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第五章 化工生產中的重要非金屬元素
第一節 硫及其化合物
第1課時 硫和二氧化硫
一、硫的存在
游離態：
存在于火山噴口附近或地殼的巖層里
化合態：
硫化物
硫酸鹽
有機物
硫鐵礦（FeS2）,黃銅礦（CuFeS2）
石膏（CaSO4·2H2O）
芒硝（Na2SO4·10H2O）
石油、天然氣、煤、蛋白質等
游離態
游離態
化合態
黃銅礦（CuFeS2）
硫鐵礦（FeS2）
化合態
石膏（CaSO4 2H2O）
芒硝（Na2SO4 10H2O）
二、硫單質的性質
（1）物理性質
黃色晶體，俗稱硫黃，質脆，易研成粉末。
不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS2）；熔沸點低（113℃, 445 ℃)密度比水大（2.06 g/cm3 )。
（2）化學性質
①氧化性：
2Cu + S ＝ Cu2S
△
H2 + S ＝ H2S
△
與Na、Fe、Cu、Hg等金屬及H2反應
單質硫的氧化性較弱，與變價金屬反應時，一般只生成低價金屬硫化物（如FeS、Cu2S）
Fe + S ＝ FeS
△
2Na + S ＝ Na2S
△
（2）化學性質
②還原性：
點燃
S + O2 ＝ SO2
硫在氧氣中燃燒
實驗現象：在氧氣中燃燒生成明亮的藍紫色火焰；在空氣中燃燒生成淡藍色火焰
③與氫氧化鈉溶液反應
3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O
此反應可用于除去試管內壁的硫
（2）化學性質
【思考與討論1】根據生活案例可知用硫可以處理泄露的汞，請寫出相關的化學反應方程式。
（3）硫單質的應用
Hg + S = HgS
由于天然硫的存在，人類從遠古時代起就知道并利用硫和硫的化合物了。我國晉代煉丹家、醫學家葛洪所著《抱樸子》一書中記載有:“丹砂燒之成水銀,積變又還成丹砂”。這里面的丹砂其實指的就是HgS。將丹砂在空氣中灼燒便有汞和硫蒸氣生成。
丹砂也叫朱砂，說到朱砂大家首先想到的就是它所具有的風水上的作用，可以避邪。實際上朱砂又叫辰砂、赤丹、汞沙，它屬于一種天然的礦石，除了前面提到的作用外，它還具有較高的食用價值以及藥用價值，也是中醫較長用到的中藥材，如保嬰丹中就含有朱砂。不過朱砂成分中含有一定的毒性，因此大家在食用上一定要注意，這也是近年來不建議使用保嬰丹的原因。
【思考與討論2】硫單質還有哪些應用？
1. 制造黑火藥（一硫二硝三木炭）
2. 羊毛、蠶絲或麻類纖維及其制品可用硫磺熏燒漂白。
2KNO3 + S + 3C=== K2S + N2↑ + 3CO2↑
（3）硫單質的應用
三、二氧化硫
（1）物理性質
無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易溶于水（1:40），熔沸點低，易液化。
【實驗5-1、5-2】把充滿SO2、塞有膠塞的試管倒立在水中，在水下打開膠塞，觀察管內液面的上升。待液面高度不再發生變化時，在水下用膠塞塞緊試管口，取出試管用pH試紙測定溶液的pH。在試管里保留1/3體積的溶液，滴入1～2滴品紅溶液，振蕩，觀察顏色變化。加熱試管再觀察。在實驗過程中你是否聞到什么氣味？
現象 結論
pH試紙變紅
SO2溶于水顯酸性
品紅溶液褪色
SO2有漂白性
無色溶液又恢復原來的紅色
SO2的漂白是暫時性的
實驗過程中可以聞到刺激性氣味
（2）化學性質
①酸性氧化物的通性
a.與H2O反應:
SO2 + H2O = H2SO3
H2SO3 = SO2 + H2O
正反應
逆反應
H2SO3
SO2 + H2O
可逆反應
①正反應:向_______方向進行的反應;
②逆反應:向_______方向進行的反應;
③可逆反應:在_________下,既能向正反應方向進行,_____又能向逆反應方向進行的反應。
生成物
反應物
同一條件
同時
不是。氫氣與氧氣反應可以生成水的條件是燃燒,與電解水的條件不同,故不是可逆反應。
氫氣與氧氣反應可以生成水,電解水可以得到氫氣與氧氣,該反應是可逆反應嗎？
b.與堿反應
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2
使澄清石灰水先變渾濁后變澄清的氣體除二氧化碳外，還可能是二氧化硫
實驗室制取SO2，可選擇用堿液吸收尾氣，防止空氣污染。
怎樣除去CO2中的SO2
SO2 + NaHCO3 = NaHSO3 + CO2
用飽和的NaHCO3溶液除去CO2中的SO2.
c.與堿性氧化物反應
SO2+Na2O=Na2SO3 （亞硫酸鈉）
SO2 +CaO==CaSO3 （亞硫酸鈣）
S
0
S
-2
S
+4
S
+6
根據SO2中S的化合價，推斷它具有怎樣的性質？
SO2既有氧化性，又有還原性。
② 氧化性
（弱氧化性）
SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O
2SO2 + O2 2SO3
催化劑
△
③ 還原性
SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr
5SO2+2KMnO4+2H2O =K2SO4 + 2MnSO4+2H2SO4
SO3+H2O=H2SO4
④漂白性
SO2能與某些有色物質結合成不穩定的無色物質而具有漂白性---暫時性.
