高中化学人教版 (2019)必修 第二册不同价态含硫物质的转化第三课时学案设计

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册不同价态含硫物质的转化第三课时学案设计，共11页。
知识点一 自然界中硫的存在和转化
1.自然界中硫的存在
（1）硫元素的存在
硫元素广泛存在于自然界中，是植物生长不可缺少的元素，组成生命体的 蛋白质 中就含有硫。
（2）游离态的硫
主要存在于 火山口 附近或 地壳的岩层 中。
（3）化合态的硫
①广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中
②火山喷发与化合态硫
2.自然界中不同价态含硫物质的转化
写出上述转化的化学方程式：
① 2H2S＋3O22SO2＋2H2O ，② 2SO2＋O22SO3 ，③ SO3＋H2O H2SO4 ，④ S＋O2SO2 。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）由于－2价和＋4价硫不稳定，自然界中含硫物质都以硫酸盐的形式存在。（ × ）
（2）火山口附近的金属硫化物在氧气、水作用下转化为硫酸盐，属于硫元素的还原过程。（ × ）
（3）因为硫单质易与氧气反应，故火山喷发口附近不会存在游离态的硫。（ × ）
（4）在自然界中，空气中的O2和H2O对硫的转化起到重要作用。（ √ ）
（5）大气中存在大量的氧气，因此自然界中硫的转化都是氧化还原反应。（ × ）
2.如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法错误的是（ ）
A.硫在自然界只有游离态
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，通常将金属氧化成低价态
D.硫化氢溶于水得到氢硫酸，氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应
解析：A A项，S元素在自然界中既有单质，也有H2S、硫酸盐、有机硫等化合物，既有游离态又有化合态；B项，煤中含有硫元素，煤燃烧时硫元素变为SO2，可与CaO、O2反应产生CaSO4，可减少大气中硫元素的含量，达到脱硫的目的；C项，S原子最外层有6个电子，原子半径比较大，因而S的氧化性比较弱，在和变价金属反应时，通常将变价金属氧化成低价态；D项，硫化氢溶于水得到氢硫酸，氢硫酸是二元弱酸，具有酸的通性，能与碱、碱性氧化物反应产生盐和水。
知识点二 不同价态含硫物质的转化
1.硫的化合价与性质的关系
2.实验探究不同价态含硫物质的转化
（1）设计实验原则
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
①实验方案
②问题探究
相邻价态的微粒之间发生氧化还原反应吗？
提示：相邻价态的微粒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。
3.相同价态含硫物质之间的转化
写出上述转化反应的化学方程式：
① H2S＋NaOH NaHS＋H2O ；
② NaHS＋NaOH Na2S＋H2O ；
③ Na2S＋2HCl 2NaCl＋H2S↑ ；
④ NaHSO3＋NaOH Na2SO3＋H2O ；
⑤ Na2SO3＋H2O＋SO2 2NaHSO3 。
以上两种转化关系均属于相同价态含硫物质之间的转化，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。
4.借助硫元素的“价—类”二维图理解物质间的转化关系
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）将SO2通入氢硫酸中，若出现黄色浑浊，则证明SO2具有氧化性。（ √ ）
（2）NaHS、NaHSO3都既能与酸又能与碱发生非氧化还原反应。（ √ ）
（3）H2S与O2反应，氧气不足生成硫单质，氧气过量可以生成SO2。（ √ ）
（4）SO2＋2H2S 3S＋2H2O反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1。（ × ）
（5）接触法制硫酸的硫元素主要来源于硫黄或含硫矿石。（ √ ）
2.下列转化能一步实现且需要加入氧化剂才能实现的是（ ）
①S→FeS ②S→SO2 ③S→SO3 ④H2S→S
A.①②B.③④
C.①③D.②④
解析：D ①在Fe＋S △ FeS中，Fe为还原剂；②在S＋O2点燃 SO2中，O2为氧化剂；③S不能直接转化为SO3；④H2S＋Cl2 2HCl＋S↓，Cl2为氧化剂。
