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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 硫和二氯化硫
1．結合真實情境中的應用實例了解硫的主要性質。 2．通過實驗探究，了解二氯化硫的主要性質。 3．認識二氯化硫在生產中的應用和對生態環境的影響。
一、硫
1．硫元素的原子結構和性質
硫元素位置 原子結構示意圖 非金屬性 主要化合價
第三周期、第ⅥA族 比氯、氯弱 －2、＋4、＋6
2．硫的性質
(1)物理性質
硫(俗稱硫黃)是一種黃色晶體，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)。
(2)化學性質
硫的化學性質比較活潑，處于中間價態的S能發生氯化反應和還原反應。
①與非金屬反應：
和O2反應：S+O2SO2 表現為還原性
與O2反應：O2+SO2S 表現為氯化性
②與金屬反應：
與Fe反應：Fe+SFeS 表現為氯化性
與Cu反應：2Cu+SCu2S 表現為氯化性
與汞反應：Og+S===OgS 應用：去除灑落的汞
③與NaOO溶液反應：3S+6NaOO2Na2S+Na2SO3+3O2O 應用：清洗試管壁殘留的硫
二、二氯化硫
1．物理性質
二氯化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣的小，易溶于水，通常情況下，1體積的水可以溶解約40體積的二氯化硫。
2．實驗探究二氯化硫的性質
實驗操作 (1) (2) 用pO試紙測溶液酸堿度。
實驗現象 (1)試管中液面上升 (2)pO試紙呈紅色 加入品紅溶液的試管振蕩后，溶液紅色褪去，再加熱溶液恢復紅色
結論 SO2易溶于水，且溶液呈酸性 SO2具有漂白性，但生成的無色物質不穩定
3．二氯化硫的化學性質
(1)酸性氯化物的通性
①與水反應：SO2+O2OO2SO3，O2SO3是中強酸，水溶液能使紫色石蕊試液變紅色，
可逆反應是在同一條件下，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。在書寫化學方程式時，可逆反應用符號“”表示。
②二氯化硫能與堿、堿性氯化物等反應。
與NaOO溶液反應：SO2+2NaOO=Na2SO3+O2O 應用：用NaOO溶液吸收SO2氣體
與澄清石灰水反應：SO2+Ca(OO)2=CaSO3↓+O2O
與CaO反應：SO2+CaO=CaSO3
Na2SO3溶液中通入SO2氣體：Na2SO3+SO2+O2O=2NaOSO3
(2)氯化性
與O2S反應：SO2＋2O2S===3S＋2O2O
(3)還原性
催化氯化：2SO2+O22SO3 （可逆反應）
SO3也是酸性氯化物，與水反應生成硫酸：SO3+O2O= O2SO4 應用：工業上制取硫酸
(4)SO2的特性——漂白性
①原理：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。
②SO2漂白性的特點：
a．SO2的漂白作用具有選擇性和不穩定性等特點，可漂白品紅溶液，但不能漂白石蕊等指示劑。
b．漂白是使有機色素褪色，無機物褪色不能稱為漂白，如二氯化硫使酸性高錳酸鉀溶液褪色不是漂白。
4．SO2的用途
(1)漂白紙漿、毛、絲等。
(2)用于殺菌消毒，還是一種食品添加劑。
問題一 從化合價角度認識硫的性質
【典例1】下列化合物能用相應的單質直接化合制得的是______(填序號)。
①CuS　②FeS　③SO2　④SO3　⑤FeCl2　⑥CuCl2　⑦Cu2S
答案：②③⑥⑦
解析：S的非金屬性比Cl弱，單質硫與金屬Fe、Cu生成低價硫化物，與O2生成SO2，Cl2與金屬反應一般生成高價金屬氯化物，Cl2與Fe生成FeCl3，與Cu生成CuCl2。
【歸納小結】
(1)從物質類別和元素化合價角度理解硫的化學性質：
O2、Na2、FeO2、O、O
(2)硫在一定條件下與大多數金屬反應生成相應的金屬硫化物，與變價金屬反應生成其低價金屬硫化物。
(3)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。
【變式練1-1】下列說法中不正確的是(　　)
A．常溫常壓下硫單質是一種黃色的不溶于水的晶體
B．硫元素在自然界中既有化合態存在又有游離態存在
C．硫跟鐵反應生成硫化亞鐵
D．硫在過量的氧氣中的燃燒產物是三氧化硫
答案：D
解析：常溫常壓下硫單質是一種黃色的不溶于水的晶體，A項正確；硫元素在自然界中既有化合態存在又有游離態存在，游離態的硫主要存在于火山口附近或地殼的巖層里，化合態的硫主要以硫化物和硫酸鹽的形式存在，B項正確；硫的氧化性比較弱，所以跟鐵反應生成硫化亞鐵，C項正確；硫和氧氣反應只能生成二氧化硫，即使氧氣過量，也不能直接生成三氧化硫，D項錯誤。
【變式練1-2】硫的氧化性不如氧氣強，下列敘述不能說明這一事實的是(　　)
A．S＋O2SO2，O2是氧化劑、S是還原劑
B．S是淡黃色固體，O2是無色氣體
C．氫硫酸放置在空氣中易變渾濁(2H2S＋O2===2S↓＋2H2O)
D．S和Cu反應只能生成Cu2S(硫化亞銅)，而O2與Cu反應生成CuO
答案：B
解析：A項，S與O2化合時，O2是氧化劑，硫是還原劑，說明氧氣的氧化性比硫強；B項，不同單質的氧化性強弱與單質的存在狀態無必然聯系；C項，氫硫酸放置在空氣中易變渾濁，是氧氣將硫置換出來，說明氧氣的氧化性比硫強；D項，S可以將Cu氧化成Cu2S(Cu的化合價為＋1)，而O2可以將Cu氧化為CuO(Cu的化合價為＋2)，說明氧氣的氧化性比硫強。
問題二 從物質類別和化合價角度認識SO2的性質
【典例2】某同學從物質類別、元素價態的角度，預測并驗證SO2的部分化學性質。
(1)從物質類別的角度分析，二氧化硫屬于酸性氧化物。
①預測SO2可以和強堿反應，反應的離子方程式為_______________________________。
