資源簡介 (共61張PPT)第五章 化工生產中的重要非金屬材料第一節 硫及其化合物1、能夠描述S、SO2、濃硫酸的性質及用途,能從物質類別、元素價態的角度,預測它們的化學性質。2、能掌握SO42 的檢驗方法。3、能從物質類別和元素價態變化的視角說明硫及其化合物的轉化路徑。4、能根據硫及其化合物的性質分析環境、生產、生活和實驗中的常見問題。學習目標思考與交流:畫出硫原子的結構示意圖,并判斷硫元素在元素周期表中的位置,預測其性質。+162 8 6位置:第____周期、第_____族三 VIA性質:易________電子;具有______性,氧化性:氧____硫;常見的化合價有:________________;最高價氧化物的水化物是_________。得到2個氧化> 2、0、+4、+6H2SO4溫故:硫的結構一、硫:一種重要的非金屬元素1、硫的存在一、硫和二氧化硫一、硫:一種重要的非金屬元素1、硫的存在游離態化合態火山噴發口附近或地殼巖層里硫化物:黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)硫酸鹽:芒硝(NaSO4 10H2O)、石膏(CaSO4 2H2O)氧化物:二氧化硫、三氧化硫酸:亞硫酸(H2SO3)、硫酸(H2SO4)、硫化氫(H2S)其他:蛋白質、化石燃料(煤、石油、天然氣)一、硫和二氧化硫一、硫:一種重要的非金屬元素2、硫單質的物理性質俗稱 顏色 狀態 質地 溶解性 密度 熔、沸點硫磺黃色晶體質脆,易研成粉末難溶于水微溶于酒精易溶于CS22.06g/cm3熔:113℃沸:445℃注:(1)硫有多種同素異形體,以上為正交硫的數據。(2)單質硫在常溫下是以S8環狀分子的形式存在,習慣上用符號S表示。一、硫和二氧化硫一、硫:一種重要的非金屬元素2、硫單質的物理性質俗稱 顏色 狀態 質地 溶解性 密度 熔、沸點硫磺黃色晶體質脆,易研成粉末難溶于水微溶于酒精易溶于CS22.06g/cm3熔:113℃沸:445℃思考:若試管內壁附著有單質硫時,如何清洗去除 用CS2洗一、硫和二氧化硫3、硫的化學性質:(1)氧化性:可與H2、金屬單質等反應硫單質中硫元素顯0價,處于中間價態,化合價既可升高又可降低,故單質硫既可以表現出還原性又可以表現出還原性。H2 + S == H2S 有臭雞蛋氣味的氣體Fe + S == FeS 2Cu + S == Cu2S與變價金屬反應時,將金屬氧化為低價硫化物結論:Cl2____S (氧化性)>一、硫和二氧化硫3、硫的化學性質(1)氧化性:可與H2、金屬單質等反應H2 + S == H2S Fe + S == FeS 2Cu + S == Cu2SHg + S = HgS(此反應用于處理灑落的水銀)2Ag + S=Ag2S(銀質器皿變黑)一、硫和二氧化硫(2)還原性:可與O2、濃硫酸等反應S +O2 === SO2點燃現象:在空氣中燃燒發出淡藍色火焰,在氧氣中燃燒發出明亮的藍紫色火焰。 S+2H2SO4(濃) == 3SO2↑+2H2O(3)兩性:與熱的堿溶液反應 3S+6NaOH == 2Na2S+Na2SO3+3H2O應用:可以用熱堿洗去試管內壁殘留的硫單質注意:2S2 +SO32 +6H+=3S↓+3H2O一、硫和二氧化硫一、硫:一種重要的非金屬元素硫主要用于制造硫酸、化肥、火柴及殺蟲劑等,還用于制造黑火藥、煙花爆竹等。