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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（一）
高中化學人教版（2019）必修第二冊
第一節 硫及其化合物（一）
硫的存在：
硫元素是一種重要的非金屬元素，廣泛存于自然界中，是植物生長不可缺少的元素。硫在自然界中既有游離態（單質），又有化合態（化合物）。
游離態硫
硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層中。
化合態硫
一、硫（俗稱硫黃）
1.物理性質：黃色晶體，質脆，易研成粉末。
硫難溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS2）。
硫的晶體
硫粉
硫的原子結構示意圖：
最外層有6個電子，易得2個電子
硫元素的非金屬性比氧元素弱
硫單質既有氧化性又有還原性
2.化學性質
（1）氧化性
S + Fe FeS（硫化亞鐵）
S + 2Cu Cu2S（硫化亞銅）
S + H2 H2S
與金屬反應的反應規律：硫單質的氧化性較弱，表現在與變價金屬反應時，
一般只能生成低價態金屬硫化物。
小常識：Hg與S常溫下即可反應得到HgS。因此，實驗室中若不小心打破水銀
溫度計，灑落的Hg可用硫粉來處理，防止汞蒸氣中毒
【實驗】硫和鐵反應：將硫粉和鐵粉混合，用灼熱的玻璃棒加熱粉末的一端。
現象：整個混合物都會保持紅熱狀態。
（2）還原性
S + O2 SO2
硫在空氣中安靜地燃燒，發出淡藍色火焰；在氧氣中燃燒，發出明亮的藍紫色火焰，燃燒得到的氧化產物均為SO2，即硫與氧氣反應，不論氧氣是否足量、濃度如何，其一步反應都只能生成SO2，不能生成SO3.
點燃
（3）即表現氧化性又表現還原性
3S + 6NaOH Na2SO3 + 2Na2S + 3H2O
應用：用熱的燒堿溶液清洗試管內壁殘留的硫單質
B
例1.下列說法正確的是（ ）
A.硫與金屬或非金屬反應均作氧化劑
B.試管內壁的硫可用熱的燒堿溶液洗滌
C.過量的硫與鐵反應生成Fe2S3，表現了硫單質的氧化性
D.硫只以化合態形式存在于自然界
二、SO2
1．SO2的物理性質
SO2是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，
密度比空氣的大，易溶于水。
在通常情況下，1體積的水可以溶解約40體積的SO2。
【實驗5-1 】把充有SO2、塞有橡膠塞的試管倒立于水中，在水面下打開橡膠塞，觀察試管內液面的上升。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
實驗現象 實驗結論
試管內液面上升 SO2易溶于水
pH試紙變為紅色 SO2水溶液顯酸性
【實驗5-1 】把充有SO2、塞有橡膠塞的試管倒立于水中，在水面下打開橡膠塞，觀察試管內液面的上升。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
二、SO2
2．SO2的化學性質
SO2是一種酸性氧化物
SO2既有氧化性，又有還原性
SO2有漂白性
（1）酸性氧化物的通性
a．SO2與水反應
SO2 + H2O H2SO3
同一條件下，既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應，
叫做可逆反應。
SO2的水溶液顯酸性，能使紫色石蕊溶液變紅
b．與堿反應
少量SO2通入NaOH溶液： SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
SO2 + 2OH- = SO32- + H2O
足量SO2通入NaOH溶液： SO2 + NaOH = NaHSO3
SO2 + OH- = HSO3-
少量SO2通入澄清石灰水： SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 ↓ + H2O
c．與堿性氧化物反應： SO2 + CaO = CaSO3
可用于燃煤固硫
可以用NaOH溶液吸收SO2尾氣
【思考】1.實驗室里，如何對SO2進行尾氣處理呢？
2.設計實驗方案，依次檢驗混合氣體中的SO2、CO2？
（2）SO2的還原性：
a.催化氧化
2SO2 + O2 2SO3
b.與氯水反應
SO2 + Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl
SO2 + Cl2 + 2H2O = 4H+ + SO42-+ 2Cl-
c.與酸性高錳酸鉀溶液反應
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4
5SO2 + 2MnO4- + 2H2O = 5SO42-+ 2Mn2+ + 4H+
