資源簡介

(共22張PPT)
第5章 化工生產中的重要非金屬元素
實驗活動5 不同價態含硫物質的轉化
導入一
自然界中硫的存在與轉化如下圖所示,請按元素化合價將其中的含硫物質進行分類。
-2價:H2S、As4S4、As2S3、HgS；-1價:FeS2；0價:S；
+4價:SO2、H2SO3；+6價:SO3、H2SO4、CaSO4·2H2O、Na2SO4·10H2O。
在一定條件下,自然界中不同價態的含硫物質可以實現相互轉化,那如何在實驗室里實現不同價態含硫物質的相互轉化呢
導入二
硫元素的“價-態”二維圖如下,理解物質間的轉化關系。
通過上圖的啟發和提示,請同學們思考一下,在實驗室如何實現不同價態含硫物質的相互轉化
導入二
依據氧化還原反應原理可知:實現物質由低價態到高價態的轉化,需要選擇合適的氧化劑;實現物質由高價態向低價態的轉化,需要選擇合適的還原劑。
同學們在設計實驗的同時,需要考慮到實驗要遵循科學性、可行性、安全性和綠色化原則。接下來讓我們選擇合適的試劑,通過實驗操作來驗證不同價態含硫物質之間的轉化規律。
一、不同價態含硫物質的相互轉化
【實驗1】Na2S→S
1.實驗操作:在兩支試管中分別加入1 mL Na2S溶液,向其中一支邊振蕩邊滴加 H2SO3溶液,另一支邊振蕩邊滴加酸性 KMnO4溶液,用浸 NaOH 溶液的棉團分別塞住兩個試管口,觀察并記錄實驗現象。
2.實驗現象:滴入 H2SO3溶液的試管中,出現淡黃色渾濁現象;滴入酸性 KMnO4溶液的試管中,溶液紫紅色逐漸消失,并出現淡黃色渾濁現象。
3.反應原理:2S2- +3H2SO3 3S↓+3H2O+2SO32- 、
5S2- + 2MnO4- +16H+ 2Mn2+ + 8H2O + 5S↓。
一、不同價態含硫物質的相互轉化
1.實驗裝置:
2.實驗操作：如上圖所示連接儀器裝置，向試管中加入 1 mL 濃硫酸和一小塊銅片，塞上帶導管的單孔橡膠塞，加熱，觀察并記錄實驗現象。
【實驗2】H2SO4 →SO2
一、不同價態含硫物質的相互轉化
3.實驗現象:濃硫酸和銅片反應產生氣泡,品紅溶液顏色逐漸變淺直至褪色。
4.反應條件:銅與濃硫酸反應需要加熱。
5.反應原理:Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O 。
一、不同價態含硫物質的相互轉化
【實驗3】S→FeS
1.實驗操作:將 0.5 g 硫粉和 1.0 g 鐵粉均勻混合,放在陶土網上堆成條狀。用灼熱的玻璃棒觸及混合粉末的一端,當混合物呈紅熱狀態時,移開玻璃棒,觀察并記錄實驗現象。
2.實驗現象:剛開始無現象,玻璃棒呈紅熱狀態后,反應迅速,并有黑色固體生成。
3.反應原理:Fe+S FeS。
一、不同價態含硫物質的相互轉化
交流與討論
1.鐵粉和硫粉在空氣中混合燃燒，可能發生哪些化學反應？
提示：可能發生鐵和氧氣、鐵和硫、硫和氧氣的反應。
2.在實驗過程中你遇到了哪些問題 你是如何解決的
提示:在實驗 1 中可能遇到實驗現象不明顯的問題，在操作中要注意充分搖動試管;實驗 2 中的反應過于劇烈,要注意控制加熱的溫度;實驗 3 中不能引燃,用灼熱的玻璃棒觸及反應混合物粉末的一端,混合物呈紅熱狀態就移開玻璃棒。
一、不同價態含硫物質的相互轉化
3.若試管內壁附著有單質硫時，可加入NaOH 溶液加熱,然后洗滌,即可除去,試分析其反應原理并寫出相關反應的化學方程式
提示:單質硫的化合價為0價,既可升高也可降低,當與 NaOH 溶液反應時,硫發生歧化反應生成易溶于水的 Na2S和 Na2SO3,反應的化學方程式為