4、硫的用途:一、硫和二氧化硫二、二氧化硫1、二氧化硫的物理性質顏色 狀態 氣味 密度 毒性 溶解性無色氣體刺激性比空氣大有毒易溶于水1 : 40特性:易液化( 10℃)一、硫和二氧化硫二、二氧化硫2、二氧化硫的化學性質思考:研究SO2的化學性質可從哪些方面入手?①從物質分類看:②從硫元素價態看:酸性氧化物氧化性和還原性一、硫和二氧化硫二、二氧化硫(1)酸性氧化物與堿性氧化物反生成鹽與H2O反應生成酸酸性氧化物與堿反應生成鹽和水2、二氧化硫的化學性質一、硫和二氧化硫(1)酸性氧化物 —— 與H2O反應2、二氧化硫的化學性質實驗5 1:SO2的溶解性及其水溶液的酸堿性實驗操作 實驗現象 實驗結論把充滿SO2、塞有橡膠塞的試管倒立在水中,在水面下打開橡膠塞,觀察試管內液面變化?待液面高度不再明顯變化時,在水下用橡膠塞塞緊試管口,取出試管,用pH試紙測定試管中溶液的酸堿度一、硫和二氧化硫(1)酸性氧化物 —— 與H2O反應實驗5 1: SO2的溶解性及其水溶液的酸堿性實驗操作 實驗現象 實驗結論把充滿SO2、塞有橡膠塞的試管倒立在水中,在水面下打開橡膠塞,觀察試管內液面變化?待液面高度不再明顯變化時,在水下用橡膠塞塞緊試管口,取出試管,用pH試紙測定試管中溶液的酸堿度試管內液面上升SO2易溶于水pH試紙變紅(pH<7)SO2溶于水時,與水發生反應,其水溶液呈酸性SO2 + H2O H2SO3一、硫和二氧化硫(1)酸性氧化物 —— 與H2O反應SO2 + H2O H2SO3正反應逆反應①可逆反應: 在同一條件下,既能向正反應方向進行,同時又能向逆反應方向進行的反應。②表示:用“ ”連接反應物與生成物③特點:必須同一條件下進行,正逆反應同時發生一、硫和二氧化硫(1)酸性氧化物 —— 與堿反應(與CO2類似)SO2(少量)+2NaOH=Na2SO3+H2OSO2(過量)+NaOH=NaHSO3(尾氣吸收)思考:實驗室中能否用澄清的石灰水鑒別SO2和CO2?(1)酸性氧化物 —— 與堿性氧化物反應SO2+CaO=CaSO3應用:燃煤污染的治理(鈣基固硫)一、硫和二氧化硫(2)SO2的兩性——氧化性和還原性2、二氧化硫的化學性質①SO2的還原性:能與常見的氧化劑如O2、Cl2 、HClO、 MnO4 、 Fe3+、H2O2、Na2O2等反應2SO2 + O2 2SO3V2O5 SO2+X2+2H2O=H2SO4+2HX (X2=Cl2、Br2、I2)SO2+HClO+H2O=H2SO4+HCl5SO2+2MnO4 +2H2O=2Mn2++5SO42 +4H+一、硫和二氧化硫(2)SO2的兩性——氧化性和還原性2、二氧化硫的化學性質①SO2的還原性:能與常見的氧化劑如O2、Cl2 、HClO、 MnO4 、 Fe3+、H2O2、Na2O2等反應SO2+2H2O+2Fe3+=SO42 +2Fe2++4H+SO2+H2O2=H2SO4SO2+Na2O2=Na2SO4一、硫和二氧化硫(2)SO2的兩性——氧化性和還原性2、二氧化硫的化學性質②SO2的氧化性:弱的氧化性,能與H2S發生歸中反應SO2+2H2S=3S+2H2O注:向氫硫酸(H2S的水溶液)或Na2S溶液中通入SO2氣體,也可以看到溶液中析出黃色渾濁。一、硫和二氧化硫(3)SO2的特性——漂白性實驗5 2:SO2的漂白性實驗操作 實驗現象 實驗結論用試管取2 mL在實驗5 1中得到的溶液,向其中滴入1~2滴品紅溶液,振蕩,觀察溶液的顏色變化加熱試管,注意通風,再觀察溶液的變化一、硫和二氧化硫(3)SO2的特性——漂白性實驗5 2:SO2的漂白性實驗操作 實驗現象 實驗結論用試管取2 mL在實驗5 1中得到的溶液,向其中滴入1~2滴品紅溶液,振蕩,觀察溶液的顏色變化加熱試管,注意通風,再觀察溶液的變化溶液褪色溶液恢復原來的顏色SO2有漂白作用SO2的漂白性具有可逆性思考:SO2漂白性為什么可逆?