高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 硫的转化学案

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 硫的转化学案，共13页。学案主要包含了浓硫酸，酸雨及其防治等内容，欢迎下载使用。

一、浓硫酸
1．物理性质
纯净的硫酸是无色黏稠状液体，密度比水大，能与水以任意比例混合，沸点高，难挥发。
2．化学性质
(1)吸水性：浓硫酸有很强的吸水性，常用作干燥剂。
(2)脱水性：浓硫酸能将物质中的氢、氧元素按2∶1的比例脱去生成H2O。
(3)强氧化性
3．硫酸工业制备原理
(1)生产流程：FeS2eq \(――→,\s\up10(O2),\s\d10(①))SO2eq \(――→,\s\up10(O2),\s\d10(②))SO3eq \(――→,\s\up10(H2O),\s\d10(③))H2SO4。
(2)涉及的化学方程式
①4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up10(高温))2Fe2O3＋8SO2。
②2SO2＋O22SO3。
③SO3＋H2O===H2SO4。
4．SOeq \\al(2－,4)的检验
检验SOeq \\al(2－,4)的正确操作方法：
被检液eq \(――――――――→,\s\up10(加足量盐酸酸化),\s\d15())取清液eq \(――――――――→,\s\up10(滴加BaCl2溶液),\s\d15())有无白色沉淀产生(判断有无SOeq \\al(2－,4))。
先加足量稀盐酸酸化的目的是排除Ag＋、COeq \\al(2－,3)等的干扰。
有人说“常温下，浓硫酸不能与铁反应，铁很稳定”，也有人说，“浓硫酸常温下也能与铁反应，浓硫酸是铁的保护神”。孰对孰错？仔细辨析。浓硫酸有强氧化性，常温下应如何储运浓硫酸？
[提示] 常温下，浓硫酸可以使铁发生钝化，钝化是化学变化，生成的物质防止金属进一步被腐蚀。因常温下，浓硫酸能使Fe、Al“钝化”，故可用铝槽(或铁罐)车储运浓硫酸。
二、酸雨及其防治
1．酸雨的形成
(1)酸雨：排入空气的硫的氧化物和氮的氧化物在氧气和水蒸气的共同作用下形成酸雾，随雨水降落。
(2)SO2的来源：化石燃料的燃烧。
(3)H2SO4型酸雨形成过程。
写出有关的化学方程式：
途径一：2SO2＋O22SO3；
SO3＋H2O===H2SO4；
途径二：SO2＋H2OH2SO3
2H2SO3＋O2===2H2SO4。
2．酸雨的危害
3．酸雨的防治
(1)消除污染源，改变能源结构，开发利用清洁能源，如太阳能、风能、氢能等。
(2)对酸性物质的排放加以控制，如燃料脱硫处理，废气中二氧化硫回收利用等。
(3)健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高人们的环境保护意识。
(1)酸雨在降到地面后放置一段时间，溶液的酸性变强，为什么？
[提示] 酸雨中含有亚硫酸，在空气中放置一段时间，溶液中的亚硫酸被氧化成硫酸，酸性增强。
(2)酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中，吸收并溶解了空气中的二氧化硫等物质，形成了pH低于5.6的酸性降水。我国三大酸雨区包括：西南酸雨区、华中酸雨区、华东沿海酸雨区。
燃煤中加入适量石灰石或生石灰起到“固硫”的作用，可以有效减少酸雨，你知道原理是什么吗？
[提示] 燃煤中加入适量石灰石或生石灰发生反应：CaCO3eq \(=====,\s\up10(△))CaO＋CO2↑，CaO＋SO2eq \(=====,\s\up10(高温))CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4，减少SO2的排放，可以有效减少酸雨。
下图为浓硫酸与铜反应的实验装置图：
[问题1] 加热时在试管a中观察到哪些现象？
[提示] 可观察到铜片溶解，溶液由无色变为蓝色，有无色气泡冒出。
[问题2] 该反应中浓硫酸的作用有哪些？
[提示] 该反应中表现了浓硫酸的酸性、强氧化性。
[问题3] 试管b上口的棉花有何作用？
[提示] SO2是有毒气体，不能排放到空气中，棉花上的碱液可以吸收SO2，防止污染环境。
[问题4] 过量的铜和一定量的浓硫酸反应时，浓硫酸的作用是什么？硫酸能完全反应吗？为什么？
[提示] Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，硫酸在反应中S元素化合价降低生成SO2，因此硫酸做氧化剂，同时反应后生成了盐(CuSO4)，因此硫酸又起到酸的作用。随着反应的进行，硫酸浓度降低，当降低到一定程度，氧化性变弱，稀硫酸和铜不反应，因此硫酸不能完全反应。
[问题5] 如果用过量的锌代替铜与一定量浓硫酸反应，生成气体的成分是什么？请写出相关的化学方程式。
[提示] 生成的气体应为SO2和H2的混合气体。
化学方程式为：Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O、Zn＋2H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑
浓硫酸的强氧化性
1．浓硫酸强氧化性的本质
