高中化学 专题4第三单元第3课时 硫和含硫化合物的相互转化学案 苏教版必修1.docx
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高中化学专题4第三单元第3课时硫和含硫化合物的相互转化学案苏教版必修1
第3课时 硫和含硫化合物的相互转化
[学习目标定位] 1.知道硫的存在及其化学性质，会写有关的化学方程式。
2.能够从硫元素化合价的变化角度理解不同含硫物质之间的相互转化，知道影响它们转化的因素，会写有关的化学方程式。
一、硫的存在和性质
1．硫元素的存在
（1）游离态：
存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
（2）化合态：
主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。
例如硫铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、石膏（CaSO4·2H2O）、芒硝（Na2SO4·10H2O）。
2．硫的性质
（1）物理性质
硫俗称硫黄，是一种黄色晶体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。
（2）化学性质
例1
下列关于硫的说法不正确的是（ ）
A．试管内壁附着的硫可用二硫化碳溶解除去
B．游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里
C．单质硫既有氧化性，又有还原性
D．硫在过量纯氧中的燃烧产物是三氧化硫
答案 D
解析 硫单质或含硫物质在空气中燃烧时应生成SO2，而不能直接生成SO3。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的综合
思维拓展
实验室除去试管内壁附着硫的两种方法：
（1）物理法：
加二硫化碳（CS2）溶解；
（2）化学法：
加热的氢氧化钠溶液溶解。
3S＋6NaOH
2Na2S＋Na2SO3＋3H2O
硫既表现氧化性，又表现还原性。
例2
下列化合物能由两种单质直接化合生成的是（ ）
A．Fe2S3B．CuS
C．SO3D．SO2
答案 D
解析 硫的氧化性较弱，与变价金属铁、铜化合时，只能生成低价态的金属硫化物FeS和Cu2S。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的化学性质
二、硫和含硫化合物相互转化
1．不同价态硫的转化通过氧化还原反应实现：
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，可用下图表示
（1）H2S
S
SO2
SO3
写出③④⑤的化学方程式（选考）
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________。
（2）Na2S
S
Na2SO3
Na2SO4
写出①②⑤的化学方程式（选考）
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________。
答案
（1）③2SO2＋O2
2SO3
④S＋H2
H2S
⑤SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
（2）①2Na2S＋O2＋2H2O===4NaOH＋2S↓
②3S＋6NaOH
2Na2S＋Na2SO3＋3H2O
⑤2Na2SO3＋O2===2Na2SO4
2．相同价态硫的转化通过非氧化还原反应实现：
写出②③④反应的化学方程式：
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
答案 ②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O
③Na2SO3＋H2SO4（浓）===Na2SO4＋H2O＋SO2↑
④Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3
1除硫元素以外，中学阶段常见的符合
A
B
C
D转化关系的还有：
①钠元素：
Na
Na2O
Na2O2
NaOH
②碳元素：
C
CO
CO2
H2CO3
2S2－和SO
在中性或碱性条件下可共存，只有在酸性环境中才发生反应：
2S2－＋SO
＋6H＋===3S↓＋3H2O。
3含＋6价硫的化合物不一定都有强氧化性，如浓硫酸具有氧化性，而稀硫酸、硫酸盐中的硫元素均不表现氧化性。
例3
Na2SO3中有＋4价的硫，它既有氧化性又有还原性，现有试剂：
溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、H2SO4、NaOH溶液、氨水。
