2013年高考化學(xué) 教材回歸詳析 4.3 硫及其重要化合物

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1、第三節(jié) 硫及其重要化合物 考綱導(dǎo)引 1.了解硫單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2.了解硫單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。 一、硫單質(zhì)的主要性質(zhì)及應(yīng)用 1.存在形態(tài) (1)游離態(tài)：硫單質(zhì)俗名硫黃，主要存在于火山口附近或地殼的巖層里。 (2)化合態(tài)：主要以金屬硫化物和硫酸鹽的形式存在，如硫鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)、石膏(CaSO4·2H2O )和芒硝(Na2SO4·10H2O)等。 2.物理性質(zhì)：硫?yàn)榈S色固體；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2（用于洗去試管壁上的硫）；硫有多種同素異形體：如單斜硫、斜方硫、彈性硫等。 3.化學(xué)性質(zhì)： 硫

2、原子最外層6個(gè)電子，較易得電子，表現(xiàn)較強(qiáng)的氧化性。 ①與金屬反應(yīng)（與變價(jià)金屬反應(yīng)生成低價(jià)態(tài)硫化物。） Fe+S FeS（黑色） 2Cu + S Cu2S（黑色） ②與非金屬反應(yīng) S+O2 SO2 S+H2 H2S（說(shuō)明硫化氫不穩(wěn)定） 硫在空氣中燃燒火焰顏色為淡藍(lán)色，在氧氣中燃燒火焰顏色為藍(lán)紫色。 4.用途：大量用于制造硫酸、硫化天然橡膠，也用于制藥和黑火藥。 二、硫的氧化物的性質(zhì)及其應(yīng)用 1.二氧化硫： （1）物理性質(zhì)：SO2是無(wú)色而有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，容易液化，易溶于水。 （2）化學(xué)性質(zhì)： ① SO2是酸性氧化物，能跟水反應(yīng)生成亞硫酸

3、，亞硫酸是中強(qiáng)酸。 a． 通入石蕊試液中： b.逐漸通入少量澄清石灰水中 離子方程式：， 。 現(xiàn)象：先生成白色沉淀，后沉淀溶解。 ② 強(qiáng)還原性 a．（通入氯水中，現(xiàn)象溶液顏色褪去） b．2SO2+O22SO3 c.能使酸性KMnO4溶液褪色。 ③氧化性： 2H2S + SO2 == 3S↓ +2H2O ④漂白性，能跟有色有機(jī)化合物（如品紅）生成無(wú)色物質(zhì)（可逆、非氧化還原反應(yīng)） 現(xiàn)象為：品紅溶液先褪色，加熱后又恢復(fù)原色 原理：與有色物質(zhì)結(jié)合生成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)。 (3)SO2對(duì)大氣的污染與防治 ①：化石燃料的燃燒及含硫礦石的冶煉。 ②危害：污染大氣，危害人體健

4、康，形成酸雨。 形成酸雨的反應(yīng)過程 ③防治：開發(fā)新能源、燃煤除硫、處理工業(yè)廢氣。 2．三氧化硫 (1)物理性質(zhì)：熔點(diǎn)16.8 ℃，沸點(diǎn)44.8 ℃，常溫下為液態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下為固態(tài)。 (2)化學(xué)性質(zhì)：酸性氧化物，與H2O、CaO、Ca(OH)2、NaHSO3反應(yīng)的方程式為： H2O＋SO3＝H2SO4 (放出大量的熱) CaO＋SO3＝CaSO4 Ca(OH)2＋SO3＝CaSO4+H2O 2NaHSO3＋SO3＝Na2SO4＋2SO2↑＋H2O(除去SO2中的SO3) 三、硫酸的性質(zhì)及應(yīng)用 1．物理性質(zhì) 無(wú)色油狀液體，難揮發(fā)，常用98%的H2SO4(ρ＝1.84 g/

