2019-2020年高一化學自然界中的元素 硫的轉(zhuǎn)化.doc

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2019-2020年高一化學自然界中的元素 硫的轉(zhuǎn)化 一. 教學內(nèi)容： 第3章 第3節(jié) 硫的轉(zhuǎn)化 二. 教學目的 1、掌握硫單質(zhì)的性質(zhì)和用途 2、掌握二氧化硫的性質(zhì)和用途 3、認識濃硫酸的強氧化性 4、了解酸雨的成因、危害和防護措施 三. 教學重點、難點 二氧化硫及濃硫酸的性質(zhì) 四. 知識分析 （一）自然界中的硫 1、自然界中不同價態(tài)硫元素間的轉(zhuǎn)化 （1）硫元素在自然界中的存在 硫元素廣泛存在于自然界中，在火山口附近有硫單質(zhì)存在，其余主要以化合態(tài)存在于海洋、大氣、地殼及動植物體內(nèi)。 （2）自然界中不同價態(tài)硫元素的轉(zhuǎn)化 火山噴發(fā)時，部分硫轉(zhuǎn)化為硫化氫氣體，部分硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫和三氧化硫氣體，二氧化硫在大氣中易被氧化為三氧化硫，二氧化硫和三氧化硫溶于水，分別生成亞硫酸和硫酸，一些微生物又繼續(xù)將酸轉(zhuǎn)化為硫或硫化氫。此外，火山噴發(fā)時還有部分硫與含有鐵、砷、汞等元素的物質(zhì)反應，形成礦物，而暴露于地面的多種含硫礦物，受氧氣和水蒸氣作用又生成新的物質(zhì)，如石膏、芒硝等。 2、認識硫單質(zhì) （1）物理性質(zhì)：通過實驗認識和探究硫的物理性質(zhì) 通常硫是一種黃色或淡黃色的固體，很脆，易研成粉末。不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，熔點和沸點較低。 硫有多種同素異形體，常見的有斜方硫和單斜硫。 （2）化學性質(zhì)： 分析：硫元素的化合價有-2、0、＋2、＋4、＋6，硫單質(zhì)0價，居于中間價態(tài)，既有氧化性又有還原性。 ①氧化性 與金屬：Fe ＋ S FeS 2Cu ＋S Cu2S 2Na ＋S ＝ Na2S (研磨) Hg ＋ S HgS 與非金屬：H2 ＋ S H2S 2S ＋ C CS2 黑火藥的爆炸：S ＋ 2KNO3 ＋3CK2S ＋ 3CO2 ↑＋N2 ↑ 說明：比較硫與氯氣分別與變價金屬如鐵、銅的反應可知，氯氣的氧化性大于硫。 ② 還原性 硫在空氣中燃燒，發(fā)出淡藍色的火焰，在純氧中燃燒劇烈，發(fā)出藍紫色火焰，產(chǎn)物都是二氧化硫。 S ＋ O2 SO2 思考：下列反應表現(xiàn)了硫的什么性質(zhì)：3S ＋ 6 NaOH2Na2S ＋ Na2SO3 ＋ 3H2O 結(jié)合硫的其他性質(zhì)分析，如果洗去沾在試管壁上的硫，用什么方法？ （解答：此反應表現(xiàn)了硫的氧化性和還原性；可以用 CS2洗滌或用熱堿液洗滌。） （3）用途 硫磺有廣泛的用途，主要用于制造硫酸、化肥、火柴、殺蟲劑及火藥、煙花爆竹等。此外，硫磺可以作為酸性速效肥料施用，天然橡膠經(jīng)硫磺硫化后具有良好的耐磨性和彈性，硫磺溫泉可以醫(yī)治皮膚病。 （二）實驗室里研究不同價態(tài)硫元素間的轉(zhuǎn)化 設(shè)計實驗探究硫的不同價態(tài)的轉(zhuǎn)化：－20＋4＋6 實驗可以選取H2S、S、SO2、 濃硫酸這些含硫的物質(zhì)及合適的氧化劑和還原劑來進行 1、二氧化硫 （1）物理性質(zhì) 通常二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度大于空氣，易液化，易溶于水，常溫常壓下，1體積水大約能溶解40體積的二氧化硫。 （2）化學性質(zhì) ①酸性氧化物 H2O＋ SO2H2SO3 (亞硫酸屬于二元中強酸，不穩(wěn)定，易分解) SO2 (少量) ＋ 2NaOH ＝Na2SO3 ＋ H2O SO2 (過量) ＋ NaOH ＝NaHSO3 思考：如果將二氧化硫通入澄清的石灰水中，至過量，有何現(xiàn)象？