（1）要证明Na2SO3具有还原性，应选用的试剂有________________________，看到的现象是________________，反应的离子方程式为___________________________________________。
（2）要证明Na2SO3具有氧化性，应选用的试剂有________________________，看到的现象是________________，反应的离子方程式为__________________________________________。
（3）证明H2SO3的酸性小于H2SO4，选用的试剂有________________________，反应的现象是______________，反应的离子方程式为____________________________________________。
答案
（1）Na2SO3溶液、溴水 溴水褪色
SO
＋Br2＋H2O===SO
＋2Br－＋2H＋
（2）Na2SO3溶液、Na2S溶液、H2SO4 有黄色浑浊出现 SO
＋2S2－＋6H＋===3S↓＋3H2O
（3）Na2SO3溶液、H2SO4 有刺激性气味的气体产生
SO
＋2H＋===SO2↑＋H2O
解析
（1）要证明Na2SO3具有还原性，应选用氧化性物质溴水。
向Na2SO3溶液中滴加溴水，溴水褪色，说明Na2SO3具有还原性。
（2）要证明Na2SO3具有氧化性，应选用还原性物质Na2S溶液和H2SO4。
先加入少量H2SO4，使反应在酸性环境中进行，为反应提供H＋，再向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液，若溶液中出现黄色浑浊，说明有单质硫生成，也说明Na2SO3具有氧化性。
（3）要证明H2SO3的酸性小于H2SO4，应选用的试剂为Na2SO3溶液和H2SO4，向Na2SO3溶液中滴加硫酸，若有气泡产生，说明H2SO3的酸性小于H2SO4。
例4
下图表示物质A～F之间的转化关系，其中A为淡黄色固体物质，B、C为无色溶液，D为气体，E、F为白色沉淀。
请填写下列空白：
（1）写出各物质的化学式：
A__________，B___________，C_____________，
D__________，E___________，F_____________。
（2）写出下列反应的化学方程式：
B―→A：
______________________________________________________________________。
B―→C：
______________________________________________________________________。
（3）写出C―→F的离子方程式：
___________________________________________________。
（4）在A～F六种物质中，既有氧化性又有还原性的是________（填字母）。
答案
（1）S H2SO3 H2SO4 SO2 BaSO3 BaSO4
（2）H2SO3＋2H2S===3S↓＋3H2O
H2SO3＋Cl2＋H2O===H2SO4＋2HCl
（3）SO
＋Ba2＋===BaSO4↓
（4）ABDE
解析 中学阶段学过的淡黄色固体物质有S、Na2O2和AgBr，其中能与O2反应的是硫，则D为SO2，B为H2SO3，E为BaSO3，C为H2SO4，F为BaSO4。
硫元素的最高正价为＋6价，最低负价为－2价。
含处于中间价态硫元素的物质，既具有氧化性又具有还原性。
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）硫的非金属性较强，所以只以化合态存在于自然界中（ ）
（2）硫是一种组成某些蛋白质的生命元素（ ）
（3）石油、煤等化石燃料中常含有硫元素（ ）
（4）硫在空气中燃烧生成二氧化硫，在氧气中燃烧生成三氧化硫（ ）
（5）S能氧化Fe，使Fe生成＋3价铁的化合物（ ）
（6）分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫黄要用到二硫化碳、水及过滤操作（ ）
（7）硫与金属或非金属反应时均作氧化剂（ ）
（8）不能由单质直接化合而制得CuS、CuCl2、Fe2S3、FeCl2（ ）
（9）含硫化合物间的转化，既可以通过氧化还原反应实现，也可以通过非氧化还原反应实现（ ）
（10）Cu（或Fe）与Cl2反应生成高价态氯化物，而Cu（或Fe）与S反应生成低价态的硫化物，所以氧化性：
Cl2>S（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）√ （4）× （5）× （6）√ （7）× （8）× （9）√ （10）√
2．除去试管壁上的附着的硫，可采用的方法是（ ）
A．通入氢气后加热
B．伸入灼热的铁丝
C．用水洗涤
D．用二硫化碳洗涤后再用水洗
答案 D
