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5.1.3不同價態含硫物質的轉化(課件 教案 學案,三份打包)

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  1. 二一教育資源

5.1.3不同價態含硫物質的轉化(課件 教案 學案,三份打包)

資源簡介

基礎課時3 不同價態含硫物質的轉化
學習目標 1.認識硫元素在物質中可以具有不同價態,可以通過氧化還原反應實現不同價態含硫物質的轉化。2.能從物質類別、元素價態變化的視角,說明硫及其化合物的轉化路徑,設計實驗進行初步驗證,并能分析、解釋有關實驗現象。
一、自然界中硫的存在與轉化
問題探究
問題1 火山噴發時,噴口附近會產生硫酸或亞硫酸。你能簡單表示出硫酸或亞硫酸是如何轉化生成的嗎 (示例:SO3—→H2SO4)
                                         
                                         
問題2 向Na2S溶液中通入二氧化硫氣體會反應生成黃色的硫沉淀,你能利用氧化還原反應的知識分析負二價硫和正四價硫的表現的性質嗎
                                         
                                         
問題3 根據濃硫酸與銅發生的反應,從氧化還原的角度分析硫酸表現的性質及實質。
                                         
                                         
問題4 把硫粉和還原鐵粉混合均勻,用在酒精燈加熱的玻璃棒插在混合物中間,發現粉末劇烈反應,移開玻璃棒繼續保持紅熱。該反應是放熱反應還是吸熱反應 從氧化還原反應角度分析說明硫表現什么性質 反應過程中還可能發生哪些反應
                                         
                                         
【探究歸納】
借助硫元素的價類二維圖理解物質間的轉化關系
(1)相同價態硫的轉化是通過酸、堿反應實現。如:
其中②③④反應的化學方程式分別為H2SO3+2NaOH===Na2SO3+2H2O;Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑;SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3。
(2)不同價態硫的轉化是通過氧化還原反應實現的。硫元素常見的化合價有-2、0、+4、+6價,可以通過氧化還原反應實現不同價態含硫物質的相互轉化。
當硫元素的化合價升高或降低時,一般升高或降低到其相鄰的價態,即臺階式升降,可用下圖表示。
①含硫物質的連續氧化
硫元素
②歸中規律
當硫元素的高價態粒子與低價態粒子反應時,一般生成中間價態,如2H2S+SO2===3S+2H2O,2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O。
1.如圖是硫元素在自然界中的循環示意圖,下列說法不正確的是 (  )
A.硫在自然界只有游離態
B.煤中含有硫元素,燃煤中加入生石灰可脫硫
C.硫具有弱氧化性,和變價金屬反應,通常將金屬氧化成低價態
D.硫化氫溶于水得到氫硫酸,氫硫酸是弱酸,能與堿、堿性氧化物反應
2.下列過程中硫元素被還原的是 (  )
A.S→SO2 B.H2SO4→SO2
C.Na2S→H2S D.H2S→S
3. 硫及其化合物的類別與價態關系如圖所示。下列說法不正確的是 (  )
A.a在空氣中充分燃燒可生成b
B.d的濃溶液可以干燥氣體b
C.a與鐵粉混合加熱生成Fe2S3
D.c可與水反應生成d
二、實驗室中研究不同價態含硫物質的轉化
1.硫的化合價與性質的關系
2.實驗探究含硫物質的轉化
序 號 轉化目標 (價態變化) 轉化前 含硫物質 選擇 試劑 轉化后 含硫物質 預期現象
① -2→0 Na2S溶液 或H2S 溶液 氯水 S 溶液黃綠色褪去,有黃色沉淀產生
② -2→+4 H2S O2 SO2 充分燃燒,產生刺激性氣味氣體
序 號 轉化目標 (價態變化) 轉化前 含硫物質 選擇 試劑 轉化后 含硫物質 預期現象
③ 0→-2 S粉末 Na Na2S 產生輕微的爆炸聲
④ 0→+4 S粉末 濃硫酸 SO2 有刺激性氣味氣體產生
⑤ +4→0 SO2 H2S S 有黃色固體產生
⑥ +6→+4 濃硫酸 Cu SO2 紅色固體溶解,有刺激性氣味氣體產生;加入水中稀釋溶液變藍
⑦ +4→+6 Na2SO3 溶液 KMnO4 溶液 Na2SO4 溶液紫紅色褪去
                
1.下列關于不同價態含硫物質的轉化實驗中,硫元素的化合價變化合理的是 (  )
A.圖Ⅰ:0價→+2價 B.圖Ⅱ:0價→+6價
C.圖Ⅲ:+4價→+6價 D.圖Ⅳ:+6價→+4價
2.某小組同學設計實驗實現幾種價態硫元素的轉化。
可選用的實驗藥品如下:
①Na2SO3溶液 ②濃硫酸 ③Na2S溶液 ④稀硫酸 ⑤酸性KMnO4溶液 ⑥品紅溶液 ⑦銅片
實驗序號 預期轉化 選擇試劑(填序號) 證明實現轉化的現象