為什么? (解答：先變渾濁后變澄清；先生成亞硫酸鈣，然后生成亞硫酸氫鈣。) ② 氧化性 二氧化硫具有較弱的氧化性：2H2S ＋ SO2 ＝3 S ＋2H2O 拓展：2H2S ＋ H2SO3 ＝3 S↓ ＋ 3H2O 2Na2S ＋ Na2SO3 ＋ 6 HCl ＝ 3S↓ ＋3 H2O ＋6NaCl (說明：當上述反應 Na2S 過量時，還有H2S生成；當Na2SO3過量時，還有SO2 生成。) ③ 還原性 SO2 可以使KMnO4溶液、氯水、FeCl3溶液等褪色，證明SO2 具有還原性： 2KMnO4 ＋ 5SO2 ＋2 H2O ＝ K2SO4 ＋ 2MnSO4 ＋2H2SO4 Cl2 ＋ SO2 ＋ 2H2O ＝H2SO4 ＋2HCl 此外，SO2 還可以在一定條件下被氧氣氧化：2 SO2 ＋ O2 2SO3 思考：向BaCl2溶液中通入SO2氣體無明顯現(xiàn)象，在其中加入新制氯水后，再通入SO2，有白色沉淀生成，加入稀鹽酸，沉淀不消失。此種白色沉淀是什么？寫出有關(guān)反應的化學方程式。 解答：BaSO4 ； Cl2 ＋ SO2 ＋ 2H2O ＝H2SO4 ＋2HCl BaCl2 ＋ H2SO4 ＝ BaSO4 ＋2HCl) ④ 漂白性 二氧化硫與水反應生成的亞硫酸能與有色物質(zhì)結(jié)合，生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，所以說二氧化硫具有漂白性。但漂白過的物質(zhì)時間稍長或受熱，將恢復原色，這種漂白是暫時的。 說明：雖然二氧化硫具有漂白性，但并不是所有的相關(guān)褪色都是源于此。如：SO2 是滴有酚酞的氫氧化鈉溶液褪色是由于SO2 作為酸性氧化物，與堿發(fā)生了中和反應；SO2 能使氯水、高錳酸鉀溶液褪色是其還原性的體現(xiàn)。 小結(jié)：物質(zhì)的漂白性 常見物質(zhì) HClO、Ca(ClO)2 Na2O2、H2O2 SO2 活性炭 作用原理 將有色物質(zhì)氧化為無色物質(zhì) 與有色物質(zhì)結(jié)合為無色物質(zhì) 將有色物質(zhì)吸附 變化 化學變化 化學變化 物理變化 漂白后物質(zhì)穩(wěn)定性 穩(wěn)定 不穩(wěn)定 穩(wěn)定 2、濃H2SO4 （1）物理性質(zhì) 通常濃硫酸是無色油狀液體，難揮發(fā)，與水以任意比混溶，溶解時放出大量熱。 說明：實驗室稀釋濃硫酸時應將濃硫酸沿容器內(nèi)壁緩緩注入水或溶液中，并用玻璃棒不斷攪拌。 思考：現(xiàn)有失去標簽的、體積相同的兩瓶濃硫酸和濃鹽酸 不用化學方法如何鑒別？ （解答：可以拿起瓶，判斷質(zhì)量，質(zhì)量大的為濃硫酸；還可以打開瓶塞，形成白霧的為濃鹽酸。） （2）特性 ① 吸水性 濃硫酸的吸水性是指濃硫酸有吸收游離的水份的性能，不僅能吸收空氣中、物質(zhì)表面的水，還能奪取結(jié)晶水合物中的結(jié)晶水。濃硫酸常做干燥劑，可以干燥中性、酸性的且無還原性的氣體，不能干燥如NH3、H2S 等氣體。 ② 脫水性 濃硫酸的脫水性是指濃硫酸可以使許多有機物中的氫、氧原子按2：1的比例，形成水分子而脫去。 ③ 強氧化性 濃硫酸中＋6價的S原子有很強的氧化性，可以奪取許多物質(zhì)中的電子，因此濃硫酸具有強氧化性。濃硫酸可以與許多金屬、非金屬等物質(zhì)反應： Cu ＋ 2 H2SO4(濃)CuSO4 ＋ SO2 ↑＋ 2H2O C ＋ 2 H2SO4(濃)CO2 ↑ ＋2 SO2 ↑＋ 2H2O 說明：濃硫酸屬于氧化性酸，可以和很多金屬反應，還原產(chǎn)物為二氧化硫，但在常溫下遇鐵、鋁則發(fā)生鈍化。 思考：如何鑒別稀硫酸和濃硫酸？（至少說出三種方法） （解答：可以用玻璃棒分別蘸取兩種液體，在紙上畫寫，使紙變黑甚至燒透的是濃硫酸；各取兩種液體少量，分別加入盛有銅片的試管，加熱，銅片溶解產(chǎn)生刺激性氣味氣體，溶液變藍的為濃硫酸，無明顯現(xiàn)象的為稀硫酸；向盛有少量藍礬的試管中分別滴入少量兩種液體，使藍色消失的是濃硫酸。） （三）酸雨及其防治 1、酸雨的概念：大氣中正常降水的pH為5.6，通常將pH小于5.6的降水叫酸雨。 