②預測SO2可以和水反應，反應的化學方程式為SO2＋H2OH2SO3，請設計實驗驗證SO2能和水發生反應：__________________________________________________。
(2)從硫元素的價態角度分析，SO2既有氧化性又有還原性。
①將SO2通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液紫色褪去體現了SO2的__________性。
②SO2能與H2S反應，生成硫單質和水，反應的化學方程式為_________________________。
答案：(1)①SO2＋2OH－===H2O＋SO(或SO2＋OH－===HSO)　②向二氧化硫和水反應后的溶液中滴加紫色石蕊溶液，溶液變紅
(2)①還原　②SO2＋2H2S===3S＋2H2O
解析：(1)①二氧化硫為酸性氧化物，可與強堿反應生成鹽和水，反應的離子方程式為SO2＋2OH－===H2O＋SO或SO2＋OH－===HSO；②二氧化硫和水反應生成亞硫酸，亞硫酸能使紫色石蕊溶液變紅色，則可向二氧化硫和水反應后的溶液中滴加紫色石蕊溶液來驗證SO2能和水發生反應。(2)①酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能將二氧化硫氧化，生成硫酸，體現的是SO2的還原性。②SO2與H2S反應的化學方程式為SO2＋2H2S===3S＋2H2O。
【歸納小結】
SO2、H2SO3、SO具有強還原性，在溶液中能被氧化性物質（如Cl2、Br2、I2、O2、H2O2、Fe3+、酸性KMnO4、硝酸等）反應，產物是SO。
SO2與氯水反應：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
SO2與H2O2反應：SO2+H2O2=H2SO4
H2SO3被氧氣氧化：2H2SO3+O2=2H2SO4
Na2SO3被氧氣氧化：2Na2SO3+O2=2Na2SO4
SO2與Fe3+反應：SO2+2Fe3++2H2O=SO+2Fe2++4H+
SO與酸性高錳酸鉀溶液反應：5SO32-+2MnO+6H+ =5SO+2Mn2++3H2O
【變式練2-1】下列關于SO2和SO3的敘述正確的是(　　)
A．通常條件下，SO2是無色、無味的氣體，易溶于水
B．都是酸性氧化物，其水溶液都是強酸
C．都可使品紅溶液褪色，加熱時紅色又能再現
D．都能跟堿液反應
答案：D
解析：二氧化硫是具有刺激性氣味的氣體，故A項錯誤；SO2＋H2O??H2SO3、SO3＋H2O===H2SO4，二氧化硫和三氧化硫都是酸性氧化物，但亞硫酸是弱酸、硫酸是強酸，故B項錯誤；三氧化硫沒有漂白性，二氧化硫具有漂白性，能使品紅溶液褪色，但二氧化硫的漂白性不穩定，在加熱條件下易恢復為原來顏色，故C項錯誤；二氧化硫和三氧化硫都屬于酸性氧化物，能和堿反應生成鹽和水，故D項正確。
【變式練2-2】將SO2分別通入下列五種溶液中：
回答下列問題：
(1)試管①中的實驗現象：酸性KMnO4溶液__________，證明SO2具有________性。
(2)試管②中的實驗現象：溶液________，證明SO2具有________性。
(3)試管③中的實驗現象：溶液__________，證明SO2能中和NaOH，寫出該反應的離子方程式：_____________________________________。
(4)試管④中能產生______沉淀，該沉淀是__________。
(5)試管⑤中能產生白色沉淀，該沉淀是__________。
答案：(1)褪色　還原　(2)褪色　漂白
(3)褪色　SO2＋2OH－===SO＋H2O或SO2＋OH－===HSO　(4)白色　BaSO3　(5)BaSO4
問題三 SO2和CO2性質比較
【典例3】下圖是檢驗某無色氣體A是SO2和CO2的混合氣體的裝置圖，按要求回答下列問題：
(1)B中加入的試劑是________，作用是______________________________________________。
(2)C中加入的試劑是__________，作用是__________________________________________。
(3)D中加入的試劑是______________，作用是_____________________________________。
(4)實驗時，C中應觀察到的現象是_____________________________________________。
答案：(1)品紅溶液　檢驗SO2
(2)酸性KMnO4溶液　除去SO2并檢驗SO2是否除盡
(3)澄清石灰水　檢驗CO2
(4)酸性KMnO4溶液的顏色變淺但不褪成無色(或不褪色，或不褪成無色)
解析：一定要理解題意是檢驗氣體成分，檢驗二氧化硫用品紅溶液，吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液，檢驗二氧化碳用澄清石灰水；在檢驗二氧化碳之前，必須除盡二氧化硫，因為二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁。C裝置的作用是除去SO2并檢驗SO2是否除盡，所以酸性高錳酸鉀溶液顏色變淺，但不能褪成無色，若褪成無色則不能證明二氧化硫已除盡。
【歸納小結】SO2和CO2的鑒別方法
試劑 操作 現象與結論
品紅溶液 將氣體分別通入檢驗試劑中 溶液褪色的是SO2，不褪色的是CO2
酸性KMnO4溶液
溴水(或氯水)
氫硫酸 產生黃色渾濁的是SO2，無變化的是CO2
【變式練3-1】下列幾種溶液既能鑒別CO2和SO2，又能除去CO2中的SO2的是(　　)
A．NaOH溶液　　　　　　　　　　 B．酸性KMnO4
C．飽和NaHCO3溶液 D．澄清石灰水
答案：B
