高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 硫及其化合物第1课时导学案及答案

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第五章　化工生产中的重要非金属元素第一节　硫及其化合物课时1　硫和二氧化硫 课标解读内容要求学业要求1.了解硫、二氧化硫的物理性质和化学性质,构建物质间转化关系。2.了解硫、二氧化硫在生产、生活中的应用和对生态环境的影响,增强环境保护的意识。1.通过实验探究等方式,能从物质类别、元素价态的角度认识硫、二氧化硫的性质,并能构建相应的物质转化关系。2.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,简单了解硫、二氧化硫在生产、生活中的应用,初步了解它们对生态环境的影响,培养科学态度与社会责任的学科核心素养。 学习任务一　硫　　　　　　　　　　　　　　　　    　硫在空气和氧气中分别燃烧(如图),回答下列问题:(1)硫在氧气中燃烧的化学方程式为　S+O2 SO2　,该反应的基本反应类型为　化合反应　。 (2)硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈,说明影响硫燃烧程度的因素是　氧气的浓度　。 1.硫原子的结构硫元素位于元素周期表的第①　三　周期、第②　ⅥA　族,其原子结构示意图为,常见化合价为③　-2、+4、+6　。 2.硫单质的性质(1)物理性质俗称色、态溶解性硫黄④　黄色　晶体 ⑤　难　溶于水,⑥　微　溶于酒精,⑦　易　溶于二硫化碳  　　(2)化学性质与金属单质的反应与Fe反应的化学方程式:⑧　S+Fe FeS　 与Cu反应的化学方程式:⑨　S+2Cu Cu2S　 与非金属单质的反应与H2反应的化学方程式:⑩　S+H2 H2S　 与O2反应的化学方程式:　S+O2 SO2　  判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“✕”)。1.自然界中不存在游离态的硫单质(　✕　)2.硫单质不溶于水,易溶于酒精(　✕　)3.硫黄属于非金属单质,只能与金属单质反应(　✕　)4.S能氧化Fe,使Fe生成+2价铁的化合物(　√　)1.在做完金属与硫反应的硬质试管内,往往存有部分凝固的硫,如何除掉呢?答案　因为硫难溶于水,易溶于二硫化碳,所以硬质试管内壁上残留的固体硫可以用二硫化碳洗去。2.结合Fe与Cl2的反应和Fe与S的反应,思考S和Cl2的氧化性有何差异?答案　Fe与Cl2反应生成高价态化合物FeCl3,Fe与S反应生成低价态化合物FeS,说明Cl2的氧化性强于S。3.加热条件下,硫在氢氧化钠溶液中会发生自身的氧化还原反应生成两种盐,你能写出反应的化学方程式吗?答案　反应的化学方程式为3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O。4.火药是我国古代四大发明之一,在化学史上占有重要地位,黑火药主要是硝酸钾、硫黄、木炭三者的混合物,在点燃条件下,三者发生的主要反应为KNO3+S+C N2↑+CO2↑+K2S(未配平)。在黑火药燃烧的反应中,S作还原剂还是氧化剂?根据化学方程式分析,若有32 g S参加反应,则需要KNO3和C的物质的量分别是多少?答案　在反应中KNO3中的N由+5价降低为0价,S由0价降低为-2价,C由0价升高为+4价,S作氧化剂;根据得失电子守恒,将化学方程式配平:2KNO3+S+3C N2↑+3CO2↑+K2S,KNO3、S和C恰好完全反应时,它们的物质的量之比为2∶1∶3;若有32 g S(即1 mol S)参加反应,需要KNO3和C的物质的量分别是2 mol和3 mol。 1.通常情况下,硫是一种黄色晶体,不溶于水,可以用CS2或热的碱液除去硫。2.硫能与金属或非金属发生氧化还原反应。硫的非金属性较弱,与变价金属反应时,生成低价态的金属化合物,自身化合价由0价降低为-2价,作氧化剂;硫与非金属反应时,其化合价可以升高也可以降低。3.在某些反应中,硫会发生自身的氧化还原反应,其化合价可以升高也可以降低,自身既作还原剂又作氧化剂。1.