高中化学人教版 (2019)必修 第二册实验活动5 不同价态含硫物质的转化第3课时教案设计

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新知探究(一) 自然界中硫的存在和转化[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
如图为自然界中硫元素的存在示意图，读图思考下列问题。
1．根据上图自然界中硫元素主要存在形式，进行分类：
(1)按物质类别分类
单质：_S
氧化物：
酸：
盐： _
硫化物：
(2)按元素化合价分类
－2价：
－1价：
0价：
＋4价：
＋6价：_
2．自然界中不同价态的含硫物质是如何转化的，这些转化中含硫物质哪些发生氧化反应，哪些发生还原反应？
提示：(1)岩层深处和海底：无氧环境下硫单质转化成硫化物，发生还原反应。
(2)地表附近：硫化物转化为硫酸盐，发生氧化反应。
(3)火山口附近：硫单质转化成二氧化硫，二氧化硫又转化成三氧化硫，均为氧化反应。
[落实新知能]
自然界中硫的主要存在形式
[演练新学考]
1．下列元素在自然界中能够以单质形式存在的是( )
A．Na B．S
C．Al D．Cl
2．宋代《图经本草》中有记载：“取此一物，置于铁板上，聚炭封之。囊袋吹令火炽，其矾即沸流出，色赤如融金汁者，是其也。看沸定汁尽，去火待冷，取出按为末，色似黄丹。”文中“矾”的化学式是( )
A．ZnSO4·7H2O B．FeSO4·7H2O
C．KAl(SO4)2·12H2O D．CaSO4·2H2O
3．如图有关硫元素循环的说法不合理的是( )
A．煤、石油中的硫元素燃烧时能生成SO2
B．动物尸体腐败过程产生的H2S气体会进入大气
C．循环过程中硫元素既发生氧化反应又发生还原反应
D．大气中的硫元素会全部转化成H2SO4随雨水降到土壤里
新知探究(二) 实验室里不同价态硫元素的转化[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．相同价态的含硫物质间的转化
相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的
如：
写出②、③、④反应的化学方程式：
②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O；
③Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑；
④SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3。
2．不同价态硫的转化
(1)转化方法——通过氧化还原反应实现
如有下列转化关系：
①S2－→S ②SOeq \\al(2－,3)→SO2 ③SO2→S
④SOeq \\al(2－,3)→SOeq \\al(2－,4) ⑤H2SO4(浓)→SO2
其中加入氧化剂能实现的是__①④__，加入还原剂能实现的是__③⑤__。
(2)转化规律
当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态。即台阶式升降，可用如图表示
如：H2Seq \(,\s\up7(①O2不足),\s\d5(④H2、△))Seq \(,\s\up7(②O2),\s\d5(⑤H2S))SO2eq \(――→,\s\up7(③O2))SO3
写出③、④、⑤反应的化学方程式：
③2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3；
④S＋H2eq \(=====,\s\up7(△))H2S；
⑤SO2＋2H2S===3S＋2H2O。
[落实新知能]
1．借助硫元素的价态二维图理解物质间的转化关系
2．实现不同价态硫元素间的转化思维方法
(1)理论分析：实现低价态到高价态的转化选择合适氧化剂；实现高价态向低价态转化选择合适的还原剂。
(2)实验设计：遵循科学性、可行性、安全性和绿色化原则。
[演练新学考]
1．硫在空气中燃烧生成气体A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B变成C，在C里加Na2S产生气体D，把D通入B溶液得浅黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。下列按A、B、C、D、E顺序排序的是( )
A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3
D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3
2．下列有关硫及其化合物的说法正确的是( )
A．SO2、H2SO3均具有还原性，故浓H2SO4能氧化SO2和H2SO3
B．H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
C．单质eq \(――→,\s\up7(＋O2))氧化物eq \(――→,\s\up7(＋H2O))酸或碱eq \(――→,\s\up7(＋NaOH或HCl))盐，能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素
D．硫黄制备硫酸经历两步：Seq \(――→,\s\up7(O2/点燃))SO3eq \(――→,\s\up7(H2O))H2SO4
3．用硫及其化合物制硫酸有下列三种反应途径，某些反应条件和产物已省略。下列有关说法不正确的是( )
途径①：Seq \(――→,\s\up7(浓HNO3))H2SO4
途径②：Seq \(――→,\s\up7(O2))SO2eq \(――→,\s\up7(O2))SO3eq \(――→,\s\up7(H2O))H2SO4
途径③：FeS2eq \(――→,\s\up7(O2))SO2eq \(――→,\s\up7(O2))SO3eq \(――→,\s\up7(H2O))H2SO4
A．途径①的反应中体现了浓HNO3的强氧化性
B．途径②、③的第二步反应在实际生产中可以通过增大O2的浓度来降低成本
C．由途径①、②、③分别制取1 ml H2SO4，理论上各消耗1 ml S，各转移6 ml e－
D．途径②、③比途径①污染相对小且原子利用率高，更能体现“绿色化学”的理论
新知探究(三) 硫及其化合物的转化与推断[选考层级]
[难度增一点]
