化学苏教版 (2019)第一单元 含硫化合物的性质第1课时学案

第1课时　二氧化硫的性质和应用

一、硫

1.硫元素的存在状态：

(1)游离态：游离态硫存在于火山喷口的岩层；

(2)化合态：化合态主要存在于硫化物和硫酸盐，火山喷出物中还含有硫的氢化物和氧化物。

2.硫的物理性质：

黄色或淡黄色固体，俗称硫黄，质地脆，易研成粉末，密度比水大，难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。

3.硫的获取与应用：

(1)获取：丹砂的主要成分是HgS，丹砂烧之成水银。

(2)应用：黑火药的成分之一是硫。

【自主探索】

1.(想一想)如何除去试管内壁附着的硫？

提示：用二硫化碳溶解除去。

2.(情境思考)火山喷发时放出的各种气体。其主要成分有水蒸气、含硫化合物和二氧化碳。含硫的气体主要是哪几种？

提示：硫化氢和二氧化硫气体。

二、二氧化硫的性质和应用

1.物理性质：

2.化学性质：

(1)酸性氧化物的通性

①实验1：用充有80 mL二氧化硫的针筒吸入10 mL蒸馏水，用橡皮塞堵住针筒的前端，振荡，观察针筒内气体体积的变化，然后用pH试纸测定二氧化硫水溶液的pH。

②现象：气体体积减小，pH试纸显红色，即SO2的水溶液显酸性。

③写出下列反应的化学方程式

a.与水反应：SO2+H2OH2SO3(H2SO3弱酸、可逆反应)

b.与碱(如NaOH)反应：SO2+2NaOHNa2SO3+H2O(SO2的尾气吸收)

c.与碱性氧化物反应：SO2+CaO===CaSO3。

(2)还原性

①实验2：向试管中加入5 mL二氧化硫水溶液，滴加几滴氯化钡溶液，观察现象；再向试管中滴加5 mL 3%的过氧化氢溶液，振荡，放置片刻后滴加几滴稀硫酸，观察实验现象。

现象：开始无现象，滴加H2O2溶液后，产生白色沉淀。

化学方程式：SO2+H2O2===H2SO4、H2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2HCl。

②SO2具有强还原性(S：+4→+6价)，可以被强氧化剂O2、氯水、溴水、碘水、KMnO4等氧化。化学方程式为

a.与氧气反应：2SO2+O22SO3；

b.与卤素单质(如Cl2)反应：SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl

(3)弱氧化性(S：+4→0价)：

SO2与H2S反应的化学方程式为SO2+2H2S===3S↓+2H2O。

(4)漂白性：与某些有色物质(如品红)生成不稳定的无色物质，加热或久置可恢复原来的颜色。

3.二氧化硫的用途：

(1)制造硫酸、食品和干果防腐剂、漂白剂等。

(2)用于杀菌、消毒，还可用作抗氧化剂。

【自主探索】

(情境思考)白色银耳一直是人们餐桌上一道佳品。但经记者走访调查发现，一些看起来非常白而又鲜亮诱人的银耳竟是经过特殊工序处理的。是什么物质将银耳变白了呢？这种银耳能否食用？

提示：二氧化硫。二氧化硫有毒，用二氧化硫漂白的银耳不能食用。

知识点一   硫

1.分析硫元素的化合价，硫单质既具有氧化性，又有还原性。

2.硫的化学性质

(1)还原性(S：0→+4价)：

S+O2SO2(现象：硫在氧气中剧烈燃烧，产生明亮的蓝紫色火焰，有刺激性气味的气体SO2产生。)

(2)氧化性(S：0→-2价)：

①与氢气反应：S+H2H2S

②与金属单质反应：S+FeFeS、S+2CuCu2S、S+Hg===HgS

【合作探究】

1.(思维升华)已知反应：Fe+SFeS，结合Fe与Cl2的反应，思考S和Cl2的氧化性有何差异？(宏观辨识与微观探析)

提示：Fe与Cl2的反应生成高价态化合物FeCl3，Fe与S的反应生成低价态化合物FeS，说明氯气的氧化性强于硫。

2.(情境应用)附在试管内壁的硫也可以用热碱液洗去，硫与热碱液反应生成金属硫化物和亚硫酸盐，如3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O，该反应中硫体现什么性质？(科学探究与创新意识)