浓硫酸具有强氧化性是因为硫酸分子中＋6价的硫元素具有很强的得电子能力。
2．浓硫酸强氧化性的体现
【例1】 某化学兴趣小组为探究浓硫酸的氧化性，用下图所示装置进行有关实验。
A B C D
(1)装置A中发生反应的化学方程式为____________________________，反应中体现了浓硫酸的________性质。
(2)装置D中试管口放置的棉花应用一种液体浸泡一下，这种液体是________，其作用是____________________________________________。
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象时，关闭弹簧夹K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中现象是________________。B中应放置的液体是________(填字母)。
a．水 b．酸性KMnO4溶液
c．浓溴水 d．饱和NaHSO3溶液
(4)实验中，取一定质量的铜片和一定体积18 ml·L－1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是___________________________________________________________________。
②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中有余酸的是________(填字母)。
a．铁粉 b．BaCl2溶液
c．银粉 d．Na2CO3溶液
[解析] 铜与浓硫酸反应会产生SO2，产生的SO2用向上排空气法收集，并用品红溶液验满。为防止多余的SO2污染空气，可用碱溶液(如NaOH溶液)浸湿的棉花吸收逸出的SO2。装置B的作用是贮存多余的SO2而不是吸收多余的SO2，因此所选试剂不能与SO2发生反应，且应使SO2在其中的溶解度较小，故最佳试剂为饱和NaHSO3溶液。反应结束后，浓硫酸变为稀硫酸，故检验余酸时所选试剂应该是能与硫酸中的H＋反应产生明显现象的一组。
[答案] (1)Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O 强氧化性、酸性
(2)NaOH溶液(合理即可) 吸收多余的SO2，防止污染空气
(3)试剂瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升 d
(4)①反应过程中H2SO4被消耗，浓硫酸逐渐变稀，而铜不与稀硫酸反应 ②ad
【变式旁通】 (1)浓H2SO4与Cu反应时还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2吗？
(2)浓H2SO4与Cu反应产生的SO2能否用澄清石灰水吸收？
[提示] (1)浓H2SO4与Cu反应时，仅有1 ml H2SO4被还原，故还原剂和氧化剂物质的量比为1∶1。
(2)澄清石灰水浓度太低，吸收SO2不充分。
1．(双选)下列反应中，浓硫酸既表现强氧化性，又表现酸性的是( )
A．2NaCl(固)＋H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))Na2SO4＋2HCl↑
B．C＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
C．Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
D．2FeO＋4H2SO4(浓)===Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O
CD [金属、金属氧化物(具有变价的金属元素处于低价态)与浓H2SO4反应时，浓H2SO4既表现强氧化性又表现酸性；非金属与浓H2SO4反应时，浓H2SO4只表现强氧化性。]
2．用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是( )
A．上下移动①中铜丝可控制生成SO2的量
B．②中选用品红溶液验证SO2的生成
C．③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2
D．为确认CuSO4生成，向①中加水，观察颜色
D [上下移动铜丝可以使铜丝与浓硫酸接触与分离，从而可以控制反应生成SO2的量，A项正确；SO2可使品红溶液褪色，B项正确；SO2有毒，要用NaOH溶液吸收处理，C项正确；反应液中H2SO4的浓度较高，不能向①中加水，应将①中溶液沿器壁慢慢注入水中，D项错误。]
向培养皿中Na2SO3固体上滴几滴浓硫酸，立即用另一培养皿扣在上面。
[问题1] Na2S溶液处发生什么现象？为什么？
[提示] 溶液变浑浊。SO2与Na2S反应生成硫单质。
[问题2] 酸性KMnO4溶液处有什么现象？为什么？
[提示] 溶液紫色褪去。因为SO2具有强还原性，与酸性KMnO4反应。
[问题3] 品红溶液处发生什么现象？为什么？
[提示] 溶液褪色。SO2具有漂白性。
[问题4] Na2SO3溶液处有什么现象？是否反应？SO2的价态是否变化？
[提示] 无明显现象。SO2＋H2O＋Na2SO3===2NaHSO3，价态不变。
