含硫化合物的性质和应用.docx
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含硫化合物的性质和应用
含硫化合物的性质和应用
【学习目标】
知识技能：
1、认识硫及其化合物的主要性质和应用；2、了解二氧化硫对空气的污染，知道硫酸型酸雨的形成原因和防治二氧化硫导致的空气污染方法，形成良好的环境意识；3、知道工业上生产硫酸的基本原理，了解浓硫酸的特性和硫酸的应用；
过程与方法
通过对硫酸型酸雨形成的实验探究，进一步学习基本的化学实验技能，认识科学探究的意义
情感态度价值观
逐步树立珍惜自然、爱护环境、合理使用化学物质的观念
【教学重点】二氧化硫与硫酸的性质，硫及其化合物的转化
【教学难点】硫及其化合物的转化
【教学流程】
引入：
同学们知道的跟硫有关的物质
一、SO2的性质
1、SO2的漂白性
【实验1】往品红溶液中通入二氧化硫气体，再对褪色后的溶液进行加热
现象：
品红溶液褪色，加热后褪色后的溶液又恢复红色
结论：
二氧化硫能漂白有色物质（如品红），这是由于它能与某些有色物质反应生成不稳定的无色物质。
而加热时，这些无色物质又会发生分解，恢复原来的颜色。
在工业上二氧化硫可用于漂白纸浆以及草帽等编织物。
SO2漂白性特点：
化合生成不稳定的物质，暂时性的漂白
2、无色、有刺激性气味的有毒气体。
CO2：
无色、无味的气体，无毒。
沸点：
—10℃，容易液化
常见一些气体的沸点（常压下）
气体
H2
N2
O2
CO2
SO2
Cl2
HCl
HF
NH3
沸点数据℃
—252
—196
—183
—78
—10
—34
—85
19
—33
Cl2SO2NH3是常见的高沸点气体，容易液化（降温、加压）
【实验2】将收集满一试管SO2气体的试管倒扣在滴有紫色石蕊试液的水槽中
现象：
试管中几乎充满液体，试管中的液体呈现红色，一段时间不褪色
结论：
SO2易溶于水。
常温常压下，1体积水大约能溶解40体积的二氧化硫。
CO2微溶于水。
常温常压下，1体积水大约能溶解0.878体积的二氧化碳
【分析二氧化硫溶液能使石蕊变红的原因】
【视屏】氯气、二氧化硫通入紫色石蕊的现象
有关氯气、二氧化硫漂白的对比
漂白原理
氧化作用
化合作用
变化类型
化学变化
化学变化
漂白范围
漂白原理
常见物质举例
O3、Na2O2、Cl2、NaClO、浓HNO3
SO2
2、SO2的分类：
酸性氧化物
1）与水反应，生成的溶液能使指示剂变色
【实验1】
2）与碱性氧化物的反应
3）与碱反应
4）与某些盐溶液的反应
【问题1】二氧化硫通入BaCl2溶液中反应吗？
为什么
【问题2】有什么方法让二氧化硫通入BaCl2溶液中产生沉淀
3、SO2的还原性
4、SO2的弱氧化性
二、常见的实验室SO2的制备
1、反应原理
选择试剂的原理
2、制取装置的选择
3、净化与收集装置
4、尾气吸收装置
三、二氧化硫与环境保护
1、二氧化硫的来源：
由于人类对自然资源的过度开发，尤其是化石燃料的燃烧（煤炭中含有一定量的硫元素）；含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产等过程中产生的二氧化硫释放到空气中。
2、SO2对环境的危害：
形成硫酸型酸雨
酸雨的危害：
进入江河湖泊，会导致鱼类难以生存，影响水政生物繁殖；落到土壤中，使其中的钙、镁、磷等营养元素溶出，并迅速流失，导致土壤肥力下降，并被逐渐酸化，使农作物和树木的生长遭到破坏；它使桥梁，雕塑等建筑物的腐蚀加快，许多文物古迹因此而遭到破坏。
3、防治酸雨
1）从污染源着手
Ⅰ、研究开发能替代化石燃料的新能源（如氢能、太阳能、核能等），这既有利于合理利用化石燃料这一有限的资源，又能从根本上防止酸雨的产生
Ⅱ、利用物理及化学方法对含硫燃料预先进行脱硫处理，以减少二氧化硫的排放，并对燃煤、工业生产中释放出的二氧化硫废气进行处理或回收利用。
Ⅲ、提高全名环保意识，加强国际间合作，共同努力以减少硫酸型酸雨的产生。
4、运用化学方法减轻酸雨对树木和土壤的危害：
【补充工业上处理SO2的措施】
1、煤的脱硫处理
①采用“流化床”燃烧技术，在煤燃烧的同时进行脱硫处理。
把脱硫剂（如石灰石）加入锅炉燃烧室，使煤与空气在流化过程中充分混合、燃烧，石灰石在氧气存在下与二氧化硫反应生成硫酸钙，起固硫作用。
这种方法脱硫率高。
②燃煤烟道气脱硫，如石灰石—石膏法、氨水法等
Ⅰ、石灰石—石膏法：
用石灰水淋洗，烟气中的二氧化硫与石灰水作用，最终生成石膏
Ⅱ、氨水脱硫法，最终可生成副产物硫酸铵
Ⅲ、微生物脱硫煤炭中以FeS2形式存在的S，在有水和空气存在的条件下，用脱硫微生物起生物氧化还原作用。
配平下列有关反应
FeS2＋O2＋H2OH＋＋Fe2＋+SO42－
Fe2＋＋O2＋H＋Fe3＋＋H2O
FeS2＋Fe3＋Fe2＋＋S
S＋O2＋H2OH＋＋SO42－
