人教版 (新课标)必修1第四章 非金属及其化合物综合与测试导学案及答案

硫及其氧化物

编稿：房鑫 　　　审稿：曹玉婷

【学习目标】

1．了解大气污染的主要气体、原因及影响程度和解决措施。
　　2．掌握二氧化硫的性质，包括氧化性、还原性和漂白性。
　　3．了解硫元素的存在形式，以及硫单质的性质。
　　4．了解三氧化硫和硫化氢的性质。
【要点梳理】

 要点一、硫单质

【高清课堂：硫及其氧化物ID: 395510#硫的性质】

   1．硫在自然界中的的存在。

    游离态的硫：存在于火山口附近或地壳的岩层里。

    化合态的硫：主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。如硫铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、石膏（CaSO4·2H2O）等。硫还存在于石油、天然气、煤等化石燃料中。

    2．硫的物理性质。

单质硫的颜色是黄色，非常脆，容易粉碎；熔点比较低，稍微受热，就会熔化成液体；硫蒸气的颜色也是黄色；硫单质的溶解性比较特殊：不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS2是一种有机物）。

3．硫的化学性质

由于硫原子最外层有6个电子，比较活泼的非金属单质，常见化合价为－2，0，＋4，＋6，以下是常见的硫化物。

可见，硫单质的处于硫元素的中间价态，硫既有氧化性又有还原性。

① 氧化性：

与绝大多数金属反应

Fe+SFeS   2Cu+SCu2S (与变价金属生成低价金属)

2Na+S==Na2S (研磨会引起轻微爆炸)

Hg+S==HgS (除去有毒的Hg的方法)

与非金属反应：H2+SH2S （H2S是一种臭鸡蛋气味的有毒气体，有强还原性。）

② 还原性：与氧气发生反应

硫在空气中燃烧发出淡蓝色的火焰，在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰。

化学方程式：S+O2SO2

③ 自身氧化还原反应

3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3 +3H2O

要点二、SO2的性质

（一）二氧化硫的物理性质
　　状态：气体
　　颜色：无色
　　气味：有刺激性
　　沸点：－10℃
　　毒性：有毒
　　密度：比空气大
　　溶解度：易溶于水 在常温、常压下，1体积水大约能溶解40体积的SO2 。
（二）二氧化硫的化学性质

【高清课堂：硫及其氧化物ID: 395510#二氧化硫】

　　从物质分类角度入手，SO2是一种重要的酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。
　　1．与CO2相似, SO2具有酸性氧化物的通性
　　（1）与H2O反应：SO2+H2O H2SO3（亚硫酸，二元中强酸，只能存在于水中）
　　（2）与碱反应：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
　　 SO2＋NaOH====NaHSO3
　　（SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O 　　Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3）
　　 SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
　　 SO2+ CaSO3+H2O=Ca(HSO3)2
　　（CO2, SO2均可使澄清石灰水变浑浊）
　　（3）与碱性氧化物的作用
　　 SO2+Na2ONa2SO3

要点诠释：

       在煤中加入少量生石灰，用以消除SO2的污染，此方法称为“钙基固硫”，其反应方程式：

    SO2+CaO==CaSO3；2CaSO3+O22CaSO4。

（4）与酸碱指示剂反应
　　 能使石蕊试液变红色
　　（5）与某些盐反应
　　 SO2+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+2CO2↑（亚硫酸酸性强于碳酸）
　　 Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3
　　2．SO2具有氧化性和还原性
　　SO2中的S元素化合价为+4价，处于中间价态，既有氧化性、也有还原性，但以还原性为主。
　　①氧化性：
　　②还原性：SO2＋X2＋2H2O=H2SO4＋2HX（ X2 ： Cl2 、 Br2 、 I2 ）
　　5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
　　
　　SO2+2FeCl3+2H2O==H2SO4+2FeCl2+2HCl
　　SO2可以被H2O2、Na2O2、HNO3、O3等多种强氧化剂所氧化
　　要点诠释：

由于二氧化硫的还原性，在某些反应中，不能完全类比于二氧化碳，例如将二氧化硫通入漂白粉溶液中，反应方程式完全类比于二氧化碳写作SO2+H2O+Ca（ClO）2==CaSO3↓+2HClO是错误的，因为HClO有强氧化性，CaSO3有强还原性，二者不可能共存。
　　3．SO2的特性：漂白性
　　SO2可以与有色的有机物生成不稳定的无色化合物，受热又可以分解得到原物质，因此SO2漂白作用不持久。