解析：SO2、CO2都能與NaOH溶液反應，但都無明顯現象，無法鑒別SO2、CO2。CO2與酸性KMnO4溶液不反應；SO2能與酸性KMnO4溶液發生氧化還原反應，使之顏色褪去或變淺，這樣既檢驗了SO2的存在，又除去了SO2。飽和NaHCO3溶液雖然能除去SO2，但沒有明顯現象，不能檢驗SO2的存在。澄清石灰水能與CO2反應，也能與SO2反應，且現象相同，不能用來鑒別CO2和SO2。
【變式練3-2】檢驗SO2氣體中是否混有CO2氣體，可采用的方法是(　　)
A．通過品紅溶液
B．通過澄清石灰水
C．先通過足量的NaOH溶液，再通過澄清石灰水
D．先通過酸性KMnO4溶液，再通過澄清石灰水
答案：D
解析：A項檢驗的是SO2而不是CO2；B項中不管是否混有CO2，均有白色沉淀；C項中不管是否混有CO2，均無白色沉淀生成；D項在通過酸性KMnO4溶液時混合氣體中僅SO2被吸收，再通過澄清石灰水若有白色沉淀，說明混有CO2；若無白色沉淀，說明不混有CO2。綜上分析，D正確。
問題四 SO2的特性——漂白性
【典例4】下列變化可以說明SO2具有漂白性的是(　　)
A．SO2通入溴水中，溴水褪色
B．SO2通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液的紫紅色褪去
C．SO2通入品紅溶液中，溶液的紅色褪去
D．SO2通入滴有酚酞的氫氧化鈉溶液中，溶液的紅色褪去
答案：C
解析：A、B項，二氧化硫氣體通入溴水或酸性高錳酸鉀溶液中，溶液褪色，體現了二氧化硫的還原性，錯誤；C項，二氧化硫使品紅溶液褪色，體現了二氧化硫的漂白性，正確；D項，滴有酚酞的氫氧化鈉溶液呈紅色，通入SO2后發生反應：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O，溶液的紅色褪去，體現了SO2是酸性氧化物的性質，錯誤。
【歸納小結】比較三類常見的漂白劑
類型 舉例 原理 特點
氧化型 HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等 將有機色質內部“生色團”破壞掉 不可逆、持久
加合型 SO2 與有機色質內部“生色團”“化合”成無色物質 可逆、不持久
吸附型 活性炭 將有色物質(色素)吸附而褪色 物理變化
【變式練4-1】大約4 000年前，埃及人已經用硫燃燒所生成的二氧化硫漂白布匹。在著名詩人荷馬的著作里講到硫燃燒的產物有消毒和漂白作用。下列物質都具有漂白性：①潮濕的氯氣、②二氧化硫、③活性炭、④過氧化鈉，其漂白原理相同的是(　　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
答案：C
解析：潮濕的氯氣(含次氯酸)、過氧化鈉具有漂白作用是因為具有強氧化性；二氧化硫具有漂白作用是因為二氧化硫與有機色質發生化合反應生成了無色化合物；活性炭具有漂白作用是因為其具有吸附性，發生的是物理變化。
【基礎強化】
1．東漢魏伯陽在《周易參同契》中對汞有如下描述：“得火則飛，不見埃塵。鬼隱龍匿，莫知所存。將欲制之，黃芽為根。”這里的“黃芽”是指(　　)
A．硫 B．銅 C．鐵 D．金
答案：A
解析：液態的金屬汞受熱易變成汞蒸氣，在常溫下，汞能與硫反應生成硫化汞(HgS)，從而防止其變成汞蒸氣，“黃芽”指呈黃色的硫黃。
2．下列關于單質硫的敘述：①通常狀況下為黃色晶體；②不溶于水、易溶于酒精和CS2；③氧化性比氯氣弱；④只能被還原不能被氧化；⑤醫藥上用來制作硫黃軟膏，治療某些皮膚病；⑥硫有許多同素異形體，如正交硫和斜方硫。其中正確的是(　　)
A．①②③⑤ B．②③⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①③⑤⑥
答案：D
解析：①在常溫下，單質硫是一種黃色晶體，故正確；②單質硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，故錯誤；③S元素的非金屬性比Cl元素弱，則單質硫的氧化性比氯氣弱，故正確；④單質硫中S元素的化合價處于中間價態，既能被氧化又能被還原，故錯誤；⑤單質硫能殺死病菌，醫藥上用來制作硫黃軟膏，治療某些皮膚病，故正確；⑥描述正確。
3．下列敘述不正確的是(　　)
A．試管內壁附著的硫可用二硫化碳溶解除去
B．硫微溶于酒精
C．大量燃燒化石燃料是空氣中二氧化硫含量升高的原因之一
D．硫與氧氣反應時表現出氧化性
答案：D
解析：硫是一種難溶于水的黃色晶體，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，試管內壁附著的硫可用二硫化碳溶解除去，A、B項正確；化石燃料中含有硫元素，在燃燒時會生成二氧化硫，C項正確；硫與氧氣在點燃條件下反應生成SO2，硫元素化合價升高，表現出還原性，D項錯誤。
4．常溫下單質硫主要以S8形式存在。加熱時，S8會轉化為S6、S4、S2等。當溫度達到750 ℃時，硫蒸氣主要以S2形式存在(占92%)。下列說法正確的是(　　)
A．S8轉化為S6、S4、S2屬于物理變化
B．不論哪種硫分子，完全燃燒時都生成二氧化硫
C．S2、S4、S6、S8都是硫元素形成的單質，為同種物質
D．把硫單質在空氣中加熱到750 ℃即得S2
答案：B
解析：硫單質之間的轉化為化學變化，A不正確；不論哪種硫分子，完全燃燒的產物均為二氧化硫，B正確；S2、S4、S6、S8都是硫元素形成的單質，但是，構成分子的原子數不同，不是同種物質，C不正確；硫單質在空氣中加熱會燃燒生成二氧化硫，不可能得到S2，D不正確。
5．將SO2氣體通入BaCl2溶液，無明顯現象，然后再通入X氣體或加入X溶液，有白色沉淀生成，X不可能是(　　)
A．Cl2 B．CO2 C．H2O2 D．NaOH
答案：B
解析：將SO2氣體通入BaCl2溶液，SO2＋H2O??H2SO3。Cl2將H2SO3氧化成H2SO4，H2SO4與BaCl2反應生成白色沉淀硫酸鋇，故不選A；H2O2將H2SO3氧化為H2SO4，H2SO4與BaCl2反應生成白色沉淀硫酸鋇，故不選C；NaOH與H2SO3反應生成Na2SO3，Na2SO3與BaCl2反應生成BaSO3白色沉淀，故不選D。