ⅱ ①、③、④ 黃色沉淀
ⅲ ②、⑦、⑥
(1)實驗ⅰ選擇的試劑是①和      (填序號),該轉化利用了Na2SO3的      性。
(2)實驗ⅱ實現了    價S向    價S的轉化。
(3)實驗ⅲ中發生反應的化學方程式是                        。
:課后完成 第五章 基礎課時3
階段重點突破練(一)基礎課時3 不同價態含硫物質的轉化
學習目標 1.認識硫元素在物質中可以具有不同價態,可以通過氧化還原反應實現不同價態含硫物質的轉化。2.能從物質類別、元素價態變化的視角,說明硫及其化合物的轉化路徑,設計實驗進行初步驗證,并能分析、解釋有關實驗現象。
一、自然界中硫的存在與轉化
問題探究
問題1 火山噴發時,噴口附近會產生硫酸或亞硫酸。你能簡單表示出硫酸或亞硫酸是如何轉化生成的嗎 (示例:SO3H2SO4)
提示 
問題2 向Na2S溶液中通入二氧化硫氣體會反應生成黃色的硫沉淀,你能利用氧化還原反應的知識分析負二價硫和正四價硫的表現的性質嗎
提示 硫元素有-2、0、+4、+6幾種價態,Na2S中-2價硫只具有還原性,失電子,化合價升高,生成硫單質;SO2中的S為+4價,得電子化合價降低生成硫單質,表現氧化性。
問題3 根據濃硫酸與銅發生的反應,從氧化還原的角度分析硫酸表現的性質及實質。
提示 反應生成硫酸銅和二氧化硫,說明濃硫酸中+6硫的氧化性很強,能氧化活動性很弱的金屬銅而被還原為+4價硫,表現氧化性。
問題4 把硫粉和還原鐵粉混合均勻,用在酒精燈加熱的玻璃棒插在混合物中間,發現粉末劇烈反應,移開玻璃棒繼續保持紅熱。該反應是放熱反應還是吸熱反應 從氧化還原反應角度分析說明硫表現什么性質 反應過程中還可能發生哪些反應
提示 停止加熱后,藥品繼續保持紅熱,說明反應繼續進行,該反應為放熱反應,單質硫為0價,化合價可以降低為-2價,表現氧化性。可能發生的反應:Fe+SFeS;S+O2SO2(有刺激性氣味的氣體生成);3Fe+2O2Fe3O4。
【探究歸納】
借助硫元素的價類二維圖理解物質間的轉化關系
(1)相同價態硫的轉化是通過酸、堿反應實現。
如:
其中②③④反應的化學方程式分別為H2SO3+2NaOH===Na2SO3+2H2O;Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑;SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3。
(2)不同價態硫的轉化是通過氧化還原反應實現的。硫元素常見的化合價有-2、0、+4、+6價,可以通過氧化還原反應實現不同價態含硫物質的相互轉化。
當硫元素的化合價升高或降低時,一般升高或降低到其相鄰的價態,即臺階式升降,可用下圖表示。
①含硫物質的連續氧化
硫元素
②歸中規律
當硫元素的高價態粒子與低價態粒子反應時,一般生成中間價態,如2H2S+SO2===3S+2H2O,2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O。
1.如圖是硫元素在自然界中的循環示意圖,下列說法不正確的是 (  )
A.硫在自然界只有游離態
B.煤中含有硫元素,燃煤中加入生石灰可脫硫
C.硫具有弱氧化性,和變價金屬反應,通常將金屬氧化成低價態
D.硫化氫溶于水得到氫硫酸,氫硫酸是弱酸,能與堿、堿性氧化物反應
答案 A
解析 A項,S元素在自然界中既有S單質,也有H2S、S、有機硫,故硫元素在自然界既有游離態又有化合態;B項,煤中含有硫元素,煤燃燒時其中的S變為SO2,可與CaO、O2反應產生CaSO4,可減少大氣中S的含量,達到脫硫的目的;C項,S原子最外層有6個電子,原子半徑比較大,因而S的氧化性比較弱,在和變價金屬反應時,通常將變價金屬氧化成低價態;D項,硫化氫溶于水得到氫硫酸,氫硫酸是二元弱酸,具有酸的通性,能與堿、堿性氧化物反應產生鹽和水。
2.下列過程中硫元素被還原的是 (  )
A.S→SO2 B.H2SO4→SO2
C.Na2S→H2S D.H2S→S
答案 B
解析 A項,S→SO2,硫元素化合價從0價升高到+4價,被氧化;B項,H2SO4→SO2,硫元素化合價從+6價降低到+4價,被還原;C項,Na2S→H2S,硫元素始終為-2價,S元素的化合價沒有變化;D項,H2S→S,硫元素化合價從-2價升高到0價,被氧化。
3. 硫及其化合物的類別與價態關系如圖所示。下列說法不正確的是 (  )
A.a在空氣中充分燃燒可生成b
B.d的濃溶液可以干燥氣體b
C.a與鐵粉混合加熱生成Fe2S3
D.c可與水反應生成d
答案 C
解析 由圖可知,a、b、c、d分別為硫單質、二氧化硫、三氧化硫、硫酸。硫和氧氣燃燒生成二氧化硫,A正確;濃硫酸具有吸水性,能干燥二氧化硫氣體,B正確;硫氧化性較弱,和鐵單質反應生成硫化亞鐵(FeS),C錯誤;三氧化硫為酸性氧化物,和水生成硫酸,D正確。
二、實驗室中研究不同價態含硫物質的轉化
1.硫的化合價與性質的關系
2.實驗探究含硫物質的轉化
序 號 轉化目標 (價態變化) 轉化前 含硫物質 選擇試劑 轉化后含硫物質 預期現象
① -2→0 Na2S溶液 或H2S溶液 氯水 S 溶液黃綠色褪去,有黃色沉淀產生
② -2→+4 H2S O2 SO2 充分燃燒,產生刺激性氣味氣體
③ 0→-2 S粉末 Na Na2S 產生輕微的爆炸聲
④ 0→+4 S粉末 濃硫酸 SO2 有刺激性氣味氣體產生
⑤ +4→0 SO2 H2S S 有黃色固體產生
⑥ +6→+4 濃硫酸 Cu SO2 紅色固體溶解,有刺激性氣味氣體產生;加入水中稀釋溶液變藍
⑦ +4→+6 Na2SO3溶液 KMnO4溶液 Na2SO4 溶液紫紅色褪去
1.下列關于不同價態含硫物質的轉化實驗中,硫元素的化合價變化合理的是 (  )
A.圖Ⅰ:0價→+2價 B.圖Ⅱ:0價→+6價
C.圖Ⅲ:+4價→+6價 D.圖Ⅳ:+6價→+4價
答案 C
解析 鐵與硫加熱生成硫化亞鐵,硫元素化合價從0價變為-2價,A項錯誤;硫與氧氣反應生成二氧化硫,硫元素化合價從0價變為+4價,B項錯誤;FeCl3溶液中通入SO2,生成FeCl2、H2SO4、HCl,硫元素從+4價變為+6價,C項正確;加熱CuSO4·5H2O,硫元素的化合價不變,D項錯誤。
2.某小組同學設計實驗實現幾種價態硫元素的轉化。
可選用的實驗藥品如下:
①Na2SO3溶液 ②濃硫酸 ③Na2S溶液
④稀硫酸 ⑤酸性KMnO4溶液 ⑥品紅溶液
⑦銅片
實驗序號 預期轉化 選擇試劑(填序號) 證明實現轉化的現象