要点诠释：

SO2在日常生活中有一定用处，工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等，此外，二氧化硫还用于杀菌消毒。但它的危害性也非同小可，二氧化硫和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法厂商非法用来加工食品，以使食品增白等。食用这类食品对人的肝、肾脏等有严重损害，并有致癌作用。

（三）SO2的污染

酸雨：空气中SOX和NOX随雨水下降成为酸雨，pH<5.6

要点三、SO2制备、鉴定、干燥、除杂、用途
　　1．SO2制备

①反应原理：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O
　　说明：此反应是应用强酸制弱酸，但由于SO2易溶于水（1∶40），所以Na2SO3应选用固体，而H2SO4宜选用较浓的溶液。

②制备装置：固体和液体不加热制备气体的装置

③净化干燥装置：盛放浓硫酸的洗气瓶

④收集方法：向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液
　　2．SO2的鉴定：通入品红溶液褪色，加热后又恢复原色。湿润的蓝色石蕊试纸---变红。
　　3．SO2的干燥：浓H2SO4。
　　4．吸收SO2尾气：可选用酸性高锰酸钾溶液或碱液等。
　　5．SO2的用途：制H2SO4、漂白剂、杀菌、消毒。

要点四、SO3
　　1．物理性质：三氧化硫又名硫酸酐，是一种无色易挥发的固体，熔点16.83 oC，沸点44.8 oC。
　　2．化学性质：是H2SO4的酸酐；S元素为+6价，处于最高价态，只有氧化性。
　　与水反应，放热： SO3 + H2O = H2SO4
　　CaO + SO3= CaSO4

Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 + H2O

3．工业上制取硫酸的原理：S→SO2→SO3→H2SO4

SO3 + H2O= H2SO4

要点五、SO2与CO2性质对比

 要点诠释：

    ①不能用通入澄清石灰水的方法来鉴别CO2和SO2，可用品红或高锰酸钾溶液或溴水来鉴别。

②要鉴别SO2和CO2混合气体中的各种成分必须检验SO2，然后除净SO2，再通入澄清石灰水检验CO2。

    ③实验室常用NaOH溶液吸收SO2尾气，方程式：SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O。

要点六、漂白原理比较

要点诠释：

    具有漂白作用的物质，按其漂白原理可分为三类：

    （1）氧化型：即漂白剂本身是一种强氧化剂，它可以将有机色质内部的“生色团”（实际上是一种特殊化学键）破坏掉而使之失去原有的颜色，这种漂白是彻底的，不可逆的。此类物质有：HClO、Na2O2、浓HNO3、H2O2等强氧化性物质。

    （2）加合型：即漂白剂与有机色质内部的“生色团”发生反应，使有机色质失去原有的颜色。但是，如果受热或其他一些因素的影响，漂白剂从有机色质中脱离，使之又恢复原有的颜色。这种漂白是可逆的、不彻底的，如：SO2使品红溶液褪色，加热时又恢复原有颜色。

    （3）吸附型：有些物质的固体疏松、多孔、具有较大的表面积，可以吸附一些其他有色物质而使之失去原来颜色。如活性炭，此过程为物理过程。

    注意：①漂白是指使有机色质褪色，漂白剂不一定能使无机色质（如KMnO4、CuSO4·5H2O等）褪色，即使能使无机色质褪色，也不称漂白作用（如SO2使KMnO4溶液褪色）。

②二氧化硫不能漂白酸碱指示剂。能氧化酸碱指示剂而使指示剂褪色的常见物质主要有Cl2(HClO)、浓HNO3及Na2O2，它们会使酸碱指示剂溶液先显色后褪色。

【典型例题】

类型一、 SO2的化学性质

  例1、下列说法正确的是（    ）。

    A．SO2能使KMnO4水溶液褪色

    B．可以用澄清石灰水鉴别SO2和CO2

    C．硫粉在过量的纯氧中燃烧可以生成SO3

D．少量SO2通过浓的CaCl2溶液能生成白色沉淀

【答案】A

   【解析】SO2中硫为+4价，具有还原性，在水溶液中SO2可以将氧化剂KMnO4还原而使溶液褪色，A对；SO2通入澄清的石灰水跟CO2通入澄清石灰水反应现象类似，B错；通常情况下，SO2很难被氧气氧化，只有在一定温度和催化剂存在的条件下才反应生成SO3，且是可逆反应，C错；SO2的水化物是H2SO3，H2SO3的酸性比盐酸弱，D项不能生成白色沉淀，D错。