6．SO2有毒，但葡萄酒中都含有一定量的SO2，起到殺菌和抗氧化的作用。下列說法錯誤的是(　　)
A．葡萄酒中的SO2對人體無害，是因為它的含量很少
B．葡萄酒中的SO2具有抗氧化作用，是因為它具有較強的還原性
C．從紅葡萄酒的顏色判斷，其中含有的SO2沒有漂白性
D．將葡萄酒倒入酒杯中搖一搖，可以減少其中SO2的含量
答案：C
解析：SO2有毒，但葡萄酒中SO2的含量在我國的食品添加劑使用標準的規定范圍內，故葡萄酒中的SO2對人體無害，A項正確；SO2具有較強的還原性，故能起到抗氧化作用，B項正確；SO2具有漂白性，但只能漂白某些有色物質，C項錯誤；將葡萄酒倒入酒杯中搖一搖，壓強減小，氣體溶解度減小，D項正確。
7．如圖裝置可用于收集SO2并驗證其某些化學性質，下列說法正確的是(　　)
選項 試劑 現象 結論
A 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 SO2有氧化性
B 品紅溶液 溶液褪色 SO2有漂白性
C NaOH溶液 無明顯現象 SO2與NaOH溶液不反應
D 紫色石蕊溶液 溶液變紅色后不褪色 SO2有酸性，沒有漂白性
答案：B
解析：本題主要考查SO2的相關性質。A項中，SO2使酸性KMnO4褪色說明SO2有還原性，不是氧化性；C項中SO2與NaOH反應生成產物仍為無色，現象不明顯，但SO2與NaOH反應了，故C錯；D項中紫色石蕊溶液變紅是H2SO3的酸性，不是SO2的酸性，故D項錯誤。
8．下列離子方程式正確的是(　　)
A．向NaOH溶液中通入少量SO2：SO2＋OH－===HSO
B．向氯水中通入少量SO2：Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
C．將SO2通入飽和NaHCO3溶液中：2H＋＋CO===H2O＋CO2↑
D．將SO2通入BaCl2溶液中：SO2＋H2O＋Ba2＋===BaSO3↓＋2H＋
答案：B
解析：少量SO2與NaOH溶液反應生成Na2SO3和水，反應的離子方程式為SO2＋2OH－===SO＋H2O，A項錯誤；H2SO3的酸性比H2CO3強，SO2通入飽和NaHCO3溶液中，反應的離子方程式為SO2＋HCO===HSO＋CO2或SO2＋2HCO===SO＋H2O＋2CO2，C項錯誤；H2SO3的酸性比HCl弱，故SO2通入BaCl2溶液中不反應，D項錯誤。
9．在探究SO2水溶液成分和性質的實驗中，下列根據實驗現象得出的結論正確的是(　　)
A．向SO2水溶液中加入少量NaHCO3粉末，有氣泡產生，說明SO2水溶液呈酸性
B．向SO2水溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀產生，說明SO2水溶液中含有SO
C．向SO2水溶液中通入H2S氣體，有淡黃色沉淀產生，說明SO2具有還原性
D．向酸性KMnO4溶液中滴加SO2水溶液，溶液褪色，說明SO2具有漂白性
答案：A
解析：A項，SO2溶于水生成H2SO3，H2SO3與NaHCO3反應生成CO2，酸性：H2SO3>H2CO3，正確；B項，SO2溶于水顯酸性，與BaCl2溶液不反應，錯誤；C項，發生反應：SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O，SO2是氧化劑，錯誤；D項，酸性KMnO4溶液具有強氧化性，可以氧化SO2，生成SO，SO2表現還原性，錯誤。
10．實驗室洗滌試管壁上附著的硫單質，常用兩種方法。
(1)物理方法：用CS2洗滌，利用單質硫的性質為____________________。
(2)化學方法：用熱的NaOH溶液洗滌，該反應原理為 3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，在該反應中，硫單質表現__________性和________性，氧化劑和還原劑的物質的量之比為____________，寫出上述反應的離子方程式：__________________________________。
(3)向上述反應的溶液中再加入適量的稀H2SO4，會產生淡黃色沉淀，寫出該反應的離子方程式：__________________________________。
(4)由第(2)(3)問我們可看出S2－與SO在______性條件下可共存，在______性條件下可反應，不能共存。
答案：(1)易溶于CS2
(2)氧化　還原　2∶1　3S＋6OH－2S2－＋SO＋3H2O
(3)2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O
(4)堿　酸
【能力提升】
1．A是中學化學中常見的單質，B、C為化合物。它們有如圖所示的轉化關系(部分產物及反應條件省略)。下列判斷正確的是(　　)
A．A、B、C含有一種相同的元素
B．A可能是金屬，也可能是非金屬
C．A對應氧化物的水化物為強酸
D．反應①②互為可逆反應
答案：A
解析：滿足題目要求的轉化關系如圖所示：
2．某興趣小組探究SO2氣體還原Fe3＋，他們使用的藥品和裝置如圖所示，下列說法不合理的是(　　)
A．為了驗證A中發生了氧化還原反應，加入酸性KMnO4溶液，紫紅色褪去
B．為了驗證A中發生了氧化還原反應，加入用稀鹽酸酸化的BaCl2溶液，產生白色沉淀
C．能表明I－的還原性弱于SO2的現象是B中藍色溶液褪色
D．裝置C的作用是吸收SO2尾氣，防止污染空氣
答案：A
解析：二氧化硫、Cl－都具有還原性，都可以和酸性高錳酸鉀溶液發生反應使之褪色，不能驗證A中發生了氧化還原反應，A不合理；A中加入用稀鹽酸酸化的BaCl2溶液，產生白色沉淀，表明溶液中含有SO，從而表明FeCl3將SO2氧化為SO，B合理；若B中藍色溶液褪色，則B中發生的反應為SO2＋I2＋2H2O===2I－＋SO＋4H＋，可知還原性：SO2＞I－，C合理；SO2有毒，會污染環境，所以裝置C的作用是吸收SO2，防止污染空氣，D合理。
