质与过氧化氢相似，具有氧化性。所以Na2S2O8是一种强氧化剂①2Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(Ag＋))2MnOeq\o\al(－,4)＋10SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋②S2Oeq\o\al(2－,8)＋2I－eq\o(=,\s\up7(Cu2＋))2SOeq\o\al(2－,4)＋I2六、氧族元素1．氧族元素的递变规律(1)氧族元素概况：包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、(Lv)六种元素。常温下，单质除氧为气体外，其余均为固体，氧、硫、硒为典型的非金属元素，碲为类金属，钋、为金属(2)相似性和递变性元素名称氧(8O)硫(16S)硒(34Se)碲(52Te)单质颜色无色淡黄色灰色银白色单质状态气体固体固体固体周期表中的位置第VIA族相似性最外层都有6个电子，在化学反应中可显－2、＋4、＋6价(氧无最高正价)递变性(从OTe)电子层数逐渐增多，原子半径和离子半径逐渐增大：O＜S＜Se＜Te化学性质单质氧化性O2＞S＞Se＞Te氢化物氧、硫、硒的单质可直接与氢气化合生成氢化物：2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O、H2＋Seq\o(=,\s\up7(△))H2S，碲不能直接与氢气化合，只能通过其他反应间接制取碲化氢。单质和氢气化合的能力逐渐减弱；对应的气态氢化物的稳定性逐渐减弱：H2O＞H2S＞H2Se＞H2Te氧化物硫、硒、碲均有二氧化物、三氧化物，且均是酸酐，其对应的水化物分别为H2RO3型和H2RO4型两种酸。但所对应最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱：H2SO4＞H2SeSO4＞H2TeO4能与大