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精品导学案

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一、自然界中硫的存在和转化
1．自然界中硫的存在
(1)游离态的硫主要存在于________附近或________________中。
(2)化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中：
①动植物体内：含硫蛋白质等；
②岩层深处和海底的无氧环境中：金属硫化物，如黄铁矿(________)、黄铜矿(________)等；
③地表附近的富氧环境中：硫酸盐，如石膏(____________)、芒硝(____________)等；
④大气中：少量的H2S、________、SO3等。
2．自然界中不同价态含硫物质的转化
二、实验探究不同价态含硫物质的转化
1．硫的价－类二维图
(1)硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系
(2)硫元素常见的化合价有________________价，可以通过___________反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
2．实验设计：不同价态含硫物质的转化
(1)设计实验实现不同价态含硫物质的转化，遵循的原则是科学性、可行性、安全性和绿色化。
(2)实验设计方案
►问题一 自然界中硫的存在和转化
【典例1】硫在自然界中的循环过程如图所示，下列说法不正确的是( )
A．石油和煤等化石燃料中含有硫元素
B．大气中的二氧化硫只来源于火山喷发产生的气体
C．地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在
D．动植物遗体被微生物分解后，可产生SOeq \\al(2－,4)和SO2
【变式练1-1】硫在自然界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，涉及了氧化还原反应
【变式练1-2】如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法不正确的是( )
A．硫在自然界中只有游离态
B．煤中含有硫元素，燃煤中加入生石灰可脱硫
C．硫具有弱氧化性，和变价金属反应，通常生成低价态金属硫化物
D．氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应
►问题二 不同价态含硫物质的转化
【典例2】硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是( )
A．燃煤时为减少X的排放，可在煤中添加石灰石
B．X有漂白性，可使石蕊溶液先变红后褪色
C．Z与铁反应时，Z的浓度越大，反应速度越快
D．N可由其相应单质直接化合生成
【归纳小结】硫及其化合物间的转化规律
(1)在硫元素的不同价态中， eq \(S,\s\up6(－2)) 是硫元素的最低价态，只有还原性； eq \(S,\s\up6(＋6)) 是硫元素的最高价态，只有氧化性； eq \(S,\s\up6(0)) 、 eq \(S,\s\up6(＋4)) 是硫元素的中间价态，既有氧化性又有还原性。
(2)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。
(3)当遇到强氧化剂或强还原剂时，硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。例如：
H2S＋3H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) 4SO2↑＋4H2O，
8HI＋H2SO4(浓)===H2S↑＋4I2＋4H2O。
(4)硫元素的相邻价态之间一般不会发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和H2SO4，所以可用浓硫酸干燥SO2气体。
(5)连续氧化关系：H2S eq \(――→,\s\up7(O2)) S eq \(――→,\s\up7(O2)) SO2 eq \(――→,\s\up7(O2)) SO3。
(6)通过非氧化还原反应实现含相同价态硫元素的物质之间的转化：
③SO3eq \(—————→,\s\up7(H2O))H2SO4—→Na2SO4
【变式练2-1】Na2SO3中＋4价的硫既有氧化性又有还原性。从以下试剂中选择合适试剂验证上述性质。新制氯水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀H2SO4、NaOH溶液。
【变式练2-2】物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的重要视角。如图是硫及其化合物的价—类二维图。下列说法不正确的是( )
A．图中由d转化为e需加入氧化剂
B．将a与c混合，可生成淡黄色固体
C．将c通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液褪色，体现了c的漂白性
D．实验室常用f和70%的H2SO4反应制取c
【基础强化】
1．下列说法不正确的是( )
A．硫是一种黄色的难溶于水的晶体
B．硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里
C．硫易燃烧，其燃烧产物是大气污染物之一
D．硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫，在纯氧中的燃烧产物是三氧化硫
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均能氧化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．下列关于不同价态含硫物质的转化实验中，硫元素的化合价变化合理的是( )
A．图Ⅰ：0价→＋2价B．图Ⅱ：0价→＋6价
C．图Ⅲ：＋4价→＋6价D．图Ⅳ：＋6价→＋4价
4．下列关于SO2和SO3的叙述正确的是( )
A．它们中的硫元素均可在有的反应中显氧化性，有的反应中显还原性
B．加入含Ba2＋的溶液都能生成不溶于稀盐酸的白色沉淀
C．常温下，它们均可以使品红溶液褪色
D．都属于酸性氧化物，溶于水都生成酸
5．如图所示是某一短周期元素的“价—类二维图”。图中箭头表示物质间的转化均能一步完成，a、g的焰色均为黄色。下列说法错误的是( )
A．x为O2，y为H2O
B．c为S，e为SO3
C．f的稀溶液具有强氧化性
D．反应a→b的离子方程式可能是S2－＋2H＋===H2S↑
6．已知S2－＋Cl2===2Cl－＋S↓，下列说法正确的是( )
A．Cl2是氧化剂B．氧化性：S>Cl2
C．还原性：S2－7．双碱法脱硫过程如图所示，下列说法错误的是( )