微生物脱硫过程中，FeS2最终被氧化，转化为从煤炭中分离出去。
煤炭中还有些硫元素以有机物形式存在，人们正在研究利用微生物降解作用，使之最终转化为硫酸除去。
2、硫酸工业尾气处理方法之一用氨水吸收，再用硫酸处理生成的SO2回收利并得到副产品（NH4）2SO4
有关的反应方程式
四、硫酸的制备
硫酸是当今世界上最重要的化工产品之一。
早在1000多年前，我国已采用加热胆矾或绿矾的方法制取硫酸。
随着生产力的发展，硫酸的生产工艺几经改进，目前工业上主要采用接触法制硫酸
1、接触法制取硫酸
（1）三个（步骤）反应：
Ⅰ硫黄（磺）或含硫矿石（二硫化亚铁）与氧气反应
Ⅱ二氧化硫在催化剂（V2O5）作用下与氧气反应生成三氧化硫
Ⅲ三氧化硫与水反应
（2）三套设备：
（3）三原料：
（4）三阶段：
2、有关细节问题的补充
（1）要使黄铁矿充分迅速地燃烧，工业上常把黄铁矿粉碎成细小的矿粒。
由于矿石粉碎得很小，跟空气接触面大，燃烧充分。
当矿粒燃烧的时候，从炉底通入强大的空气流，矿粒在炉内剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”一样。
因此人们把这种炉子叫做沸腾炉。
矿粒在这种沸腾情况下，跟空气充分接触，燃烧快，反应完全，提高了原料的利用率。
（2）从沸腾炉出来的气体叫做炉气，其中主要含有
水蒸气以及一些杂质如：
砷、硒等化合物和矿尘等等。
杂质和矿尘都会使催化剂作用减弱或失去，这种现象叫做催化加中毒。
水蒸气对设备和生产也有不良影响。
因此在进行氧化反应之前，必须使炉气通过除尘，洗涤，干燥等净化设备来除去这些有害物质。
（3）三氧化硫跟氧气的混合气体加热到一定温度（400—500℃），再通过适当的催化加（如V2O5）生成三氧化硫的同时放出大量热量。
为了充分利用反应产生的热量，传递给进入接触室内需要预热的混合气体，并冷却反应后生成的气体，在接触室的两层催化剂之间装有
（4）硫酸虽然是三氧化硫跟水化合而制得的，但工业上并不是直接用水或稀硫酸来吸收的。
因为用水或者稀硫酸吸收时，容易形成酸雾，效率低，损失大，不利于三氧化硫的吸收。
为了提高三氧化硫的吸收率，并在吸收过程中不易形成酸雾，工业上常用98.3%的浓硫酸来吸收三氧化硫，得到发烟硫酸。
吸收过程是在吸收塔里进行的，在吸收塔里，三氧化硫从塔的下部通入，98.3%的浓硫酸从塔顶喷下，得到的发烟硫酸从塔底放出，塔底出来的发烟硫酸用水或稀硫酸稀释可得到各种浓度的硫酸。
（5）从吸收塔上部导出的没有反应的氧气少量二氧化硫以及氮气工业上叫做尾气，由于尾气中含有二氧化硫，在排入大气之前，必须经过回收，净化处理，防治二氧化硫污染空气并充分利用原料。
【例题】
某化工城每小时生产a吨98%（质量分数）硫酸，为使硫充分燃烧，且在下一步催化氧化时不再补充空气，要求燃烧后的混合气体中含氧气的体积分数为b%。
若空气中氧气的体积分数为21%，且不考虑个生产阶段的物料损失，则
（1）该厂每小时消耗标准状况下空气体积为m3
（2）为满足题设要求，b%的下限等于
五、硫酸的性质
1、物理性质
纯硫酸是一种无色油状液体。
常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3％，其密度为1.84g·cm-3，其物质的量浓度为18.4mol·L-1。
硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。
浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释
2、稀硫酸的性质
3、浓硫酸的特性
1．吸水性
【例子】将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将增加，密度将减小，浓度降低，体积变大，这是因为浓硫酸具有吸水性。
【实验1】把少量研细的胆矾放入浓H2SO4中，会逐渐变为白色，就是由于浓H2SO4吸收了胆矾（CuSO4·5H2O）中的结晶水，而使其变为白色的无水硫酸铜。
浓硫酸的吸水作用，指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合，生成一系列稳定的水合物，并放出大量的热：
H2SO4 + nH2O == H2SO4·nH2O，故浓硫酸吸水的过程是化学变化的过程，吸水性是浓硫酸的化学性质。
浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水（如空气中的水），而且还能吸收某些结晶水合物（如CuSO4·5H2O、Na2CO3·10H2O）中的水。
浓H2SO4有很强的吸收水分的性质，是硫酸分子与现成的水分子（自由水）或结晶水结合成硫酸的水合物。
利用这种性质可以用浓H2SO4做干燥剂，但不能干燥NH3等碱性气体，也不能干燥H2S、HI等还原性气体。
