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1、第三節(jié) 硫及其重要化合物
考綱導(dǎo)引
1.了解硫單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。
2.了解硫單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。
一、硫單質(zhì)的主要性質(zhì)及應(yīng)用
1.存在形態(tài)
(1)游離態(tài):硫單質(zhì)俗名硫黃,主要存在于火山口附近或地殼的巖層里。
(2)化合態(tài):主要以金屬硫化物和硫酸鹽的形式存在,如硫鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)、石膏(CaSO4·2H2O
)和芒硝(Na2SO4·10H2O)等。
2.物理性質(zhì):硫?yàn)榈S色固體;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2(用于洗去試管壁上的硫);硫有多種同素異形體:如單斜硫、斜方硫、彈性硫等。
3.化學(xué)性質(zhì):
硫
2、原子最外層6個(gè)電子,較易得電子,表現(xiàn)較強(qiáng)的氧化性。
①與金屬反應(yīng)(與變價(jià)金屬反應(yīng)生成低價(jià)態(tài)硫化物。)
Fe+S FeS(黑色) 2Cu + S Cu2S(黑色)
②與非金屬反應(yīng)
S+O2 SO2 S+H2 H2S(說(shuō)明硫化氫不穩(wěn)定)
硫在空氣中燃燒火焰顏色為淡藍(lán)色,在氧氣中燃燒火焰顏色為藍(lán)紫色。
4.用途:大量用于制造硫酸、硫化天然橡膠,也用于制藥和黑火藥。
二、硫的氧化物的性質(zhì)及其應(yīng)用
1.二氧化硫:
(1)物理性質(zhì):SO2是無(wú)色而有刺激性氣味的有毒氣體,密度比空氣大,容易液化,易溶于水。
(2)化學(xué)性質(zhì):
① SO2是酸性氧化物,能跟水反應(yīng)生成亞硫酸
3、,亞硫酸是中強(qiáng)酸。
a. 通入石蕊試液中:
b.逐漸通入少量澄清石灰水中
離子方程式:,
。
現(xiàn)象:先生成白色沉淀,后沉淀溶解。
② 強(qiáng)還原性
a.(通入氯水中,現(xiàn)象溶液顏色褪去)
b.2SO2+O22SO3
c.能使酸性KMnO4溶液褪色。
③氧化性: 2H2S + SO2 == 3S↓ +2H2O
④漂白性,能跟有色有機(jī)化合物(如品紅)生成無(wú)色物質(zhì)(可逆、非氧化還原反應(yīng))
現(xiàn)象為:品紅溶液先褪色,加熱后又恢復(fù)原色
原理:與有色物質(zhì)結(jié)合生成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)。
(3)SO2對(duì)大氣的污染與防治
①:化石燃料的燃燒及含硫礦石的冶煉。
②危害:污染大氣,危害人體健
4、康,形成酸雨。
形成酸雨的反應(yīng)過(guò)程
③防治:開(kāi)發(fā)新能源、燃煤除硫、處理工業(yè)廢氣。
2.三氧化硫
(1)物理性質(zhì):熔點(diǎn)16.8 ℃,沸點(diǎn)44.8 ℃,常溫下為液態(tài),標(biāo)準(zhǔn)狀況下為固態(tài)。
(2)化學(xué)性質(zhì):酸性氧化物,與H2O、CaO、Ca(OH)2、NaHSO3反應(yīng)的方程式為:
H2O+SO3=H2SO4 (放出大量的熱) CaO+SO3=CaSO4 Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O
2NaHSO3+SO3=Na2SO4+2SO2↑+H2O(除去SO2中的SO3)
三、硫酸的性質(zhì)及應(yīng)用
