高中化学人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第一节 硫及其化合物学案及答案
展开第1课时硫和二氧化硫
1.了解硫元素的存在和结构,了解硫单质的物理性质和化学性质;2.了解二氧化硫的物理性质和化学性质;3.知道硫化氢、三氧化硫的性质。
一.硫
1.硫的存在
(1)游离态:存在于 火山喷口 附近或地壳的岩层里。
(2)化合态:主要以 硫化物 和 硫酸盐 的形式存在。
2.物理性质:硫单质俗称: 硫磺 ,颜色状态: 黄色晶体 ,溶解性: 不 溶于水,
微溶于酒精, 易 溶与二硫化碳。
3.化学性质(硫可以与金属、非金属反应)
化合价角度认识:
(1)与非金属反应eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(O2:S+O2\(=====,\s\up7(点燃))SO2,表现还原性,H2:S+H2\(=====,\s\up7(△))H2S,表现氧化性))
(2)与金属反应eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(Cu:2Cu+S\(=====,\s\up7(△))Cu2S,Fe:Fe+S\(=====,\s\up7(△))FeS))表现氧化性
(3)与热的强碱溶液反应(如NaOH溶液):
3S+6NaOHeq \(=====,\s\up7(△))2Na2S+Na2SO3+3H2O,既表现氧化性,又表现还原性。
应用:汞洒落在地面,一般会用硫粉来处理,原理是 S+Hg == HgS
二.二氧化硫
1.物理性质
二氧化硫是一种 无 色、有 刺激性气味 的气体,密度比空气 大 ,易液化 易 溶于水。
(1体积水约溶解40体积SO2)
2.二氧化硫与水
(1)二氧化硫与水的反应,水溶液的酸碱性,二氧化硫或亚硫酸的漂白性实验:
SO2与水的反应方程式为SO2 + H2O ⇌ H2SO3 。
(2)SO2或亚硫酸的漂白性:
①二氧化硫或亚硫酸有漂白作用,与有色物质发生化合反应,生成不稳定的无色物质,加热又恢复为原来的颜色。利用品红溶液可检验二氧化硫气体。
②SO2有 漂白 性,能使 品红 褪色。
③SO2的漂白作用与次氯酸的漂白作用相不相同? 不相同 ;SO2的漂白作用稳不稳定? 不稳定 ; = 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④次氯酸的漂白过程是发生了 氧化还原 反应,其漂白作用是永久性的。
【问题】常见的漂白剂有哪些?
SO2、HClO、NaClO、 H2O2、 活性炭
【总结】
(1)SO2使品红溶液褪色表现的是漂白性,加热后溶液恢复至红色;SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是还原性,加热后溶液颜色不复原。
(2)SO2不能漂白酸碱指示剂,只能使紫色石蕊溶液变红,不能使其褪色。
三.二氧化硫的化学性质
分别从化合价的角度,作为酸性氧化物的角度,二氧化硫有什么化学性质:
1.酸性氧化物的通性
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①能使紫色石蕊溶液变红色,②与H2O反应:SO2+H2O⇌H2SO3,③\a\vs4\al(与碱,反应)\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(NaOH足量:SO2+2OH-===SOeq \\al(2-,3)+H2O,NaOH少量:SO2+OH-===HSOeq \\al(-,3))),④与碱性氧化物反应:CaO+SO2===CaSO3))
2.氧化性(如与H2S溶液反应):SO2+2H2S===3S↓+2H2O(生成黄色物质)。
3.还原性
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①与O2反应:2SO2+O2\(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3,②使溴水褪色:SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr,③使酸性KMnO4溶液褪色:5SO2+2MnOeq \\al(-,4)+2H2O===5SOeq \\al(2-,4)+2Mn2++4H+,④与FeCl3溶液反应:SO2+2Fe3++2H2O===SOeq \\al(2-,4)+2Fe2++4H+,⑤与H2O2溶液反应:SO2+H2O2===H2SO4))
4.漂白性:SO2可使品红溶液褪色,加热后,溶液由无色变为红色。
【总结】SO2和CO2的性质比较
【典例】(SO2与CO2混合气体中成分的检验)如图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图,按要求回答下列问题:
(1)B中加入的试剂是____________,作用是__________________________。
(2)C中加入的试剂是____________,作用是___________________________。
(3)D中加入的试剂是____________,作用是___________________________。
(4)实验时,C中应观察到的现象是____________________________________。
【答案】(1)品红溶液 检验SO2 (2)酸性KMnO4溶液 除去SO2并检验SO2是否除尽
