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学案及答案

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1．通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。
2．应用氧化还原反应的原理实现不同价态含硫物质的转化。
实验步骤
1．硫化钠转化为单质硫
(1)实验操作
(2)实验现象
甲：有淡黄色沉淀生成；乙：紫红色褪色，产生淡黄色沉淀。
(3)实验结论
S2－能被H2SO3溶液及酸性KMnO4溶液氧化生成单质S。
2．浓硫酸转化为二氧化硫
(1)实验装置及操作
(2)实验现象
A试管中有气泡生成，溶液变蓝色，铜片溶解，B试管中品红溶液褪色。
(3)浓硫酸和铜反应的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
3．硫转化为硫化亚铁
(1)实验装置及操作
(2)实验现象：混合物继续保持红热状态，最后生成黑色固体。
(3)硫粉和铁粉反应的化学方程式：Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS。
问题讨论
1．在上述实验中，含硫物质中硫元素的价态发生了怎样的变化？
提示
2.实验1中用浸NaOH溶液的棉团塞住试管口的作用是什么？
提示 吸收实验过程中可能产生的有毒气体硫化氢和二氧化硫。
3．铁粉与硫粉在空气中混合燃烧时，可能发生哪些反应？
提示 ①S＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))SO2，②Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS，③3Fe＋2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4。
1．(2023·唐山高一检测)某化学小组欲探究不同价态硫元素间的转化，请回答下列问题：
(1)请帮他们完成以下实验报告：
实验目的：探究三种价态(0、＋4、＋6)硫元素间的相互转化。
选用试剂：硫黄、浓硫酸、二氧化硫、氯水、硫化氢、铜片、氧气。
实验记录(画斜线部分不必填写)：
问题讨论：从三种价态(0、＋4、＋6)硫元素间的相互转化还可得到规律：当硫元素处于最低价时只有________性，处于最高价时只有________性，处于中间价时既有________性，又有________性。
(2)根据以上规律判断，下列物质中既有氧化性，又有还原性的有________(填字母)。
A．Cl2 B．Na C．Na＋ D．Cl－ E．SO2
答案 (1)如表所示
还原 氧化 氧化(或还原) 还原(或氧化)
(2)AE
解析 (1)①硫黄在氧气中燃烧，产生蓝紫色火焰；②SO2具有弱氧化性，可氧化H2S中－2价的硫元素：SO2＋2H2S===3S＋2H2O；③SO2具有较强还原性，可被Cl2氧化：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl；④浓硫酸具有强氧化性，可被Cu还原而生成SO2。(2)Cl2中氯元素为0价，处于中间价态；SO2中硫元素为＋4价，处于中间价态，因而Cl2和SO2既有氧化性，又有还原性。
2．(2022·兰州一中高一检测)亚硫酸钠(Na2SO3)是一种重要的化工产品，常用作防腐剂、漂白剂、脱氯剂等。为探究 Na2SO3 的性质，进行了如下实验。
[性质预测]
(1)Na2SO3 中硫元素的化合价是__________，属于 S 元素的中间价态，既具有氧化性，又具有还原性。
[实验验证]
资料：酸性条件下，KMnO4 被还原为无色的 Mn2＋。
[分析解释]
(2)实验ⅰ中，反应的离子方程式是______________________________________________。
(3)实验ⅱ中，能说明 Na2S 在酸性条件下被氧化的实验现象是______________________。
[继续探究]
(4)甲同学认为实验 ⅱ 的现象不能直接得出“Na2SO3具有氧化性”。
①对淡黄色浑浊产生的原因作出如下假设：
假设a：酸性溶液中的SOeq \\al(2－,4)具有氧化性，可产生S；
假设b：空气中存在O2，在酸性条件下，由于______________________________(用离子方程式表示)，可产生S；
假设c：酸性溶液中的SOeq \\al(2－,3)具有氧化性，可产生S。
②设计实验ⅲ证实了假设a和b不是产生S的主要原因。
实验ⅲ：向Na2S溶液中加入__________________(填试剂名称)，产生有臭鸡蛋气味的气体，溶液未变浑浊。
(5)结合实验ⅱ和ⅲ，用离子方程式解释实验ⅱ中产生淡黄色浑浊的原因：________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)＋4 (2)6H＋＋5SOeq \\al(2－,3)＋2MnOeq \\al(－,4)===5SOeq \\al(2－,4)＋2Mn2＋＋3H2O (3)加入Na2S溶液，无明显现象；再加入稀硫酸，产生淡黄色浑浊 (4)①4H＋＋2S2－＋O2===2S↓＋2H2O
②稀硫酸 (5)6H＋＋SOeq \\al(2－,3)＋2S2－===3S↓＋3H2O
解析 (1)Na2SO3中氧元素为－2价，钠元素为＋1价，故硫元素的化合价是＋4。(2)由资料可知，酸性条件下，KMnO4被还原为无色的Mn2＋，Na2SO3与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为6H＋＋5SOeq \\al(2－,3)＋2MnOeq \\al(－,4)===5SOeq \\al(2－,4)＋2Mn2＋＋3H2O。(3)向Na2SO3溶液中加入Na2S溶液，无明显现象；再加入稀硫酸，产生淡黄色浑浊，生成S，说明Na2S在酸性条件下被氧化。(4)①空气中存在O2，在酸性条件下，反应的离子方程式为4H＋＋2S2－＋O2===2S↓＋2H2O。②实验ⅲ：向Na2S溶液中加入稀硫酸，产生有臭鸡蛋气味的气体(H2S)，溶液未变浑浊，说明没有S生成，稀硫酸可以提供假设a的SOeq \\al(2－,4)和H＋，提供b中的H＋。(5)实验ⅲ证实了假设a和b不是产生S的主要原因，实验ⅱ中Na2SO3和Na2S反应生成S，离子方程式为6H＋＋SOeq \\al(2－,3)＋2S2－===3S↓＋3H2O。转化前的含硫物质
转化后的含硫物质
价态变化
Na2S
S
－2→0
H2SO3
S
＋4→0
H2SO4
SO2
＋6→＋4
S
FeS
0→－2
实验编号
预期的转化
选择的试剂
实验现象
结论(用化学方程式表示)
①
S―→SO2
硫黄、氧气
②
SO2―→S
二氧化硫、硫化氢
③
SO2―→H2SO4
二氧化硫、氯水
氯水褪色
④
浓硫酸―→SO2
①
蓝紫色火焰
②
SO2＋2H2S===3S＋2H2O
③
SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl
④
铜片、浓硫酸
Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
实验序号
实验试剂X
实验现象
ⅰ
酸性KMnO4溶液、稀硫酸
紫红色褪去，变为无色
ⅱ
Na2S 溶液、稀硫酸