選擇性：不能使紫色石蕊試液褪色(石蕊變紅)
經SO2漂白的物質長時間光照或受熱后，會恢復原來的顏色，因此，其漂白作用不持久。
④漂白性
課堂討論： 二氧化硫和新制氯水及活性炭漂白性有何不同？
氯 水 二 氧 化 硫
原 理
實 質
效 果
范 圍
氯水和二氧化硫漂白性的比較
氯水中HClO將有色物質氧化成無色物質
氧化還原反應
永久性
可漂白大多數有色物質，能使紫色石蕊試液先變紅后褪色
SO2溶于水與有色物質直接結合生成不穩定的無色物質
非氧化還原反應
暫時性
漂白某些有色物質，不能使紫色石蕊試液褪色(石蕊變紅)
氧化作用 化合作用 吸附作用
HClO、O3、Na2O2、H2O2、Ca(ClO)2 SO2 活性炭
化學變化 化學變化 物理變化
永久漂白 暫時漂白 永久漂白
漂白性物質小結
作食物和干果的防腐劑。
制造硫酸
（3）SO2的用途
殺滅霉菌和細菌
可以漂白白紙漿、毛、絲、 草編制品等
二氧化硫在葡萄酒果汁中可以起著殺菌、抗氧化防腐的作用
食品中添加適量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用。例如，在葡萄酒釀制過程中，葡萄汁中某些細菌的繁殖會影響發酵，添加適量的二氧化硫可以起到殺菌的作用。二氧化硫又是一種抗氧化劑，能防止葡萄酒中的一些成分被氧化，起到保質作用，并有助于保持葡萄酒的天然果香味。盡管二氧化硫在蜜餞、干果、食糖、果酒等食品的加工中起著重要作用，但如果使用不當就有可能造成食品中二氧化硫的殘留量超標，從而對人體健康造成不利影響。為保證消費者健康，我國在食品添加劑使用標準中規定了二氧化硫在食品中的使用范圍和最大使用量，如二氧化硫用于葡萄酒的最大使用量為0.25g/L。（可見用于漂白的話，需要的量較大，因此不適宜）
【資料卡片】食品中的二氧化硫
【學習評價】
1.SO2和Cl2都能用于漂白,若將SO2和Cl2等物質的量混合通入品紅溶液,能達到“強強聯合”的漂白效果嗎
不能,因為SO2和Cl2會發生反應:SO2+Cl2+2H2O====H2SO4+2HCl,從而失去漂白效果。
2.二氧化硫的漂白作用是由于它能與某些有色物質生成不穩定的無色物質,這些無色物質容易分解而使有色物質恢復原來的顏色。某氣體通入品紅溶液能使溶液褪色,如何驗證該氣體是SO2,還是Cl2
將褪色后的溶液加熱,若能恢復原來顏色,則該氣體是SO2;若不能恢復原色,則為Cl2
3.化學興趣小組為了探究常溫下某非金屬氧化物形成的未知氣體的成分,將氣體通入澄清石灰水,發現澄清石灰水變渾濁,持續通入發現溶液又變澄清,由此該小組成員對氣體的成分提出猜想。
[提出猜想]猜想1:該氣體為CO2。
猜想2:該氣體為SO2。
猜想3:______________________。
為了驗證猜測,該小組設計實驗加以探究。
[實驗探究]該小組同學按如圖所示裝置,將氣體從a端通入。
(1) B中應該裝下列________試劑(填編號)。
A. NaCl溶液　　　　　　　　　B. 酸性KMnO4溶液
C. 鹽酸 D. 澄清石灰水
(2) A中品紅溶液的作用是___________________________。
(3) D中澄清石灰水的作用是___________________________。
通過該實驗,該小組同學觀察到以下三個實驗現象:
① A中品紅溶液褪色 ② C中品紅溶液不褪色 ③ D中澄清石灰水變渾濁
[得出結論]
(4)由上述現象,該小組同學確認該氣體的成分為_________________。
【解析】回憶學過的能使澄清石灰水先變渾濁又變澄清的氣體,只有CO2和SO2,所以提出的猜想是:①氣體為CO2;②氣體為SO2;③氣體為CO2和SO2的混合氣體。要驗證氣體的成分,必須先驗證SO2是否存在,并除盡,再驗證CO2氣體的存在,因為SO2的存在對CO2的驗證有干擾。
答案: 氣體為CO2和SO2的混合氣體
(1) B　
(2) 驗證混合氣體中是否含有SO2
(3) 驗證混合氣體中是否含有CO2
(4) CO2和SO2的混合氣體
4.如圖是研究二氧化硫性質的微型實驗裝置?，F用60%硫酸溶液和亞硫酸鈉晶體反應制取SO2氣體,實驗現象很明顯,且不易污染空氣。
1.請寫出用60%硫酸溶液和亞硫酸鈉晶體反應制取SO2氣體的化學方程式。
2.圖中品紅溶液、紫色石蕊溶液、溴水、含酚酞的NaOH溶液如何變化 請結合化學方程式說明變化原因。
SO2的水溶液顯酸性,能使紫色石蕊溶液變紅;SO2有漂白性,能使品紅溶液褪色;SO2有強還原性,與溴水發生反應:Br2+SO2+2H2O====H2SO4+2HBr,使溴水褪色;SO2能與NaOH溶液反應生成Na2SO3,使紅色變淺或褪色。

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