1.物理性質(zhì)
無(wú)色油狀液體,難揮發(fā),常用98%的H2SO4(ρ=1.84 g/
5、cm3)的物質(zhì)的量濃度為18.4 mol/L,H2SO4能以任意比與水混溶。濃H2SO4溶解時(shí)會(huì)放出大量熱。稀釋濃硫酸的方法是將濃硫酸沿著燒杯內(nèi)壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不斷攪拌
2.稀H2SO4具有酸的通性
3.濃H2SO4的特性
實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
硫酸的特性
少量膽礬加入濃硫酸中
藍(lán)色固體變白
吸水性
用玻璃棒蘸取濃硫酸滴在濾紙上
沾有濃H2SO4的濾紙變黑
脫水性
將銅片加入盛有濃硫酸的試管中加熱
銅片逐漸溶解,產(chǎn)生無(wú)色刺激性氣味的氣體
強(qiáng)氧化性
強(qiáng)氧化性
①常溫下,鐵、鋁遇濃H2SO4發(fā)生鈍化。
原因:常溫下,鐵、
6、鋁遇濃H2SO4生成一層致密的氧化膜。所以常溫下可用鋁槽車(chē)裝運(yùn)濃硫酸。
②能氧化不活潑的金屬,如與Cu反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O。
③能氧化非金屬單質(zhì),如與C反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
C+2H2SO4(濃) CO2↑+2SO2↑+2H2O。
【熱點(diǎn)難點(diǎn)】
一、SO2與CO2的比較與鑒別
1.比較SO2與CO2 的性質(zhì)
SO2
CO
物理性質(zhì)
無(wú)色、有刺激性氣體、易液化易溶于水(1:40)
無(wú)色、無(wú)氣味氣體微溶于水(1:1)
與水反應(yīng)
SO2+H2OH2SO3 中強(qiáng)酸
CO2+H2O H2CO2
7、 弱酸
與堿反應(yīng)
通入澄清石灰水中,先生成沉淀,當(dāng)氣體過(guò)量時(shí)沉淀又溶解
Ca(OH)2+SO2====CaSO3↓+H2O
CaSO3+SO2+H2O====Ca(HSO3)2
通入澄清石灰水中,先生成沉淀,當(dāng)氣體過(guò)量時(shí)沉淀又溶解
Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O
CaCO3+CO2+H2O====Ca(HCO3)2
氧化性
SO2+2H2S=3S↓+2H2O
CO2+C 2CO
還原性
能被酸性高錳酸鉀、氯水、溴水、碘水等氧化劑氧化
無(wú)
漂白性
能與某些有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)而使其褪色
無(wú)
與堿性氧化物
Na2O2+SO2==Na2
8、SO4
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
對(duì)環(huán)境的影響
形成酸雨,直接危害人體健康
引起溫室效應(yīng)
2. SO2與CO2的鑒別
①可根據(jù)物理性質(zhì),CO2無(wú)色無(wú)味,SO2具有刺激性氣味。
②利用SO2的強(qiáng)還原性,用酸性高錳酸鉀溶液或溴水鑒別。SO2褪色,CO2不褪色
③利用SO2的漂白性,用品紅溶液鑒別。SO2褪色,CO2不褪色。
【提醒】(1)CO2中的C元素處于最高價(jià),因而只具有氧化性(CO2→CO,CO2→C)。SO2中的S元素處于中間價(jià)態(tài),因而既具有氧化性,又具有還原性。(2)除去CO2中的SO2氣體,可將混合氣體通入酸性KMnO4溶液或溴水,也可通入飽和的
9、NaHCO3溶液(H2SO3的酸性大于H2CO3)。(3)不能用澄清石灰水鑒別CO2和SO2,因?yàn)槎呔苁钩吻迨宜儨啙帷?
