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- 2021-07-07 发布
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第3课时 不同价态含硫物质的转化
发展目标
体系构建
1.结合不同价态的含硫物质,根据氧化还原反应理解其性质,培养“科学探究与模型认知”的核心素养。
2.根据硫元素的不同价态,理解硫及其化合物的相互转化,培养“变化观念与科学探究”的核心素养。
一、自然界中硫的存在和转化
1.硫的存在
(1)在自然界中硫元素主要以化合态形式存在,如组成生命体的蛋白质中含有硫。在岩层深处和海底的无氧环境下,通常以硫化物的形式存在,如黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)。在地表附近,硫化物转化为硫酸盐,如石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等。
(2)游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层中。
2.硫的转化
火山口附近的硫单质会被大气中的氧气氧化成二氧化硫,二氧化硫可被进一步氧化成三氧化硫。
二、常见硫的价态及转化
1.硫元素常见的化合价有-2、0、+4和+6,可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。利用氧化剂,可将硫元素从低价态转化到高价态;利用还原剂,可将硫元素从高价态转化到低价态。
2.硫的不同价态所对应的常见化合物
(1)含有-2价硫的物质有酸:H2S,盐:Na2S、NaHS等。
(2)含有+4价硫的物质有氧化物:SO2 ,酸:H2SO3,盐:Na2SO3、NaHSO3等。
(3)含有+6价硫的物质有氧化物:SO3,酸:H2SO4,盐:Na2SO4、NaHSO4等。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)向H2S溶液中通入空气,溶液变浑浊,是因为发生了氧化还原反应。 ( )
(2)浓硫酸具有强氧化性,SO2具有还原性,所以浓硫酸不能干燥SO2。 ( )
(3)锌粒放入稀硫酸中有气体放出,体现了+6价硫元素的氧化性。 ( )
(4)SO2转化为Na2SO3的反应不是氧化还原反应。 ( )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)√
2.下列说法不正确的是( )
A.硫是一种淡黄色的难溶于水的晶体
B.硫的化合物常在火山喷出的气体中和矿泉里
C.硫易燃烧,燃烧产物是大气污染物之一
D.硫是活泼的非金属,在自然界中只有化合态的硫
[答案] D
3.写出下列转化的化学方程式
SSO2Na2SO3Na2SO4
①______________________________________________________________
________________________________________________________________,
②______________________________________________________________
________________________________________________________________,
③______________________________________________________________
________________________________________________________________。
[答案] ①S+O2SO2
②SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
③2Na2SO3+O2===2Na2SO4
含硫物质之间的转化
1.下图是人们总结的不同价态硫元素的转化关系,请分析各种元素在氧化还原反应中表现氧化性还是还原性,并举例说明。
提示:只表现还原性,只表现氧化性,、既表现氧化性又表现还原性。举例略。
2.以硫元素为基础原料,合成硫酸,请设计合成路线。
提示:SSO2SO3H2SO4或
SSO2H2SO3H2SO4。
1.不同价态硫元素之间的相互转化
不同价态硫元素之间的相互转化主要通过氧化还原反应实现。上述转化中,从左到右,硫元素化合价升高,需加入氧化剂。从右到左,硫元素化合价降低,需加入还原剂。
2.相同价态硫元素之间的转化
以上两种转化关系均属于相同价态硫元素之间的转化,从左到右的转化,加入碱可以实现;从右到左的转化,加入酸可以实现。
1.硫黄在空气中燃烧生成气体甲;将甲溶于水得溶液乙;向溶液乙中滴加溴水时溴水褪色,乙变为丙;在丙中加入硫化钠又生成气体丁;把丁通入溶液乙中得沉淀戊。物质甲、乙、丙、丁、戊中均含有硫元素,它们依次是( )
A.SO3、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、SO3
D.SO2、H2SO3、H2S、H2SO4、Na2S2O3
B [题干中描述的关系依次为S+O2SO2,SO2+H2OH2SO3,H2O+H2SO3+Br2===2HBr+H2SO4,Na2S+H2SO4===Na2SO4+H2S↑,2H2S+H2SO3===3S↓+3H2O,则甲、乙、丙、丁、戊依次为SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S。]
2.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已略去,则下列有关说法正确的是( )
A.X能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中,一定可以观察到有白色沉淀产生
D.工业上,B转化为D的反应条件为高温、常压、催化剂
D [X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖粉末变黑,则X是浓硫酸,D和水反应生成硫酸,则D是三氧化硫,B和氧气反应生成三氧化硫,则B是二氧化硫。浓硫酸使蔗糖变黑的现象主要体现了浓硫酸的脱水性,A错误;若A是铁,室温下,铁遇浓硫酸发生钝化,所以不能完全反应,B错误;若A是碳,浓硫酸和碳反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,足量的二氧化碳可与氢氧化钙反应生成可溶性的碳酸氢钙,C错误;工业上,二氧化硫转化为三氧化硫的反应条件为高温、常压、催化剂,D正确。]