ⅱ ①、③、④ 黃色沉淀
ⅲ ②、⑦、⑥
(1)實驗ⅰ選擇的試劑是①和      (填序號),該轉化利用了Na2SO3的      性。
(2)實驗ⅱ實現了    價S向    價S的轉化。
(3)實驗ⅲ中發生反應的化學方程式是                        。
答案 (1)⑤ 還原 (2)+4價(或-2價) 0 (3)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O
解析 (1)實驗ⅰ實現+4價的硫轉化為+6價的硫,可選擇的試劑為①和⑤,現象是酸性KMnO4溶液褪色,該轉化利用了Na2SO3的還原性。(2)實驗ⅱ選用了試劑Na2SO3溶液、Na2S溶液、稀硫酸,發生了歸中反應,方程式為Na2SO3+2Na2S+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O,實現了+4價(或-2價)的硫轉化為0價的硫。(3)實驗ⅲ選用的試劑為②、⑦、⑥,發生的反應為Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O,證明實現轉化的現象是將產生氣體通入品紅溶液,品紅褪色。
A級 合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)自然界中硫的存在與轉化
1.下列含硫物質中,硫元素只有還原性的是 (  )
A.H2S B.S
C.SO2 D.H2SO4
答案 A
解析 硫元素最高價為+6價,最低價為-2價,當硫元素呈現-2價時只有還原性。
2.多數含硫化合物具有強還原性,下列含硫化合物能在空氣中穩定存在的是 (  )
A.硫化鈉 B.亞硫酸鈉
C.亞硫酸 D.硫酸鈉
答案 D
解析 硫化鈉、亞硫酸鈉及亞硫酸中硫元素的化合價均非最高價態,它們在空氣中能被氧氣氧化。
3.硫在空氣中燃燒生成氣體A,把氣體A溶于水得溶液B,向溶液B中滴加溴水,溴水褪色,B變成C,在溶液C中加入Na2S產生氣體D,把氣體D通入溶液B得黃色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一種元素。則A、B、C、D、E分別是 (  )
A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3
D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3
答案 B
解析 硫在空氣中燃燒生成SO2,SO2溶于水得亞硫酸,向亞硫酸中滴加溴水,生成H2SO4和HBr,在硫酸中加入Na2S產生H2S,H2S與H2SO3反應產生黃色沉淀S,故B正確。
4.(2024·福建南平市高一期末質量檢測)硫元素及其化合物之間存在如圖所示的相互轉化,下列說法正確的是 (  )
A.反應③可以在氧氣不足情況下實現
B.反應⑥可以加入酸性高錳酸鉀溶液實現
C.反應⑦只與水化合反應實現
D.反應⑧可以通過復分解反應實現
答案 D
解析 H2S完全燃燒生成SO2,氧氣不足,H2S會被氧氣氧化為硫單質,A錯誤;二氧化硫具有還原性,高錳酸鉀具有氧化性,兩者反應生成硫酸根離子,B錯誤;二氧化硫需被氧化劑氧化為+6價硫,只和水反應不能生成硫酸,C錯誤;硫酸和亞硫酸鈉生成硫酸鈉、二氧化硫和水,為復分解反應,D正確。
5.下列有關硫及其化合物的說法正確的是 (  )
A.SO2、H2SO3均具有還原性,故濃H2SO4均能氧化SO2和H2SO3
B.H2S與濃H2SO4在不同的條件下反應的氧化產物只能是SO2
C.單質氧化物酸或堿鹽,能按照上述轉化關系直接轉化的可以是硫元素
D.硫黃制備硫酸經歷兩步:SSO3H2SO4
答案 C
解析 A項,SO2、H2SO3雖然有還原性,但與濃H2SO4之間不能發生氧化還原反應,因為+4價硫與+6價硫之間無中間價;B項,氧化產物可能是S或SO2;D項,S與O2的燃燒反應只生成SO2,不能生成SO3。
6.硫元素的幾種化合物及其單質存在下列轉化關系(反應條件省略)。
H2SO4(濃)SO2Na2SO3Na2S2O3S
下列判斷不正確的是 (  )
A.反應①中氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶1
B.反應②表明SO2具有酸性氧化物的性質
C.反應③屬于四大基本反應類型中的化合反應
D.反應④中稀H2SO4作氧化劑
答案 D