提示：氧化性和还原性。单质硫的化合价为0价，既可升高也可降低。

【典例示范】

【典例】关于硫的叙述正确的是 (　　)

A.硫的非金属性较强，所以只以化合态存在于自然界中

B.分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫黄要用到二硫化碳、水及过滤操作

C.硫与金属或非金属反应时均作氧化剂

D.硫的氧化性比氯气强

【解题指南】解答本题要明确以下两点：

(1)依据硫元素价态的变化确定硫单质的化学性质。

(2)混合物分离提纯的方法。

【解析】选B。元素在自然界中存在形式虽然与化学活泼性有关，但不能把非金属性强弱作为判断依据，A错误；黑火药成分中的硫黄溶于CS2后过滤，将滤液蒸发得到晶体硫，滤渣再加水溶解过滤，滤渣为炭粉，蒸发滤液，浓缩结晶得到硝酸钾，B正确；S单质显0价，属于中间价态，遇到金属、H2时作氧化剂，遇到O2等强氧化性非金属时作还原剂，C错误；硫与变价金属反应时生成低价态的金属硫化物，而氯气却生成高价态的金属氯化物，氯气氧化性比硫强，D错误。

【规律方法】(1)硫单质的氧化性较弱，与具有可变化合价的金属发生反应时，只生成低价态化合物。

(2)硫与氧气反应的现象：硫在空气中燃烧火焰为淡蓝色，在纯氧中燃烧火焰为蓝紫色。

(3)硫的特殊反应：S+Hg===HgS，此反应常温下进行，故可用硫粉除去少量洒落的汞。

分析下列反应中，硫表现氧化性还是还原性。

(1)硫与氧气 _____

(2)硫与氢气_____

(3)硫与铁_____

(4)硫与铜_____

提示：(1)还原性　 (2)氧化性　(3)氧化性　(4)氧化性

【素养训练】

1.下列有关硫的说法中不正确的是 (　　)

A.硫是一种淡黄色的不溶于水的固体，有多种同素异形体

B.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫，在纯氧中燃烧产物是三氧化硫

C.硫在空气中燃烧时，火焰呈淡蓝色；在氧气中燃烧时，火焰呈蓝紫色

D.硫在一定条件下能与某些金属反应，生成金属硫化物

【解析】选B。硫在空气中和纯氧中的燃烧产物均为SO2。

2.下列化合物不能用相应元素的单质直接化合而成的是 (　　)

①CuS　②FeS　③Al2S3　④Fe2S3　⑤Cu2S　⑥FeCl2

A.②⑤⑥　　　  B.①④⑥

C.③④⑤    D.③④⑥

【解析】选B。金属Fe和Cu在加热条件下分别与硫单质反应时，只能生成FeS和Cu2S，而不是Fe2S3和CuS。Fe与氧化性强的Cl2反应生成FeCl3，而不是FeCl2。

知识点二 二氧化硫的性质和应用

1.二氧化硫的性质：

(1)SO2可以被氧化，也可以被还原，在化学反应中，表现出酸性氧化物的通性、弱氧化性、强还原性。

(2)SO2的漂白性：

2.二氧化硫实验室制法：

实验室用Na2SO3粉末与较浓的硫酸反应制得二氧化硫，化学方程式为Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O。

【方法导引】

SO2和CO2的鉴别方法

SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，若通入的气体过量，则沉淀都会消失，故不能用澄清石灰水[或Ba(OH)2]鉴别SO2和CO2。通常用以下方法鉴别。

【合作探究】

(教材开发)设计检验CO2、SO2同时存在的实验流程，完成下列表格。(科学探究与创新意识)

【典例示范】

【典例】某化学兴趣小组为探究SO2的性质，按如图所示装置进行实验。请回答下列问题：

(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是_______，其中发生反应的化学方程式为　。 

(2)实验过程中，装置B、C中发生的现象分别是___________、_________ ，这些现象分别说明SO2具有的性质是_________和_________ ；装置B中发生反应的离子方程式为　________________。 

(3)装置D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)尾气可采用___________溶液吸收。 

【解题指南】解答该题要注意以下两点

(1)SO2的实验室制法。

(2)SO2中硫元素的化合价是+4价，处于中间价态，既可以升高被氧化又可以降低被还原，既有氧化性又有还原性。

【解析】由图中试剂可知A是制取SO2的装置，SO2通入酸性KMnO4溶液中被氧化，再通入Na2S溶液中，被S2-还原成硫单质，最后剩余的SO2不能直接排放，否则会污染空气，可用碱溶液(如NaOH溶液)吸收。