(3)澄清石灰水 检验CO2 (4)酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色
【解析】一定要理解题意是检验气体成分,检验二氧化硫用品红溶液,吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液,检验二氧化碳用澄清石灰水;在检验二氧化碳之前,必须除尽二氧化硫,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽,所以酸性KMnO4溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
【归纳】检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程为
【注意】有时为简化装置,可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置,试剂选用较浓的酸性KMnO4溶液,现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅,但不褪成无色。
四.三氧化硫
1.物理性质:熔点为16.8℃,沸点为44.8℃,标准状况下为 固 态。
2.化学性质:具有酸性氧化物的通性:
(1)与水反应: SO3+H2O===H2SO4
(2)与碱性氧化物反应: SO3+CaO === CaSO4
(3)与碱反应: SO3 + 2NaOH === Na2SO4 +H2O
(4)与某些盐溶液反应(如:BaCl2) SO3+H2O+BaCl2 === BaSO4↓ + 2HCl
五.硫化氢
1.物理性质:无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体,常温常压下,1体积水约能溶解2.6体积的硫化氢气体。
2.化学性质
(1)酸性 H2S⇌H++HS-,HS-⇌H++S2-
(2)还原性(易被Cl2、O2、SO2等氧化)
2H2S+SO2===3S↓+2H2O
2H2S+O2 ===2S↓+2H2O
2H2S+3O2(足量)eq \(=====,\s\up7(点燃))2SO2+2H2O
1.认识原子的结构有利于理解元素的性质,硫元素的原子序数是16,下列说法正确的是( )
A.硫原子的结构示意图如图所示
B.硫原子易再得1个电子到达稳定结构
C.硫元素的最高化合价为+10
D.硫在空气中燃烧生成SO3
【答案】A
【解析】A.硫原子的电子数16,质子数是16,其结构示意图如图所示,故A正确;B.硫原子最外层是6个电子,得2个电子到达稳定结构,故B错误;C.硫原子最外层是6个电子,所以硫元素的最高化合价为+6,故C错误;D.硫在空气中燃烧生成SO2,故D错误;故选:A。
2.下列关于硫的叙述中不正确的是( )
A.试管内壁附着的硫可用二硫化碳溶解除去
B.硫在自然界中只能以硫化物和硫酸盐的形态存在
C.化石燃料的大量燃烧是空气中二氧化硫含量升高的原因
D.分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫要用到二硫化碳、水及过滤操作
【答案】B
【解析】A、硫是一种不溶于水的黄色晶体,易溶于二硫化碳,试管内壁附着的硫可用二硫化碳溶解除去,故A不符合题意;B、在自然界中硫的存在形式有游离态和化合态,单质硫主要存在于火山周围的地域中,以化合态存在的硫多为矿物,可分为硫化物矿和硫酸盐矿,故B符合题意;C、化石燃料中含有大量硫元素,在空气中燃烧过程中会释放大量二氧化硫气体,因此化石燃料的大量燃烧是空气中二氧化硫含量升高的原因,故C不符合题意;D、硝酸钾易溶于水,木炭和硫单质不溶于水,因此可以先将固体溶于水,然后过滤,再将滤渣溶于二硫化碳,然后过滤分离硫单质和木炭,故D不符合题意;故答案为B。
3.下列关于SO2和SO3的说法正确的是( )
A.SO3极易溶于水,且与水反应生成H2SO4
B.SO2、SO3均具有漂白性,均能使石蕊溶液变红色
C.SO3可与碱反应,但不与碱性氧化物反应
D.SO2在空气中易被氧化为SO3
【答案】A
【解析】A.SO3极易溶于水,与水发生反应SO3+H2O=H2SO4,A正确;B.SO3不具有漂白性,SO2、SO3均能使石蕊溶液变红色,是因为二者溶于水所得溶液均显酸性,B错误;C.SO3为酸性氧化物,既可与碱反应,也可与碱性氧化物反应,C错误;D.SO2在空气中不易被氧化为SO3,一般需要在一定温度和催化剂作用下才能变为SO3,D错误;故选A。
4.下列说法正确的是()
A.因SO2具有漂白性,所以能使品红溶液、溴水、酸性KMnO4溶液、石蕊试液褪色
B.能使品红溶液褪色的物质不一定是SO2
C.SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,且原理相同
D.等物质的量的SO2和Cl2混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中,漂白效果更好
【答案】B
【解析】A.二氧化硫的漂白性是因为和有色物质反应生成无色物质而漂白品红溶液,二氧化硫被溴、酸性高锰酸钾氧化而使这两种物质褪色,二氧化硫不能使酸碱指示剂褪色,A错误;B.二氧化硫、次氯酸等物质都能使品红溶液褪色,所以能使品红溶液褪色的物质不一定是SO2,B正确;C.漂白粉和过氧化钠的漂白性是利用其氧化性,活性炭的漂白性是利用其吸附性,二氧化硫的漂白性是因为和有色物质反应生成无色物质,所以其漂白原理不相同,C错误;D.二者恰好反应生成盐酸和硫酸,反应方程式为Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl,盐酸和硫酸没有漂白性,所以等物质的量的SO2和Cl2混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中不能使有色布条褪色,D错误;故选B。