解析 反應①為濃硫酸氧化銅單質的反應,濃硫酸作氧化劑被還原成SO2,化合價降低2價,Cu作還原劑被氧化成Cu2+,化合價升高2價,所以氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶1,故A正確;二氧化硫與NaOH反應生成鹽和水,表明二氧化硫為酸性氧化物,故B正確;反應③為Na2SO3+S===Na2S2O3,生成物只有一種,屬于四大基本反應類型中的化合反應,故C正確;反應④的化學方程式:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,稀硫酸既不是氧化劑也不是還原劑,故D錯誤。
(二)實驗室中研究不同價態含硫物質的轉化
7.Na2SO3中+4價的硫元素,既有氧化性,又有還原性。要證明Na2SO3具有還原性,需選用的試劑是 (  )
A.硫化鈉溶液 B.鹽酸
C.氯化鈣溶液 D.溴水
答案 D
解析 要證明Na2SO3具有還原性,應選用具有氧化性的溴水。
8.灼燒綠礬的化學方程式為2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。將綠礬灼燒后生成的氣體通入下圖裝置,下列敘述不正確的是 (  )
A.①中棉團顏色褪去
B.②中棉團顏色褪去,體現了SO2的還原性
C.③中同時有BaSO3和BaSO4生成
D.④中可發生反應:SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
答案 C
解析 SO2可使品紅褪色,①中棉團顏色褪去 ,A正確;KMnO4具有氧化性,能氧化SO2,②中棉團顏色褪去,體現了SO2的還原性,B正確;將生成的氣體通入BaCl2溶液中發生反應:SO3+H2O===H2SO4,H2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2HCl,由于H2SO3酸性小于HCl,因此不能與BaCl2反應,故無BaSO3生成,C錯誤;④為吸收尾氣(SO2)的裝置,可發生反應:SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O,D正確。
9.某化學課外小組利用下圖裝置探究SO2的性質。
請回答下列問題:
(1)裝置甲中A儀器的名稱是      ,燒瓶內發生反應的化學方程式為            。
(2)裝置乙中出現的現象是            。可以證明SO2具有    (填代號)。
A.氧化性 B.還原性
C.漂白性
(3)裝置丙中發生的反應的化學方程式為            ,可以證明SO2具有    (填代號)
A.氧化性 B.還原性
C.漂白性
(4)收集SO2氣體可以選擇的裝置為    (填代號)。
(5)從環保的角度考慮,收集裝置的出氣口需要連接一個盛有    (填化學式)溶液的洗氣瓶,發生反應的離子方程式為                         。
答案 (1)分液漏斗 Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)溶液紫色褪去 B
(3)2H2S+SO2===3S↓+2H2O A
(4)a (5)NaOH SO2+2OH-===S+H2O(合理即可)
解析 利用銅與濃硫酸共熱制備二氧化硫,通過酸性高錳酸鉀溶液檢驗其還原性,通過氫硫酸檢驗其氧化性。(1)裝置甲中A儀器的名稱是分液漏斗,發生的反應為銅和濃硫酸反應制備SO2氣體,反應的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O;(2)裝置乙中,SO2會使酸性KMnO4溶液紫色褪去,證明SO2具有還原性;(3)裝置丙中SO2與H2S反應生成S單質,反應的方程式為2H2S+SO2===3S↓+2H2O,體現SO2的氧化性;(4)SO2的密度比空氣大,應選用向上排空氣法收集,故其收集裝置可以選a;(5)二氧化硫具有毒性,要進行尾氣處理,可以用氫氧化鈉來吸收,發生反應的離子方程式為SO2+2OH-===S+H2O。(合理即可)
B級 素養培優練
10.硫及其化合物的價類二維表如圖所示,則下列說法錯誤的是 (  )
A.將X與Y混合,可生成黃色固體
B.Y與氯氣等物質的量混合后能增強漂白性
C.在蔗糖中倒入W的濃溶液,可驗證W的濃溶液具有脫水性和強氧化性
D.從氧化還原角度分析,欲制備Na2S2O3,可用Na2SO3與S反應制得
答案 B
解析 X為氣態氫化物,則X為H2S,Y為硫元素的+4價氧化物,則Y為SO2,Z為+4價的鹽,則Z可能為Na2SO3,W為+6價的酸,則W為H2SO4,據此解答。A項,將X與Y混合,二氧化硫和硫化氫反應生成黃色固體硫和水;B項,等物質的量SO2與氯氣混合后,同時與水反應生成硫酸和鹽酸,漂白性消失;C項,在蔗糖中倒入濃硫酸溶液,蔗糖會變黑且疏松多孔,可驗證濃硫酸溶液具有脫水性和強氧化性;D項,Na2S2O3中S元素化合價為+2價,Na2SO3與S中S元素化合價分別為+4價和0價,從氧化還原角度分析,可用Na2SO3與S反應制得Na2S2O3。