5、cm3)的物質(zhì)的量濃度為18.4 mol/L，H2SO4能以任意比與水混溶。濃H2SO4溶解時(shí)會(huì)放出大量熱。稀釋濃硫酸的方法是將濃硫酸沿著燒杯內(nèi)壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌 2．稀H2SO4具有酸的通性 3．濃H2SO4的特性 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 硫酸的特性 少量膽礬加入濃硫酸中 藍(lán)色固體變白 吸水性 用玻璃棒蘸取濃硫酸滴在濾紙上 沾有濃H2SO4的濾紙變黑 脫水性 將銅片加入盛有濃硫酸的試管中加熱 銅片逐漸溶解，產(chǎn)生無(wú)色刺激性氣味的氣體 強(qiáng)氧化性 強(qiáng)氧化性 ①常溫下，鐵、鋁遇濃H2SO4發(fā)生鈍化。 原因：常溫下，鐵、

6、鋁遇濃H2SO4生成一層致密的氧化膜。所以常溫下可用鋁槽車裝運(yùn)濃硫酸。 ②能氧化不活潑的金屬，如與Cu反應(yīng)的化學(xué)方程式為： Cu＋2H2SO4(濃) CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 ③能氧化非金屬單質(zhì)，如與C反應(yīng)的化學(xué)方程式為： C＋2H2SO4(濃) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 【熱點(diǎn)難點(diǎn)】 一、SO2與CO2的比較與鑒別 1.比較SO2與CO2 的性質(zhì) SO2 CO 物理性質(zhì) 無(wú)色、有刺激性氣體、易液化易溶于水(1:40) 無(wú)色、無(wú)氣味氣體微溶于水(1:1) 與水反應(yīng) SO2+H2OH2SO3 中強(qiáng)酸 CO2+H2O H2CO2

7、 弱酸 與堿反應(yīng) 通入澄清石灰水中，先生成沉淀，當(dāng)氣體過量時(shí)沉淀又溶解 Ca(OH)2+SO2====CaSO3↓+H2O CaSO3+SO2+H2O====Ca(HSO3)2 通入澄清石灰水中，先生成沉淀，當(dāng)氣體過量時(shí)沉淀又溶解 Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O CaCO3+CO2+H2O====Ca(HCO3)2 氧化性 SO2+2H2S=3S↓+2H2O CO2+C 2CO 還原性 能被酸性高錳酸鉀、氯水、溴水、碘水等氧化劑氧化 無(wú) 漂白性 能與某些有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)而使其褪色 無(wú) 與堿性氧化物 Na2O2+SO2==Na2

8、SO4 2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 對(duì)環(huán)境的影響 形成酸雨，直接危害人體健康 引起溫室效應(yīng) 2. SO2與CO2的鑒別 ①可根據(jù)物理性質(zhì)，CO2無(wú)色無(wú)味，SO2具有刺激性氣味。 ②利用SO2的強(qiáng)還原性，用酸性高錳酸鉀溶液或溴水鑒別。SO2褪色，CO2不褪色 ③利用SO2的漂白性，用品紅溶液鑒別。SO2褪色，CO2不褪色。 【提醒】(1)CO2中的C元素處于最高價(jià)，因而只具有氧化性(CO2→CO，CO2→C)。SO2中的S元素處于中間價(jià)態(tài)，因而既具有氧化性，又具有還原性。(2)除去CO2中的SO2氣體，可將混合氣體通入酸性KMnO4溶液或溴水，也可通入飽和的

9、NaHCO3溶液(H2SO3的酸性大于H2CO3)。(3)不能用澄清石灰水鑒別CO2和SO2，因?yàn)槎呔苁钩吻迨宜儨啙帷? 【典例1】某探究性學(xué)習(xí)小組利用圖中所列裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明濃硫酸和木炭粉在加熱條件下反應(yīng)有SO2和CO2生成。 (1)實(shí)驗(yàn)室可觀察到裝置中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是______________，B瓶溶液的作用是________________，C瓶溶液的作用是_______________。 (2)裝置D中所盛溶液是______________，可驗(yàn)證的產(chǎn)物是__________________。 (3)若想同時(shí)驗(yàn)證另一種產(chǎn)物的存在，