含硫单质的水可治皮肤病,而硫难溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2,要增大硫在水中的分散程度,可将硫先放入溶剂X中,再将所得液体分散在水中,则X可以是(　　)A.CS2    B.氯仿 C.CCl4   D.酒精答案　D　硫难溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2,要增大硫在水中的分散程度,可将硫先放入溶剂X中,再将所得液体分散在水中,则硫应该溶于X中且X和水互溶,CS2、氯仿、CCl4和水均不互溶,且硫难溶于氯仿,所以CS2、氯仿和CCl4都不符合条件;硫微溶于酒精且酒精和水互溶,所以X可以是酒精,故D正确。2.下列关于硫的说法不正确的是(　　)A.单质硫既有氧化性,又有还原性     B.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫C.铜与硫反应生成黑色的硫化铜      D.硫与氢气反应的氧化剂是硫答案　C　硫与金属单质、氢气等反应时,作氧化剂,硫与活泼非金属单质氧气反应时,作还原剂,故A、D正确;硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫,故B正确;铜与硫反应生成黑色的硫化亚铜,故C错误。3.下列关于硫的叙述正确的是(　　)A.硫元素的非金属性比氯元素的强B.分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫黄可以用二硫化碳、水以及过滤操作C.硫与金属或非金属反应均作氧化剂D.1.6 g硫与6.4 g铜反应能得到7.0 g纯净硫化物答案　B　硫元素的非金属性比氯元素的弱,A不正确。分离黑火药中的三组分可利用它们溶解性的差异:先用二硫化碳处理,使硫黄溶解,过滤后蒸发滤液,得到硫黄;滤渣再用水处理,溶去硝酸钾,过滤,又得滤渣(木炭);滤液经蒸发、浓缩、结晶,得到硝酸钾,B正确。硫单质中硫元素的化合价为0价,是中间价态,与金属反应时作氧化剂;硫与非金属性比它强的非金属单质(如O2、Cl2、F2等)反应时作还原剂,C不正确。硫与铜反应生成硫化亚铜:2Cu　+ 　S   Cu2S128　　　32　　 1606.4 g　1.6 g　 8.0 gD不正确。学习任务二　二氧化硫　　　　　　　　　　　　　　　      　1.物理性质颜色气味密度溶解性无色有①　刺激性　气味的有毒气体 比空气的②　大　 ③　易溶于水　,在通常情况下,1体积的水可以溶解约40体积的二氧化硫 2.化学性质(1)实验探究实验操作实验现象实验结论试管内液面上升SO2④　易溶于水　 用pH试纸测定试管中溶液的酸碱性pH<7SO2的水溶液显⑤　酸性溶液先变红,振荡后褪色,加热后溶液颜色恢复红色SO2具有⑥　漂白性　,但SO2与品红生成的化合物⑦　不稳定　 (2)归纳总结1)SO2是一种酸性氧化物a.SO2与H2O反应的化学方程式为⑧　SO2+H2O H2SO3　。 b.可逆反应:化学上通常把向生成物方向进行的反应叫做正反应,向反应物方向进行的反应叫做逆反应。像这种在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应。2)还原性a.SO2在适当的温度并有催化剂存在的条件下,可以被O2氧化,生成SO3,反应的化学方程式为⑨　2SO2+O2 2SO3　。 b.SO3也是一种酸性氧化物,溶于水时与水发生剧烈反应,生成硫酸,反应的化学方程式为⑩　SO3+H2O H2SO4　。 3)氧化性SO2与H2S反应的化学方程式为　SO2+2H2S 3S+2H2O　。 4)漂白性SO2能与某些有色物质生成　不稳定的无色物质　,这些无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。 3.用途工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝等,二氧化硫也可用于杀菌、消毒,还是一种食品添加剂。判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“✕”)。1.SO2溶于水能导电,属于电解质(　✕　)2.