11.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.該過程中化合價發生改變的元素只有Fe和S
C.該工藝流程是除去煤燃燒時產生的SO2
D.圖中涉及的反應之一為Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4
答案 B
解析 A項,由圖示可知該過程可得到化工產品硫酸;B項,根據流程圖可知,化合價發生變化的元素有鐵、硫、氧三種元素;C項,該工藝把二氧化硫最終轉化為硫酸;D項,圖中涉及的反應之一為Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4。
12.大氣污染物SO2易溶于水,通常表現出較強的還原性,對人體的呼吸系統和中樞神經系統等均有毒性作用。認識和利用SO2的性質可有效防治SO2對環境的污染,并實現SO2的綜合利用。某研究團隊提出的SO2煙氣脫硫工藝流程如下,該流程中脫硫劑反復循環,可實現對煙氣中SO2的持續脫除。已知:脫硫塔中發生的主要反應為2CaS+3SO2===2CaSO3+3S、2CaSO3+O2===2CaSO4。
下列有關說法不正確的是 (  )
A.脫硫塔中反應生成的S為還原產物
B.經冷凝器得到的幾種單質S2、S4、S6和S8互為同素異形體
C.將CaSO4和煤粉碎混合,再投入再生塔,有利于反應充分進行
D.再生塔中得到的X主要成分為CaS
答案 A
解析 A項,脫硫塔發生反應2CaS+3SO2===2CaSO3+3S,根據價態規律,CaS→S和SO2→S,則S為氧化產物和還原產物;B項,S2、S4、S6和S8都為S的不同單質,互為同素異形體;C項,將CaSO4和煤粉碎混合,增大反應物接觸面積,有利于反應充分進行;D項,“再生塔”中C與CaSO4反應生成CO2和X,根據原子守恒和電子守恒規律,可判斷X為CaS。
13.某研究小組為研究不同價態含硫物質的轉化,設計實驗如下,請回答有關問題。
[實驗方案] 按下圖裝置進行實驗:
[問題討論]
(1)A中反應的化學方程式            。
(2)B中品紅溶液褪色,說明A中反應硫元素的價態由+6價轉化為    價。
(3)C中出現黃色沉淀,反應中Na2S作    (填“氧化劑”或“還原劑”,下同),SO2作    。
(4)若D中有S生成,則可說明硫元素的化合價由+4價轉化為+6價,檢驗D中有S生成的方法是                     , D中FeCl3試劑也可用    (填序號)代替。
a.NaCl溶液 b.酸性KMnO4溶液
c.氯水 d.BaCl2溶液
(5)E的作用是            。
答案 (1)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O (2)+4 (3)還原劑 氧化劑
(4)取D中反應后的溶液少許于試管中,先加入鹽酸酸化,再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀產生,則證明D中有S生成 bc (5)吸收SO2尾氣,防止污染環境
解析 (1)A為SO2的發生裝置,反應的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)品紅溶液褪色,說明生成SO2氣體,即H2SO4轉化為SO2,硫元素的價態由+6價轉化為+4價。(3)C中可觀察到有黃色沉淀生成,發生反應2Na2S+3SO2===3S↓+2Na2SO3,該反應中,Na2S 中S的化合價由-2價升為0價,Na2S做還原劑,發生氧化反應,SO2的化合價由+4價降為0價,SO2做氧化劑,發生還原反應。(4)D中發生反應的離子方程式為2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++S+4H+,要想證明硫元素的價態轉化,只需要證明產物中有S即可,所以取D中反應后的溶液少許于試管中,先加入鹽酸酸化,再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀產生,則證明D中有S生成;D中FeCl3做氧化劑,選項中酸性KMnO4溶液和氯水具有強氧化性,可代替FeCl3溶液。(5)SO2是污染性氣體,需要尾氣處理,E裝置的作用是吸收SO2尾氣,防止污染環境。(共51張PPT)
第一節 硫及其化佫物
基礎課時 不同價態含硫物質的轉化
3
第五章
化工生產中的重要非金屬元素
1.認識硫元素在物質中可以具有不同價態,可以通過氧化還原反應實現不同價態含硫物質的轉化。
2.能從物質類別、元素價態變化的視角,說明硫及其化合物的轉化路徑,設計實驗進行初步驗證,并能分析、解釋有關實驗現象。
學習目標
一、自然界中硫的存在與轉化
二、實驗室中研究不同價態含硫物質的轉化