3.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和D的化学式：
A. S ；D. SO3 。
（2）写出下列反应的化学方程式：
①E→C：Cu＋2H2SO4（浓） △ CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
②C→D：2SO2＋O22SO3；
③B→C：2H2S＋3O22SO2＋2H2O。
解析：固体单质A能和氧气反应，也能和氢气反应，说明是非金属单质，根据其氧化产物可继续和氧气反应可判断A是S，和氢气反应生成硫化氢，硫化氢燃烧可生成SO2，硫和氧气反应生成SO2，SO2和氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫溶于水生成硫酸；浓硫酸在加热的条件下和铜发生氧化还原反应，生成硫酸铜、SO2和水。
归纳总结
含硫物质的转化归纳
1.相同价态
相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现
如：
2.不同价态
（1）转化的邻位价态规律（通过氧化还原反应实现）
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，即台阶式升降。
如：H2S－2S0S+4O2S+6O3。
（2）归中反应和歧化反应
①当硫元素的高价态物质与低价态物质间反应时，一般生成中间价态物质，即发生归中反应，化合价只靠近不交叉。如H2S＋H2SO4（浓） △ S↓＋SO2↑＋2H2O
②中间价态含硫物质发生氧化还原反应时，化合价有升又有降，即发生歧化反应。
如：3S＋6NaOH（浓） △ 2Na2S＋Na2SO3＋3H2O
（3）含硫物质的连续氧化
1.下列关于硫的叙述中错误的是（ ）
A.在自然界中化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐形式存在
B.游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里
C.实验室常用酒精除去附着在试管壁上的硫黄
D.硫是黑火药的主要成分之一
解析：C 硫在自然界中，化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。硫单质俗称硫黄，是一种黄色或淡黄色固体，难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，常用二硫化碳除去试管内壁附着的硫单质。
2.下列转化不能一步实现的是（ ）
A.SH2SB.SSO3
C.H2SO4SO2D.Na2SO3SO2
解析：B A项，H2＋S △ H2S；B项，S和O2反应只能生成SO2；C项，浓硫酸和还原性物质反应生成SO2；D项，Na2SO3与浓硫酸反应生成SO2。
3.某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。
可选用的实验药品如下：①Na2SO3溶液；②浓硫酸；③Na2S溶液；④稀硫酸；⑤酸性KMnO4溶液；⑥品红溶液；⑦铜片。
（1）实验ⅰ选择的试剂是 ①⑤ （填序号），证明实现转化的现象是酸性KMnO4溶液褪色，该转化利用了Na2SO3的 还原 性。
（2）实验ⅱ实现了＋4价和－2价S向0价S的转化，写出该转化反应的离子方程式： SO32－＋2S2－＋6H＋ 3S↓＋3H2O。
每生成3 ml硫单质，转移的电子数为 4 NA。
（3）证明实现实验ⅲ转化的现象是品红溶液褪色。
解析：（1）实验ⅰ预期转化为S+4 S+6，亚硫酸钠中硫元素呈＋4价，具有还原性，能被强氧化剂酸性KMnO4溶液氧化为硫酸根离子，则选择的试剂是①和⑤，反应现象为酸性KMnO4溶液褪色。
（2）实验ⅱ实现了＋4价和－2价S向0价S的转化，Na2S溶液中硫元素呈－2价，亚硫酸钠中硫元素呈＋4价，二者在酸性条件下反应生成硫和水，离子方程式为SO32－＋2S2－＋6H＋ 3S↓＋3H2O；由得失电子守恒可知，每生成3 ml硫单质，转移的电子数为4NA。
（3）实验ⅲ预期转化为S+6 S+4，选择的试剂为铜、浓硫酸，反应的化学方程式是Cu＋2H2SO4（浓） △ CuSO4＋SO2↑＋2H2O，二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色。
题组一 自然界中硫的存在和转化
1.火山喷发是硫元素在自然界中转化的重要途径，反应过程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.SO3由SO2氧化产生