一、硫和二氧化硫(3)SO2的特性——漂白性思考:SO2漂白性為什么可逆?HNCNH2NH2H3CH2NCNH2NH2H3CSO2OH+SO2+H2O加熱品紅(紅色)無色這是檢驗SO2的常用方法一、硫和二氧化硫(3)SO2的特性——漂白性SO2品紅溶液褪色石蕊溶液變紅結論:SO2能漂白品紅溶液,不能漂白指示劑一、硫和二氧化硫(3)SO2的特性——漂白性思考:將SO2和Cl2按1:1的體積比同時通入盛有品紅溶液或紫色石蕊溶液的試管,又會出現什么現象呢?SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4一、硫和二氧化硫 Na2O2 H2O2 HClO O3 SO2 活性炭漂白原理漂白品紅 (有機色素)漂白石蕊 (指示劑)是否可逆氧化性漂白化合漂白吸附漂白能能能能不能不能不可逆可逆——小結:漂白性的物質對比3、二氧化硫的制備原理:強酸制弱酸Na2SO3+H2SO4(濃) ==Na2SO4+SO2↑+H2O 補:Cu+2H2SO4(濃) ==CuSO4+SO2↑+2H2O 一、硫和二氧化硫4、二氧化硫的用途(1)工業上常用來漂白紙漿、毛、絲、草編制品等。(2)可用于殺菌消毒,是一種食品添加劑,如紅酒中適量添加SO2可以起到殺菌、抗氧化的作用。一、硫和二氧化硫練、某化學興趣小組為探究SO2的性質,按下圖裝置進行實驗。已知:Na2SO3+H2SO4(較濃)=Na2SO4+SO2↑+H2O(1)①中的實驗現象為_________,此實驗證明SO2具有___性。(2)②中的實驗現象為_________,證明SO2有______性。溶液變紅酸溶液褪色漂白一、硫和二氧化硫(3)③中的實驗現象是_____________,證明SO2有_____性。(4)④中的實驗現象是_____________,證明SO2有_____性。(5)⑤的作用是_________________,反應的化學方程式為____________________________。產生黃色沉淀氧化溶液紫色褪去還原吸收尾氣,防污染SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O一、硫和二氧化硫知識積累: H2SO3為二元中強酸,習慣上視其為弱酸;酸性比碳酸強。實驗中的亞硫酸一般就是SO2的水溶液或直接用SO2氣體代替。思考:如何證明H2SO3>H2CO3實驗設計:向飽和SO2溶液中加入少量NaHCO3粉末現象:溶液中出現許多細密的小氣泡SO2(足量)+NaHCO3=NaHSO3+CO2↑應用:除CO2氣體中混有的SO2氣體拓展:亞硫酸H2SO3思考:若將CO2(SO2)氣體通入盛有BaCl2溶液的試管中,會出現什么現象呢?CO2+H2O+BaCl2=BaCO3↓+2HClSO2+H2O+BaCl2=BaSO3↓+2HCl事實上:將SO2氣體通入BaCl2溶液中時,會看到少量的白色沉淀。這白色沉淀成分是什么呢?現象:加鹽酸,沉淀不溶解BaSO42SO2+2H2O+2BaCl2+O2=2BaSO4↓+4HCl拓展:將CO2/SO2通入盛有CaCl2 /BaCl2溶液中再思考:如右圖所示,將純凈的CO2或SO2氣體與另一物質X(可能是氣體、固體或液體)一起通入BaCl2溶液中,試管中產生大量白色沉淀。則X可能是什么物質?