常温下,SO2是一种无色、有刺激性气味的气体(　√　)3.SO2因具有漂白性而使紫色酸性KMnO4溶液褪色(　✕　)4.因为SO2与H2O的反应为可逆反应,所以SO2的水溶液中存在SO2、H2SO3(　√　)1.将过量的SO2分别通入滴有酚酞的NaOH溶液(红色)和酸性高锰酸钾溶液中,发现溶液都褪色。它们褪色的原因相同吗?分别体现了SO2的哪些性质?答案　二者褪色的原因不相同。过量的SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,是因为SO2和NaOH溶液反应,体现了SO2是酸性氧化物;过量的SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色,是因为KMnO4氧化了SO2,体现了SO2的还原性。2.日常生活中的草帽、纸张等都经过SO2漂白,根据生活经验分析SO2的漂白效果稳定持久吗?答案　被SO2漂白过的草帽、纸张等经长时间日晒或露置后会恢复原有的颜色,所以SO2的漂白效果不稳定持久。3.氯气溶于水得到的氯水也具有漂白性。那么把等物质的量的SO2和Cl2同时通入水中,溶液的漂白性能增强吗?答案　若把等物质的量的SO2和Cl2同时通入水中,会发生反应:SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl,从而导致溶液的漂白性减弱,甚至失去漂白性。4.二氧化硫可作为食品添加剂,但是过量使用会带来食品安全问题。部分不良生产者将二氧化硫用作米、面等食品中的美白剂和脱皮蔬果中的抗氧化剂等。请你结合化学知识,解释二氧化硫用作米、面等食品中的美白剂和脱皮蔬果中的抗氧化剂,分别利用了它的哪些性质?答案　用作米、面等食品中的美白剂主要是利用二氧化硫的漂白性;用作脱皮蔬果中的抗氧化剂主要是利用二氧化硫的还原性。5.通常使用的火柴头上的易燃物中含有硫,某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置验证火柴燃烧的产物中含有二氧化硫。(1)根据实验装置分析,如何验证火柴燃烧的产物中含有二氧化硫?请简单描述一下实验过程和现象。(2)在上述方案中能否使用澄清石灰水来代替品红溶液?为什么?(3)若要证明某气体是CO2和SO2的混合气体,需用哪些试剂?顺序如何确定?答案　(1)将多根火柴放在题图所示的实验装置中的漏斗下面,将其点燃,慢慢拉动注射器活塞抽气,使火柴燃烧产生的气体通过品红溶液,如果溶液褪色,则说明火柴燃烧的产物中含有二氧化硫。(2)不能。火柴燃烧有二氧化碳生成,二氧化硫、二氧化碳均能使澄清石灰水变浑浊,无法证明二氧化硫的存在。(3)可用品红溶液、酸性KMnO4溶液和澄清石灰水。顺序为混合气体→品红溶液→酸性KMnO4溶液→品红溶液→澄清石灰水。1.二氧化硫的化学性质2.常见的漂白剂类型原理特点举例适用范围漂白剂本身是氧化剂,利用其氧化性氧化有色物质,使之失去原来的颜色加热时不能恢复原来的颜色Cl2、Ca(ClO)2、HClO、H2O2、Na2O2、O3等可漂白所有有机色质漂白剂与有色物质结合生成新的无色物质,使之失去原来的颜色加热时能恢复原来的颜色二氧化硫等具有选择性,可漂白品红溶液、棉、麻等有些固体物质疏松、多孔,具有较大的比表面积,可以吸附有色物质,使之失去原来的颜色部分吸附剂可以重复使用活性炭、胶体等一般用于溶液漂白 　【特别提醒】　SO2的漂白特点:(1)选择性:SO2可以漂白品红溶液、棉、麻等,但不能漂白酸碱指示剂,如石蕊溶液、酚酞溶液等。(2)可逆性(不稳定性):SO2的漂白是与某些有色物质结合生成不稳定的无色物质,加热或者经过一段时间后可恢复原来的颜色。3.CO2和SO2的鉴别试剂现象及结论品红溶液使品红溶液褪色的是SO2;不能使品红溶液褪色的是CO2氢硫酸出现浑浊的是SO2,无明显现象的是CO2酸性高锰酸钾溶液使紫色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2溴水使橙色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2碘水(含淀粉)使蓝色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2 4.