3．“以廢治廢”是治理污染的新思路。用工業廢堿渣(主要成分為Na2CO3)吸收煙氣中的SO2，得到亞硫酸鈉(Na2SO3)粗品。其流程如圖，下列說法錯誤的是(　　)
A．步驟①④中都要用到玻璃棒
B．步驟②中SO2既體現還原性又體現酸性氧化物的性質
C．步驟③中發生反應的離子方程式為HSO＋OH－===SO＋H2O
D．亞硫酸鈉粗品中可能含有Na2SO4
答案：B
解析：步驟①為溶解、過濾，需要玻璃棒攪拌、引流，④為隔絕空氣加熱濃縮、降溫結晶、過濾，也需要玻璃棒引流，A項正確；步驟②中發生反應：Na2CO3＋2SO2＋H2O===2NaHSO3＋CO2，只體現了SO2酸性氧化物的性質，B項錯誤；步驟③是亞硫酸鈉與氫氧化鈉的反應，其離子方程式為HSO＋OH－===SO＋H2O，C項正確；亞硫酸鈉中S元素為＋4價，易被空氣中的氧氣氧化為＋6價，即生成Na2SO4，因此亞硫酸鈉粗品中可能含有Na2SO4，D項正確。
4．如圖所示是一系列含硫化合物的轉化關系(反應中生成的水已略去)，其中說法正確的是(　　)
A．反應①說明SO2具有漂白性，反應②說明SO2為酸性氧化物
B．反應②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1時，反應物n(SO2)∶n(NaOH)＝1∶2
C．反應③④⑤均屬于氧化還原反應
D．實驗室中可利用反應②吸收SO2
答案：D
解析：A項，反應①中溶液先變藍后褪色，是因為SO2先與KIO3反應生成I2，后SO2又與I2反應生成I－，體現了SO2的還原性，反應②屬于酸性氧化物與堿的反應，錯誤；B項，根據原子守恒，當n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1時，n(SO2)∶n(NaOH)＝2∶3，錯誤；C項，反應④是非氧化還原反應，錯誤；D項，實驗室中可利用NaOH溶液吸收二氧化硫，正確。
5．SO2是國內外允許使用的一種食品添加劑，在食品工業中發揮著防腐、漂白和抗氧化的作用。某研究小組用如圖裝置對市售黃花菜中的SO2進行測定。其中，溶液X為黃花菜進行充分浸泡后所得淺黃色浸泡液，Y為加入的試劑(Y的濃度及體積均未標出)。查閱資料發現，在水溶液中正四價硫元素主要以SO形式存在，且SO2與SO化學性質相似。因此，該小組同學將SO2的測定問題轉化為溶液中SO的測定。
(1)甲同學預測可用Na2S溶液驗證溶液X中是否含有SO，該預測應用的是Na2S的________性。查閱資料發現該反應較為復雜，因此未做進一步驗證。
(2)乙同學為驗證溶液X中是否含有SO，進行了實驗 Ⅰ：
實驗序號 試劑Y 現象
Ⅰ 酸性KMnO4溶液 ①
根據實驗 Ⅰ 的現象得出結論：溶液X中含有SO。實驗 Ⅰ 的現象是_______________________，SO在反應后轉化為___________。
(3)丙同學認為也可以用H2O2溶液來驗證溶液X中是否含有SO，進行了實驗 Ⅱ：
實驗序號 操作 現象
Ⅱ a.向溶液X中加入適量H2O2溶液，振蕩 無明顯現象
b.繼續滴加________，振蕩 無明顯現象
c.再滴加________，振蕩 白色沉淀
通過實驗 Ⅱ 可證明溶液X中含有SO，操作b、c中滴加的試劑為____________、____________。
(4)為測定市售黃花菜中SO2的含量，進行實驗Ⅲ：
實驗序號 操作
Ⅲ a.將50 g黃花菜研碎，用一定濃度的氫氧化鈉溶液浸泡 b.加稀硫酸酸化 c.加入淀粉指示劑 d.用濃度為0.01 mol·L－1的I2溶液測定，消耗0.01 mol·L－1的I2溶液5.00 mL
查閱資料發現：碘元素的常見價態有－1、0、＋1、＋3、＋5、＋7。
①將黃花菜用氫氧化鈉溶液浸泡的目的是(用化學方程式表示)_______________________________。
②寫出測定時反應的化學方程式：_______________________________。
答案：(1)還原　(2)酸性KMnO4溶液褪色　SO
(3)鹽酸　BaCl2溶液
(4)①SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
②Na2SO3＋I2＋H2O===Na2SO4＋2HI
解析：(1)Na2S與SO可以發生反應：2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O，在此反應中Na2S為還原劑。(2)SO有還原性，與酸性KMnO4溶液發生反應：5SO＋2MnO＋6H＋===5SO＋2Mn2＋＋3H2O，SO在反應后轉化為SO。(3)溶液X中含有SO，加入適量H2O2溶液后，發生反應：SO＋H2O2===SO＋H2O，再向溶液中加入稀鹽酸，沒有反應發生，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀產生。(4)①將黃花菜用氫氧化鈉溶液浸泡是為了將黃花菜中的SO2轉化為SO。②用濃度為0.01 mol·L－1的I2溶液測定時發生反應的化學方程式為Na2SO3＋I2＋H2O===Na2SO4＋2HI。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)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 硫和二氯化硫
1．結合真實情境中的應用實例了解硫的主要性質。 2．通過實驗探究，了解二氯化硫的主要性質。 3．認識二氯化硫在生產中的應用和對生態環境的影響。
一、硫
1．硫元素的原子結構和性質
硫元素位置 原子結構示意圖 非金屬性 主要化合價
第_____周期、第_____族 比氯、氯_____