答案：(1)蒸馏烧瓶　Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O

(2)溶液由紫红色变为无色　无色溶液中出现黄色浑浊　还原性　 氧化性

5SO2＋2MnO＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋

(3)品红溶液褪色后，关闭分液漏斗的旋塞，点燃酒精灯加热，溶液恢复为红色

(4)NaOH(其他合理答案也可)

【深化思考】

分别将SO2及Cl2通入品红溶液中并加热，现象有何不同？若分别通入紫色石蕊试液中呢？

提示：品红溶液中通入SO2后褪色，加热又恢复为红色；品红溶液中通入Cl2后褪色，加热不显红色。

紫色石蕊试液中通入SO2后，溶液变为红色；紫色石蕊试液中通入Cl2后先变红后褪色。

【素养训练】

二氧化硫是国内外允许使用的一种食品添加剂，在食品工业中扮演保鲜、防腐、抗氧化的角色。SO2有毒，但葡萄酒里都含有SO2，起保鲜、杀菌和抗氧化作用。

(1)下列说法不正确的是 (　　)

A.葡萄酒中的SO2对人体无害，是因为它的含量很少

B.葡萄酒中的SO2具有抗氧化作用，是因为它具有较强的还原性

C.从红葡萄酒的颜色判断，其中的SO2没有漂白性

D.葡萄酒倒入酒杯摇一摇，可以减少其中SO2的含量

(2)SO2是唯一在葡萄酒生产中普遍应用的添加剂。其在葡萄酒生产工艺中起到杀菌、抗氧化、增酸、改善葡萄酒的味感质量等作用。请分析SO2作为葡萄酒中的添加剂，对人体是否有害。

(1)提示：选C。SO2有毒，但是含量在国家规定范围内对人体无害，A正确；二氧化硫具有还原性，具有抗氧化作用，B正确；二氧化硫具有漂白性，但不能漂白红葡萄酒，C错误；葡萄酒倒入酒杯摇一摇，压强减小，气体溶解度减小，D正确。

(2)提示：食品添加剂只要在允许的范围内合理使用，就能保证安全无害。

【课堂小结】

三言两语话重点

(1)特殊的颜色：硫单质：淡黄色。

(2)必记的四种颜色变化的实质：

①SO2通入紫色石蕊试液中，溶液变为红色，体现SO2酸性氧化物的性质。

②SO2通入溴水中，溶液褪色，体现SO2还原性。

③SO2通入酸性高锰酸钾溶液中，紫红色褪去，体现SO2还原性。

④SO2通入品红溶液中，红色褪去，体现SO2漂白性。

1.如图所示的实验中，通入足量的SO2后，试管①和②中溶液的颜色分别是 (　　)

A.①为红色，②为红色　　　 B.①为蓝色，②为无色

C.①为无色，②为蓝色   D.①为红色，②为无色

【解析】选D。SO2溶于水生成亚硫酸，亚硫酸能够使紫色石蕊溶液变红，这体现了SO2是酸性氧化物的性质；SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色。

2.下列说法中正确的是 (　　)

A.SO2的漂白原理和氯气的漂白原理相同

B.将SO2气体通入BaCl2溶液中有白色沉淀生成

C.在SO2+2H2S===3S↓+2H2O反应中，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2

D.SO2和SO3均是酸性氧化物

【解析】选D。SO2与有机色素化合生成不稳定的无色物质，而Cl2与H2O反应生成的HClO具有强氧化性，将有机色素氧化为无色物质，故两者漂白原理不同，A错误；将SO2气体通入BaCl2溶液中，无明显现象，没有白色BaSO3沉淀生成，B错误；该反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1，C错误；SO2和SO3都可以和碱反应生成相应的盐和H2O，都是酸性氧化物，D正确。

3.(2021·临淄高一检测)将SO2通入不同溶液中相应的实验现象和结论均正确的是 (　　)

【解析】选C。二氧化硫能够使溴水褪色是因为二氧化硫具有还原性，能够还原溴单质，故A错误；二氧化硫为酸性氧化物，能够使紫色石蕊试液变红，但是不能使其褪色，故B错误；二氧化硫具有还原性，能够还原高锰酸根离子生成无色的+2价锰离子，溶液由紫红色逐渐变为无色，故C正确；二氧化硫与水反应生成亚硫酸，所以能够使滴有酚酞的NaOH溶液由红色逐渐变为无色，但是亚硫酸为弱酸，故D错误。