[典例] 已知X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖粉末变黑。A与X反应的转化关系如图所示，其中反应条件及部分产物均已略去，则下列有关说法正确的是( )
A．X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的强氧化性
B．若A为铁，则足量A与X在室温下即可完全反应
C．若A为碳单质，则将C通入少量的澄清石灰水，一定可以观察到白色沉淀产生
D．工业上，B转化为D的反应条件为高温、常压、使用催化剂
[知能深一点]
巧用转化关系模型图进行物质之间连续转化的推断
1．直线型转化关系
S(固体)eq \(――→,\s\up7(O2))SO2eq \(――→,\s\up7(O2))SO3eq \(――→,\s\up7(H2O))H2SO4
或H2Seq \(――→,\s\up7(O2))S(固体)eq \(――→,\s\up7(O2))SO2eq \(――→,\s\up7(O2))SO3eq \(――→,\s\up7(H2O))H2SO4
2．交叉型转化关系图
3．三角型转化关系
[选考难一点]
1.含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品，该工艺流程如图所示，下列叙述不正确的是( )
A．该过程中可得到化工产品H2SO4
B．该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C．该过程中化合价发生改变的元素为Fe和S
D．图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4
2．如图W、X、Y、Z为四种物质，若箭头表示能一步转化的常见反应，其中常温下能实现图示转化关系的是( )
3.A为非金属单质，B是一种具有还原性的二元含氧弱酸，D为一种非金属氧化物的气体，E为白色沉淀。它们之间的转化关系如图。
(1)写出下列物质的化学式：
A：________，D：________；E：________。
(2)写出B→E的离子方程式：____________________________________。
4．人们认识和应用物质常从两方面入手，一是从物质的类别认识该物质可能跟哪些物质发生反应；二是从物质所含元素的化合价分析该物质是否具有氧化性或还原性。如图所示是硫元素的各个价态与物质类别的对应关系：
(1)写出指定物质的化学式：A________，B________。
(2)D转化为硫酸是酸雨形成的重要过程之一，写出其反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)若C是铜盐，试写出任意一个由H2SO4→C的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)为进一步减少SO2的污染并变废为宝，我国正在探索在一定条件下用CO还原SO2得到单质硫的方法来除去SO2。写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
eq \a\vs4\al([课时跟踪训练])
A级—学业水平考试达标练
1．能使酸性KMnO4溶液褪色的是( )
A．H2 B．CO2
C．SO2 D．Cl2
2．甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有转化关系：甲eq \(――→,\s\up7(丁))乙eq \(,\s\up7(丁),\s\d5(甲))丙。下列有关物质的推断不正确的是( )
A．若甲为焦炭，则丁可能是O2
B．若甲为SO2，则丁可能是氨水
C．若甲为Fe，则丁可能是盐酸
D．若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2
3．下图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图。装置内发生的主要反应不含( )
A．化合反应 B．分解反应
C．置换反应 D．氧化还原反应
4．为确定某纯净的气体X的成分，进行了如下几种实验，其中不正确的是( )
5．下列关于硫及其化合物的说法中不正确的是( )
A．硫粉在过量的纯氧中燃烧也不能生成三氧化硫
B．SO2既可以是含硫物质的氧化产物，也可以是含硫物质的还原产物
C．二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色，体现了其漂白性
D．自然界中存在可溶于CS2的游离态的硫
6．下列说法正确的是( )
A．SO2和SO3都是酸性氧化物，二者的水溶液都是强酸
B．将铜片放入浓硫酸中，无明显现象是因为铜片发生了钝化
C．铜与硫化合的产物是CuS
D．富含硫黄的矿物在工业上可用于制造硫酸
7．根据SO2通入不同溶液中实验现象，所得结论不正确的是( )
8．硫在自然界中以游离态和多种化合态形式出现。硫的化合物大多具有氧化性或还原性。许多金属硫化物难溶于水。
(1)硫化氢具有还原性，可以和许多氧化剂反应。在酸性条件下，H2S和KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O，写出该反应的化学方程式：________________________
________________________________________________________________________。
(2)石油化工的废气中有H2S。写出从废气中回收单质硫的两种方法(除空气外，不使用其他原料)，以化学方程式表示：__________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)将黑色的Fe2S3固体加入足量盐酸中，溶液中有淡黄色固体生成，产物还有________、________。过滤，微热滤液，然后加入过量氢氧化钠溶液，可观察到的现象是______________________________________________。
9．某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应，用如图所示装置进行有关实验。实验中甲同学将a g Cu片和12 mL 18 ml·L－1浓硫酸放入圆底烧瓶中加热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有一定量的H2SO4和Cu剩余。