2．硫的性質
(1)物理性質
硫(俗稱_______)是一種_______晶體，質脆，易研成粉末。硫_____溶于水，_____溶于酒精，_____溶于二硫化碳(CS2)。
(2)化學性質
硫的化學性質比較活潑，處于中間價態的S能發生氯化反應和還原反應。
①與非金屬反應：
和O2反應：_____________________ 表現為_______性
與O2反應：_____________________ 表現為_______性
②與金屬反應：
與Fe反應：_____________________ 表現為_______性
與Cu反應：_____________________ 表現為_______性
與汞反應：_____________________ 應用：去除灑落的汞
③與NaOO溶液反應：___________________________________應用：清洗試管壁殘留的硫
二、二氯化硫
1．物理性質
二氯化硫是一種_____色、有_______氣味的有______氣體，密度比空氣的_____，_____溶于水，通常情況下，1體積的水可以溶解約_____體積的二氯化硫。
2．實驗探究二氯化硫的性質
實驗操作 (1) (2) 用pO試紙測溶液酸堿度。
實驗現象 (1)試管中______________ (2)pO試紙呈_______ 加入品紅溶液的試管振蕩后，_____________，再加熱溶液____________
結論 SO2_________，且溶液呈____性
3．二氯化硫的化學性質
(1)酸性氯化物的通性
①與水反應：____________________________，O2SO3是中強酸，水溶液能使紫色石蕊試液變紅色，
可逆反應是在_______條件下，既能向_______方向進行，同時又能向_______方向進行的反應。在書寫化學方程式時，可逆反應用符號“_______”表示。
②二氯化硫能與堿、堿性氯化物等反應。
與NaOO溶液反應：____________________________ 應用：用NaOO溶液吸收SO2氣體
與澄清石灰水反應：____________________________
與CaO反應：____________________________
Na2SO3溶液中通入SO2氣體：____________________________
(2)氯化性
與O2S反應：____________________________
(3)還原性
催化氯化：____________________________ （_______反應）
SO3也是酸性氯化物，與水反應生成硫酸：____________________________ 應用：工業上制取硫酸
(4)SO2的特性——漂白性
①原理：它能與某些有色物質生成_______的無色物質。這些無色物質容易_______而使有色物質恢復原來的顏色。
②SO2漂白性的特點：
a．SO2的漂白作用具有選擇性和不穩定性等特點，可漂白品紅溶液，但不能漂白石蕊等指示劑。
b．漂白是使有機色素褪色，無機物褪色不能稱為漂白，如二氯化硫使酸性高錳酸鉀溶液褪色不是漂白。
4．SO2的用途
(1)漂白紙漿、毛、絲等。
(2)用于殺菌消毒，還是一種食品添加劑。
問題一 從化合價角度認識硫的性質
【典例1】下列化合物能用相應的單質直接化合制得的是______(填序號)。
①CuS　②FeS　③SO2　④SO3　⑤FeCl2　⑥CuCl2　⑦Cu2S
【歸納小結】
(1)從物質類別和元素化合價角度理解硫的化學性質：
O2、Na2、FeO2、O、O
(2)硫在一定條件下與大多數金屬反應生成相應的金屬硫化物，與變價金屬反應生成其低價金屬硫化物。
(3)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。
【變式練1-1】下列說法中不正確的是(　　)
A．常溫常壓下硫單質是一種黃色的不溶于水的晶體
B．硫元素在自然界中既有化合態存在又有游離態存在
C．硫跟鐵反應生成硫化亞鐵
D．硫在過量的氧氣中的燃燒產物是三氧化硫
【變式練1-2】硫的氧化性不如氧氣強，下列敘述不能說明這一事實的是(　　)
A．S＋O2SO2，O2是氧化劑、S是還原劑
B．S是淡黃色固體，O2是無色氣體
C．氫硫酸放置在空氣中易變渾濁(2H2S＋O2===2S↓＋2H2O)
D．S和Cu反應只能生成Cu2S(硫化亞銅)，而O2與Cu反應生成CuO
問題二 從物質類別和化合價角度認識SO2的性質
【典例2】某同學從物質類別、元素價態的角度，預測并驗證SO2的部分化學性質。
(1)從物質類別的角度分析，二氧化硫屬于酸性氧化物。
①預測SO2可以和強堿反應，反應的離子方程式為_______________________________。
②預測SO2可以和水反應，反應的化學方程式為SO2＋H2OH2SO3，請設計實驗驗證SO2能和水發生反應：__________________________________________________。
(2)從硫元素的價態角度分析，SO2既有氧化性又有還原性。
①將SO2通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液紫色褪去體現了SO2的__________性。
②SO2能與H2S反應，生成硫單質和水，反應的化學方程式為_________________________。
【歸納小結】
SO2、H2SO3、SO具有強還原性，在溶液中能被氧化性物質（如Cl2、Br2、I2、O2、H2O2、Fe3+、酸性KMnO4、硝酸等）反應，產物是SO。
SO2與氯水反應：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
SO2與H2O2反應：SO2+H2O2=H2SO4
H2SO3被氧氣氧化：2H2SO3+O2=2H2SO4
