513不同价态含硫物质的转化（学案）-2021-2022学年高一化学学习高效学讲练（人教版2019）

20212022学年高一化学同步学习高效学与练（精品学案）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程学习目标1.认识硫元素在物质中的不同价态,不同价态含硫物质的相互转化可通过氧化还原反应实现。2.能从物质类别和元素价态变化的角度,说明硫及其化合物的转化路径,能设计实验并进行初步验证、分析、解释有关实验现象。学科核心素养宏观辨识与微观探析：能从物质类别和元素化合价的角度，预测不同价态含硫物质的转化科学态度与社会责任：能主动关心与保护环境，结合不同价态含硫物质间的转化，合理利用自然资源【新知学习】一.自然界中硫的存在和转化二.实验探究不同价态含硫物质的转化1.不同价态硫元素的转化与性质硫元素常见的化合价有2、0、+4、+6，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。利用氧化剂，可将硫元素从低价态转化为高价态；利用还原剂，可将硫元素从高价态转化为低价态。2.不同价态含硫物质的转化序号转化目标转化前的含硫物质选择试剂转化后的含硫物质①－2→0H2S__O2(不足)__S__SO2__②0→－2S__H2__H2S__Fe或Cu__FeS或Cu2S③－2→＋4H2S__O2(足量)__SO2④0→＋4S__O2__SO2⑤＋4→0SO2__H2S__S⑥＋4→＋6SO2__O2__SO3__Cl2__H2SO4⑦＋6→＋4H2SO4__Cu__SO2书写有关化学方程式：①__2H2S＋O2eq\o(═══,\s\up7(点燃))2S＋2H2O，SO2＋2H2S=3S＋2H2O__；②__H2＋Seq\o(═══,\s\up7(△))H2S，Fe＋Seq\o(═══,\s\up7(△))FeS或2Cu＋Seq\o(═══,\s\up7(△))Cu2S__；③__2H2S＋3O2eq\o(═══,\s\up7(点燃))2SO2＋2H2O__；④__S＋O2eq\o(═══,\s\up7(点燃))SO2__；⑤__SO2＋2H2S=3S＋2H2O__；⑥__2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3，SO2＋Cl2＋2H2O=2HCl＋2H2SO4__；⑦__Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(═══,\s\up7(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑__。3.化学实验设计的原则进行化学实验设计时,应遵循科学性、可行性、安全性和绿色化原则。

【总结】不同价态硫元素的转化,可通过氧化还原反应实现(1)价态与性质①－2价硫处于最低价态，只有还原性，可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S；②0价、＋4价硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性；③＋6价硫处于最高价态，只有氧化性。(2)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(化合价只靠拢不交叉),即台阶式升降,可用下图表示:相邻价态的同种元素的微粒间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。(3)不同价态硫元素间的转化,均属于氧化还原反应，需要选择合适的氧化剂或者还原剂。证明硫单质、SO2具有还原性要选择氧化剂，如酸性KMnO4溶液、氯水等；证明浓硫酸具有氧化性要选择还原剂，如金属单质、硫单质、H2S等；证明SO2具有氧化性要选择还原剂，如H2S、Na2S等。(4)含硫物质的连续氧化H2SSO2SO3H2SO4SSO2SO3H2SO4【知识进阶】一．不同价态含硫物质的转化,【问题探究】把SO2气体通入BaCl2溶液中，产生了白色沉淀，该沉淀的成分是什么？请解释原因。白色沉淀为BaSO4。SO2气体通入BaCl2溶液中，不会直接与BaCl2反应，SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3被氧气氧化为H2SO4，H2SO4与BaCl2反应生成BaSO4沉淀。【知识归纳总结】1．常见含硫的物质的转化2．不同价态硫的化合物的转化(1)价态与性质①－2价硫处于最低价态，只有还原性，可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S；②0价、＋4价硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性；③＋6价硫处于最高价态，只有氧化性。