CONTENTS
課后鞏固訓練
一、自然界中硫的存在與轉化
對點訓練
問題探究
問題1 火山噴發時,噴口附近會產生硫酸或亞硫酸。你能簡單表示出硫酸或亞硫酸是如何轉化生成的嗎 (示例:SO3 H2SO4)
―→
問題2 向Na2S溶液中通入二氧化硫氣體會反應生成黃色的硫沉淀,你能利用氧化還原反應的知識分析負二價硫和正四價硫的表現的性質嗎
提示 硫元素有-2、0、+4、+6幾種價態,Na2S中-2價硫只具有還原性,失電子,化合價升高,生成硫單質;SO2中的S為+4價,得電子化合價降低生成硫單質,表現氧化性。
問題3 根據濃硫酸與銅發生的反應,從氧化還原的角度分析硫酸表現的性質及實質。
提示 反應生成硫酸銅和二氧化硫,說明濃硫酸中+6硫的氧化性很強,能氧化活動性很弱的金屬銅而被還原為+4價硫,表現氧化性。
問題4 把硫粉和還原鐵粉混合均勻,用在酒精燈加熱的玻璃棒插在混合物中間,發現粉末劇烈反應,移開玻璃棒繼續保持紅熱。該反應是放熱反應還是吸熱反應 從氧化還原反應角度分析說明硫表現什么性質 反應過程中還可能發生哪些反應
提示 停止加熱后,藥品繼續保持紅熱,說明反應繼續進行,該反應為放熱反應,單質硫為0價,化合價可以降低為-2價,表現氧化性。可能發生的反應:Fe+S FeS;S+O2 SO2(有刺激性氣味的氣體生成);3Fe+2O2 Fe3O4。
【探究歸納】
借助硫元素的價類二維圖理解物質間的轉化關系
(1)相同價態硫的轉化是通過酸、堿反應實現。如:
其中②③④反應的化學方程式分別為H2SO3+2NaOH===Na2SO3+2H2O;Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑;SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3。
(2)不同價態硫的轉化是通過氧化還原反應實現的。硫元素常見的化合價有-2、0、+4、+6價,可以通過氧化還原反應實現不同價態含硫物質的相互轉化。
當硫元素的化合價升高或降低時,一般升高或降低到其相鄰的價態,即臺階式升降,可用下圖表示。
①含硫物質的連續氧化
硫元素
②歸中規律
當硫元素的高價態粒子與低價態粒子反應時,一般生成中間價態,如2H2S+SO2===3S+2H2O,2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O。
1.如圖是硫元素在自然界中的循環示意圖,下列說法不正確的是 (  )
A.硫在自然界只有游離態
B.煤中含有硫元素,燃煤中加入生石灰可脫硫
C.硫具有弱氧化性,和變價金屬反應,通常將金屬氧化成低價態
D.硫化氫溶于水得到氫硫酸,氫硫酸是弱酸,能與堿、堿性氧化物反應
A
解析 A項,S元素在自然界中既有S單質,也有H2S、S、有機硫,故硫元素在自然界既有游離態又有化合態;B項,煤中含有硫元素,煤燃燒時其中的S變為SO2,可與CaO、O2反應產生CaSO4,可減少大氣中S的含量,達到脫硫的目的;C項,S原子最外層有6個電子,原子半徑比較大,因而S的氧化性比較弱,在和變價金屬反應時,通常將變價金屬氧化成低價態;D項,硫化氫溶于水得到氫硫酸,氫硫酸是二元弱酸,具有酸的通性,能與堿、堿性氧化物反應產生鹽和水。
2.下列過程中硫元素被還原的是 (  )
A.S→SO2 B.H2SO4→SO2
C.Na2S→H2S D.H2S→S
解析 A項,S→SO2,硫元素化合價從0價升高到+4價,被氧化;B項,H2SO4→SO2,硫元素化合價從+6價降低到+4價,被還原;C項,Na2S→H2S,硫元素始終為-2價,S元素的化合價沒有變化;D項,H2S→S,硫元素化合價從-2價升高到0價,被氧化。
B
3. 硫及其化合物的類別與價態關系如圖所示。下列說法不正確的是 (  )
A.a在空氣中充分燃燒可生成b
B.d的濃溶液可以干燥氣體b
C.a與鐵粉混合加熱生成Fe2S3
D.c可與水反應生成d
解析 由圖可知,a、b、c、d分別為硫單質、二氧化硫、三氧化硫、硫酸。硫和氧氣燃燒生成二氧化硫,A正確;濃硫酸具有吸水性,能干燥二氧化硫氣體,B正確;硫氧化性較弱,和鐵單質反應生成硫化亞鐵(FeS),C錯誤;三氧化硫為酸性氧化物,和水生成硫酸,D正確。
C
二、實驗室中研究不同價態含硫物質的轉化
對點訓練
1.硫的化合價與性質的關系
2.實驗探究含硫物質的轉化
序 號 轉化目標 (價態變化) 轉化前 含硫物質 選擇試劑 轉化后含硫物質 預期現象
① -2→0 Na2S溶液 或H2S溶液 氯水 S 溶液黃綠色褪去,有黃色沉淀產生
② -2→+4 H2S O2 SO2 充分燃燒,產生刺激性氣味氣體
③ 0→-2 S粉末 Na Na2S 產生輕微的爆炸聲
序 號 轉化目標 (價態變化) 轉化前 含硫物質 選擇試劑 轉化后含硫物質 預期現象
④ 0→+4 S粉末 濃硫酸 SO2 有刺激性氣味氣體產生
⑤ +4→0 SO2 H2S S 有黃色固體產生
⑥ +6→+4 濃硫酸 Cu SO2 紅色固體溶解,有刺激性氣味氣體產生;加入水中稀釋溶液變藍
⑦ +4→+6 Na2SO3溶液 KMnO4溶液 Na2SO4 溶液紫紅色褪去
1.下列關于不同價態含硫物質的轉化實驗中,硫元素的化合價變化合理的是 (  )
A.圖Ⅰ:0價→+2價 B.圖Ⅱ:0價→+6價
C.圖Ⅲ:+4價→+6價 D.圖Ⅳ:+6價→+4價
C
解析 鐵與硫加熱生成硫化亞鐵,硫元素化合價從0價變為-2價,A項錯誤;硫與氧氣反應生成二氧化硫,硫元素化合價從0價變為+4價,B項錯誤;FeCl3溶液中通入SO2,生成FeCl2、H2SO4、HCl,硫元素從+4價變為+6價,C項正確;加熱CuSO4·5H2O,硫元素的化合價不變,D項錯誤。
2.某小組同學設計實驗實現幾種價態硫元素的轉化。
可選用的實驗藥品如下:
①Na2SO3溶液 ②濃硫酸 ③Na2S溶液 ④稀硫酸 ⑤酸性KMnO4溶液 
⑥品紅溶液 ⑦銅片
實驗序號 預期轉化 選擇試劑(填序號) 證明實現轉化的現象