【典例1】某探究性學(xué)習(xí)小組利用圖中所列裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),證明濃硫酸和木炭粉在加熱條件下反應(yīng)有SO2和CO2生成。
(1)實(shí)驗(yàn)室可觀察到裝置中A瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是______________,B瓶溶液的作用是________________,C瓶溶液的作用是_______________。
(2)裝置D中所盛溶液是______________,可驗(yàn)證的產(chǎn)物是__________________。
(3)若想同時(shí)驗(yàn)證另一種產(chǎn)物的存在,
10、需使用的藥品為_(kāi)_____________,該裝置在整套裝置中的位置是__________,理由是 __________________________________
_______________________________________________。
【解析】檢驗(yàn)SO2,用品紅溶液,檢驗(yàn)CO2,用澄清石灰水,但是SO2的存在會(huì)干擾對(duì)CO2的檢驗(yàn),所以檢驗(yàn)CO2時(shí)必須考慮先檢驗(yàn)SO2并且要把它徹底除去。另外生成物還有水蒸氣也需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。因?yàn)樵跈z驗(yàn)SO2、CO2時(shí),必須經(jīng)水溶液裝置,會(huì)影響水蒸氣的檢驗(yàn),因此,這三種產(chǎn)物的檢驗(yàn)順序必須是先檢驗(yàn)H2O,再檢驗(yàn)SO2,最后檢驗(yàn)
11、CO2,并且保證每種檢驗(yàn)均不受其他物質(zhì)的干擾。
【答案】(1)驗(yàn)證產(chǎn)物氣流中有SO2 除去產(chǎn)物氣流中的SO2
驗(yàn)證產(chǎn)物氣流中SO2已被B瓶溶液全部除去 (2)澄清石灰水 CO2 (3)無(wú)水CuSO4 A前 產(chǎn)物氣流通過(guò)A、B、C、D時(shí)會(huì)帶出水蒸氣,所以必須在A之前
【狀元心得】SO2和CO2都是酸性氧化物,都具有酸性氧化物的通性,但SO2還具有強(qiáng)還原性和漂白性。進(jìn)行鑒別(或檢驗(yàn))SO2和CO2時(shí),要注意二者性質(zhì)的異同點(diǎn),從差異性入手進(jìn)行分析,從而得出合理的答案。
二、濃硫酸與金屬的反應(yīng)及SO離子的檢驗(yàn)。
1.濃硫酸與金屬的反應(yīng)
(1)鈍化:常溫下濃硫酸使Fe、Al鈍化,如加熱或?qū)?/p>
12、硫酸稀釋?zhuān)瑒t可以繼續(xù)反應(yīng)。
(2)與活潑金屬(如Zn)反應(yīng),開(kāi)始產(chǎn)生SO2,硫酸濃度變小后,產(chǎn)生H2。
(3)與不活潑金屬(如Cu)反應(yīng),開(kāi)始產(chǎn)生SO2(加熱),濃度變小后,稀硫酸不再與Cu反應(yīng)。如1 mol Cu與含2 mol H2SO4的濃硫酸充分反應(yīng),生成的SO2小于1 mol。
(4)濃硫酸在與金屬的反應(yīng)中既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性。濃硫酸在與非金屬的反應(yīng)中只表現(xiàn)氧化性。
2.SO的檢驗(yàn)
(1)檢驗(yàn)SO時(shí)要防止其他離子的干擾
①Ag+干擾:
先用鹽酸酸化,能防止Ag+干擾,因?yàn)锳g++Cl-===AgCl↓。
②CO、SO干擾:
因?yàn)锽aCO3、BaSO3也是白色沉淀,
13、與BaSO4白色沉淀所不同的是這些沉淀能溶于強(qiáng)酸中。因此檢驗(yàn)SO時(shí),必須用酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化)。例如:BaCO3+2H+===H2O+CO2↑+Ba2+。
所用鋇鹽不能用Ba(NO3)2溶液,因?yàn)樵谒嵝詶l件下,SO、HSO、SO2等會(huì)被溶液中的NO氧化為SO,從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論。
(2)正確操作
被檢液取清液有無(wú)白色沉淀(判斷有無(wú)SO)。
【注意】(1)注意“量變”引起的“質(zhì)變”
①濃硫酸參加的反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,因水的生成和硫酸的消耗會(huì)造成硫酸濃度的減小進(jìn)而引起“質(zhì)變”。如濃硫酸與Zn、Cu的反應(yīng)。
②鐵和濃硫酸加熱條件下,可發(fā)生反應(yīng),但產(chǎn)物決定于鐵的量,鐵
14、不足生成Fe3+,鐵過(guò)量生成Fe2+。
