資源簡介

(共43張PPT)
第五章
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
自然界中存在著硫的單質，也存在著硫的化合物，我們知道硫具有－2、0、＋4、＋6等多個化合價，那么，硫元素又是如何實現不同化合價之間的相互轉化的？
~~~~~~~~~~~~~ 實驗活動5 ~~~~~~~~~~~~~
不同價態含硫物質的轉化
[實驗目的]
1. 通過實驗加深對硫及其化合物性質的認識。
2. 應用氧化還原反應原理實現不同價態含硫物質的轉化。
[實驗用品]
試管、天平、量筒、酒精燈、鐵架臺、試管架、橡膠塞、乳膠管、膠頭滴管、玻璃導管、陶土網、玻璃棒、藥匙、棉花、鑷子、火柴。
濃硫酸、銅片、硫粉、鐵粉、Na2S 溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、H2SO4溶液、品紅溶液。
注意
實驗中可能產生少量有毒、有刺激性氣味的氣體。因此要注意通風，控制試劑的用量，嚴格按照要求進行操作，避免污染空氣，保證實驗安全。
[實驗步驟]
1. 在兩支試管中分別加入 1mL Na2S溶液，向其中一支邊振蕩邊滴加 H2SO4 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。
實驗現象：
加入H2SO3溶液的試管中，出現淡黃色渾濁。
加入酸性KMnO4溶液的試管中，紫紅色逐漸消失，并出現淡黃色渾濁
反應的化學方程式：
2 Na2S＋3H2SO3 ══ 3S ↓＋3H2O＋2Na2SO3
反應的離子方程式：
5S2－＋2MnO4－＋16H＋ ═══ 2Mn2＋＋8H2O＋5S↓
S
H2SO3
＋4
S2－
KMnO4(H＋)
S2－
－2
0
S元素化合價變化
－2價S具有還原性，＋4價S表現氧化性。
2. 如下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。
硫酸銅溶液加入濃硫酸
原理： Cu ＋2H2SO4(濃) ═══ CuSO4＋SO2↑＋2H2O
△
S S
表現S的氧化性
＋4 ＋6
S元素化合價變化
實驗：銅與濃硫酸反應 (需要加熱)
3. 將 0.5g 硫粉和 1.0g 鐵粉均勻混合，放在陶網上堆成條狀。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。
本實驗的反應類似于如圖裝置
硫粉與鐵粉加熱反應，得到硫化亞鐵
Fe ＋ S ═══ FeS
點燃
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。
S S
表現S的氧化性
0 －2
S 元素化合價變化
S 與一些變價金屬 (如Fe，Cu) 反應時一般得到的是低價態的硫化物。
[問題和討論]
1. 在上述實驗中，含硫物質中硫元素的價態發生了怎樣的變化？
實驗1中：在Na2S和H2SO3反應中，Na2S中S的化合價由－2變為0價，H2SO3化合價由＋4變為0價；
在Na2S和酸性KMnO4的反應中，S的化合價由－2變為0價。
實驗2中：濃硫酸中S的化合價由＋6變為＋4.
實驗3中：S的化合價由0價變為－2價。
2. 鐵粉和硫粉在空氣中混合燃燒，可能發生哪些化學反應？
可能發生鐵和氧氣、鐵和硫、硫和氧氣的反應。
3. 在實驗過程中你遇到了哪些問題？你是如何解決的？
在實驗1中可能遇到實驗現象不明顯，在操作中要注意充分搖動；
實驗2中反應過于劇烈，要注意控制加熱溫度；
實驗3中不能引燃，要把玻璃棒加熱到紅熱狀態。
硫元素轉化規律
1. 硫元素的化合價及其化合物
S S S S
－2 0 ＋4 ＋6
FeS
H2S
HgS
SO3
H2SO4
Na2SO4
BaSO4
S
SO2
H2SO3
Na2SO3
NaHSO3
2. 硫元素的氧化性和還原性
硫元素最高價(＋6)只有氧化性，最低價(－2)只具有還原性；中間價(0、＋4)既具有氧化性，又具有還原性。
使硫元素由高價態向低價態轉化需要加入還原劑，而硫元素低價態向高價態轉化需要加入氧化劑。
3. 不同價態硫元素間的相互轉化
溴水、HNO3、Fe3＋ 、H2O2
MnO4(H＋)、
Cu、C、
HI、H2S
H2S
Cl2、O2、 KMnO4(H＋)
H2S
S
SO2
－2
0
＋4
＋6
H2SO4
O2
H2
4. 硫及其化合物之間相互轉化
① 2H2S＋SO2 ══ 3S ↓＋H2O　
② S＋O2 ═══ SO2
點燃
③ 2SO2＋O2 　 2SO3　　
催化劑
加熱