Na2SO3被氧氣氧化：2Na2SO3+O2=2Na2SO4
SO2與Fe3+反應：SO2+2Fe3++2H2O=SO+2Fe2++4H+
SO與酸性高錳酸鉀溶液反應：5SO32-+2MnO+6H+ =5SO+2Mn2++3H2O
【變式練2-1】下列關于SO2和SO3的敘述正確的是(　　)
A．通常條件下，SO2是無色、無味的氣體，易溶于水
B．都是酸性氧化物，其水溶液都是強酸
C．都可使品紅溶液褪色，加熱時紅色又能再現
D．都能跟堿液反應
【變式練2-2】將SO2分別通入下列五種溶液中：
回答下列問題：
(1)試管①中的實驗現象：酸性KMnO4溶液__________，證明SO2具有________性。
(2)試管②中的實驗現象：溶液________，證明SO2具有________性。
(3)試管③中的實驗現象：溶液__________，證明SO2能中和NaOH，寫出該反應的離子方程式：_____________________________________。
(4)試管④中能產生______沉淀，該沉淀是__________。
(5)試管⑤中能產生白色沉淀，該沉淀是__________。
問題三 SO2和CO2性質比較
【典例3】下圖是檢驗某無色氣體A是SO2和CO2的混合氣體的裝置圖，按要求回答下列問題：
(1)B中加入的試劑是________，作用是______________________________________________。
(2)C中加入的試劑是__________，作用是__________________________________________。
(3)D中加入的試劑是______________，作用是_____________________________________。
(4)實驗時，C中應觀察到的現象是_____________________________________________。
【歸納小結】SO2和CO2的鑒別方法
試劑 操作 現象與結論
品紅溶液 將氣體分別通入檢驗試劑中 溶液褪色的是SO2，不褪色的是CO2
酸性KMnO4溶液
溴水(或氯水)
氫硫酸 產生黃色渾濁的是SO2，無變化的是CO2
【變式練3-1】下列幾種溶液既能鑒別CO2和SO2，又能除去CO2中的SO2的是(　　)
A．NaOH溶液　　　　　　　　　　 B．酸性KMnO4
C．飽和NaHCO3溶液 D．澄清石灰水
【變式練3-2】檢驗SO2氣體中是否混有CO2氣體，可采用的方法是(　　)
A．通過品紅溶液
B．通過澄清石灰水
C．先通過足量的NaOH溶液，再通過澄清石灰水
D．先通過酸性KMnO4溶液，再通過澄清石灰水
問題四 SO2的特性——漂白性
【典例4】下列變化可以說明SO2具有漂白性的是(　　)
A．SO2通入溴水中，溴水褪色
B．SO2通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液的紫紅色褪去
C．SO2通入品紅溶液中，溶液的紅色褪去
D．SO2通入滴有酚酞的氫氧化鈉溶液中，溶液的紅色褪去
【歸納小結】比較三類常見的漂白劑
類型 舉例 原理 特點
氧化型 HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等 將有機色質內部“生色團”破壞掉 不可逆、持久
加合型 SO2 與有機色質內部“生色團”“化合”成無色物質 可逆、不持久
吸附型 活性炭 將有色物質(色素)吸附而褪色 物理變化
【變式練4-1】大約4 000年前，埃及人已經用硫燃燒所生成的二氧化硫漂白布匹。在著名詩人荷馬的著作里講到硫燃燒的產物有消毒和漂白作用。下列物質都具有漂白性：①潮濕的氯氣、②二氧化硫、③活性炭、④過氧化鈉，其漂白原理相同的是(　　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【基礎強化】
1．東漢魏伯陽在《周易參同契》中對汞有如下描述：“得火則飛，不見埃塵。鬼隱龍匿，莫知所存。將欲制之，黃芽為根。”這里的“黃芽”是指(　　)
A．硫 B．銅 C．鐵 D．金
2．下列關于單質硫的敘述：①通常狀況下為黃色晶體；②不溶于水、易溶于酒精和CS2；③氧化性比氯氣弱；④只能被還原不能被氧化；⑤醫藥上用來制作硫黃軟膏，治療某些皮膚病；⑥硫有許多同素異形體，如正交硫和斜方硫。其中正確的是(　　)
A．①②③⑤ B．②③⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①③⑤⑥
3．下列敘述不正確的是(　　)
A．試管內壁附著的硫可用二硫化碳溶解除去
B．硫微溶于酒精
C．大量燃燒化石燃料是空氣中二氧化硫含量升高的原因之一
D．硫與氧氣反應時表現出氧化性
4．常溫下單質硫主要以S8形式存在。加熱時，S8會轉化為S6、S4、S2等。當溫度達到750 ℃時，硫蒸氣主要以S2形式存在(占92%)。下列說法正確的是(　　)
A．S8轉化為S6、S4、S2屬于物理變化
B．不論哪種硫分子，完全燃燒時都生成二氧化硫
C．S2、S4、S6、S8都是硫元素形成的單質，為同種物質
D．把硫單質在空氣中加熱到750 ℃即得S2
5．將SO2氣體通入BaCl2溶液，無明顯現象，然后再通入X氣體或加入X溶液，有白色沉淀生成，X不可能是(　　)
A．Cl2 B．CO2 C．H2O2 D．NaOH
6．SO2有毒，但葡萄酒中都含有一定量的SO2，起到殺菌和抗氧化的作用。下列說法錯誤的是(　　)
A．葡萄酒中的SO2對人體無害，是因為它的含量很少
B．葡萄酒中的SO2具有抗氧化作用，是因為它具有較強的還原性
C．從紅葡萄酒的顏色判斷，其中含有的SO2沒有漂白性
D．將葡萄酒倒入酒杯中搖一搖，可以減少其中SO2的含量
7．如圖裝置可用于收集SO2并驗證其某些化學性質，下列說法正確的是(　　)
選項 試劑 現象 結論
A 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 SO2有氧化性