2、酸雨的成因：含硫礦石燃料的燃燒以及工廠排放的尾氣中含有二氧化硫，在氧氣和水等的作用下，形成酸霧，隨雨水降落就成為酸雨。該過程涉及的反應有： 2 SO2 ＋ O2 2SO3 SO3 ＋ H2O ＝H2SO4 H2O＋ SO2H2SO3 2H2SO3 ＋ O2 ＝2H2SO4 此外，像工廠及汽車尾氣排放出的氮氧化合物也是構(gòu)成酸雨的重要成因。 3、酸雨的危害：酸雨會使湖泊的水質(zhì)變酸，導致水生生物死亡；酸雨浸漬土壤，會使土壤變得貧瘠；長期的酸雨侵蝕會造成森林大面積死亡、建筑物、古跡遭到破壞等等。 4、酸雨的防治：從實際出發(fā)，對酸性物質(zhì)的排放加以控制；改變能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)利用新能源，從根本上解決。 【典型例題】 例題1 下列關(guān)于濃硫酸的敘述正確的是（ ） A. 濃硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 B. 濃硫酸在常溫下可迅速與銅片反應放出二氧化硫氣體 C. 濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氨氣.氫氣等氣體 D. 濃硫酸在常溫下能夠使鐵鋁等金屬鈍化 答案： D 解析：濃硫酸使蔗糖炭化，體現(xiàn)的是脫水性而不是吸水性，脫水性和吸水性的本質(zhì)區(qū)別是看氫和氧兩元素在原物質(zhì)中是否是以“H2O”的形式存在。 濃硫酸與銅的反應需在加熱的條件下進行。 濃硫酸作為干燥劑，不能干燥堿性和強還原性物質(zhì)，氨氣不能用濃硫酸干燥而氫氣可以。 濃硫酸使鐵鋁鈍化必須強調(diào)在常溫下。 點評：濃硫酸的三大特性屬于基礎(chǔ)知識，應該熟練掌握、深刻理解。 例題2 強熱條件下，硫酸亞鐵固體發(fā)生分解：2FeSO4＝Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，如將此反應生成的氣體通入BaCl2溶液中，則（ ） A. 析出BaSO3沉淀 B. 析出BaSO4沉淀 C. 逸出SO3氣體 D. 逸出SO2氣體 答案：BD 解析：在BaCl2溶液中，SO3和水劇烈反應生成H2SO4 ，H2SO4 再和BaCl2溶液反應生成BaSO4沉淀，由于BaSO4不溶于水和酸，所以析出BaSO4沉淀，不逸出SO3氣體。而BaSO3雖不溶于水，但溶于酸，所以SO2和水和BaCl2溶液不會反應生成BaSO3，SO2在酸性溶液里溶解度很小，所以逸出SO2氣體。 點評：本題屬于信息題，是利用新信息和基礎(chǔ)知識解決問題的。SO2和SO3 的混和氣體的性質(zhì)其實是相互影響不大的，解題時，要分析透徹這一點。 例題3 實驗證明銅不能在常溫下與氧氣反應，銅不與稀硫酸反應，但工業(yè)上卻在廢銅屑與熱的稀硫酸混和物中，通入空氣制硫酸銅溶液。 （1）寫出上述反應的化學方程式___________ （2）利用銅制備硫酸銅溶液還有什么方法？寫出反應的化學方程式_____________。 比較哪種方法好？為什么？ 答案：（1）方法一： 2Cu ＋ 2H2SO4 (稀) ＋O2 2CuSO4 ＋ 2H2O （2）方法二： 2Cu ＋ O2 2CuO CuO ＋ H2SO4 (稀)＝ CuSO4 ＋ H2O 方法三： Cu ＋2 H2SO4 (濃) CuSO4 ＋ 2H2O ＋ SO2 ↑ 第一種方法最好。若制得1mol CuSO4 ，第一種第二種方法只需要1mol硫酸，而第三種方法需要2mol 硫酸，而且生成的SO2 又造成大氣污染。第一、二種方法比較，第一種方法在溶液中進行，且進行的充分。從以上分析可知第一種方法處理廢銅屑最好。 解析：在稀硫酸存在的條件下，銅與氧氣在加熱條件下反應生成堿性氧化物CuO迅速溶解在熱的稀硫酸中生成CuSO4。 方法二：是先將銅在空氣中加熱使之生成CuO ，在與稀硫酸反應，以上兩種方法的共同特點是氧氣作為氧化劑，稀硫酸只起酸的作用。 