高中化学人教版 (2019)必修 第二册不同价态含硫物质的转化教课内容课件ppt

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教课内容课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了CHAPTER01，-2价，单质硫S，+4价，+6价，最低价态-2，最高价态+6，+4价硫转化路径示意，SO₂酸性，H₂SO₃等内容，欢迎下载使用。
一、知识梳理：硫的价态与转化网络
构建完整的硫元素知识体系 · 掌握物质转化规律
硫元素的常见价态与对应物质
硫化氢 (H₂S)，硫化物（如Na₂S, FeS）
二氧化硫 (SO₂)，亚硫酸 (H₂SO₃)，亚硫酸盐（如Na₂SO₃）
三氧化硫 (SO₃)，硫酸 (H₂SO₄)，硫酸盐（如Na₂SO₄）
硫元素价态与氧化性、还原性的关系
只有还原性，例如 H₂S（硫化氢）。
中间价态 (0, +4)
既有氧化性又有还原性，例如 S（单质硫）、SO₂。
只有氧化性，例如 浓硫酸 (H₂SO₄)。
规律总结：元素处于最低价态只有还原性，最高价态只有氧化性，中间价态两性兼具。
硫及其化合物的转化网络（总图）
图示解析：涵盖了硫元素从-2价到+6价的完整转化路径，清晰展示了氧化还原反应与酸碱反应在硫循环中的关键作用。
相同价态硫的转化（酸碱反应）
二氧化硫溶于水SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃
亚硫酸与碱中和H₂SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₃ + 2H₂O
亚硫酸盐与酸反应Na₂SO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + SO₂↑
二氧化硫与亚硫酸盐反应SO₂ + Na₂SO₃ + H₂O = 2NaHSO₃
核心规律：该转化过程中硫元素始终保持+4价，仅发生物质类别的变化（酸性氧化物 ⇌ 酸 ⇌ 盐）。
不同价态硫的转化（氧化还原反应）
硫元素的价态变化通常遵循“台阶式”原则，即只转变为相邻的价态，而非跳跃式变化。
相邻价态不反应：同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应（如 S 和 H₂S）。归中反应：高价态与低价态反应生成中间价态（如 2H₂S + SO₂ = 3S↓ + 2H₂O）。
化学原理 · 氧化还原 · 硫元素循环
游离态 (Free State)
主要存在于火山口附近或地壳岩层中，以单质硫(S)形式存在。
化合态 (Cmbined State)
• 金属硫化物：黄铁矿(FeS₂)、黄铜矿(CuFeS₂)等矿石。• 硫酸盐：石膏(CaSO₄·2H₂O)、芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)。• 大气中：少量H₂S、SO₂、SO₃等气体。
火山口的单质硫（游离态）
硫的释放火山喷发、化石燃料燃烧释放硫氧化物进入大气
生物吸收与转化植物吸收硫酸盐，经食物链传递，微生物参与还原
沉积与循环硫随降水沉降，形成石膏、芒硝等矿物，回归岩石圈
硫循环连接了大气、土壤、水体与生物圈，维持着生态系统的物质平衡与环境稳定。
二、实验探究：转化规律的验证
从理论走向实践，通过经典实验直观验证含硫物质的转化过程
实验原理和操作必须符合化学规律，确保实验结果的准确性和可靠性。
实验方案在现有条件下能够实现，包括仪器设备、试剂材料和操作技术。