A．过程Ⅰ中，SO2未被氧化
B．双碱法脱硫过程中，Ca(OH)2可以循环利用
C．过程Ⅱ中，1 ml O2可氧化2 ml Na2SO3
D．总反应为2Ca(OH)2＋2SO2＋O2===2CaSO4＋2H2O
8．硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。
浓H2SO4eq \(――→,\s\up7(Cu),\s\d5(①))SO2eq \(―――→,\s\up7(NaOH溶液),\s\d5(②))Na2SO3eq \(――→,\s\up7(S),\s\d5(③))Na2S2O3eq \(――→,\s\up7(稀H2SO4),\s\d5(④))S
下列判断不正确的是( )
A．反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
B．反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质
C．反应③属于四大基本反应类型中的化合反应
D．反应④中稀H2SO4作氧化剂
9．在通常情况下，A为固态单质。根据如图转化关系，回答下列问题：
(1)写出A～E的化学式：
A．__________；B．__________；C．____________；D．____________；E．____________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
①E→C：____________________________________；
②C→D：____________________________________；
③B→C：_____________________________________。
10．某工业烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体，用Na2SO3溶液吸收并回收SO2的过程如图所示。
(1)SO2的浓度：Ⅰ________(填“＞”或“＜”)Ⅱ。
(2)图示过程中可以循环利用的物质是_______________(填化学式)。
(3)上述吸收过程中发生的主要反应的化学方程式是_________________________________。
(4)解吸过程需要加热，在这个过程中常伴有少量SOeq \\al(2－,4)产生。
①证明产物中含SOeq \\al(2－,4)的实验方法是：取少量解吸后的溶液，____________________________
________________________________________________________________(填操作和现象)。
②产生SOeq \\al(2－,4)的原因是________________________________________________。
【能力提升】
1．青矾，又名绿矾、皂矾，在中国古代被用于医药、陶瓷生产中。《金石类》中记载“青矾烧之赤色，气熏人，衣服当之易烂，载木不盛”，《景德镇陶录》中记载：“矾红釉，用青矾炼红加铅粉、广胶合成”。下列说法不正确的是( )
A．青矾主要成分是FeSO4·7H2O
B．“赤色”“炼红”可能指分解产生了Fe3O4
C．“气熏人，衣服当之易烂，载木不盛”可能指产生了SO2、SO3气体
D．青矾分解过程发生的是氧化还原反应
2．灼烧绿矾的化学方程式为2FeSO4·7H2Oeq \(=====,\s\up7(高温))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。将绿矾灼烧后生成的气体通入下图装置，下列叙述不正确的是( )
A．①中棉团颜色褪去
B．②中棉团颜色褪去，体现了SO2的还原性
C．③中同时有BaSO3和BaSO4生成
D．④中可发生反应：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
3．硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其转化如图所示(CuS不溶于水)。下列说法中不正确的是( )
A．过程①中，生成CuS的反应为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋
B．过程②中，Fe3＋作氧化剂
C．回收S的总反应为2H2S＋O2===2H2O＋2S
D．过程③中，各元素化合价均未改变
4．在实验室进行铁粉和硫粉混合加热的实验，产物又进行了系列实验，流程如图。下列说法正确的是( )
A．气体A和D含有同一物质，且均为氧化产物
B．硫元素至少参加了2个氧化还原反应
C．沉淀F可以和NaOH溶液在加热的条件下反应
D．若固体B中加浓硫酸，发生反应时被氧化的和被还原的均为同一种元素
5．物质的类别和元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。回答下列问题：
Ⅰ.硫元素在不同价态之间的转化为：
SO2eq \(――→,\s\up7(反应①))Na2SO3溶液eq \(――→,\s\up7(反应②))Na2S2O3溶液
(1)“反应①”常使用NaOH溶液，该转化说明SO2的类别属于________________。
(2)欲制备Na2S2O3，从氧化还原的角度分析，“反应②”合理的是__________(填字母)。
a．Na2SO3＋Na2SO4 b．Na2SO3＋S c．Na2SO3＋Na2S2O5
Ⅱ.某实验小组用铜片与浓硫酸反应并验证SO2性质的实验装置如图。

(3)装置A用于验证SO2的________性，装置D的作用是____________________________。
(4)装置B的现象为________________，装置C中反应的离子方程式为__________________________。
(5)若用装置乙代替装置甲，装置乙的优点是___________________________(任写一点)。
(6)将28.8 g的铜片加入到25 mL 18 ml·L－1的硫酸中并加热，被还原的硫酸的物质的量为______(填字母)。
A．大于0.225 ml
B．等于0.225 ml
C．小于0.225 ml
D．在0.225 ml和0.45 ml之间
1．了解含硫物质在自然界中的存在与转化，熟悉自然界中常见的含硫物质的类别及硫元素的化合价。
2．根据硫元素化合价会分析含硫物质的性质，并能设计实验实现不同价态含硫物质的相互转化
转化目标(价态变化)
选择试剂
实验操作和现象
实验结论
H2eq \(S,\s\up6(－2))→eq \(S,\s\up6(0))
eq \(S,\s\up6(＋4))O2→eq \(S,\s\up6(0))
eq \(S,\s\up6(＋4))O2→H2eq \(S,\s\up6(＋6))O4
H2eq \(S,\s\up6(＋6))O4→eq \(S,\s\up6(＋4))O2
性质
还原性
氧化性
试剂
现象
反应的离子方程式