方法三：在加熱條件下使銅直接與濃硫酸反應，反應中硫酸不僅起酸的作用，還起氧化劑的作用，被還原為有毒氣體SO2。 點評：物質(zhì)的制備應該看原料是否易得、成本低廉，是否節(jié)省原料，是否反應快，是否產(chǎn)生污染物等等，在評價方案時，要注意在對比中進行。 例題4 某學生課外活動小組利用右圖所示裝置分別做如下實驗： （1）在試管中注入某紅色溶液，加熱試管，溶液顏色逐漸變淺，冷卻后恢復紅色，則原溶液可能是_________溶液；加熱時溶液顏色由紅色逐漸變淺的原因是：_____________。 （2）在試管中注入某無色溶液，加熱試管，溶液變?yōu)榧t色，冷卻后恢復無色，則此溶液可能是__________溶液；加熱時溶液由無色變?yōu)榧t色的原因是：_____________。 答案： （1） 稀氨水和酚酞 ；稀氨水中的NH3 氣逸出，所以溶液顏色變淺。 （2） 溶有SO2 的品紅； SO2 氣體逸出，品紅溶液恢復紅色。 解析：首先審清實驗的裝置是一封閉體系，受熱時有氣體從溶液中逸出進入氣球，導致溶液的顏色變化；冷卻后逸出的氣體又溶解在溶液中，得到原來溶液，恢復到原來溶液的顏色。另外要注意溶液顏色的變化，能使溶液在無色和紅色之間變化的物質(zhì)在中學階段最常見的是酚酞和品紅，導致酚酞溶液在無色和紅色之間變化的氣體是堿性氣體，即氨氣；導致品紅溶液在無色和紅色之間變化的氣體是SO2。 點評：本題屬于元素、化合物知識的綜合題，題目設(shè)計靈活，要求解答本題時，應該準確分析題給信息，靈活運用所學知識，不可思維局限，無從下手。 【模擬試題】 一、選擇題（每題有1或2個正確答案） 1. 下列說法不正確的是（ ） A. 硫是一種淡黃色的能溶于水的晶體 B. 硫的化合物常存在于火山噴出的氣體中和礦泉水里 C. 單質(zhì)硫既有氧化性又有還原性 D. 硫在空氣中的燃燒產(chǎn)物是二氧化硫，在純氧中的燃燒產(chǎn)物是三氧化硫 2. 向50mL 18mol/L 的H2SO4 溶液中加入足量的銅片并加熱，充分反應后，被還原的H2SO4 的物質(zhì)的量（ ） A. 小于0.45mol B. 等于0.45mol C. 在0.45mol和0.9mol之間 D. 大于0.9 mol 3. 對下列事實的解釋錯誤的是（ ） A. 在蔗糖中加入濃硫酸后出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象，說明濃硫酸具有脫水性 B. 濃硝酸在光照下顏色變黃，說明濃硝酸不穩(wěn)定 C. 常溫下，濃硝酸可以用鋁制容器儲存，說明鋁與濃硝酸不反應 D. 反應 CuSO4 ＋ H2S → CuS ↓＋ H2SO4 能進行，說明硫化銅既不溶于水也不溶于稀硫酸 4. 檢驗SO2氣體中是否混有CO2氣體，可以采用的方法是 （ ） A. 通過品紅溶液 B. 通過澄清的石灰水 C. 先通過NaOH溶液，再通過澄清石灰水 D. 先通過酸性KMnO4溶液，再通過澄清石灰水 5. 重金屬離子有毒。實驗室有甲、乙兩種廢液，均有一定毒性. 甲廢液經(jīng)檢驗呈堿性，主要有毒離子為Ba2＋離子，將甲乙兩種廢液按一定比例混和，毒性明顯降低。乙廢液中可能含有的離子是（ ） A. Cu2＋ 和SO42- B. Cu2＋ 和Cl- C. K＋ 和SO42- D. Ag＋ 和 NO3- 6. 從礦物學資料查得，一定條件下自然界存在如下反應： 14 CuSO4 ＋ 5FeS2 ＋ 12H2O ＝7Cu2S ＋ 5FeSO4 ＋ 12 H2SO4 ，下列說法正確的是（ ） A. Cu2S 既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物 B. 5 mol FeS2 發(fā)生反應，有10mol 電子轉(zhuǎn)移 C. 產(chǎn)物中的SO42- 離子有一部分是氧化產(chǎn)物 D. FeS2只作還原劑 7. 將SO2 通入 BaCl2 溶液至飽和，未見沉淀生成，繼續(xù)通入另一種氣體，仍無沉淀，則通入的氣體可能是（ ） A. CO2 B. NH3 C. NO2 D. Cl2 8. 