注意浓硫酸在一定条件下与金属或还原性盐反应时既体现强氧化性又体现酸性，如Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(═══,\s\up7(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑。(2)价态变化规律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，如：H2eq\o(S,\s\up6(－2))eq\o(,\s\up11(O2不足),\s\do4(H2、△))eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(,\s\up11(O2),\s\do4(H2S))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2eq\o(——→,\s\up7(O2))eq\o(S,\s\up6(＋6))O3(3)含硫物质的连续氧化硫元素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(H2S\o(——→,\s\up7(足量O2))SO2\o(——→,\s\up7(O2))SO3\o(——→,\s\up7(H2O))H2SO4,S\o(——→,\s\up7(O2))SO2\o(——→,\s\up7(O2))SO3\o(——→,\s\up7(H2O))H2SO4))【典例1】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【答案】氯水氯水褪色H2SO3＋Cl2＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－＋4H＋硫化钠溶液、稀硫酸有淡黄色沉淀生成6H＋＋SOeq\o\al(2－,3)＋2S2－=3S↓＋3H2O取少量亚硫酸钠溶液于试管中，加足量盐酸酸化，未见白色沉淀产生再加少量BaCl2溶液，如果出现白色沉淀，则亚硫酸钠已被氧化【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(2－,4)，即可确定其是否被氧化。（变式训练1）已知X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖粉末变黑。A与X反应的转化关系如图所示，其中反应条件及部分产物均已略去，则下列有关说法正确的是()A．X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的强氧化性B．若A为铁，则足量A与X在室温下即可完全反应C．若A为碳单质，则将C通入少量的澄清石灰水中，一定可以观察到有白色沉淀产生D．工业上，B转化为D的反应条件为高温、常压、使用催化剂【答案】D【解析】X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的脱水性，A项错误；若A是铁，常温下，铁与浓硫酸发生钝化现象，所以铁不能完全溶解，B项错误；若A是碳，浓硫酸和碳反应生成CO2、SO2和H2O，CO2和少量澄清石灰水可能生成易溶于水的Ca(HCO3)2，而观察不到白色沉淀C项错误；工业上，SO2转化成SO3的反应条件为高温、常压、使用催化剂，D项正确。二．巧用转化关系模型图进行物质之间连续转化的推断1．直线型转化关系S(固体)eq\o(——→,\s\up7(O2))SO2eq\o(——→,\s\up7(O2))SO3eq\o(——→,\s\up7(H2O))H2SO4或H2Seq\o(——→,\s\up7(O2))S(固体)eq\o(——→,\s\up7(O2))SO2eq\o(——→,\s\up7(O2))SO3eq\o(——→,\s\up7(H2O))H2SO42．交叉型转化关系图3．三角型转化关系【典例2】硫在空气中燃烧生成气体A,把气体A溶于水得溶液B,向溶液B中滴加溴水,溴水褪色,B变成C,在溶液C中加入Na2S产生气体D,把气体D通入溶液B得黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。则A、B、C、D、E分别是()A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、SB.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、SC.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3【答案】B【解析】硫在空气中燃烧生成SO2,SO2溶于水得亚硫酸,向亚硫酸中滴加溴水,生成H2SO4和HBr,在硫酸中加入Na2S产生H2S,H2S与H2SO3反应产生黄色沉淀S,故B正确。（变式训练2）在下列反应中硫元素只表现氧化性的是()A．2Al＋3Seq\o(═══,\s\up7(△))Al2S3B．S＋2H2SO4(浓)eq\o(═══,\s\up7(△))2H2O＋3SO2↑C．