高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展 第三单元 含硫化合物的性质和应用 第3课时 硫和含硫化合物的相互转化学案 苏教版必修1-苏教版高一必修1化学学案

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＋6NaOHeq\o(=,\s\up7(△))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．Fe2S3 B．CuSC．SO3 D．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)H2Seq\o(,\s\up7(①O2不足),\s\do5(④H2、△))Seq\o(,\s\up7(②O2),\s\do5(⑤H2S))SO2eq\o(→,\s\up7(③O2))SO3写出③④⑤的化学方程式(选考)③________________________________________________________________________；④________________________________________________________________________；⑤________________________________________________________________________。(2)Na2Seq\o(,\s\up7(①O2),\s\do5(②NaOH))Seq\o(,\s\up7(③NaOH),\s\do5(④Na2S、H＋))Na2SO3eq\o(→,\s\up7(⑤O2))Na2SO4写出①②⑤的化学方程式(选考)①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；⑤________________________________________________________________________。答案(1)③2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3④S＋H2eq\o(=,\s\up7(△))H2S⑤SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O(2)①2Na2S＋O2＋2H2O=4NaOH＋2S↓②3S＋6NaOHeq\o(=,\s\up7(△))2Na2S＋Na2SO3＋3H2O⑤2Na2SO3＋O2=2Na2SO42．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＋2H2O③Na2SO3＋H2SO4(浓)=Na2SO4＋H2O＋SO2↑④Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO31除硫元素以外，中学阶段常见的符合Aeq\o(→,\s\up7(O2))Beq\o(→,\s\up7(O2))Ceq\o(→,\s\up7(H2O))D转化关系的还有：①钠元素：Naeq\o(→,\s\up7(O2))Na2Oeq\o(→,\s\up7(O2))Na2O2eq\o(→,\s\up7(H2O))NaOH②碳元素：Ceq\o(→,\s\up7(O2))COeq\o(→,\s\up7(O2))CO2eq\o(→,\s\up7(H2O))H2CO32S2－和SOeq\o\al(2－,3)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－＋SOeq\o\al(2－,3)＋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3Na2SO3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SOeq\o\al(2－,3)＋Br2＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－＋2H＋(2)Na2SO3溶液、Na2S溶液、H2SO4有黄色浑浊出现SOeq\o\al(2－,3)＋2S2－＋6H＋=3S↓＋3H2O(3)Na2SO3溶液、H2SO4有刺激性气味的气体产生SOeq\o\al(2－,3)＋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)SH2SO3H2SO4SO2BaSO3BaSO4(2)H2SO3＋2H2S=3S↓＋3H2OH2SO3＋Cl2＋H2O=H2SO4＋2HCl(3)SOeq\o\al(2－,4)＋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＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))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H2SO3B．H2S与浓硫酸在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2C．单质eq\o(→,\s\up7(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O))酸eq\o(→,\s\up7(＋NaOH))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：Seq\o(→,\s\up7(O2/点燃))SO3eq\o(→,\s\up7(H2答案C5．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)SSO2SO3H2SO4H2SO3(2)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O[或Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))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．SO2 B．SO3C．FeS D．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()①NaOH②氯气③空气④氢硫酸⑤Na2SO3⑥Na2CO3A．①②④⑤ B．②③⑤⑥C．② D．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＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))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=NaHSO3B．SO2＋H2O2=H2SO4C．SO2＋2H2S=3S↓＋2H2OD．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．NH3 B．Cl2C．CO2 D．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＋1②＋2③＋3④＋4A．②④B．③④C．①②D．①③答案A解析若X为金属，X＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))XSO4＋SO2↑＋2H2O，则X为＋2价。若X为非金属，X＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))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→SO2 B．H2S→SO2C．S→SO2 D．SOeq\o\al(2－,3)→SO2答案A11．能实现下列物质间直接转化的元素是()单质eq\o(→,\s\up7(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O))酸或碱eq\o(→,\s\up7(＋NaOH或HCl))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．Na2SO4 B．Na2SO3C．Na2CO3 D．(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)①S→SO2硫黄、氧气②SO2→S二氧化硫、硫化氢③SO2→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．Cl2B．NaC．Na＋D．Cl－E．SO2答案(1)试管(2)如表所示①蓝紫色火焰②SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O③SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl④铜片、浓硫酸Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))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SOeq\o\al(2－,3)，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/233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)＝eq\f(bg,233g·mol－1)＝eq\f(b,233)mol，样品中亚硫酸钠的纯度为w(Na2SO3)＝1－eq\f(\f(b,233)mol×142g·mol－1,ag)＝1－142b/233a15．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__________。(2)写出下列反应的化学方程式：①E→C________________________________________________________________________。②C→D________________________________________________________________________。(3)B与E的浓溶液__________(填“能”或“不能”)发生反应，若能反应，则反应