1．不同价态硫元素间的转化
2．硫及其化合物之间的转化规律
(1)邻位价态原则
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
(2)含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、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
(3)归中规律
当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O、2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。
(4)含硫物质的连续氧化规律
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(H2S\(――→,\s\up10(足量O2))SO2\(――→,\s\up10(O2))SO3\(――→,\s\up10(H2O))H2SO4,S\(――→,\s\up10(O2))SO2\(――→,\s\up10(O2))SO3\(――→,\s\up10(H2O))H2SO4))
【例2】 利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系。
(1)从硫元素化合价的角度分析，图中既有氧化性又有还原性的化合物有____________________(填化学式)。
(2)将X与Y混合，可生成淡黄色固体，该反应的化学方程式为_______________________________________________________________。
(3)Na2S2O3是重要的化工原料，从氧化还原反应的角度分析，下列制备Na2S2O3的方案理论上可行的是________(填字母)。
a．Na2S＋S b．Na2SO3＋S
c．SO2＋Na2SO4 d．Na2SO3＋Na2SO4
[解析] (1)具有中间价态的元素既有还原性又有氧化性，S元素的化合价有－2价、0价、＋4价、＋6价，所以含0价和＋4价S的物质既有还原性又有氧化性，其中化合物有SO2、H2SO3、Na2SO3。
(2)将H2S与SO2混合，可生成淡黄色固体，该反应的化学方程式为2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O。
(3)Na2S2O3中S为＋2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S元素化合价必须分别大于2和小于2，a中S的化合价都小于2，c、d中S的化合价都大于2，b符合题意。
[答案] (1)SO2、H2SO3、Na2SO3
(2)SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O (3)b
1．(双选)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。下列关于硫化氢的说法错误的是( )
A．H2S是一种强电解质
B．可用石灰乳吸收H2S气体
C．根据如图可知FeCl3、CuCl2均能氧化H2S
D．H2S在空气中燃烧可以生成SO2
AC [H2S在溶液中不能完全电离，是一种弱电解质，所以A项错误；硫化氢具有酸性，可与石灰乳反应，可用石灰乳吸收H2S气体，所以B项正确；根据图示可知FeCl3能氧化H2S，CuCl2与H2S反应生成CuS，没有发生氧化还原反应，所以C项错误；H2S具有还原性，在空气中完全燃烧可以生成SO2，如氧气不足，可生成S，所以D项正确。]
2．在通常状况下，A为固态单质。根据如图转化关系，填写下列空白：
(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转化为D：_______________________________________；
③B和C反应：__________________________________。
(3)将C溶于水得到5 mL 0.10 ml·L－1的溶液，将该溶液与5 mL 0.10 ml·L－1的NaOH溶液混合，反应的离子方程式为___________________。
[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判断，A是S，硫与氢气反应生成硫化氢，硫化氢燃烧生成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。硫化氢中硫元素的化合价是－2价，处于最低价，具有还原性，SO2具有氧化性，二者发生氧化还原反应，生成硫单质和水。
[答案] (1)S H2S SO2 SO3 H2SO4
(2)①Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
②2SO2＋O22SO3 ③2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O (3)H2SO3＋OH－===HSOeq \\al(－,3)＋H2O
1．下列有关酸雨的说法正确的是( )
A．酸雨就是指pH