化学必修 第二册第一节 硫及其化合物第3课时学案及答案

课时3　不同价态含硫物质的转化

学习任务　不同价态含硫物质的转化

燃放烟花、爆竹等能增加节日喜庆气氛,但会带来很严重的空气污染。越来越多的城市全年全区域禁止燃放烟花、爆竹。已知燃放爆竹时的主要反应是S+2KNO3+3C K2S+3CO2↑+N2↑。根据化学方程式判断,发现没有污染性气体产生,但是燃放爆竹时会闻到强烈的刺激性气味,这是为什么呢?在燃放爆竹的过程中,硫元素的价态可能发生怎样的变化?

答案　燃放爆竹时,S与空气中的氧气反应生成有刺激性气味的SO2,所以会闻到强烈的刺激性气味。在该过程中,硫元素的价态由0价升高为+4价,根据题中的化学方程式,可知硫元素的价态由0价降低为-2价。

1.自然界中硫的存在和转化

2.实验探究不同价态含硫物质的转化

(1)不同价态硫元素的转化与性质

(2)不同价态含硫物质的转化

3.化学实验设计的原则

进行化学实验设计时,应遵循⑦　科学性　、⑧　可行性　、⑨　安全性　和⑩　绿色化　原则。 

判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“✕”)。

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(　√　)

1.自然界中部分含有硫元素的晶体都比较美丽,如硫酸铜、明矾和硫酸钡等晶体。自然界中硫酸盐的形成过程一般认为是火山爆发喷出的硫单质燃烧生成二氧化硫,二氧化硫遇到水蒸气反应生成亚硫酸,亚硫酸在空气中被氧气氧化成硫酸,硫酸和地壳中的金属氧化物反应生成硫酸盐。

(1)上述转化过程中发生的反应都是氧化还原反应吗?如果不是,指明不是氧化还原反应的转化过程。

(2)硫酸钠主要用于制水玻璃、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品等。某地区盛产硫黄,利用下列转化过程能实现用硫单质制备硫酸钠,写出①~⑦反应的化学方程式。

答案　(1)不都是。二氧化硫遇到水蒸气反应生成亚硫酸、硫酸和地壳中的金属氧化物反应生成硫酸盐的过程不是氧化还原反应。

(2)①S+O2 SO2、②2SO2+O2 2SO3、③SO3+H2O H2SO4、④2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O、

⑤2NaOH+SO2 Na2SO3+H2O、⑥2Na2SO3+O2 2Na2SO4、⑦2NaOH+SO3 Na2SO4+H2O。

2.硫元素相邻价态的粒子间可以发生氧化还原反应吗?请举例说明。

答案　硫元素相邻价态的粒子间不能发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不能发生氧化还原反应。

3.把SO2持续通入澄清石灰水中能否发生反应?会出现什么现象?写出相应的化学方程式。

答案　能。向澄清石灰水中通入SO2,开始会出现沉淀,继续通入,沉淀消失,过程中发生了下列反应:SO2+Ca(OH)2 CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2O+SO2 Ca(HSO3)2[或SO2+Ca(OH)2 CaSO3↓+H2O、2SO2+Ca(OH)2 Ca(HSO3)2]。

4.在硫黄、二氧化硫和浓硫酸三种物质中,硫元素的化合价分别为0、+4、+6。利用如下装置探究这三种价态硫元素间的相互转化,回答下列相关问题。

(1)含有不同价态硫元素的物质间的转化都属于氧化还原反应,分析在S SO2 H2SO4转化中硫元素分别表现哪种性质?

(2)证明浓硫酸可以被还原为SO2的实验中,试管B中最好装入哪种试剂?可能观察到的实验现象是什么?

(3)若要证明SO2具有氧化性,试管B中最好装入哪种试剂?可能观察到的实验现象是什么?

(4)实验中观察到氯水褪色,说明SO2具有怎样的性质?

(5)若将铜丝换作硫黄,能否观察到上述相同的实验现象?