2．脱水性
【实验2】
脱水性是浓硫酸的化学特性，物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程，反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比（2∶1）夺取被脱水物（有机物）中的氢原子和氧原子。
可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成了黑色的炭（碳化）。
常见的浓H2SO4脱水性的表现有以下几种：
①使有机物脱水，有碳游离出来，如糖类脱水。
②使有机物脱水，没有碳游离出来，如甲酸制一氧化碳，酒精制乙烯。
3．强氧化性
⑴跟金属反应
①常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。
②加热时，浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成SO2，硫酸表现出了
浓硫酸与铜反应：
⑵跟非金属反应
热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO2。
在这类反应中，浓硫酸只表现出
⑶跟其他还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性，实验室制取H2S、HBr、HI等还原性气体不能选用浓硫酸。
否则还原性气体被氧化成单质，本身被还原成SO2
4.硫酸的不挥发性（或称高沸点性）
可以用硫酸与易挥发酸的盐反应来制取易挥发的酸，或者说可以用硫酸与低沸点酸的盐反应来制取低沸点的酸。
由于硫酸具有不挥发性，反应时生成的气体或蒸气中只含有较少的酸雾，便于得到较纯的气体。
如：
在这些反应中是硫酸的难挥发性与酸性的共同表现。
六、硫酸的用途
1．利用其酸性，可制磷肥、氮肥；可除锈；可制实用价值较大的硫酸盐。
2．利用浓硫酸的吸水性，在实验室常用浓硫酸作吸水剂和干燥剂。
浓硫酸能干燥中性气体和酸性气体，如H2、O2、N2、CO2、SO2、Cl2、HCl等，但不能干燥碱性气体（NH3）和常温下具有还原性（H2S、HBr、HI）的气体。
3．利用浓硫酸的脱水性，浓硫酸常用作精炼石油的脱水剂、有机反应的脱水剂等。
4．利用浓硫酸的高沸点难挥发性，常用于制取各种挥发性酸。
实验室还常用浓盐酸跟浓硫酸混合来快速简易制取HCl气体。
因为浓硫酸具有吸水性，能吸收浓盐酸中的水，且能放出大量的热，加速HCl的挥发并能干燥HCl气体。
浓硫酸不慎溅到皮肤上，先用大量水冲洗
七、几种重要的硫酸盐
1、硫酸钙
2、硫酸钡
3、硫酸亚铁
胆矾（蓝矾）
明矾
4、硫酸锌：
带7个结晶水的的硫酸锌是无色晶体，俗称皓矾。
医疗上可用作收敛剂，可使组织收缩，减少腺体的分泌；在铁路施工上用作枕木的防腐剂；印染工业上用作媒染剂。
硫酸锌又可用于制造白色颜料（锌钡白等）。
5、硫酸钠
Na2SO4·10H2O（芒硝），无色晶体，易溶于水，用于制革、制玻璃、制碱工业等，医疗上用作缓泻剂。
6、硫酸亚铁铵
（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O为浅绿色晶体，商品名为摩尔盐，性质比一般亚铁盐稳定，不易被氧化，工业上可用作废水处理的混凝剂，农业上可用做农药及肥料。
八、硫
1．物理性质：
在自然界，游离态的天然硫，存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
硫通常是一种淡黄色的粉末，俗称硫黄（磺）。
不溶于水，微溶于酒精，容易溶于二硫化碳。
2．化学性质
（1）硫跟金属反应
（2）硫跟非金属反应
（3）试管内壁硫磺的处理
硫与热碱溶液的反应
（4）硫与氧化性酸的反应
3．硫的用途很广泛，主要用来制造硫酸，硫也是生产橡胶制品的重要原料。
硫还可以用于制造黑火药，焰火，火柴等。
医疗上，硫还可以用来制硫黄软膏医治某些皮肤病等等。
九：
硫化氢
1．硫化氢的实验室制法
2．物理性质
无色有臭鸡蛋气味的气体。
密度比空气略大。
有剧毒，空气里如果含有微量的硫化氢，就会使人感到头痛，头晕和恶心。
因此，制取或使用硫化氢时，必须在密闭系统或通风橱这种进行。
硫化氢能溶于水。
在常温常压下，1体积的水能溶解2.6体积的硫化氢。
3．化学性质
（1）酸性
（2）还原性
（3）可燃性
（4）不稳定性
十：
硫和含硫化合物的相互转化
思考：
有A、B、C、D四种常见物质，其转化关系如图所示，则A和D（A、D可互换）不可能是
A、C和O2B、CO2和NaOH溶液
C、Fe和Cl2D、NaAlO2溶液和盐酸
思考：
含硫元素的物质也存在着上图的转化关系吗？
如果存在，你能表示出来吗？
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