當鐵與硫的混合物29g 在密閉條件下加熱反應后，冷卻至室溫，再與足量稀H2SO4 反應，得到氣體8.4 L (標準狀況下)，則原混和氣體中鐵與硫的物質(zhì)的量之比為（ ） A. 1：1 B. 1:2 C. 2:3 D. 3:2 9. 已知下列氧化劑均能氧化＋4的硫（元素），為了除去稀H2SO4 中的亞硫酸，宜選用的氧化劑是（ ） A. O2 B. Cl2 C. H2O2 D. Na2O2 10. X鹽和Y酸反應，產(chǎn)生有氣味的氣體Z ，Z 和 NaOH 溶液反應，又得到X ，Z的氧化產(chǎn)物為W ，W溶于水又得到Y(jié) ，則 X鹽和Y酸分別是（　　）　 A. NaHSO3 和 H2SO4 B. Na2CO3 和 H2SO4 C. Na2SO3 和 H2SO4 D. NaCl 和 HCl 二、填空題 11. 室溫時，向V L 真空容器中，通入n mol SO2 和 m mol H2S。 （1）若n ＝2 ，當m＝ ___________時，反應后容器內(nèi)氣體密度最小。 （2）若2n>m ， 則反應后氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量差為__________g 。 （3）若5n＝m ， 且反應后氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量差為48g， 則m＋n＝ ______。 12. 下圖表示某種鹽的制備步驟： 已知：水合鹽B含有45.3%的水；無水鹽C焙燒分解，放出兩種無色刺激性氣體E和F， 并生成紅棕色固體D。 請寫出物質(zhì)的化學式或名稱： A____________，B_____________，C___________，D_______________，E___________，F(xiàn)____________。 13. 已部分氧化的亞硫酸鈉，為確定其純度，要進行如下實驗 ：①稱取樣品W1g ②將樣品溶解于蒸餾水中 ③給溶液加稍過量的經(jīng)鹽酸酸化的BaCl2 溶液 ④過濾。洗滌，干燥，沉淀，稱其質(zhì)量為W2g，試回答： （1）BaCl2 用鹽酸酸化的原因____________________； （2）BaCl2 溶液要加入稍過量的原因____________________； （3）怎樣檢查SO42- 是否完全除去___________________； （4）判斷沉淀是否洗掉的方法___________________； （5）Na2SO3 純度的表示式_________________. 三、計算題 14. 已知SO2 ＋2 H2S ＝ 3S ＋2H2O，在50g Na2S 和 Na2SO3 的混和溶液中加入50g稀H2SO4 溶液（過量），充分反應后得到氣體448mL (標準狀況)，過濾沉淀后得溶液96.8g，求原混和液中的 Na2S的物質(zhì)的量。 參考答案 一、選擇題（每題有1或2個正確答案） 1. AD 2. A 3. C 4. D 5. A 6. C 7. A 8. D 9. AC 10. AC 二、填空題 11. （1）4 （2） 16m （3） 9 12. A. Fe B. FeSO47H2O C. FeSO4 D. Fe2O3 E. SO2 F. SO3 (或E F 互換) 13. （1）BaCl2 用鹽酸酸化防止生成BaSO3 沉淀 （2）BaCl2 稍過量，能使SO42- 全都轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀 （3）取上層清液少許滴加稀BaCl2 ，若有白色沉淀生成說明SO42- 未完全除去；無沉淀說明SO42- 完全除盡。 （4）取洗滌液少許加AgNO3 溶液，若無沉淀，已洗凈；反之，沒洗凈。 （5）Na2SO3 的純度為：（1－ 142W2/233W1）100% 三、計算題 14. 0.0725moL 或 0.04moL(提示：反應后的448mL氣體可能是SO2，也可能是H2S)