④ SO3＋H2O ═══ H2SO4
⑤ 2NaOH＋SO2 ═══ Na2SO3＋H2O 　
⑥ H2O＋SO2 　 H2SO3　
⑦ 2Na2SO3＋O2 ═══ 2Na2SO4
⑧ 2NaOH＋H2SO4 ═══ Na2SO4＋2H2O　　　
⑨ BaCl2＋H2SO4 ═══ BaSO4↓＋2HCl　　
相同價態含硫化合物間——酸堿反應規律轉化
不同價態含硫化合物間——氧化還原反應規律
隨堂練習
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
解 析
【解析】
A．該反應中S元素化合價由－2價變為＋4價，則H2S是還原劑，需要氧化劑才能實現，如氧氣，故A正確；
B．該反應中S元素化合價由＋6價變為＋4價，則H2SO4是氧化劑，需要還原劑才能實現，如Cu，故B錯誤；
C．該反應中各元素化合價不變，不發生氧化還原反應就能實現，故C錯誤；
D．該反應中各元素化合價不變，不發生氧化還原反應就能實現，故D錯誤。
2. 下列化學品久置于空氣中因發生氧化還原反應而變質的是( )
A、NaOH B、濃H2SO4
C、Na2SO3 D、Na2SO4
C
解 析
【解析】
A．NaOH與空氣中的二氧化碳、水反應而變質，沒有元素的化合價變化，不發生氧化還原反應，故A不選；
B．H2SO4 在空氣中不發生反應，故B不選；
C．Na2SO3 在空氣中被氧氣氧化為硫酸鈉，有元素的化合價變化，發生氧化還原反應，故C選；
D． Na2SO4 在空氣中不發生反應，故D不選；
3、下列離子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、硫酸與氫氧化鋇溶液
H＋＋SO42－＋Ba2＋＋OH－ ══ BaSO4↓＋H2O
D、亞硫酸與氫氧化鈉溶液混合 H＋＋OH－ ══ H2O
B
4、已知下列氧化劑均能氧化＋4價的硫元素，為了除去稀硫酸中混有的亞硫酸，應選用的最合理的氧化劑是
( )
A. KMnO4 B. Ca(ClO)2 C. H2O2 D. Cl2
C
【分析】除雜時不能引入新的雜質.其他能夠引入雜質的氧化劑都不行,只能是過氧化氫(H2O2)了.
解 析
5、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
解 析
【解析】
A．SO2通入BaCl2溶液，未見沉淀，通入H2S與二氧化硫反應生成S沉淀，故A不選；
B．通入NH3溶液呈堿性，溶液中生成大量的SO32－離子，生成沉淀BaSO3，故B不選；
C．Cl2具有氧化性，在溶液中將SO2氧化為SO42－離子，生成沉淀BaSO4，故C不選；
D．SO2與CO2都不與BaCl2反應，并且所對應的酸都比鹽酸弱，通入SO2與CO2都不會生成沉淀，故D選；
6．下列現象或事實可用同一原理解釋的是( )
A．氯水和SO2使品紅溶液退色
B．濃硫酸和濃硝酸長期暴露在空氣中濃度降低
C．濃硫酸和濃硝酸都可以用鐵質容器儲運
D．SO2可使品紅和酸性高錳酸鉀溶液退色
C
7. 某化學課外興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應，用如圖所示的裝置進行實驗：
請回答下列問題：實驗中他們取 6.4 g 銅片和12 mL 18 mol·L－1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應停止，最后發現燒瓶中還有銅片剩余，該小組中的同學認為還有一定量的硫酸剩余。
① 寫出銅與濃硫酸反應的化學方程式：___________________________________________，實驗中若有m g銅參加了反應，則有_________mol 硫酸被_________ (填“氧化”或“還原”)，電子轉移數目為_________mol。
Cu＋2H2SO4(濃) ═══ CuSO4＋SO2↑＋2H2O
△
還原
② 下列試劑中，能證明反應停止后燒瓶中有硫酸剩余的是______ (填寫字母編號)。
A．硫酸鈉溶液 B．氯化鋇溶液
C．銀粉 D．碳酸鈉溶液
D
③為什么有一定量的硫酸剩余但未能使銅片完全溶解？你認為原因是____________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
隨著反應的進行，濃硫酸逐漸變為稀硫酸，稀硫酸不與銅反應
本課結束
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