H2Seq\o(═══,\s\up7(△))H2＋SD．3S＋6NaOHeq\o(═══,\s\up7(△))2Na2S＋Na2SO3＋3H2O【答案】A【解析】A项，该反应中S元素的化合价由0价变为－2价，只体现氧化性，正确；B项，该反应中S元素的化合价由0价、＋6价变为＋4价，S元素体现了氧化性和还原性，错误；C项，该反应中S元素的化合价由－2价变为0价，S元素只体现还原性，错误；D项，该反应中S元素的化合价由0价变为－2价、＋4价，S元素体现氧化性和还原性，错误。【效果检测】1．（2020·新泰市第一中学北校高一月考）如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列有关说法不正确的是()A．硫元素在自然界中既有游离态又有化合态B．过程⑤可在土壤的缺氧区实现C．循环过程中硫元素只被还原D．若生物体有机硫中硫元素为2价，则过程③中发生的是还原反应【答案】C【详解】A．硫元素在自然界中有游离态和化合态，两种存在形态，A正确；B．在缺氧的条件下可实现过程⑤的转化，B正确；C．①、②中硫元素均被氧化，C错误；D．若生物体有机硫中硫元素为价，中S为+6价，过程③中S的化合价降低，发生还原反应，D正确。答案选C。【点睛】关注硫元素化合价的变化是解决此题的关键。2．（2020·北京丰台区·高一学业考试）自然界的硫循环过程如下图所示。下列说法中，不正确的是A．火山喷发、化石燃料燃烧均会产生SO2B．SO2形成酸雨的过程为：SO2+H2O==H2SO3C．可用石灰处理酸化了的水体D．自然界的硫循环过程涉及氧化还原反应【答案】B【详解】A．根据硫的循环过程图可知，火山喷发、化石燃料燃烧均会产生SO2，A说法正确；B．硫的循环过程图中，SO2形成的酸雨中硫变为硫酸根离子，故其过程为2SO2+2H2O+O2==2H2SO4，B说法错误；C．石灰主要成分为氧化钙，为碱性氧化物，可中和酸，故可用石灰处理酸化了的水体，C说法正确；D．自然界的硫循环过程中硫的化合价发生改变，故涉及氧化还原反应，D说法正确；答案为B。3．（2021·河南新乡市·高一期末）下列物质的转化在给定条件下均能实现的是()A．B．C．D．【答案】B【详解】A．Na与氧气在点燃的条件下生成过氧化钠，A与题意不符；B．碳酸钠与少量的盐酸反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳、水和氯化钠，B符合题意；C．Fe与氧气点燃生成四氧化三铁，C与题意不符；D．稀硫酸与铜不反应，D与题意不符；答案为B。4．用下列两种途径制取，某些反应条件和产物已省略，下列有关说法不正确的是()途径①：途径②：A．途径①的反应中体现了浓的强氧化性和酸性B．途径②的第二步反应是可逆反应C．由途径①和②分别制取，理论上各消耗时，均转移电子D．途径②与途径①相比，更能体现“绿色化学”的理念，因为途径②比途径①产生的污染少【答案】A【详解】A．途径①中，硫元素化合价由0升高到+6，硫作还原剂，则硝酸表现现出强氧化性，但没有表现出酸性，A项错误；B．途径②的第二步反应是二氧化硫与氧气在高温催化剂条件下反应生成三氧化硫，该反应为可逆反应，B项正确；C．由途径①和②分别制取，硫元素化合价的变化相同，故理论上各消耗时，均转移电子，C项正确；D．途径①制取硫酸时会产生氮的氧化物，污染空气，而途径②各步反应的原子利用率理论上均能达到100%，故更能体现“绿色化学”的理念，D项正确；故选：A。5．（2021·福建厦门市·高一期末）干法氧化铁脱硫除去大气污染物的原理如图所示。下列说法不正确的是()A．为该反应的催化剂B．脱硫反应为C．再生过程中，硫元素被还原D．总反应为【答案】C【详解】A．根据转化过程可知，先参与后生成，整个过程中为该反应的催化剂，故A正确；B．根据图示可知，脱硫过程中反应生成，反应方程式为，故B正确；C．再生过程中，转化为S单质，硫元素的化合价升高，被氧化，故C错误；D．根据转化关系可知，总反应为，故D正确；答案选C。6．在硫酸的工业生产中，SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法不正确的是()A．SO3从①处进入，整个吸收操作采取逆流的形式B．从②处喷下98.3%的浓硫酸，瓷环的作用是增大接触面积C．从③处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气D．从④处流出的硫酸可用水稀释【答案】C【详解】A．首先明确吸收塔在吸收过程中是根据逆流原理进行吸收的，即的硫酸是从吸收塔顶喷下的，而是从吸收塔底部进入的，这样有利于气、液的充分接触，吸收效果更好。故A正确；B．吸收塔里还装入了大量瓷环，瓷环的作用是增大接触面积,故B正确；C．从吸收塔上部导出的气体是、没有反应完的和少量，直接排入大气会污染环境，所以题图中③处导出的气体应用吸收剂吸收或循环使用。故C不正确；D．从④处流出的硫酸是浓硫酸，可用水稀释，故D正确。故答案为：C7．