白色沉淀是什么物質?CO2+H2O+BaCl2=BaCO3↓+2HClSO2+H2O+BaCl2=BaSO3↓+2HCl若物質X可以將生成物中的HCl除去,則上面兩個反應就能順利進行。因此X可能是:________________________________________________________。NH3、NaOH、Na2O、Na2O2、CaO等堿性物質拓展:將CO2/SO2通入盛有CaCl2 /BaCl2溶液中再思考:如右圖所示,將純凈的CO2或SO2氣體與另一物質X(可能是氣體、固體或液體)一起通入BaCl2溶液中,試管中產生大量白色沉淀。則X可能是什么物質?白色沉淀是什么物質?當然物質X也可能直接和BaCl2產生白色沉淀,則X可能是:_______________等,白色沉淀則為對應的生成物_______和_______。AgNO3、H2SO4AgCl拓展:將CO2/SO2通入盛有CaCl2 /BaCl2溶液中BaSO4再思考:如右圖所示,將純凈的CO2或SO2氣體與另一物質X(可能是氣體、固體或液體)一起通入BaCl2溶液中,試管中產生大量白色沉淀。則X可能是什么物質?白色沉淀是什么物質?SO2+H2O+BaCl2=BaSO3↓+2HCl若通入的氣體為SO2X除了是堿性物質外還可能是氧化性物質;如:O2、Cl2、H2O2、Na2O2等,此時白色沉淀是BaSO4拓展:將CO2/SO2通入盛有CaCl2 /BaCl2溶液中1、SO3物理性質:熔點:16.8℃ 、沸點:44.8℃常溫下:無色液態、在標況下:無色固體2、SO3化學性質:酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性與堿性氧化物: SO3+CaO=CaSO4與H2O:SO3+H2O=H2SO4SO3與堿:SO3+Ca(OH)2=CaSO4↓+H2O拓展:三氧化硫(SO2)原理:FeS+2H+=Fe2++H2S↑1、硫化氫的制備2、硫化氫的物理性質無色、有臭雞蛋氣味的有毒氣體;密度比空氣大;能溶于水(1 : 2.6),其水溶液稱為氫硫酸3、硫化氫的化學性質(1)弱酸性 (二元弱酸)H2S+2NaOH=Na2S+2H2O拓展:硫化氫 (H2S)3、硫化氫的化學性質(2)還原性2H2S+3O2 == 2H2O+2SO2(空氣充足)點燃2H2S+O2 == 2H2O+2S↓(空氣不足)點燃①與氧氣反應②SO2通入氫硫酸H2S中③H2S通入FeCl3溶液SO2+2H2S=3S↓+2H2O2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+拓展:硫化氫 (H2S)3、硫化氫的化學性質(3)受熱易分解H2S==H2+S 思考:弱酸一定不能制強酸嗎?實驗現象:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4原因:CuS不溶于水、也不溶于酸CuSO4溶液H2S溶液藍色褪去,出現黑色沉淀拓展:硫化氫 (H2S)1、硫酸的工業制法——接觸法制硫酸工業流程圖二、硫酸1、硫酸的工業制法三步驟 三原料 三反應 三設備SO2的制取、凈化、干燥SO2的催化氧化SO3的吸收和H2SO4的生成黃鐵礦或硫黃空氣98.3%的濃硫酸SO3+H2O=H2SO42SO2+O2 2SO3V2O5400~500℃4FeS2+11O2==4Fe2O3+8SO2(或S+O2==SO2)點燃點燃沸騰爐接觸室吸收塔注意:用98.3%的濃硫酸吸收SO3以制得發煙硫酸,可以避免形成酸霧,并能提高吸收效率。