请回答下列问题：
(1)写出Cu与浓硫酸反应的化学方程式：______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)装置D内盛品红溶液，当C中气体集满后，D中有可能观察到的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验装置中有可能造成环境污染，试用最简单的方法解决(实验用品自选)________________________________________________________________________。
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B装置中的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)F中应放置的液体是________(填字母)。
A．饱和Na2SO3溶液 B．酸性KMnO4溶液
C．浓溴水 D．饱和NaHSO3溶液
(5)为什么有一定量的余酸，但未能使Cu完全溶解，你认为原因是________________________________________________________________________。
(6)下列足量药品能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是________(填字母)。
A．Fe粉 B．BaCl2溶液
C．Ag D．Na2CO3溶液
(7)甲同学向A中反应后的溶液中通入一种气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，请问该气体单质是________(填名称)，反应的化学方程式是___________________
________________________________________________________________________。
B级—选考等级考试增分练
1.X为一种常见气体(常温下)，a、b、c是中学化学常见物质，均由常见元素组成，转化关系如图所示，下列说法不正确的是( )
A．若a、b、c焰色反应均呈黄色，水溶液均呈碱性，则a中可能既含有离子键又含有共价键
B．若X为O2，a为一种固态单质，则c可能为CO2和SO3
C．若b为固态非金属单质，b与X所含元素同主族，则a、b、c均能与X反应
D．若a为固态非金属单质，a与X所含元素同周期，常温常压下c为白色固体，则X与a所含元素原子的核电荷数相差2
2．强热条件下，硫酸亚铁固体可发生如下反应：2FeSO4eq \(=====,\s\up7(高温))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，若将此反应生成的气体通入BaCl2溶液中，则( )
①析出BaSO3沉淀 ②析出BaSO4沉淀
③逸出SO3气体 ④逸出SO2气体
A．①② B．②④
C．①③ D．③④
3．如图所示是一系列含硫化合物的转化关系(反应中生成的水已略去)，其中说法正确的是( )
A．反应①说明SO2具有氧化性，反应②说明SO2具有酸性
B．反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1时，则反应物n(SO2)∶n(NaOH)＝1∶2
C．反应③④⑤均属于氧化还原反应
D．工业上可利用反应②和反应④回收SO2
4．形成酸雨的原理之一可简单表示如下：
回答下列问题：
(1)酸雨的pH________(填“＞”“＜”或“＝”)5.6。
(2)D物质的化学式为____________________。
(3)反应②的化学方程式为_______________________________________________。
(4)现有某地含C的酸雨水样1 m3，其中c(H＋)＝0.005 ml·L－1，若用生石灰处理该水样至中性，理论上需生石灰________kg。
5.如图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，化合物D是重要的工业原料。
(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式：____________________________。
(2)写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)写出一个由D生成B的化学方程式：_____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)将5 mL 0.10 ml·L－1的E溶液与10 mL 0.10 ml·L－1的NaOH溶液混合。
写出反应的离子方程式：____________________________________________________；
1.以价态变化为主线，初步了解不同价态元素之间的转化关系。
2.运用氧化还原反应原理寻找合适的氧化剂和还原剂，预测不同价态硫元素之间的相互转化。
选项
W
X
Y
Z
A
S
SO2
SO3
H2SO4
B
Na
Na2O2
NaOH
NaCl
C
Fe
FeCl3
Fe(OH)2
FeCl2
D
Al
AlCl3
NaAlO2
Al2(SO4)3
选项
操作(现象)
结论
A
闻X气味(有刺激性)eq \(――→,\s\up7(通入))酸性KMnO4溶液(褪色)
X一定是SO2
B
闻X气味(有刺激性)eq \(――→,\s\up7(通入))澄清石灰水(变浑浊)
X一定是SO2
C
Xeq \(――→,\s\up7(通入))品红溶液(褪色)eq \(――→,\s\up7(△))变红色
X一定是SO2
D
Xeq \(――→,\s\up7(通入))紫色石蕊溶液(先变红色后褪色)
X一定不是SO2
实验
现象
结论
A
含HCl、BaCl2的FeCl3溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S溶液
产生黄色沉淀
SO2有氧化性
C
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
SO2有漂白性
D
品红
红色褪去
SO2有漂白性