3.有关下列三个反应的叙述正确的是( )
①2H2S+SO2===3S+2H2O
②S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O
③3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O
A.反应①说明SO2能与酸反应,具有碱性氧化物的性质
B.反应②改用稀H2SO4,则能放出氢气
C.反应②和③说明S具有两性元素的性质
D.反应③中被氧化的硫元素与被还原的硫元素的质量之比为1∶2
D [反应①中SO2作氧化剂,说明二氧化硫具有氧化性,不能从氧化还原反应的发生来判断其是酸性还是碱性氧化物,A错误;反应②体现浓H2SO4的强氧化性和S的还原性,S与稀H2SO4不反应,B错误;单质硫只能与氧化性酸反应,不能与非氧化性酸反应,故不属于两性元素,C错误;反应③中化合价升高的硫原子与化合价降低的硫原子的个数之比为1∶2,即被氧化的硫元素与被还原的硫元素的质量之比为1∶2,D正确。]
4.SO2的排放是造成酸雨的主要因素。形成酸雨的原理之一可简单表示如下:
请回答下列问题:
(1)酸雨的pH________(填“>”“<”或“=”)5.6。
(2)反应b的化学方程式为_______________________________。
(3)在一段时间内连续不断测定溶液D的pH,发现pH变小,表示该变化的化学方程式是___________________________________。
(4)若用足量的氢氧化钠溶液吸收含二氧化硫的工业废气,写出该反应的离子方程式:________________________________________。
[解析] (1)酸雨的pH<5.6。(2)根据流程图,反应b是二氧化硫的催化氧化反应,反应的化学方程式为2SO2+O22SO3。(3)亚硫酸能够被空气中的氧气氧化生成硫酸,弱酸转化为强酸,pH变小。(4)用足量的氢氧化钠溶液吸收含二氧化硫的工业废气,该反应的化学方程式为SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O,离子方程式为2OH-+SO2===SO+H2O。
[答案] (1)< (2)2SO2+O22SO3
(3)2H2SO3+O2===2H2SO4
(4)2OH-+SO2===SO+H2O
1.下列转化不能一步实现的是( )
A.S―→H2S B.S―→SO3
C.H2S―→SO2 D.SO2―→H2SO4
[答案] B
2.根据硫元素的化合价判断下列物质中的硫元素不能表现还原性的是( )
A.Na2S B.S
C.SO2 D.H2SO4
D [H2SO4中硫元素处于最高价态,没有还原性。]
3.能正确表示下列反应的离子方程式的是( )
A.向澄清石灰水中通入少量SO2气体:Ca2++SO2===CaSO3↓
B.过量SO2气体通入氢氧化钠溶液中:SO2+OH-===HSO
C.SO2气体通入溴水中:SO2+Br2+H2O===2H++2Br-+SO
D.氢硫酸中通入氯气:S2-+Cl2===S↓+2Cl-
B [A项,离子方程式应为Ca2++2OH-+SO2===CaSO3↓+H2O,错误;C项,SO2被Br2氧化为SO,错误;D项,H2S为弱酸,不可拆写为S2-和H+,错误。]
4.将足量的SO2通入BaCl2溶液中,无明显现象,
当加入(或通入)某试剂(或气体)X后有沉淀生成。此试剂(或气体)X可能是( )
①NaOH溶液 ②NaCl溶液 ③氨水 ④新制氯水 ⑤H2S ⑥CO2
A.①②④ B.①③④⑤
C.②③⑤⑥ D.④⑤⑥
B [将SO2通入BaCl2溶液中无明显现象,当加入NaOH溶液或氨水时,可生成Na2SO3或(NH4)2SO3,进而生成BaSO3沉淀;新制氯水可将SO2氧化为SO,进而生成BaSO4沉淀;H4S能与SO2反应生成单质硫(黄色沉淀)和水。NaCl、CO2都不能与SO2、BaCl2溶液反应,故选B。]
5.(素养题)已知X气体是一种无色、有刺激性气味的酸性氧化物,有关X、Y、Z、W的转化关系如图所示,反应①~④均为化合反应,回答下列问题:
(1)Y的化学式为________,Z的化学式为________;X直接排入空气中易造成的环境问题是________________________。
(2)反应①~⑤中属于氧化还原反应的是___________________。
(3)写出反应⑤的化学方程式:___________________________。
(4)写出铜与W浓溶液反应的化学方程式:__________________________
________________________________________________________________。
[解析] X气体是一种无色、有刺激性气味的酸性氧化物,能与氧气或氯水反应,X为SO2,由转化关系可知Y为SO3,Z为H2SO3,W为H2SO4。(1)SO2直接排入空气中易形成酸雨。(2)反应②为二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的反应,为氧化还原反应,反应④为亚硫酸与氧气生成硫酸的反应,为氧化还原反应,反应⑤为氯水和二氧化硫的反应,为氧化还原反应,所以属于氧化还原反应的是②④⑤。(3)反应⑤的化学方程式为Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4。(4)Cu和浓硫酸加热反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。
[答案] (1)SO3 H2SO3 形成酸雨 (2)②④⑤
(3)Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4
(4)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
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