5.查看葡萄酒标签上的成分信息时,常发现其成分中含有少量SO2。下列关于SO2说法正确的是()
A.SO2具有还原性,不能用浓硫酸干燥
B.SO2不能作食品添加剂,不该添加到葡萄酒中
C.SO2具有还原性,少量的SO2可防止葡萄酒氧化变质
D.SO2可以使酸性KMnO4溶液褪色,体现了它的漂白性
【答案】C
【分析】二氧化硫具有还原性,葡萄酒中的少量SO2具有防腐、除杂、抗氧化的作用,少量SO2对人体是无害的;二氧化硫具有还原性,能够还原酸性的高锰酸钾,使高锰酸钾褪色,据此解答。
【解析】A.SO2具有还原性,但二氧化硫和浓硫酸不反应,可以用浓硫酸干燥,故A错误;B.葡萄酒中的少量SO2可以防腐、除杂、抗氧化的作用,少量SO2对人体是无害的,故B错误;C.葡萄酒中的少量SO2可以防腐、除杂、抗氧化的作用,少量SO2可防止葡萄酒氧化变质,故C正确;D.SO2可以使酸性KMnO4溶液褪色,体现了它的还原性,故D错误;答案为C。
6.将少量气体通入和的混合溶液中,溶液颜色由棕黄色变成浅绿色,同时有白色沉淀产生。针对上述变化,下列分析正确的是( )
A.该过程表明有漂白性B.白色沉淀为
C.该实验表明具有还原性D.反应后溶液酸性增强
【答案】D
【解析】A.该过程中,二氧化硫先被氧化为硫酸,再与反应,生成硫酸钡沉淀,从而表明具有还原性,A错误;B.易溶于水,不会生成沉淀,B错误;C.反应中溶液由棕黄色变成浅绿色,铁元素由+3价变为+2价,该实验表明具有氧化性,C错误;D.反应后最终生成盐酸,溶液酸性增强,D正确;故选D。
7.某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按下图所示装置进行实验。
(已知:Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O)
请回答下列问题:
(1)装置A中盛放浓硫酸和亚硫酸钠的仪器名称分别是____、____。
(2)装置C中的现象是____,表现了SO2的_________(填氧化性或还原性)。
(3)装置E的目的是探究SO2与品红作用的可逆性,请写出实验操作及现象___________。
(4)F装置的作用是___,漏斗的作用是____。
【答案】分液漏斗圆底烧瓶溶液褪色还原性试管E在酒精灯上加热,溶液恢复红色
吸收多余的SO2防止倒吸
【分析】(1)根据实验室仪器名称书写;(2)二氧化硫有还原性,酸性高锰酸钾有强氧化性,二氧化硫能还原酸性高锰酸钾而使其褪色;(3)二氧化硫能使品红褪色,加热褪色后的品红溶液,溶液的颜色能复原;(4)根据二氧化硫的溶解度解答,倒扣的漏斗,能防止倒吸。
【解析】(1)根据反应的原理和实验的需要,装置A中盛放浓硫酸的为分液漏斗,盛放亚硫酸钠的仪器是圆底烧瓶;(2)二氧化硫中硫元素是+4价,是中间价态,既有还原性,又有氧化性,酸性高锰酸钾有强氧化性,能氧化二氧化硫中+4价的硫,所以酸性高锰酸钾溶液被二氧化硫还原而褪色,同时说明二氧化硫有还原性;故答案为:溶液褪色;还原性;(3)二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色,但加热褪色后的品红溶液,溶液的颜色能复原,故答案为:将试管E在酒精灯上加热,溶液恢复红色;(4)1体积水中能溶解40体积的二氧化硫,所以用水可吸收二氧化硫,倒扣的漏斗溶液上升具有缓冲作用,能防止倒吸,
故答案为:吸收多余的二氧化硫;防止倒吸 。实验操作
现象
结论
①把盛有SO2的试管倒立于水中,打开胶塞
试管内液面 上升 。
SO2 易 溶于水。
②用pH试纸测定溶液的酸碱度
试纸变红色
二氧化硫水溶液呈
酸 性。
③滴入2滴品红溶液,振荡;加热试管,再观察
品红褪色 ;加热恢复红色 。
二氧化硫能使品红褪色,具有漂白性。
物质
SO2
HClO、NaClO、Ca(ClO)2、
H2O2、Na2O2、O3
活性炭
漂白原理
与有色物质结合生成无色物质
将有色物质氧化为无色物质
吸附有色物质
变化类型
化学变化
化学变化
物理变化
是否可逆
可逆,加热或久置后
恢复原来的颜色
不可逆,加热或久置后
不恢复原来颜色
—
漂白对象
有色的有机物,不能漂白指示剂
有色的有机物和指示剂
有机色质
SO2
CO2
类型
酸性氧化物
酸性氧化物
颜色
无色
无色
气味
有刺激性气味
无气味
水溶性
易溶(1:40)
能溶(1:1)
水溶液酸性
中强酸,比碳酸强
弱酸
氧化性
SO2+2H2S==3S+2H2O
CO2+C2CO
还原性
SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl
-------
遇石灰水
Ca(OH)2+SO2==CaSO3+H2O
Ca(OH)2+SO2==CaSO3+H2O
CaCl2或BaCl2
不反应
不反应
品红溶液
褪色
不褪色
酸性高锰酸钾溶液或溴水
褪色
不褪色
流程设计
检验SO2⇒除去SO2⇒eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(检验SO2是否除尽))⇒检验CO2
选用试剂
品红溶液
酸性KMnO4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
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