ⅱ ①、③、④ 黃色沉淀
ⅲ ②、⑦、⑥
(1)實驗ⅰ選擇的試劑是①和   (填序號),該轉化利用了Na2SO3的________性。
(2)實驗ⅱ實現了       價S向    價S的轉化。
(3)實驗ⅲ中發生反應的化學方程式是                  。

還原
+4價(或-2價)
0
Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O
解析 (1)實驗ⅰ實現+4價的硫轉化為+6價的硫,可選擇的試劑為①和⑤,現象是酸性KMnO4溶液褪色,該轉化利用了Na2SO3的還原性。(2)實驗ⅱ選用了試劑Na2SO3溶液、Na2S溶液、稀硫酸,發生了歸中反應,方程式為Na2SO3+2Na2S +3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O,實現了+4價(或-2價)的硫轉化為0價的硫。(3)實驗ⅲ選用的試劑為②、⑦、⑥,發生的反應為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+ O2↑+2H2O,證明實現轉化的現象是將產生氣體通入品紅溶液,品紅褪色。
課后鞏固訓練
A級 合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)自然界中硫的存在與轉化
1.下列含硫物質中,硫元素只有還原性的是(  )
A.H2S B.S
C.SO2 D.H2SO4
解析 硫元素最高價為+6價,最低價為-2價,當硫元素呈現-2價時只有還原性。
A
2.多數含硫化合物具有強還原性,下列含硫化合物能在空氣中穩定存在的是 (  )
A.硫化鈉 B.亞硫酸鈉
C.亞硫酸 D.硫酸鈉
解析 硫化鈉、亞硫酸鈉及亞硫酸中硫元素的化合價均非最高價態,它們在空氣中能被氧氣氧化。
D
3.硫在空氣中燃燒生成氣體A,把氣體A溶于水得溶液B,向溶液B中滴加溴水,溴水褪色,B變成C,在溶液C中加入Na2S產生氣體D,把氣體D通入溶液B得黃色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一種元素。則A、B、C、D、E分別是 (  )
A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3
D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3
解析 硫在空氣中燃燒生成SO2,SO2溶于水得亞硫酸,向亞硫酸中滴加溴水,生成H2SO4和HBr,在硫酸中加入Na2S產生H2S,H2S與H2SO3反應產生黃色沉淀S,故B正確。
B
4.(2024·福建南平市高一期末質量檢測)硫元素及其化合物之間存在如圖所示的相互轉化,下列說法正確的是 (  )
A.反應③可以在氧氣不足情況下實現
B.反應⑥可以加入酸性高錳酸鉀溶液實現
C.反應⑦只與水化合反應實現
D.反應⑧可以通過復分解反應實現
D
解析 H2S完全燃燒生成SO2,氧氣不足,H2S會被氧氣氧化為硫單質,A錯誤;二氧化硫具有還原性,高錳酸鉀具有氧化性,兩者反應生成硫酸根離子,B錯誤;二氧化硫需被氧化劑氧化為+6價硫,只和水反應不能生成硫酸,C錯誤;硫酸和亞硫酸鈉生成硫酸鈉、二氧化硫和水,為復分解反應,D正確。
5.下列有關硫及其化合物的說法正確的是 (  )
C
解析 A項,SO2、H2SO3雖然有還原性,但與濃H2SO4之間不能發生氧化還原反應,因為+4價硫與+6價硫之間無中間價;B項,氧化產物可能是S或SO2;D項,S與O2的燃燒反應只生成SO2,不能生成SO3。
6.硫元素的幾種化合物及其單質存在下列轉化關系(反應條件省略)。
下列判斷不正確的是 (  )
A.反應①中氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶1
B.反應②表明SO2具有酸性氧化物的性質
C.反應③屬于四大基本反應類型中的化合反應
D.反應④中稀H2SO4作氧化劑
D
解析 反應①為濃硫酸氧化銅單質的反應,濃硫酸作氧化劑被還原成SO2,化合價降低2價,Cu作還原劑被氧化成Cu2+,化合價升高2價,所以氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶1,故A正確;二氧化硫與NaOH反應生成鹽和水,表明二氧化硫為酸性氧化物,故B正確;反應③為Na2SO3+S===Na2S2O3,生成物只有一種,屬于四大基本反應類型中的化合反應,故C正確;反應④的化學方程式:Na2S2O3+H2SO4=== Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,稀硫酸既不是氧化劑也不是還原劑,故D錯誤。
(二)實驗室中研究不同價態含硫物質的轉化
7.Na2SO3中+4價的硫元素,既有氧化性,又有還原性。要證明Na2SO3具有還原性,需選用的試劑是(  )
A.硫化鈉溶液 B.鹽酸
C.氯化鈣溶液 D.溴水
解析 要證明Na2SO3具有還原性,應選用具有氧化性的溴水。
D
8.灼燒綠礬的化學方程式為2FeSO4·7H2O Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。將綠礬灼燒后生成的氣體通入下圖裝置,下列敘述不正確的是(  )
A.①中棉團顏色褪去
B.②中棉團顏色褪去,體現了SO2的還原性
C.③中同時有BaSO3和BaSO4生成
D.④中可發生反應:SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
C
解析 SO2可使品紅褪色,①中棉團顏色褪去 ,A正確;KMnO4具有氧化性,能氧化SO2,②中棉團顏色褪去,體現了SO2的還原性,B正確;將生成的氣體通入BaCl2溶液中發生反應:SO3+H2O===H2SO4,H2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2HCl,由于H2SO3酸性小于HCl,因此不能與BaCl2反應,故無BaSO3生成,C錯誤;④為吸收尾氣(SO2)的裝置,可發生反應:SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O,D正確。
9.某化學課外小組利用下圖裝置探究SO2的性質。
請回答下列問題:
(1)裝置甲中A儀器的名稱是      ,燒瓶內發生反應的化學方程式為
                  。
(2)裝置乙中出現的現象是       。可以證明SO2具有  (填代號)。
A.氧化性 B.還原性 C.漂白性
分液漏斗
Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O
溶液紫色褪去
B