二、硫酸2、硫酸的物理性質:純硫酸是無色、黏稠的油狀液體, 沸點高、難揮發。常用的濃硫酸中H2SO4的質量分數為98.3%,密度為1.84g·cm 3。3、硫酸的化學性質:硫酸是二元強酸,稀硫酸具有酸的通性,能與酸堿指示劑、活潑金屬、堿、堿性氧化物及某些鹽反應。4、濃硫酸的特性:吸水性、脫水性和強氧化性二、硫酸(1)濃硫酸的吸水性:濃硫酸可以將氣體、液體或固體中的游離態水或結合態H2O“奪走”的性質。4、濃硫酸的特性實驗1:在點滴板中放入少量膽礬,再加入少量濃硫酸現象:藍色膽礬(CuSO4·5H2O)晶體轉化為白色的無水硫酸銅(CuSO4)粉末。結論:濃硫酸可以奪走結晶水合物中的結合態H2O應用:用于干燥酸性或中性的非還原性氣體CuSO4·5H2O===CuSO4+5H2O濃硫酸二、硫酸 濃硫酸 濃H3PO4 P2O5 無水CaCl2 堿石灰狀態特性不能干 燥的 氣體可干燥 的氣體液態液態固態固態固態(洗氣瓶)(洗氣瓶)(干燥管)(干燥管)(干燥管)酸性 強氧化性酸性中性堿性堿性氣體NH3還原性氣體H2S、HI堿性氣體(NH3)NH3酸性氣體CO2、SO2HCl中性、酸性、非還原性氣體中性、酸性氣體多數氣體中性、堿性氣體特例:SO2小結:中學階段常見的干燥劑(2)濃硫酸的脫水性:4、濃硫酸的特性將有機物中的氫元素和氧元素按水的組成比脫去。實驗2:向盛有干燥的蔗糖固體的燒杯中濃硫酸,邊加邊攪拌。二、硫酸現象: 燒杯外壁發燙,白色的蔗糖固體變成黑色粘稠物,后逐漸膨脹形成海綿狀黑色固體,能聞到刺激性的氣味C12H22O11 12C+11H2O濃硫酸C+H2SO4(濃)==CO2↑+2SO2↑+2H2O 二、硫酸(3)濃硫酸的強氧化性4、濃硫酸的特性酸的氧化性:氧化性酸:由酸分子中的正價中心原子體現出來,如濃硫酸,與金屬單質或非金屬單質反應時,+6價的S被還原為SO2。是酸的通性,由H+的體現出來,表現為與金屬反應時H+被還原為H2。常見的強氧化性酸:(無H2)濃硝酸→NO2;稀硝酸→NO;次氯酸→Cl 二、硫酸(3)濃硫酸的強氧化性①與金屬單質的反應Ⅰ )常溫下與鐵、鋁接觸,金屬表面會生成一層致密的氧化膜而鈍化;但加熱時,鐵、鋁仍可以與濃硫酸反應。2Fe+6H2SO4(濃)==2Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O Ⅱ )加熱條件下大多數金屬(除Au、Pt外)可被濃硫酸氧化二、硫酸實驗5 3:濃硫酸與銅的反應Cu+2H2SO4(濃)==CuSO4+SO2↑+2H2O 對此反應的幾點說明:1、對于該反應不加熱,反應不能進行;2、隨著反應的進行,濃硫酸會因生成的H2O而被稀釋,當稀釋到一定程度時反應則停止;3、濃硫酸在反應中體現了氧化性和酸性。二、硫酸(3)濃硫酸的強氧化性②與非金屬單質的反應:C+H2SO4(濃)==CO2↑+2SO2↑+2H2O S+2H2SO4(濃)==3SO2↑+2H2O (濃硫酸在反應中僅體現氧化性)思考:如何檢驗碳與濃硫酸反應的產物?思路:先檢驗H2O,后檢驗SO2、最后檢驗CO2③與還原性物質的反應:H2S+H2SO4(濃)=S↓+SO2↑+2H2O二、硫酸注意:酸性KMnO4溶液可兼起除SO2、并檢驗SO2是否除盡的作用,理論上只要酸性KMnO4溶液的紫紅色不完全褪去,則可證明SO2被除盡。圖中虛線框中的溶液可省略。