检验SO2和CO2同时存在的一般流程流程设计检验SO2⇒除去SO2⇒检验SO2是否除尽⇒检验CO2选用试剂品红溶液酸性高锰酸钾溶液品红溶液澄清石灰水预期现象褪色褪色不褪色变浑浊 　　通常设计以下实验装置进行检验:1.为了除去SO2中少量的HCl气体,可将混合气体通入(　　)A.溴水 B.NaHSO3饱和溶液C.NaOH溶液 D.NaHCO3饱和溶液答案　B　溴水具有氧化性,会将SO2氧化,将原物质除去,故A错误;HCl与NaHSO3饱和溶液反应会生成SO2,且不引入新杂质,洗气可分离,故B正确;SO2和HCl均能与NaOH溶液反应,不能除杂,故C错误;SO2和HCl均能与NaHCO3饱和溶液反应,不能除杂,故D错误。2.下列反应中,SO2表现还原性的是(　　)A.SO2+H2O H2SO3B.SO2+2NaOH Na2SO3+H2OC.2SO2+O2 2SO3D.SO2+CaO CaSO3答案　C　A、B、D项中SO2表现了酸性氧化物的性质,C项中SO2发生了氧化反应,表现了还原性。3.如图所示装置可用于收集SO2并验证其某些化学性质,下列说法正确的是(　　)选项试剂现象结论A酸性KMnO4溶液溶液褪色SO2有氧化性B品红溶液溶液褪色SO2有漂白性CNaOH溶液无明显现象SO2与NaOH溶液不反应D紫色石蕊溶液溶液变红色后不褪色SO2有酸性,没有漂白性 答案　B　酸性KMnO4溶液具有强氧化性,溶液褪色体现了SO2的还原性,A错误;SO2使品红溶液褪色体现了SO2的漂白性,B正确;SO2是酸性氧化物,可以与NaOH溶液反应生成Na2SO3和H2O,C错误;SO2的水溶液可以使紫色石蕊溶液变红,说明SO2的水溶液具有酸性,但SO2不能漂白酸碱指示剂,故紫色石蕊溶液变红色后不褪色,但不能说明SO2没有漂白性,D错误。4.检验SO2中是否混有CO2气体,可采用的方法是(　　)A.通过品红溶液B.先通过NaOH溶液,再通过澄清石灰水C.通过澄清石灰水D.先通过足量酸性KMnO4溶液,再通过澄清石灰水答案　D　A项,品红溶液检验的是SO2;B项,不管是否混有CO2都不会产生白色沉淀;C项,不管是否混有CO2都会产生白色沉淀;D项,足量酸性KMnO4溶液将SO2完全吸收后,再通过澄清石灰水,若有白色沉淀生成,说明一定有CO2,若无白色沉淀生成,说明无CO2。5.下图是实验室制取SO2并验证SO2的某些性质的装置,已知⑥中发生反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+H2O+SO2↑。请回答下列问题:(1)①中的实验现象为紫色石蕊溶液　　　　　　,此实验证明SO2具有　　　　　　　　的性质。 (2)②中的品红溶液　　　　　　,证明SO2具有　　　　　　性。 (3)③中的实验现象是　　　　　　　　　　　　,证明SO2具有　　　　　　性。 (4)④中的实验现象是　　　　　　　　,证明SO2具有　　　　　　性。 (5)⑤的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,反应的化学方程式为　　　　      　　。 答案　(1)变红　酸性氧化物　(2)褪色　漂白　(3)有黄色沉淀生成　氧化　(4)溶液褪色　还原　(5)吸收SO2,防止其污染空气　SO2+2NaOH Na2SO3+H2O解析　(1)SO2溶于水,和水反应生成亚硫酸,亚硫酸为中强酸,可以使紫色石蕊溶液变红,此实验证明SO2具有酸性氧化物的性质。(2)SO2与品红反应生成无色物质,能使品红溶液褪色,证明SO2具有漂白性。(3)SO2具有氧化性,H2S具有还原性,SO2能把H2S氧化成单质硫,本身被还原成单质硫,化学方程式为SO2+2H2S 3S↓+2H2O,所以③中的实验现象是有黄色沉淀生成,证明SO2具有氧化性。(4)SO2具有还原性,能与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应而使溶液褪色。(5)SO2有毒,不能直接排放到空气中,SO2能够与NaOH溶液反应生成亚硫酸钠和水,所以可以用NaOH溶液吸收SO2,即⑤的作用是吸收SO2,防止其污染空气,反应的化学方程式为SO2+2NaOH Na2SO3+H2O。