10、需使用的藥品為______________，該裝置在整套裝置中的位置是__________，理由是 __________________________________ _______________________________________________。 【解析】檢驗(yàn)SO2，用品紅溶液，檢驗(yàn)CO2，用澄清石灰水，但是SO2的存在會(huì)干擾對(duì)CO2的檢驗(yàn)，所以檢驗(yàn)CO2時(shí)必須考慮先檢驗(yàn)SO2并且要把它徹底除去。另外生成物還有水蒸氣也需要通過實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。因?yàn)樵跈z驗(yàn)SO2、CO2時(shí)，必須經(jīng)水溶液裝置，會(huì)影響水蒸氣的檢驗(yàn)，因此，這三種產(chǎn)物的檢驗(yàn)順序必須是先檢驗(yàn)H2O，再檢驗(yàn)SO2，最后檢驗(yàn)

11、CO2，并且保證每種檢驗(yàn)均不受其他物質(zhì)的干擾。 【答案】(1)驗(yàn)證產(chǎn)物氣流中有SO2　除去產(chǎn)物氣流中的SO2 驗(yàn)證產(chǎn)物氣流中SO2已被B瓶溶液全部除去　(2)澄清石灰水　CO2　(3)無(wú)水CuSO4　A前　產(chǎn)物氣流通過A、B、C、D時(shí)會(huì)帶出水蒸氣，所以必須在A之前 【狀元心得】SO2和CO2都是酸性氧化物，都具有酸性氧化物的通性，但SO2還具有強(qiáng)還原性和漂白性。進(jìn)行鑒別(或檢驗(yàn))SO2和CO2時(shí)，要注意二者性質(zhì)的異同點(diǎn)，從差異性入手進(jìn)行分析，從而得出合理的答案。 二、濃硫酸與金屬的反應(yīng)及SO離子的檢驗(yàn)。 1.濃硫酸與金屬的反應(yīng) (1)鈍化：常溫下濃硫酸使Fe、Al鈍化，如加熱或?qū)?/p>

12、硫酸稀釋，則可以繼續(xù)反應(yīng)。 (2)與活潑金屬(如Zn)反應(yīng)，開始產(chǎn)生SO2，硫酸濃度變小后，產(chǎn)生H2。 (3)與不活潑金屬(如Cu)反應(yīng)，開始產(chǎn)生SO2(加熱)，濃度變小后，稀硫酸不再與Cu反應(yīng)。如1 mol Cu與含2 mol H2SO4的濃硫酸充分反應(yīng)，生成的SO2小于1 mol。 (4)濃硫酸在與金屬的反應(yīng)中既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性。濃硫酸在與非金屬的反應(yīng)中只表現(xiàn)氧化性。 2.SO的檢驗(yàn) (1)檢驗(yàn)SO時(shí)要防止其他離子的干擾 ①Ag＋干擾： 先用鹽酸酸化，能防止Ag＋干擾，因?yàn)锳g＋＋Cl－===AgCl↓。 ②CO、SO干擾： 因?yàn)锽aCO3、BaSO3也是白色沉淀，

13、與BaSO4白色沉淀所不同的是這些沉淀能溶于強(qiáng)酸中。因此檢驗(yàn)SO時(shí)，必須用酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化)。例如：BaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ba2＋。 所用鋇鹽不能用Ba(NO3)2溶液，因?yàn)樵谒嵝詶l件下，SO、HSO、SO2等會(huì)被溶液中的NO氧化為SO，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論。 (2)正確操作 被檢液取清液有無(wú)白色沉淀(判斷有無(wú)SO)。 【注意】(1)注意“量變”引起的“質(zhì)變” ①濃硫酸參加的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，因水的生成和硫酸的消耗會(huì)造成硫酸濃度的減小進(jìn)而引起“質(zhì)變”。如濃硫酸與Zn、Cu的反應(yīng)。 ②鐵和濃硫酸加熱條件下，可發(fā)生反應(yīng)，但產(chǎn)物決定于鐵的量，鐵