4.将二氧化硫气体通入KIO3淀粉溶液中，溶液先变蓝后褪色。此过程中二氧化硫表现出

 (　　)

A.酸性　 　B.还原性　　 C.氧化性　 　D.漂白性

【解析】选B。将二氧化硫气体通入KIO3淀粉溶液，溶液先变蓝后褪色，说明先生成碘单质，碘单质继续与二氧化硫反应生成HI和H2SO4，发生I2+SO2+2H2O=== H2SO4+2HI，二氧化硫表现还原性。

5.亚硫酸钠中有+4价的硫，它既有氧化性又有还原性，现有试剂：溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀硫酸、NaOH溶液、氨水。

(1)要证明Na2SO3具有还原性，应选用的试剂有_____，看到的现象是　____， 反应的化学方程式为______________　。 

(2)要证明Na2SO3具有氧化性，应选用的试剂有______________________，看到的现象是___________________________，反应的化学方程式为　________。 

【解析】(1)+4价硫元素具有还原性，可被氧化剂氧化，在指定的试剂中只有溴水具有强氧化性，由此可知应选溴水。

(2)+4价的硫元素具有氧化性，与其还原性相比，氧化性较弱，只有在特定条件下才表现出氧化性，如在酸性条件下，+4价的硫才较易还原成单质硫，因此要证明其氧化性，应选用的试剂是H2SO4、Na2SO3溶液和Na2S溶液。

答案：(1)溴水、Na2SO3溶液　溴水褪色

Br2+H2O+Na2SO3===Na2SO4+2HBr

(2)稀硫酸、Na2SO3溶液、Na2S溶液

产生淡黄色沉淀

2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O

【补偿训练】

　　二氧化硫是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。

(1)工业上用煅烧黄铁矿(FeS2，其中硫元素为-1价)的方法制备SO2：4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3，该反应中被氧化的元素是_____(填元素符号)。当该反应转移2.75 mol电子时，生成的二氧化硫在标准状况下的体积为_____ L。 

(2)实验室中用下列装置测定SO2被催化氧化为SO3的转化率。(已知SO3的熔点为16.8 ℃，假设气体进入装置时分别被完全吸收，且忽略空气中CO2的影响)

①当停止通入SO2，熄灭酒精灯后，需要继续通一段时间的氧气，其目的是　。 

②实验结束后，若装置D增加的质量为m g，装置E中产生白色沉淀的质量为n g，则此条件下二氧化硫的转化率是_______(用含字母的代数式表示，不用化简)。 

(3)某学习小组设计用如图所示装置验证二氧化硫的化学性质。

①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为_________________　。 

②为验证二氧化硫的还原性，充分反应后，取试管b中的溶液分成三份，分别进行如下实验。

方案Ⅰ：向第一份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成

方案Ⅱ：向第二份溶液中加入品红溶液，红色褪去

方案Ⅲ：向第三份溶液中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀

上述方案中合理的是_____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；试管b中发生反应的离子方程式为　 　。 

【解析】(1)反应中铁元素和硫元素的化合价均升高，两种元素均被氧化，11 mol O2参加反应生成8 mol SO2时转移电子44 mol，故转移2.75 mol电子时，生成的SO2在标准状况下的体积为×8×22.4 L＝11.2 L。

(2)①反应停止后还要继续通入一段时间氧气的目的是将产物SO3以及未反应的SO2全部赶至吸收装置。②装置D中增加的质量为SO3的质量，装置E中沉淀为BaSO4，根据硫元素守恒，被氧化的SO2的物质的量为 mol，未被氧化的SO2的物质的量为 mol，故SO2的转化率为×100%。

(3)①SO2能将S2－氧化，生成硫单质。②方案Ⅰ，Cl－与Ag＋反应可得到AgCl白色沉淀；方案Ⅱ中氯水可使品红溶液褪色；方案Ⅲ中产生白色沉淀可证明SO2与Cl2发生了氧化还原反应，反应的离子方程式为SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－。

答案：(1)Fe、S　11.2

(2)①使残留在装置中的SO2和SO3被充分吸收　②×100%

(3)①试管a中溶液变浑浊，有淡黄色固体生成

②Ⅲ　SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－