确保实验过程中人员和环境的安全，严格遵守操作规程，预防意外发生。
尽量减少或消除实验对环境的污染，遵循减量化、无害化和循环利用原则。
实验一：-2价 → 0价 (H2S与SO2的反应)
实验试剂：H₂S气体、SO₂气体、蒸馏水
实验操作：将两种气体同时通入水中，观察反应现象。
实验现象：生成淡黄色沉淀（或溶液变浑浊）。
实验结论：SO₂与H₂S发生归中反应，生成单质硫。
2H₂S + SO₂ = 3S↓ + 2H₂O
归中反应 · 硫元素价态变化实验
实验二：+4价 → +6价 (SO2的氧化)
实验试剂：SO₂气体、新制氯水、BaCl₂溶液
实验操作：将SO₂通入新制氯水，然后加入BaCl₂溶液。
实验现象：氯水浅黄绿色褪去，加入BaCl₂后产生白色沉淀。
实验结论：SO₂被氯水氧化为SO₄²⁻。
反应方程式：SO₂ + Cl₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HCl
实验三：+6价 → +4价 (浓硫酸的还原)
实验试剂：铜片、浓硫酸
实验操作：加热铜片和浓硫酸的混合物
实验现象：产生有刺激性气味的气体（SO₂）
实验结论：浓硫酸在加热条件下表现出强氧化性，被铜还原为SO₂
Cu + 2H₂SO₄(浓)△CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O
注意：实验产生的二氧化硫有毒，需进行尾气处理
安全操作规范实验涉及 H₂S、SO₂ 等有毒气体，必须在通风橱中严格操作，防止中毒风险。
尾气绿色化处理产生的尾气需经 NaOH 溶液吸收后排放，防止有毒气体污染实验室空气。
核心反应原理SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + H₂O
三、题型突破：解题思路与技巧
题型一：转化可行性判断
典例：物质间转化可行性判断
A. S--(O₂/点燃)-->SO₃
B. SO₂--(BaCl₂溶液)-->BaSO₃
C. NH₃·H₂O--(SO₂)-->NH₄HSO₄
D. Na₂S--(Na₂SO₃/H⁺)-->S
A错误：S与O₂点燃生成SO₂，不能直接生成SO₃。B错误：SO₂与BaCl₂不反应（弱酸不能制强酸）。C错误：选项未说明SO₂是否过量，产物不确定。D正确：Na₂S和Na₂SO₃在酸性条件下发生归中反应生成S。
核心考点：熟练掌握硫及其化合物的化学性质和转化规律，特别是反应条件对产物的影响。
变式：常温下单质硫主要以S8形式存在。加热时，S8会转化为S6、S4、S2等，它们与氧气反应的产物都是SO2，在催化剂作用下SO2与氧气进一步反应生成SO3。下列说法正确的是？
A. S8转化为S6是物理变化 B. S6、S4、S2-互为同素异形体C. SO2、SO3都能与水反应生成二元强酸 D. SO2、SO3的水溶液能导电，但它们不属于电解质
A错误，S8和S6是不同的单质，转化属于化学变化。B错误，S2-是离子，不是单质，不符合同素异形体定义。C错误，SO2与水反应生成H2SO3，是弱酸。D正确，SO2、SO3溶于水生成酸而导电，自身不能电离，属于非电解质。
题型二：价类二维图分析
硫元素“价—类”二维关系图
典例：硫元素的部分“价—类”二维关系如图所示。下列叙述错误的是？A. a是黄色固体，附着于试管壁上的a可用CS₂清洗B. b能使酸性高锰酸钾溶液褪色，f不能C. 将氯气通入c的溶液中会生成eD. 存在a→b→d→e→b→a的转化关系