（2020·辽宁锦州市·高一期末）硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。浓H2SO4SO2Na2SO3Na2S2O3S下列判断不正确的是A．反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1B．反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质C．反应③的原子利用率是100%D．反应④中稀H2SO4作氧化剂【答案】D【详解】A．反应①为浓硫酸氧化铜单质的反应，浓硫酸作氧化剂被还原成SO2，化合价降低2价，Cu作还原剂被氧化成Cu2+，化合价升高2价，所以氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1，故A正确；B．二氧化硫与NaOH反应生成盐和水，表明二氧化硫为酸性氧化物，故B正确；C．反应③为Na2SO3+S=Na2S2O3，生成物只有一种，原子利用率是100%，故C正确；D．反应④的化学方程式：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O，稀硫酸既不是氧化剂也不是还原剂，故D错误；综上所述答案为D。8．（2020·辽宁葫芦岛市·高一期末）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和c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【答案】B【分析】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，据此解答。【详解】A.二氧化硫具有氧化性，能氧化硫化氢，二者反应可以生成单质硫，A正确；B.亚硫酸钠和硫酸钠均能与氯化钡反应生成白色沉淀，不用BaCl2溶液鉴别二者，B错误；C.常温下铝在浓硫酸中钝化，因此e的浓溶液可用铝槽车运输，C正确；D.二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，D正确；答案选B。9．下列溶液能用来区分和气体的是①澄清石灰水②溶液③酸性溶液④新制氯水⑤品红溶液⑥紫色石蕊溶液A．①②③⑤ B．①⑥ C．②③④⑥ D．②③④⑤【答案】D【详解】①和均能使澄清石灰水变浑浊，因此不能区分；②与反应可生成黄色沉淀，不能，现象不同，因此能区分；③与酸性溶液发生氧化还原反应，可观察到酸性溶液颜色变浅或褪去，而不能，因此能区分；④能与新制氯水中的氯气发生氧化还原反应生成两种强酸，可使氯水褪色，而不能，因此能区分；⑤具有漂白性，能使品红溶液褪色，而不能，因此能区分；⑥两种气体溶于水得到的溶液都具有酸性，均可以使紫色石蕊溶液变红，因此不能区分。综上本题选D。10．（2021·章丘市第一中学高一月考）二氧化硫是中国允许使用的还原性漂白剂.对食品有漂白和对植物性食品内的氧化酶有强烈的抑制作用.中国规定可用于葡萄酒和果酒，最大使用量，残留量不得超过.下列说法正确的是()A．因为具有漂白性，所以它能使品红溶液、溴水、酸性溶液、石蕊溶液褪色B．能使品红溶液褪色的不一定是C．、漂白粉、活性炭、都能使红墨水褪色，其原理相同D．和混合使用，将会有更强的漂白能力【答案】B【详解】A．因为具有漂白性，所以它能使品红溶液褪色，二氧化硫具有还原性，能分别和溴水、酸性溶液发生氧化还原反应而使之褪色、二氧化硫是酸性氧化物，能使石蕊溶液变红，A错误；B．二氧化硫能和品红反应生成无色不稳定的化合物而使之褪色、次氯酸等很多强氧化剂具有强氧化性，也能使品红溶液褪色，则能使品红溶液褪色的不一定是，B正确；C．能褪色是因为反应生成无色不稳定的化合物而使之褪色、漂白粉具有强氧化性，也能褪色，活性炭具有吸附性能褪色、具有强氧化性能褪色，其原理不尽相同，C错误；D．和混合使用，、和水反应生成盐酸和稀硫酸，产物没有漂白性，D错误；答案选B。11．（2021·河南焦作市·高一期末）化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索，可表示为“价类”二维图。下图是硫元素的“价类”二维图。(1)X是___(填化学式)。(2)可选取Y的浓溶液和反应来制备，该反应原理是___(填化学方程式)；将排入大气中会引起____。(3)是一种食品添加剂，其应与图中___(填化学式)在同一位置，其具有____(填“氧化性”或“还原性”)导致中不可避免地存在。实验室中检验的常用方法是____。(4)硫元素还有一种常见的价态1价，如硫铁矿(主要成分为)中的硫元素。可以与溶液发生反应：。①该反应中的氧化剂是____(填化学式)。②向反应后的溶液中通入空气就能使溶液再生，写出再生反应的离子方程式：____。【答案】酸雨还原性取适量样品，先加稀盐酸，无明显现象，再加入溶液，有白色沉淀产生，说明含有【详解】(1)由图可知：X元素化合价处于最低价，从二维图可知，的氢化物为，故答案：。(2)由图可