  【总结升华】SO2和CO2都是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，特别是与澄清石灰水的反应极为相似，注意不能用此方法鉴别CO2与SO2，SO2与CO2的最大区别在于SO2有漂白性、还原性和氧化性，而CO2只有氧化性。解决有关问题时，要注意相似性方面的干扰。涉及CO2和SO2混合气体鉴别的实验题，品红溶液常要使用两次，分别用于检验SO2的存在以及证明SO2已被除尽。

举一反三：

【变式1】下列现象说明SO2具有氧化性的是（    ）。

    A．SO2通入酸性高锰酸钾溶液中使之褪色

    B．SO2通入石蕊试液中使之变红

    C．SO2通人氯水中使之褪色

    D．SO2通入饱和H2S溶液中析出浅黄色沉淀

【答案】D

【变式2】能鉴别CO2和SO2的试剂是
　　A．品红溶液　　　　　　　　　　 B．澄清石灰水
　　C．紫色石蕊试液 　　　　　　　　D．氯化钡溶液和氯水混合液
　【答案】AD

　 【解析】CO2与SO2溶于水可得碳酸和亚硫酸，均可电离出氢离子，均可使紫色石蕊试剂变红。它们与澄清石灰水均可生成白色沉淀，且过量后均可溶解。CO2与SO2在还原性方面不同。SO2具有还原性，在水溶液中可以被氯单质氧化生成硫酸根离子而与氯化钡生成硫酸钡白色沉淀，而CO2不能。SO2有漂白性，CO2没有，答案选AD。
【变式3】有一瓶无色气体可能有H2S、CO2、HBr、HCl、SO2中的一种或几种（H2S具有还原性，与氧化剂相遇可被氧化生成硫单质），将其通入氯水，得无色透明溶液。把所得溶液分两份：一份加入用盐酸酸化的BaCl2溶液出现白色沉淀；另一份加入用HNO3酸化的AgNO3溶液也有白色沉淀生成。从实验可知，原气体中肯定有____________；肯定没有__________；不能肯定是否有_____________。
    【答案】原气体中肯定含有SO2；没有H2S、HBr；不能确定的有CO2和HCl。
　  【解析】通入氯水得透明的无色溶液，肯定没有H2S、HBr。若有HBr，则反应生成Br2溶液呈现橙色，如有H2S溶液将出现浑浊。
　　加入酸化的BaCl2有白色沉淀，溶液中肯定有SO42—离子，则原气体中肯定有SO2存在。SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4。
　　加入酸化的AgNO3溶液出现白色沉淀，可以肯定溶液中有Cl-，但不能因此而断定有HCl的存在，因为氯水中也有Cl-。
　　综上所述，气体中肯定含有SO2；没有H2S、HBr；不能确定的有CO2和HCl。

类型二、二氧化硫的制取

例2．下图是实验室制取SO2并验证SO2的某些性质的装置图，试回答：

    （1）在⑥中发生的化学反应方程式为________。

    （2）①中的实验现象为石蕊试液________，此实验证明SO2是________气体。

    （3）②中的品红溶液________，证明SO2有________。

    （4）③中的实验现象是________，证明SO2有________性。

    （5）④中的实验现象是________，证明SO2有________性。

    （6）⑤的作用是________，反应的化学方程式为________。

【答案】（1）Na2SO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+SO2↑

    （2）变红  酸性  （3）褪色  漂白性  （4）变浑浊  氧化  （5）褪色  还原  （6）吸收多余的SO2，防止污染空气  SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O

    【解析】本题综合考查了SO2的性质：SO2有毒，所以多余的SO2必须进行尾气吸收；SO2具有酸性氧化物的通性，能使石蕊试液变红；SO2有漂白性，使品红褪色，但不能漂白酸碱指示剂；SO2具有氧化性、还原性等。

举一反三：

【变式1】下列实验一定能证明有SO2存在的是（     ）

①能使澄清石灰水变混浊；②能使蓝色石蕊试纸变色；③能使品红溶液褪色；④通入溴水能使溴水褪色，再滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成；⑤先通入足量的NaOH溶液，再滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成。
　　A．都能证明　　　 B．只有④能证明 　　　C．③④⑤能证明 　　　D．都不能证明

【答案】B