B.FeS2等矿物转化为石膏时，需要暴露于地球表面
C.火山喷发时收集的雨水，放置一段时间后酸性减弱
D.火山喷发口附近可能发现硫黄
解析：C SO2发生氧化反应生成SO3，A正确；FeS2等矿物暴露于地球表面才能被氧化，最终转化为石膏，B正确；硫酸型酸雨中含有亚硫酸，放置一段时间会被氧气氧化为硫酸，雨水的酸性增强，C错误；火山喷口附近可能存在单质硫，D正确。
2.下列有关硫元素循环的说法不合理的是（ ）
A.煤、石油中的硫元素燃烧时能生成SO2
B.动物尸体腐败过程产生的H2S气体会进入大气
C.循环过程中硫元素既发生氧化反应又发生还原反应
D.大气中的硫元素会全部转化成H2SO4变成酸雨
解析：D 大气中的硫元素会部分转化为H2SO4变成酸雨，D不合理。
题组二 不同含硫物质的相互转化
3.下列变化需要加入氧化剂才能实现的是（ ）
A.S2－HS－B.Na2SO3SO2
C.SO2SD.H2SS
解析：D 加入氧化剂发生的变化，是硫元素化合价升高的变化。
4.下图为含硫物质之间的转化关系，其中属于氧化还原反应的有（ ）
A.1个B.2个
C.3个D.4个
解析：B H2S转化为S单质，S元素化合价由－2价变为0价，属于氧化还原反应；S单质转化为SO2，S元素化合价由0价变为＋4价，属于氧化还原反应；SO2转化为H2SO3及Na2SO3，S元素化合价始终为＋4价，属于非氧化还原反应。
5.在指定条件下，下列选项所示的物质间的转化能实现的是（ ）
A.Na2SS
B.SO42－S
C.SO2（g）CaSO3（s）
D.稀硫酸SO2（g）
解析：A Na2S具有还原性，Cl2具有强氧化性，可将Na2S氧化为S，A正确；SO42－S，硫元素化合价都降低，不符合氧化还原反应规律，B错误；氯化氢的酸性强于亚硫酸，则SO2（g）CaSO3（s）不能发生，C错误；稀硫酸不具有脱水性和强氧化性，不能与蔗糖反应生成二氧化硫，D错误。
6.Na2SO3中＋4价的硫元素，既有氧化性，又有还原性。要证明Na2SO3具有还原性，需选用的试剂是（ ）
A.硫化钠溶液B.盐酸
C.氯化钙溶液D.溴水
解析：D 要证明Na2SO3具有还原性，应选用具有氧化性的溴水。
7.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，故浓硫酸均能氧化SO2和H2SO3
B.H2S与浓硫酸在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
C.单质氧化物酸或碱盐，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：SSO3H2SO4
解析：C A项，硫元素常见化合价为－2、0、＋4、＋6价；浓硫酸中硫元素化合价为＋6价，二氧化硫与亚硫酸中硫元素化合价都为＋4价，因此浓硫酸不能氧化二氧化硫和亚硫酸；B项，H2S与浓硫酸在不同的条件下反应的氧化产物不同，H2S与浓硫酸反应生成二氧化硫、硫和水；C项，S＋O2点燃 SO2，SO2＋H2O⇌H2SO3，H2SO3＋2NaOH Na2SO3＋2H2O，所以符合题干信息；D项，硫和氧气反应生成二氧化硫，不是生成三氧化硫。
8.硫元素的几种化合物及单质存在下列转化关系：
浓硫酸SO2Na2SO3溶液Na2S2O3S、SO2
下列判断错误的是（ ）
A.反应①中浓硫酸是氧化剂
B.反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质
C.反应③的化学方程式为S＋Na2SO3 Na2S2O3
D.反应④中稀硫酸是还原剂
解析：D A项，Cu与浓硫酸反应时，浓硫酸是氧化剂，A项正确；B项，SO2与NaOH反应生成亚硫酸钠和水，表明SO2具有酸性氧化物的性质，B项正确；C项，反应③的化学方程式为S＋Na2SO3 Na2S2O3，C项正确；D项，Na2S2O3与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4 Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂，稀硫酸仅起酸的作用，不是还原剂，D项错误。
9.如图所示，硫酸工业中产生的SO2通过下列过程既能制得H2SO4又能制得H2。下列说法错误的是（ ）
A.该过程可循环利用的物质是I2和HI
B.该过程总反应的化学方程式为SO2＋2H2O H2SO4＋H2
C.X物质是I2
D.SO2在过程中表现出了还原性与漂白性