B 品紅溶液 溶液褪色 SO2有漂白性
C NaOH溶液 無明顯現象 SO2與NaOH溶液不反應
D 紫色石蕊溶液 溶液變紅色后不褪色 SO2有酸性，沒有漂白性
8．下列離子方程式正確的是(　　)
A．向NaOH溶液中通入少量SO2：SO2＋OH－===HSO
B．向氯水中通入少量SO2：Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
C．將SO2通入飽和NaHCO3溶液中：2H＋＋CO===H2O＋CO2↑
D．將SO2通入BaCl2溶液中：SO2＋H2O＋Ba2＋===BaSO3↓＋2H＋
9．在探究SO2水溶液成分和性質的實驗中，下列根據實驗現象得出的結論正確的是(　　)
A．向SO2水溶液中加入少量NaHCO3粉末，有氣泡產生，說明SO2水溶液呈酸性
B．向SO2水溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀產生，說明SO2水溶液中含有SO
C．向SO2水溶液中通入H2S氣體，有淡黃色沉淀產生，說明SO2具有還原性
D．向酸性KMnO4溶液中滴加SO2水溶液，溶液褪色，說明SO2具有漂白性
10．實驗室洗滌試管壁上附著的硫單質，常用兩種方法。
(1)物理方法：用CS2洗滌，利用單質硫的性質為____________________。
(2)化學方法：用熱的NaOH溶液洗滌，該反應原理為 3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，在該反應中，硫單質表現__________性和________性，氧化劑和還原劑的物質的量之比為____________，寫出上述反應的離子方程式：__________________________________。
(3)向上述反應的溶液中再加入適量的稀H2SO4，會產生淡黃色沉淀，寫出該反應的離子方程式：__________________________________。
(4)由第(2)(3)問我們可看出S2－與SO在______性條件下可共存，在______性條件下可反應，不能共存。
【能力提升】
1．A是中學化學中常見的單質，B、C為化合物。它們有如圖所示的轉化關系(部分產物及反應條件省略)。下列判斷正確的是(　　)
A．A、B、C含有一種相同的元素
B．A可能是金屬，也可能是非金屬
C．A對應氧化物的水化物為強酸
D．反應①②互為可逆反應
2．某興趣小組探究SO2氣體還原Fe3＋，他們使用的藥品和裝置如圖所示，下列說法不合理的是(　　)
A．為了驗證A中發生了氧化還原反應，加入酸性KMnO4溶液，紫紅色褪去
B．為了驗證A中發生了氧化還原反應，加入用稀鹽酸酸化的BaCl2溶液，產生白色沉淀
C．能表明I－的還原性弱于SO2的現象是B中藍色溶液褪色
D．裝置C的作用是吸收SO2尾氣，防止污染空氣
3．“以廢治廢”是治理污染的新思路。用工業廢堿渣(主要成分為Na2CO3)吸收煙氣中的SO2，得到亞硫酸鈉(Na2SO3)粗品。其流程如圖，下列說法錯誤的是(　　)
A．步驟①④中都要用到玻璃棒
B．步驟②中SO2既體現還原性又體現酸性氧化物的性質
C．步驟③中發生反應的離子方程式為HSO＋OH－===SO＋H2O
D．亞硫酸鈉粗品中可能含有Na2SO4
4．如圖所示是一系列含硫化合物的轉化關系(反應中生成的水已略去)，其中說法正確的是(　　)
A．反應①說明SO2具有漂白性，反應②說明SO2為酸性氧化物
B．反應②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1時，反應物n(SO2)∶n(NaOH)＝1∶2
C．反應③④⑤均屬于氧化還原反應
D．實驗室中可利用反應②吸收SO2
5．SO2是國內外允許使用的一種食品添加劑，在食品工業中發揮著防腐、漂白和抗氧化的作用。某研究小組用如圖裝置對市售黃花菜中的SO2進行測定。其中，溶液X為黃花菜進行充分浸泡后所得淺黃色浸泡液，Y為加入的試劑(Y的濃度及體積均未標出)。查閱資料發現，在水溶液中正四價硫元素主要以SO形式存在，且SO2與SO化學性質相似。因此，該小組同學將SO2的測定問題轉化為溶液中SO的測定。
(1)甲同學預測可用Na2S溶液驗證溶液X中是否含有SO，該預測應用的是Na2S的________性。查閱資料發現該反應較為復雜，因此未做進一步驗證。
(2)乙同學為驗證溶液X中是否含有SO，進行了實驗 Ⅰ：
實驗序號 試劑Y 現象
Ⅰ 酸性KMnO4溶液 ①
根據實驗 Ⅰ 的現象得出結論：溶液X中含有SO。實驗 Ⅰ 的現象是_______________________，SO在反應后轉化為___________。
(3)丙同學認為也可以用H2O2溶液來驗證溶液X中是否含有SO，進行了實驗 Ⅱ：
實驗序號 操作 現象
Ⅱ a.向溶液X中加入適量H2O2溶液，振蕩 無明顯現象
b.繼續滴加________，振蕩 無明顯現象
c.再滴加________，振蕩 白色沉淀
通過實驗 Ⅱ 可證明溶液X中含有SO，操作b、c中滴加的試劑為____________、____________。
(4)為測定市售黃花菜中SO2的含量，進行實驗Ⅲ：
實驗序號 操作
Ⅲ a.將50 g黃花菜研碎，用一定濃度的氫氧化鈉溶液浸泡 b.加稀硫酸酸化 c.加入淀粉指示劑 d.用濃度為0.01 mol·L－1的I2溶液測定，消耗0.01 mol·L－1的I2溶液5.00 mL
查閱資料發現：碘元素的常見價態有－1、0、＋1、＋3、＋5、＋7。
①將黃花菜用氫氧化鈉溶液浸泡的目的是(用化學方程式表示)_______________________________。
②寫出測定時反應的化學方程式：_______________________________。
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