現象：SO2可以使酸性KMnO4溶液褪色
資料卡片
亞硫酸和亞硫酸鹽也具有較強的還原性。
例如：Na2SO3溶液在空氣中敞口放置，
容易被空氣中的氧氣氧化生成Na2SO4。
（3）SO2的氧化性：
SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O
現象：若將SO2和H2S兩種氣體混合，可觀察到儀器內壁有黃色固體生成
若將SO2通入氫硫酸中，可觀察到黃色沉淀生成
（4）SO2的漂白性：
【實驗5-2】用試管取2mL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。然后加熱試管，注意通風，再觀察溶液的變化
實現現象 實驗結論
SO2水溶液滴入品紅溶液后，溶液變紅，振蕩后褪色； 加熱后，溶液又變為紅色 SO2能漂白品紅溶液；
無色物質容易分解，加熱恢復原來的顏色
（4）SO2的漂白性：
【實驗5-2】用試管取2mL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。然后加熱試管，注意通風，再觀察溶液的變化
（4）SO2的漂白性
原理：SO2的漂白作用是由于它能與某些有色物質（如品紅溶液）
化合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
應用：檢驗SO2
注意：SO2不能使指示劑褪色
3.SO2的應用
（1）漂白紙漿、毛、絲等
SO2有毒，若殘留量超標，會對人體健康有害。
要嚴格按照國家標準規定合理使用。
3.SO2的應用
（2）食品添加劑（漂白、防腐、抗氧化）
小結：漂白劑的漂白原理
類型 漂白原理 漂白特點 反應類型 舉例
氧化型 漂白劑具有強氧化性，因與有色物質發生氧化還原反應而使有色物質褪色 不可逆，加熱時不能恢復原來的顏色 氧化還原反應 Na2O2、H2O2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2
化合型 漂白劑與有些有色物質發生化合反應而使有色物質褪色 可逆，加熱時，又恢復原來的顏色 化合反應 SO2
將氣體分別通入品紅溶液中，溶液褪色，再將其分別加熱，
若溶液恢復紅色，則通入的氣體是SO2；
若溶液仍為無色，則是通入的氣體是Cl2
思考題
1.如何利用品紅溶液鑒別SO2和Cl2 ？
回答：不能。因為等物質的量的SO2和Cl2混合后，在水溶液中會發生反應：SO2 + Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl，漂白效果減弱
思考題
2.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中，能達到“強強聯合”的漂白效果么？
→除去SO2
→檢驗SO2是否除盡
→檢驗CO2
檢驗SO2
品紅溶液→酸性KMnO4溶液→品紅溶液→澄清石灰水
A B C D
證明有SO2的現象：
A中品紅溶液褪色
證明有CO2的現象：
C中品紅溶液不褪色，D中石灰水變渾濁
設計實驗方案，依次檢驗混合氣體中的SO2、CO2？
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（二）
高中化學人教版（2019）必修第二冊
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（二）
三、SO3、濃硫酸及硫酸鹽
1．SO3
物理性質：易溶于水
化學性質：酸性氧化物
SO3+ H2O = H2SO4
SO3+ CaO = CaSO4
SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
2.硫酸
（1）硫酸的工業制備
第一步： 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
或S + O2 SO2
第二步： 2SO2 + O2 2SO3
第三步： SO3+ H2O H2SO4
高溫
點燃
接觸法制硫酸工業流程圖
（2）硫酸的物理性質
純凈的硫酸是無色、黏稠、難揮發的油狀液體；
硫酸的密度比水大；
易溶于水，濃硫酸溶于水放出大量的熱；
濃硫酸的稀釋方法：將濃硫酸沿燒杯內壁緩緩倒入水中，
并用玻璃棒不斷攪拌
（3）稀硫酸的化學性質
稀硫酸具有酸的通性
a. 能使指示劑變色：能使紫色石蕊試液變紅
b. 與活潑金屬反應： Zn + H2SO 4 = ZnSO4 + H2↑
c. 與堿性氧化物反應： CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
d. 與堿反應： 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