解析：D 由图知，反应Ⅰ是碘单质与二氧化硫反应生成硫酸和氢碘酸，反应Ⅱ是氢碘酸分解生成氢气和碘单质，该过程可循环利用的物质是I2和HI，A正确；反应Ⅰ：I2＋SO2＋2H2O 2HI＋H2SO4，反应Ⅱ：2HI △ I2＋H2↑，总反应的化学方程式是SO2＋2H2O H2SO4＋H2，B、C正确；反应Ⅰ过程中SO2只表现出了还原性，D错误。
10.含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品，该工艺流程如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A.该过程中可得到化工产品H2SO4
B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S
D.图中涉及的反应之一为Fe2（SO4）3＋SO2＋2H2O 2FeSO4＋2H2SO4
解析：C 根据工艺流程图可知，该工艺中Fe2（SO4）3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，反应的化学方程式为Fe2（SO4）3＋SO2＋2H2O 2FeSO4＋2H2SO4，该工艺不仅吸收了二氧化硫，还得到了化工产品硫酸，A、D两项正确；根据A中分析可知，该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2，B项正确；该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫，C项错误。
11.“价—类”二维图是元素化合物学习的重要工具，部分含硫物质的分类与相应硫元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.将d转化为e后溶液酸性增强
B.将足量的e加入含f的溶液中，可以闻到臭鸡蛋气味
C.将c通入含有a的溶液中，可以生成淡黄色固体
D.将f转化为g需要加入氧化剂
解析：B 由图知，a为H2S，b为S，c为SO2，d为H2SO3，e为H2SO4，f为亚硫酸盐，g为硫酸盐；d为H2SO3，e为H2SO4，将d转化为e后溶液酸性增强，A正确；将足量的H2SO4加入含亚硫酸盐的溶液中，产生的是二氧化硫气体，B项错误；将SO2通入含有H2S的溶液中，可以生成淡黄色固体S，C项正确；f为亚硫酸盐，g为硫酸盐，将f转化为g，化合物中S元素化合价升高，因此需要加入氧化剂，D项正确。
12.如图所示是一系列含硫化合物的转化关系（反应中生成的水已略去），其中说法正确的是（ ）
A.反应①说明SO2具有漂白性，反应②说明SO2具有酸性
B.反应②中生成物n（Na2SO3）∶n（NaHSO3）＝1∶1时，则反应物n（SO2）∶n（NaOH）＝1∶2
C.反应③④⑤均属于氧化还原反应
D.工业上可利用反应②和反应④回收SO2
解析：D 反应①中先变蓝后褪色显然是因为KIO3的还原产物先是I2后是I－，体现了SO2的还原性，反应②属于酸性氧化物和碱的反应，体现了SO2具有酸性氧化物的通性，A错误；根据原子守恒，当n（Na2SO3）∶n（NaHSO3）＝1∶1时，n（SO2）∶n（NaOH）＝2∶3，B错误；反应④是非氧化还原反应，C错误；反应②吸收了SO2，反应④放出了SO2，可以通过2个反应回收二氧化硫，D正确。
13.（2025·合肥高一期中）研究不同价态硫元素之间的转化是合理利用硫元素的基本途径。以下是硫及其化合物的“价—类”二维图及它们之间相互转化的部分信息。下列说法错误的是（ ）
A.C与A反应生成B，体现C的氧化性
B.C可使品红溶液褪色，体现C的漂白性
C.C→D→E及C→F→E都可通过一步反应实现转化
D.E的浓溶液可作为干燥剂，能干燥Cl2、CO2、H2S等气体
解析：D 由图可知，A为H2S，B为S单质，C为SO2，D为SO3，E为H2SO4，F为H2SO3，H为硫酸盐，G为亚硫酸盐。SO2与H2S发生氧化还原反应生成S和水，SO2为氧化剂，体现其氧化性，A正确；SO2有漂白性，能使品红溶液褪色，B正确；SO2被氧化生成SO3，SO3与水反应生成H2SO4，SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3被氧化生成H2SO4，均可一步转化，C正确；浓硫酸具有强氧化性，不能干燥还原性气体，因此不能干燥H2S，D错误。
14.高温条件下，Na2SO4和焦炭可发生化学反应，某兴趣小组对该反应及其产物进行如下实验探究。已知：Na2S2O3＋H2SO4 Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。
回答下列问题：
（1）Na2SO4和焦炭高温反应的装置如图1所示：