二、硫酸1、硫酸根離子的檢驗方法(1)原理:Ba2++SO42 =BaSO4↓(白色)(2)試劑:沉淀劑:BaCl2溶液抗干擾劑:稀鹽酸(排除CO32 、SO32 、Ag+干擾)(3)操作方法:待測液加足量稀鹽酸酸化無明顯現象滴加BaCl2溶液有白色沉淀(有SO42 )無白色沉淀(無SO42 )三、硫酸根離子的檢驗粗鹽水要保留的離子雜質離子Na+、Cl Mg2+SO42 Ca2+選擇能使雜質轉化為氣體或沉淀的物質作為除雜試劑(不影響要保留的離子,且應適當過量)①NaOH②BaCl2③Na2CO3除雜質Ca2+,并除去引入的Ba2+除去因除雜試劑過量而引入的新雜質離子除去引入的CO32 、OH ④稀鹽酸綜合考慮,確定試劑添加順序和實驗操作步驟先加BaCl2,再加Na2CO3;先過濾,再加稀鹽酸。除去粗鹽中的雜質:可溶性硫酸鹽、MgCl2、CaCl2練、海鹽經溶解、過濾后仍含有Ca2+、Mg2+、SO42 等可溶性雜質,為得到純凈的NaCl,可向漏液中依次加入過量的下列溶液,其中不合理的是( )A. BaCl2→NaOH→Na2CO3→過濾→稀鹽酸→蒸發結晶B. Ba(OH)2→Na2CO3→過濾→稀鹽酸→蒸發結晶C. Na2CO3 →NaOH→BaCl2→過濾→稀鹽酸→蒸發結晶D. BaCl2→Na2CO3 →NaOH→過濾→稀鹽酸→蒸發結晶C三、硫酸根離子的檢驗1、自然界中硫的存在與轉化(1)硫的存在:自然界中硫的分布很廣,既能以游離態形式存在,又能以化合態形式存在。①游離態:火山口附近或地殼巖層里②化合態:主要以硫化物和硫酸鹽的形式存在黃鐵礦 黃銅礦硫化物FeS2CuFeS2芒硝 石膏礦 重晶石硫酸鹽Na2SO4·10H2OCaSO4·2H2OBaSO4四、不同價態含硫物質的轉化(1)硫的存在:自然界中硫的分布很廣,既能以游離態形式存在,又能以化合態形式存在。(1)游離態:火山口附近或地殼巖層里②化合態:主要以硫化物和硫酸鹽的形式存在③其他:蛋白質、化石燃料(煤、石油、天然氣)1、自然界中硫的存在與轉化四、不同價態含硫物質的轉化(2)硫的轉化:硫及其化合物的“價—類”二維圖硫元素化合價+6+40 2氫化物 單質 氧化物 酸 鹽 物質類別H2SSSO2SO3H2SO4H2SO3Na2SNa2SO3Na2SO4只有還原性只有氧化性兩性四、不同價態含硫物質的轉化2、實驗室中研究不同價態含硫物質的轉化(1)轉化原理:S S S S 2 0 +4 +6[O] [O] [O][H] [H] [H](2)實驗設計:原則是科學性、可行性、安全性和綠色化轉化目標(價態變化)轉化前的含硫物質選擇試劑轉化后的含硫物質預期現象 2→0Na2SCl2S將少量Cl2通入Na2S溶液中,出現黃色沉淀0→+2SH2H2S加熱之后產生有臭雞蛋氣味的氣體四、不同價態含硫物質的轉化(2)實驗設計:原則是科學性、可行性、安全性和綠色化轉化目標(價態變化)轉化前的含硫物質選擇試劑轉化后的含硫物質預期現象0→+4SO2SO2發出明亮的藍紫色火焰,產生刺激性氣味的氣體+4→0SO2H2SS兩者混合后,生成黃色沉淀+4→+6SO2新制氯水BaCl2溶液H2SO4SO2通入氯水中,氯水褪色;加BaCl2產生白色沉淀+6→+4H2SO4銅片、品紅溶液SO2銅片與濃硫酸混合加熱,將產生的氣體通入品紅溶液中,溶液褪色四、不同價態含硫物質的轉化硫元素H2SSO2SO3H2SO4SSO2SO3H2SO4O2O2H2OO2O2H2O拓展:含硫物質的連續氧化規律 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