(2)注意工業(yè)上生產(chǎn)膽礬的方法
工業(yè)上生產(chǎn)膽礬時(shí),一般不用銅和濃硫酸反應(yīng),而是先把銅在空氣中灼燒后,再與稀硫酸反應(yīng),目的是節(jié)約原料和防止污染。
(3)檢驗(yàn)時(shí),慎選酸化用酸
用于酸化的酸只能用稀鹽酸,不能用稀硫酸或稀硝酸,若有 干擾,可溶性鋇鹽也不能選擇Ba(NO3)2,因?yàn)樵谒嵝詶l件下,會(huì)把 、BaSO3等氧化為和BaSO4而對(duì)檢驗(yàn)造成干擾。
【典例2】某化學(xué)課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情況,設(shè)計(jì)了如圖所示裝置進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn):
(1)先關(guān)閉活塞a,將6.4 g銅片和12 mL 18mol·L-1的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱至反應(yīng)完全,發(fā)
15、現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余。再打開(kāi)活塞a,將氣球中的氧氣緩緩擠入圓底燒瓶,最后銅片完全消失。
①寫(xiě)出上述過(guò)程中燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:
打開(kāi)活塞a之前_________________________________;
打開(kāi)活塞a之后__________________________________。
②B是用來(lái)收集實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氣體的裝置,但集氣瓶?jī)?nèi)的導(dǎo)管未畫(huà)全,請(qǐng)把導(dǎo)管補(bǔ)充完整。
(2)實(shí)際上,在打開(kāi)活塞a之前硫酸仍有剩余。為定量測(cè)定余酸的物質(zhì)的量,甲、乙兩學(xué)生進(jìn)行了如下設(shè)計(jì):
①甲學(xué)生設(shè)計(jì)的方案是:先測(cè)定銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生SO2的量,再通過(guò)計(jì)算確定余酸的物質(zhì)的量。他測(cè)定SO2的
16、方法是將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胙b置D(D中充滿某種液體),從而測(cè)出裝置A產(chǎn)生氣體的體積(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。你認(rèn)為甲學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中D裝置中試劑為_(kāi)_______。
②乙學(xué)生設(shè)計(jì)的方案是:將反應(yīng)后的溶液冷卻后全部移入到燒杯中稀釋?zhuān)凑_操作配制100 mL溶液,再取20 mL于錐形瓶中,用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液進(jìn)行滴定求出余酸的物質(zhì)的量,若耗去a mol·L-1的氫氧化鈉溶液b mL,則余酸的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol。(用含a、b的表達(dá)式來(lái)表示)
【答案】(1)①Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O
2Cu+2H2SO4(稀)+O22CuSO4+2H2O
②
17、(B裝置中導(dǎo)管長(zhǎng)進(jìn)短出)
(2)①飽和NaHSO3溶液
②
【解析】(1)①濃硫酸有強(qiáng)氧化性,加熱條件下與Cu反應(yīng),
Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O;
有O2存在時(shí),Cu與稀硫酸發(fā)生反應(yīng):2Cu+2H2SO4(稀)+O22CuSO4+2H2O。
②SO2密度大于空氣密度,用向上排空氣法收集,所以B裝置中導(dǎo)管長(zhǎng)進(jìn)短出。
(2)①用排液體法測(cè)氣體體積,為了減小誤差,氣體在液體中的溶解度應(yīng)盡可能的小,選擇飽和NaHSO3溶液。
②設(shè)余酸的物質(zhì)的量為n,消耗NaOH的物質(zhì)的量為:
a mol·L-1×b×10-3L=ab×10-3mol
H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O
1 mol 2 mol
n× ab×10-3 mol
故n= mol
即余酸的物質(zhì)的量為 mol