①实验时，需先 通入N2 （填“加热”或“通入N2”），目的是排尽装置中的空气（或O2），防止C与O2反应。
②装置b的作用是 防倒吸 。
（2）该兴趣小组通过查阅资料得知，Na2SO4和焦炭在高温条件下发生氧化还原反应，反应后的气体生成物有碳的氧化物和SO2，采用图1及图2装置可探究这些氧化物的存在。

①仪器连接的合理顺序是图1→D→C→D→A→B→A→F→E→A→G（仪器可重复使用）。
②检验图1中装置气密性的方法是关闭止水夹，用酒精灯微热图1中玻璃管，观察最后一个试管内导管口中有气泡产生，停止加热后，导管中形成一段水柱，证明气密性良好。
③图2 C装置中反应的离子方程式为5SO2＋2MnO4－＋2H2O 4H＋＋2Mn2＋＋5SO42－，酸性KMnO4溶液的作用是 除去SO2 ，B装置浓NaOH溶液的作用是 除去CO2 。
④实验结束后，装置E中的黑色固体变为红色，则说明Na2SO4和焦炭在高温条件下反应生成的气体中有 CO （写化学式）。
（3）已知，CuSO4溶液呈酸性。取上述实验后的固体于试管中，加少量稀硫酸，生成的气体通入CuSO4溶液中，溶液变黑，静置后，试管底部有少量淡黄色固体，则Na2SO4和焦炭在高温条件下反应后的固体可能是 bc （填字母）。
a.Na2S和Na2SO4b.Na2S和Na2SO3
c.Na2S和Na2S2O3d.Na2S2O3和Na2SO4
解析：（1）①装置中有空气，会干扰Na2SO4和焦炭的反应，所以实验前，先通入N2，排尽装置中的空气（或O2），防止C与O2反应。②仪器b为安全瓶，其作用是防倒吸。
（2）①由于CO2、SO2与澄清石灰水均会生成沉淀，故先用品红溶液检验SO2，然后用酸性KMnO4溶液除去SO2，并用品红溶液检验SO2是否除尽，再用澄清石灰水检验CO2，再用浓NaOH溶液除去CO2，并用澄清石灰水检验CO2是否除尽，用无水CaCl2干燥气体，最后用CuO检验CO，并用澄清石灰水证明反应有CO2生成，最后收集尾气，可以防止污染空气等，故仪器连接顺序为图1→D→C→D→A→B→A→F→E→A→G。②检查该装置气密性的方法可以采用微热法，即关闭止水夹，用酒精灯微热图1中玻璃管，观察最后一个试管内导管口中有气泡产生，停止加热后，导管中形成一段水柱，证明气密性良好。③利用KMnO4的氧化性除去SO2，离子方程式为5SO2＋2MnO4－＋2H2O 4H＋＋2Mn2＋＋5SO42－，NaOH溶液与CO2反应，达到除去CO2的目的。④装置E中的CuO由黑色变为红色，说明Na2SO4和焦炭在高温下反应生成具有还原性的气体，该气体为CO。
（3）CuSO4溶液变黑，说明生成CuS沉淀；有淡黄色固体生成，说明生成S；结合CuSO4溶液呈酸性，由反应2H2S＋SO2 3S＋2H2O，可以推知取上述实验后的固体于试管中，加少量稀硫酸，生成的气体为H2S和SO2；a.Na2SO4不能和稀硫酸反应生成SO2，不符合条件，a错误；b.Na2S和硫酸反应生成H2S，Na2SO3和硫酸反应生成SO2，符合条件，b正确；c.Na2S和硫酸反应生成H2S，Na2S2O3和硫酸反应生成SO2，符合条件，c正确；d.Na2S2O3和硫酸反应生成SO2，Na2SO4不能和稀硫酸反应，不符合条件，d错误。1.认识硫元素在物质中可以具有不同价态，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的转化。
2.能从物质类别、元素价态变化的视角，说明硫及其化合物的转化路径，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。
火
山
喷
发
喷口附近
岩层深处
黄铁矿（ FeS2 ）、黄铜矿（ CuFeS2 ）
地表附近
由于受氧气和水的长期作用，硫化物会转化为硫酸盐，如石膏（CaSO4·2H2O）、芒硝（ Na2SO4·10H2O ）等
转化目标（价态变化）
选择试剂
实验操作和现象
实验结论
H2S－2 S0
二氧化硫、硫化氢、蒸馏水
将H2S和SO2通入水中，生成 淡黄 色沉淀（或溶液变浑浊）
SO2与H2S反应生成 硫单质
S+4O2 H2S+6O4
二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液
将SO2通入新制氯水中，溶液 浅黄绿 色褪去；再向溶液中滴加氯化钡溶液，产生 白色沉淀
二氧化硫在水中能被强氧化剂氧化为SO42－
H2S+6O4 S+4O2
浓硫酸、铜片
加热铜片和浓硫酸的混合物，有 刺激性 气味气体生成
浓硫酸被金属铜还原为 SO2
实验序号
预期转化
选择试剂
证明实现转化的现象
ⅰ
S+4 S+6
ⅱ
①③④
淡黄色沉淀
ⅲ
S+6 S+4
②⑦⑥