3S + 6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O
一、不同價態含硫物質的相互轉化
4.SO2具有還原性,濃硫酸具有強氧化性,能否用濃硫酸干燥 SO2
提示:能。SO2中的硫元素顯 +4 價,硫酸中的硫元素顯 +6 價,硫元素的化合價在 +4、+6 價之間不存在中間價態,SO2 雖具有還原性,但不能被濃硫酸氧化,故可以用濃硫酸干燥 SO2。
二、不同價態含硫化合物的轉化規律
1.硫元素最高價(+6)只有氧化性,最低價(-2)只有還原性;中間價(0、+4)既有氧化性,又有還原性。使硫元素由高價態向低價態轉化,需要加入還原劑;使硫元素由低價態向高價態轉化,需要加入氧化劑。
2.硫及其化合物之間的相互轉化:
①2H2S+O2 2S↓+2H2O(或2H2S+3O2 2SO2+2H2O)
②2H2S+SO2 3S+2H2O
③S+O2 SO2
二、不同價態含硫化合物的轉化規律
④2SO2+O2 2SO3
⑤2Na2SO3+O2 2Na2SO4
⑥H2O+SO2 H2SO3
⑦2NaOH+SO2 Na2SO3+H2O
⑧SO3+H2O H2SO4
⑨2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O
⑩BaCl2+H2SO4 BaSO4↓+2HCl
二、不同價態含硫化合物的轉化規律
歸納總結
不同價態含硫物質間的相互轉化符合氧化還原反應規律:
相同價態含硫化合物間的相互轉化符合酸堿反應轉化規律。
二、不同價態含硫化合物的轉化規律
1.下列轉化需要加入氧化劑才能實現的是 ( )
A.H2S→SO2
B.H2SO4→SO2
C.SO42- →BaSO4
D.SO32- →SO2
A
二、不同價態含硫化合物的轉化規律
2.下列離子反應方程式書寫正確的是 ( )
A.硫化亞鐵與鹽酸反應:S2- +2H+ H2S↑
B.SO2通入溴水中:SO2+Br2+2H2O SO42- +2Br- +4H+
C.硫酸和氫氧化鋇溶液混合:H+ +SO42- +Ba2+ +OH- BaSO4↓+H2O
D.亞硫酸與氫氧化鈉溶液混合:H+ +OH- H2O
B
二、不同價態含硫化合物的轉化規律
3.將SO2通入BaCl2溶液,未見沉淀,通入另一氣體X仍無沉淀,則X
可能是 ( )
A.H2S B.NH3
C.Cl2 D.CO2
D
總結
不同價態含硫物質間的相互轉化:
課堂練習
1.甲、乙、丙、丁四種物質之間的轉化關系如下所示,則下列說法錯
誤的是 ( )
A.若甲是C,則乙可能是 O2
B.若甲是Fe,則乙可能是Cl2
C.若甲是 NaOH 溶液,則乙可能是SO2
D.若甲是 H2S,則乙可能是 O2
B
課堂練習
2.硫元素的幾種化合物存在下列轉化關系，下列判斷正確的是( )
A.反應①中生成的 SO2 具有還原性,故可作漂白劑
B.反應④中當消耗 1 mol 稀硫酸時,轉移 6 mol 電子
C.可以用CS2清洗做過實驗③后附著在試管壁上的硫
D.反應④生成S的原子利用率是100%
C
課堂練習
3.含硫煤燃燒會產生大氣污染物,為防治該污染,某工廠設計了新的
治污方法,同時可得到化工產品,該工藝流程如圖所示,下列敘述不
正確的是 ( )
A.該過程中可得到化工產品 H2SO4
B.該工藝流程的目的是除去煤燃燒時產生的SO2
C.該過程中化合價發生改變的元素只有Fe和S
D.圖中涉及的反應之一為 Fe2(SO4)3 +SO2 +2H2O 2FeSO4+2H2SO4
C
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