解析 利用銅與濃硫酸共熱制備二氧化硫,通過酸性高錳酸鉀溶液檢驗其還原性,通過氫硫酸檢驗其氧化性。(1)裝置甲中A儀器的名稱是分液漏斗,發生的反應為銅和濃硫酸反應制備SO2氣體,反應的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4 +SO2↑+2H2O;(2)裝置乙中,SO2會使酸性KMnO4溶液紫色褪去,證明SO2具有還原性;
(3)裝置丙中發生的反應的化學方程式為            ,可以證明SO2具有    (填代號)
A.氧化性 B.還原性 C.漂白性
(4)收集SO2氣體可以選擇的裝置為    (填代號)。
(5)從環保的角度考慮,收集裝置的出氣口需要連接一個盛有    (填化學式)溶液的洗氣瓶,發生反應的離子方程式為              。
2H2S+SO2===3S↓+2H2O
A
a
NaOH
SO2+2OH-===S+H2O(合理即可)
解析 (3)裝置丙中SO2與H2S反應生成S單質,反應的方程式為2H2S+SO2=== 3S↓+2H2O,體現SO2的氧化性;(4)SO2的密度比空氣大,應選用向上排空氣法收集,故其收集裝置可以選a;(5)二氧化硫具有毒性,要進行尾氣處理,可以用氫氧化鈉來吸收,發生反應的離子方程式為SO2+2OH-===S+H2O。(合理即可)
B級 素養培優練
10.硫及其化合物的價類二維表如圖所示,則下列說法錯誤的是(  )
A.將X與Y混合,可生成黃色固體
B.Y與氯氣等物質的量混合后能增強漂白性
C.在蔗糖中倒入W的濃溶液,可驗證W的濃溶
液具有脫水性和強氧化性
D.從氧化還原角度分析,欲制備Na2S2O3,可用Na2SO3與S反應制得
B
解析 X為氣態氫化物,則X為H2S,Y為硫元素的+4價氧化物,則Y為SO2,Z為+4價的鹽,則Z可能為Na2SO3,W為+6價的酸,則W為H2SO4,據此解答。A項,將X與Y混合,二氧化硫和硫化氫反應生成黃色固體硫和水;B項,等物質的量SO2與氯氣混合后,同時與水反應生成硫酸和鹽酸,漂白性消失;C項,在蔗糖中倒入濃硫酸溶液,蔗糖會變黑且疏松多孔,可驗證濃硫酸溶液具有脫水性和強氧化性;D項,Na2S2O3中S元素化合價為+2價,Na2SO3與S中S元素化合價分別為+4價和0價,從氧化還原角度分析,可用Na2SO3與S反應制得Na2S2O3。
11.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.該過程中化合價發生改變的元素只有Fe和S
C.該工藝流程是除去煤燃燒時產生的SO2
D.圖中涉及的反應之一為Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4
B
解析 A項,由圖示可知該過程可得到化工產品硫酸;B項,根據流程圖可知,化合價發生變化的元素有鐵、硫、氧三種元素;C項,該工藝把二氧化硫最終轉化為硫酸;D項,圖中涉及的反應之一為Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4。
12.大氣污染物SO2易溶于水,通常表現出較強的還原性,對人體的呼吸系統和中樞神經系統等均有毒性作用。認識和利用SO2的性質可有效防治SO2對環境的污染,并實現SO2的綜合利用。某研究團隊提出的SO2煙氣脫硫工藝流程如下,該流程中脫硫劑反復循環,可實現對煙氣中SO2的持續脫除。已知:脫硫塔中發生的主要反應為2CaS+3SO2===2CaSO3+3S、2CaSO3+O2===2CaSO4。
下列有關說法不正確的是 (  )
A.脫硫塔中反應生成的S為還原產物
B.經冷凝器得到的幾種單質S2、S4、S6和S8互為同素異形體
C.將CaSO4和煤粉碎混合,再投入再生塔,有利于反應充分進行
D.再生塔中得到的X主要成分為CaS
A
解析 A項,脫硫塔發生反應2CaS+3SO2===2CaSO3+3S,根據價態規律,CaS→S和SO2→S,則S為氧化產物和還原產物;B項,S2、S4、S6和S8都為S的不同單質,互為同素異形體;C項,將CaSO4和煤粉碎混合,增大反應物接觸面積,有利于反應充分進行;D項,“再生塔”中C與CaSO4反應生成CO2和X,根據原子守恒和電子守恒規律,可判斷X為CaS。
13.某研究小組為研究不同價態含硫物質的轉化,設計實驗如下,請回答有關問題。
[實驗方案] 按下圖裝置進行實驗:
[問題討論]
(1)A中反應的化學方程式                  。
(2)B中品紅溶液褪色,說明A中反應硫元素的價態由+6價轉化為    價。
(3)C中出現黃色沉淀,反應中Na2S作    (填“氧化劑”或“還原劑”,下同),SO2作    。
(4)若D中有S生成,則可說明硫元素的化合價由+4價轉化為+6價,檢驗D中有S生成的方法是                          
                          , D中FeCl3試劑也可用    (填序號)代替。
a.NaCl溶液 b.酸性KMnO4溶液 c.氯水 d.BaCl2溶液
(5)E的作用是              。
Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O
+4
還原劑
氧化劑
取D中反應后的溶液少許于試管中,先加入鹽酸酸化,再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀產生,則證明D中有S生成
bc
吸收SO2尾氣,防止污染環境
解析 (1)A為SO2的發生裝置,反應的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+ SO2↑+2H2O。(2)品紅溶液褪色,說明生成SO2氣體,即H2SO4轉化為SO2,硫元素的價態由+6價轉化為+4價。(3)C中可觀察到有黃色沉淀生成,發生反應2Na2S+3SO2 ===3S↓+2Na2SO3,該反應中,Na2S 中S的化合價由-2價升為0價,Na2S做還原劑,發生氧化反應,SO2的化合價由+4價降為0價,SO2做氧化劑,發生還原反應。(4)D中發生反應的離子方程式為2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++S+4H+,要想證明硫元素的價態轉化,只需要證明產物中有S即可,所以取D中反應后的溶液少許于試管中,先加入鹽酸酸化,再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀產生,則證明D中有S生成;D中FeCl3做氧化劑,選項中酸性KMnO4溶液和氯水具有強氧化性,可代替FeCl3溶液。(5)SO2是污染性氣體,需要尾氣處理,E裝置的作用是吸收SO2尾氣,防止污染環境。

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