e. 與某些鹽反應： BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2HCl
（4）濃硫酸的特性
①強氧化性
a.與金屬反應： 與Cu反應實驗探究
實驗現象：生成的氣體使品紅溶液褪色，使石蕊溶液變紅
將生成物倒入水中稀釋，溶液變藍。
實驗原理： Cu + 2H2SO4（濃） CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
濃硫酸體現酸性和強氧化性
注意： 常溫下，Fe、Al遇濃硫酸時發生“鈍化”反應
鈍化是化學變化
常溫下，可用鐵、鋁制容器盛裝濃硫酸
b. 與非金屬反應
C + 2H2SO4（濃） CO2↑+ 2SO2↑+ 2H2O
濃硫酸體現強氧化性
c．與其它還原性物質反應
H2SO4 （濃）+ H2S = SO2↑+ S↓ + 2H2O
還可以與HBr、HI反應
（4）濃硫酸的特性
②吸水性：吸收存在于周圍環境中的水分
應用：作干燥劑
可干燥酸性氣體（CO2、SO2、Cl2、HCl等）和中性氣體（N2、O2、H2等）
不能干燥堿性氣體（NH3）和某些還原性氣體（H2S、HBr、HI）
濃硫酸不但能吸收空氣中的水分，還能奪取結晶水合物中的結晶水。
③脫水性
濃硫酸能將蔗糖、紙張、棉布、木條等有機物中的氫、氧元素按水的組成比（2:1）脫去。
【實驗】將適量的蔗糖放入燒杯中，加入濃硫酸攪拌
實驗現象 實驗原理
蔗糖逐漸變黑 濃硫酸具有脫水性，使蔗糖炭化。
體積膨脹， 并放出有刺激性氣味的氣體 濃硫酸具有強氧化性，與碳反應放出氣體
C + 2H2SO4（濃） CO2↑+ 2SO2↑+ 2H2O
【實驗】將濃硫酸倒入蔗糖中，邊加邊攪拌
吸水性與脫水性區別
吸水性與脫水性的本質區別在于物質本身是否含有水分子，若物質本身含有水分子（包括晶體中的結晶水），則表現為吸水性
（5）硫酸的用途
3．硫酸鹽
（1）硫酸鈣
石膏：CaSO4·2H2O 熟石膏：2CaSO4·H2O
用途：石膏繃帶、調節水泥的硬化速率。
（2）硫酸鋇
重晶石：BaSO4
用途： “鋇餐”
（3）硫酸銅
CuSO4 白色粉末 CuSO4·5H2O 藍色晶體（膽礬、藍礬）
用途：檢驗水（不可用作干燥劑）
膽礬可以和石灰乳混合制成農藥波爾多液
1.原理：Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓
2.試劑：鹽酸、BaCl2溶液
3.操作方法：取少量待測液于試管中，先加入足量稀鹽酸酸化，再加入BaCl2
溶液，若有白色沉淀生成，證明待測液中有SO42-
4.排除干擾：先加入鹽酸酸化，可排除Ag+、CO32-、SO32-離子的干擾；
注意第一步不能用硝酸酸化，第二步也不能用Ba(NO3)2溶液，
否則無法排除SO32-、HSO3-的干擾
也不能先加入BaCl2溶液，再加入鹽酸，否則無法排除Ag+的干擾
雜質 加入的試劑 離子方程式
硫酸鹽 BaCl2溶液 Ba2+ +SO42- =BaSO4↓
CaCl2及過量的BaCl2 Na2CO3溶液 Ca2+ +CO32- =CaCO3↓
Ba2+ +CO32- =BaCO3↓
MgCl2 NaOH溶液 Mg2+ +2OH- =Mg(OH)2↓
為了保證完全除去雜質離子，每次所加的試劑都要略微過量。
思考：1.本實驗加入試劑的順序是什么？
2.按順序加入足量的沉淀劑后，如何操作除去雜質離子？
Na2CO3溶液要在BaCl2溶液之后加，以除去引入的Ba2+
先過濾，在濾液中加入鹽酸調節pH至7，除去過量的CO32-和OH-
思考與討論：經溶解、過濾和蒸發操作得到的粗鹽中還含有一些可溶性硫酸鹽
及MgCl2、CaCl2等雜質，如何除去這些雜質？
五、不同價態含硫物質的轉化
常見的氧化劑：O2、Cl2、濃硫酸、酸性KMnO4溶液等
常見的還原劑：金屬單質、C、H2、H2S等
硫的轉化
例．濃硫酸具有 A．酸性 B．強氧化性 C．脫水性 D．吸水性等性質。
以下過程主要表現了濃硫酸的哪些性質？請將答案的字母分別填入括號中。
(1) 熱的濃硫酸與銅片等金屬反應 （ ）
(2) 濃硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等氣體 （ ）
(3) 濃硫酸使白紙變黑 （ ）
A、B
D
C
例．下列關于濃硫酸的敘述中，正確的是 （ ）
A．濃硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化
B．濃硫酸在常溫下可迅速與銅片反應放出二氧化硫氣體
C．濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氨氣、氫氣等氣體
D．濃硫酸在常溫下能夠使鐵、鋁等金屬形成氧化膜而鈍化
D
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