解析：根据图示，a为S，b为SO₂，c为H₂SO₃，d为SO₃，e为H₂SO₄，f为亚硫酸盐。A正确，S易溶于CS₂；B错误，SO₂和亚硫酸盐均具还原性，均可使酸性高锰酸钾褪色；C正确，Cl₂可氧化H₂SO₃为H₂SO₄；D正确，存在对应转化路径。
结合价类二维图分析硫及其化合物的转化关系与性质。
变式：硫元素的“价—类二维图”如图所示。下列有关叙述正确的是？A. 火山口附近的B在温度过高时会被直接氧化为CB. 气体D只有强还原性，不能用F的浓溶液干燥C. 向H溶液中滴加F溶液并加热，可能生成气体DD. 1mlCu与足量的A反应，转移的电子数目为2NA
解析：B为H₂S，A为S，C为SO₃，D为SO₂，E为H₂SO₃，F为H₂SO₄，H为亚硫酸盐。A错，S燃烧生成SO₂；B错，SO₂与浓硫酸不反应，可用其干燥；C正确，亚硫酸盐与酸反应生成SO₂；D错，Cu与S生成Cu₂S，1mlCu转移1ml电子。
解题关键：掌握硫元素不同价态物质的转化规律及氧化还原反应本质
题型三：实验探究题分析
典例：下列关于不同价态含硫物质的转化实验，合理的是？
A. 图I：0价→+2价 (Fe与S反应) B. 图Ⅱ：0价→+6价 (S与O₂反应)C. 图Ⅲ：+4价→+6价 (SO₂与FeCl₃溶液反应) D. 图Ⅳ：+6价→+4价 (胆矾加热)
A错误：Fe与S反应生成FeS，S的化合价由0价降到-2价。B错误：S与O₂反应生成SO₂，S的化合价由0价升到+4价。C正确：SO₂与FeCl₃溶液反应，SO₂被氧化为SO₄²⁻，化合价由+4价升到+6价。D错误：胆矾加热脱水，属于物理变化（结晶水合物失水），化合价未发生变化。
题型四：工业流程题分析
图：工业制硫酸工艺流程示意图
反应速率：增大接触面积（粉碎）反应路径：S → SO₂ → (催化) SO₃ → H₂SO₄尾气处理：防止环境污染，综合利用
以黄铁矿为原料制备硫酸的工艺流程如图所示，下列说法正确的是？A. 煅烧时将黄铁矿粉碎可以加快反应速率B. 若空气足量，黄铁矿中的硫元素可直接被氧化成SO₃C. 工业上也可将SO₃直接溶于水制取硫酸D. 将烧渣加入稀硝酸溶解，滴加KSCN显红，证明含Fe₂O₃
A (正确)：粉碎增大接触面积，加快反应速率。B (错误)：分步氧化，先SO₂后SO₃（需催化剂）。C (错误)：直接溶于水形成酸雾，工业用98.3%浓硫酸吸收。D (错误)：硝酸氧化Fe²⁺，无法证明原烧渣含Fe³⁺。
变式：利用空气催化氧化法除掉电石渣浆上清液中的S²⁻，制取石膏的过程如图所示，下列说法错误的是？
A. CaSO₄·2H₂O属于盐类和纯净物
B. 将10L上清液中的S²⁻转化为SO₄²⁻，理论上共需要0.3mlO₂
C. 过程Ⅰ后溶液碱性增强
D. 过程Ⅱ中，反应的离子方程式为2S²⁻ + 4MnO₄²⁻ + 9H₂O = 4Mn(OH)₂↓ + S₂O₃²⁻ + 10OH⁻
A正确，CaSO₄·2H₂O是结晶水合物，属于纯净物中的盐。B正确，根据得失电子守恒计算，0.15ml S²⁻失去1.2ml电子，需要0.3ml O₂。C错误，过程Ⅰ的反应消耗OH⁻，溶液碱性减弱。D正确，根据流程图和得失电子守恒配平离子方程式。
题型五：无机推断题分析
图：硫及其化合物的转化关系示意
某元素单质及化合物转化关系如图。常温下G、J为无色气体，J具漂白性。下列说法不正确的是？A. G与J反应生成H B. M溶液既能与酸又能与碱反应C. 固体N需密封保存 D. 1 ml J被0.5 ml O₂催化氧化生成80 g K
突破口：J具漂白性且为无色气体 →J为SO₂推断链：G(H₂S) → H(S) → J(SO₂) → K(SO₃) → L(Na₂SO₄); M(NaHSO₃), N(Na₂SO₃)选项分析：A、B、C均正确；D错误，因SO₂与O₂反应为可逆反应，1ml SO₂无法完全转化为1ml SO₃。