答案　(1)①中S转化为SO2时,硫元素的化合价升高,表现还原性;②中SO2转化为H2SO4时,硫元素的化合价升高,表现还原性;③中H2SO4转化为SO2时,硫元素的化合价降低,表现氧化性;④中SO2转化为S时,硫元素的化合价降低,表现氧化性。

(2)品红溶液。若品红溶液褪色,加热后恢复红色,证明有SO2生成。

(3)H2S溶液。实验现象是溶液变浑浊。

(4)氯水褪色,是因为溶液中的Cl2被SO2还原,说明SO2具有还原性。

(5)能。硫黄在加热时可以与浓硫酸反应,氧化产物和还原产物都是SO2。

1.不同价态硫元素的转化,可通过氧化还原反应实现

(1)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(化合价只靠拢不交叉),即台阶式升降,可用下图表示:

相邻价态的同种元素的微粒间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。

(2)不同价态硫元素间的转化,均属于氧化还原反应,需要选择合适的氧化剂或者还原剂。证明硫单质、SO2具有还原性要选择氧化剂,如酸性KMnO4溶液、氯水等;证明浓硫酸具有氧化性要选择还原剂,如金属单质、硫单质、H2S等;证明SO2具有氧化性要选择还原剂,如H2S、Na2S等。

2.含硫物质的连续氧化

H2S SO2SO3 H2SO4

SSO2 SO3 H2SO4

1.硫在自然界中的循环过程如图所示。下列说法中,不正确的是　(　　)

A.火山喷发、森林火灾会产生SO2

B.氢、氧两种元素没有参与硫的循环

C.工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放

D.硫在自然界的循环过程中涉及氧化还原反应

答案　B　由题图可知,火山喷发、森林火灾都会产生SO2,故A正确;植物、动物和微生物残体的腐败会产生H2S,H2S燃烧产生SO2,所以氢、氧两种元素均参与了硫的循环,故B错误;工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放,可以减少二氧化硫生成,降低酸雨的形成,故C正确;由题图可知,H2S SO2,有元素化合价变化,属于氧化还原反应,所以硫在自然界的循环过程中涉及氧化还原反应,故D正确。

2.下列物质中,不能由单质直接化合生成的是(　　)

①CuS　②FeS　③SO3　④H2S　⑤FeCl2

A.①③⑤　　 B.①②③⑤　　

C.①②④⑤　　 D.全部

答案　A　Cu与S反应生成Cu2S,S与O2反应生成SO2,Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3。

3.硫在空气中燃烧生成气体A,把气体A溶于水得溶液B,向溶液B中滴加溴水,溴水褪色,B变成C,在溶液C中加入Na2S产生气体D,把气体D通入溶液B得黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。则A、B、C、D、E分别是(　　)

A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S

B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S

C.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3

D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3

答案　B　硫在空气中燃烧生成SO2,SO2溶于水得亚硫酸,向亚硫酸中滴加溴水,生成H2SO4和HBr,在硫酸中加入Na2S产生H2S,H2S与H2SO3反应产生黄色沉淀S,故B正确。

4.物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。根据如图所示,请回答下列问题:

(1)Y的化学式为　　　　　,检验Y所用的试剂是　　　　　　。 

(2)W的浓溶液与铜单质在加热条件下可以发生化学反应,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)欲制备Na2S2O3,从氧化还原反应的角度分析,选用试剂合理的是　　　　　　(填序号)。 

a.Na2S+S       b.Na2SO3+S

c.Na2SO3+Na2SO4 d.SO2+Na2SO4

(4)将X与SO2混合,可生成黄色固体。该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　　　。 

答案　(1)SO2　品红溶液

(2)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑　

(3)b　(4)1∶2

解析　由题图可知,X为气态氢化物H2S,Y为SO2,Z为硫元素呈+4价的盐,W为H2SO4。(1)二氧化硫具有漂白性,可以使品红溶液褪色,加热恢复红色,所以检验二氧化硫的试剂可以是品红溶液。(3)Na2S2O3中硫元素为+2价,从氧化还原反应的角度分析,反应物中硫元素的化合价必须分别高于+2和低于+2,a中硫元素的化合价都低于+2,c、d中硫元素的化合价都高于+2,b符合题意。(4)将H2S与SO2混合,可生成黄色固体,发生反应:2H2S+SO2 3S+2H2O,反应中H2S作还原剂,SO2作氧化剂,则该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。