14、不足生成Fe3+，鐵過量生成Fe2+。 (2)注意工業(yè)上生產(chǎn)膽礬的方法 工業(yè)上生產(chǎn)膽礬時(shí)，一般不用銅和濃硫酸反應(yīng)，而是先把銅在空氣中灼燒后，再與稀硫酸反應(yīng)，目的是節(jié)約原料和防止污染。 (3)檢驗(yàn)時(shí)，慎選酸化用酸 用于酸化的酸只能用稀鹽酸，不能用稀硫酸或稀硝酸，若有 干擾，可溶性鋇鹽也不能選擇Ba(NO3)2，因?yàn)樵谒嵝詶l件下，會(huì)把 、BaSO3等氧化為和BaSO4而對(duì)檢驗(yàn)造成干擾。 【典例2】某化學(xué)課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情況，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)： (1)先關(guān)閉活塞a，將6.4 g銅片和12 mL 18mol·L－1的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱至反應(yīng)完全，發(fā)

15、現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余。再打開活塞a，將氣球中的氧氣緩緩擠入圓底燒瓶，最后銅片完全消失。 ①寫出上述過程中燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式： 打開活塞a之前_________________________________； 打開活塞a之后__________________________________。 ②B是用來(lái)收集實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氣體的裝置，但集氣瓶?jī)?nèi)的導(dǎo)管未畫全，請(qǐng)把導(dǎo)管補(bǔ)充完整。 (2)實(shí)際上，在打開活塞a之前硫酸仍有剩余。為定量測(cè)定余酸的物質(zhì)的量，甲、乙兩學(xué)生進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)： ①甲學(xué)生設(shè)計(jì)的方案是：先測(cè)定銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生SO2的量，再通過計(jì)算確定余酸的物質(zhì)的量。他測(cè)定SO2的

16、方法是將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胙b置D(D中充滿某種液體)，從而測(cè)出裝置A產(chǎn)生氣體的體積(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。你認(rèn)為甲學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中D裝置中試劑為________。 ②乙學(xué)生設(shè)計(jì)的方案是：將反應(yīng)后的溶液冷卻后全部移入到燒杯中稀釋，并按正確操作配制100 mL溶液，再取20 mL于錐形瓶中，用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液進(jìn)行滴定求出余酸的物質(zhì)的量，若耗去a mol·L－1的氫氧化鈉溶液b mL，則余酸的物質(zhì)的量為________mol。(用含a、b的表達(dá)式來(lái)表示) 【答案】(1)①Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 2Cu＋2H2SO4(稀)＋O22CuSO4＋2H2O ②

17、(B裝置中導(dǎo)管長(zhǎng)進(jìn)短出) (2)①飽和NaHSO3溶液 ② 【解析】(1)①濃硫酸有強(qiáng)氧化性，加熱條件下與Cu反應(yīng)， Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O； 有O2存在時(shí)，Cu與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)：2Cu＋2H2SO4(稀)＋O22CuSO4＋2H2O。 ②SO2密度大于空氣密度，用向上排空氣法收集，所以B裝置中導(dǎo)管長(zhǎng)進(jìn)短出。 (2)①用排液體法測(cè)氣體體積，為了減小誤差，氣體在液體中的溶解度應(yīng)盡可能的小，選擇飽和NaHSO3溶液。 ②設(shè)余酸的物質(zhì)的量為n，消耗NaOH的物質(zhì)的量為： a mol·L－1×b×10－3L＝ab×10－3mol H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O 1 mol　　2 mol n×　ab×10－3 mol 故n＝ mol 即余酸的物質(zhì)的量為 mol