题型六：反应机理题分析
图：硫化氢转化反应机理循环图
典例：硫化氢的转化机理分析
将H₂S和空气通入CuCl₂、FeCl₃混合溶液中回收S，转化如图所示。下列说法不正确的是？A. 过程①酸性增强 B. 过程②CuS作还原剂C. 过程③Fe²⁺作催化剂 D. 总反应2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O
• A正确：过程①生成HCl，溶液酸性增强。• B正确：过程②中CuS中的S被氧化为S，作还原剂。•C错误：Fe²⁺被O₂氧化为Fe³⁺，是反应物（Fe³⁺才是催化剂）。• D正确：三步反应叠加可得总反应。
图：硫铁矿矿渣溶解机理示意图
变式：硫铁矿矿渣周围的酸性废水中存在硫细菌和铁细菌，可促进FeS₂的溶解，相关的物质转化如图。下列说法不正确的是？
A.硫细菌的存在可减少覆盖在硫铁矿矿渣表面的SB.反应②的方程式为：4Fe²⁺ + O₂ + 4H⁺ = 4Fe³⁺ + 2H₂OC.一段时间后废水中铁元素含量增大D.一段时间后，废水的pH保持不变
A正确，硫细菌将S氧化为SO₄²⁻，减少了S的覆盖；B正确，反应②是Fe²⁺被O₂氧化为Fe³⁺；C正确，FeS₂溶解生成Fe²⁺，铁含量增大；D错误，硫细菌氧化S生成H⁺，废水pH会降低。
四、综合应用：工业与环境中的硫转化
硫酸工业的“三废”处理
针对主要污染物SO₂，采用氨水吸收生成(NH₄)₂SO₃，可用于制备化肥，实现资源化利用。
废水处理：石灰乳中和法
针对酸性废水，投加石灰乳进行中和反应生成石膏，实现无害化处理。
黄铁矿矿渣含有Fe₂O₃等成分，可作为炼铁原料或用于制备铁红颜料，变废为宝。
图：硫酸工业废气处理设备实景
化石燃料燃烧产生的SO₂和NOₓ排放至大气，与水反应生成H₂SO₄和HNO₃，随雨水降下形成酸雨。
腐蚀建筑物和古迹、破坏土壤和水体生态、危害植物生长。
开发清洁能源、对化石燃料进行脱硫处理、加强环境监测与立法保护。
硫代硫酸钠（Na2S2O3）的制备与应用
工业上常用亚硫酸钠与硫粉在沸腾条件下反应制得：Na₂SO₃ + S --(△)--> Na₂S₂O₃
照相业：作为定影剂，溶解未曝光的AgBr。
纺织业：作为脱氯剂，去除织物上的余氯。
分析化学：作为滴定剂，用于碘量法滴定。
硫化氢的性质与安全防护
物理性质无色、有臭鸡蛋气味的剧毒气体，密度比空气大，能溶于水。
化学性质具有强还原性，能与SO₂、Cl₂等氧化剂发生反应。
安全防护措施操作时必须在通风橱中进行，严禁随意排放。工作场所必须安装硫化氢气体检测报警器。如发生泄漏，应迅速撤离，并向上风向转移。
便携式硫化氢气体检测仪
误区：硫与氧气反应直接生成SO3正解：生成SO2，需进一步催化氧化才生成SO3
误区：SO2能使所有有色物质褪色正解：只能使品红等某些有机色质褪色，不能使酸碱指示剂褪色
误区：浓硫酸与金属反应只生成SO2正解：与活泼金属反应，先生成SO2，变稀后生成H2
误区：相邻价态的硫化合物能发生氧化还原反应正解：不能，必须有中间价态才能发生归中反应
误区：SO2和CO2的检验方法完全相同正解：SO2能使品红溶液褪色，而CO2不能
特别提醒：注意反应条件（如浓度、温度）对产物的影响，区分二氧化硫的漂白性与还原性。
趣味化学：硫的发现与历史
硫在古代被称为“石硫磺”，是重要的炼丹原料，也是黑火药的主要成分之一。
1777年，法国化学家拉瓦锡通过实验确认硫是一种独立的化学元素。
硫及其化合物是现代化学工业的重要基础原料，广泛应用于化肥、医药、橡胶等行业。