解析 硫与氢气反应需要加热，实验操作复杂，且产物硫化氢有毒；硫与铁反应需要加热，其产物硫化亚铁固体会附着在试管壁上；硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，试管壁上的硫可用二硫化碳溶解而除去。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的综合
3．硫的氧化性不如氧气强，在下列叙述中不能说明这一事实的是（ ）
A．S＋O2
SO2，O2是氧化剂、S是还原剂
B．S是淡黄色固体，O2是无色气体
C．氢硫酸放置在空气中易变浑浊（2H2S＋O2===2S↓＋2H2O）
D．S和Cu反应只能生成Cu2S（硫化亚铜），而O2与Cu反应生成CuO
答案 B
解析 A项，S与O2化合时，O2作氧化剂，硫作还原剂，说明氧气的氧化性比硫强；B项，不同单质的氧化性强弱与单质的存在状态无必然联系；C项，氢硫酸放置在空气中易变浑浊，是氧气将硫置换出来，说明氧气的氧化性比硫强；D项，S可以将Cu氧化生成Cu2S（Cu的化合价为＋1），而O2可以将Cu氧化为CuO（Cu的化合价为＋2），说明氧气的氧化性比硫强。
4．下列有关硫及其化合物的说法正确的是（ ）
A．SO2、H2SO3均具有还原性，故浓硫酸能氧化SO2和H2SO3
B．H2S与浓硫酸在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
C．单质
氧化物
酸
盐，能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素
D．硫黄矿制备硫酸经历两步：
S
SO3
H2SO4
答案 C
5．在通常情况下，A为固体单质，能发生如下转化关系，其中化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，化合物D是重要的工业原料。
请回答：
（1）写出A→E的化学式：
A____________，B______________，C______________，
D________________，E________________。
（2）写出下列转化的化学方程式：
B→C：
________________________________________________________________________；
D→B：
________________________________________________________________________；
B→E：
________________________________________________________________________。
答案
（1）S SO2 SO3 H2SO4 H2SO3
（2）2SO2＋O2
2SO3
C＋2H2SO4（浓）
CO2↑＋2SO2↑＋2H2O[或Cu＋2H2SO4（浓）
CuSO4＋SO2↑＋2H2O等]
SO2＋H2OH2SO3
解析 该题的突破口在固态单质A跟空气反应生成的B为气体，符合这种转化的只有非金属单质C、S，在空气中燃烧生成CO、CO2、SO2气体，但CO、CO2不能实现图中的转化，所以A是S，B是SO2，C是SO3，D是H2SO4，E是H2SO3。
最后验证B和C的相对分子质量之比确为4∶5。
[对点训练]
题组一 硫的存在与性质
1．下列关于硫的叙述中不正确的是（ ）
A．在自然界中既有化合态的硫又有游离态的硫
B．游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里
C．实验室常用酒精除去附着在试管壁上的硫黄
D．硫是黑火药的主要成分之一
答案 C
解析 硫在自然界中既能以化合态（主要为硫化物和硫酸盐）又能以游离态（火山喷口附近或地壳岩层）的形式存在。
硫俗称硫黄，是一种黄色固体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，常用二硫化碳除去试管内壁附着的硫单质。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的存在及其物理性质
2．关于硫的叙述正确的是（ ）
A．硫的非金属性较强，在自然界中只以化合态存在
B．可用水溶解过滤分离硝酸钾和硫黄的混合物
C．硫与金属或非金属反应时都作氧化剂
D．硫的氧化性比氯气强
答案 B
解析 硫在自然界中的存在形式既有化合态又有游离态；硝酸钾易溶于水，硫黄不溶于水，用水溶解过滤可分离二者的混合物；硫与金属、氢气等反应时作氧化剂，硫与氧气等反应时作还原剂；硫的氧化性比氯气弱（硫与铁反应生成硫化亚铁，氯气与铁反应生成氯化铁）。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的综合
3．下列关于单质硫的性质的说法正确的是（ ）
A．单质硫跟金属单质的反应中硫都是氧化剂
B．单质硫跟金属单质的反应都需要加热或点燃
C．单质硫跟非金属单质的反应中硫都是还原剂
D．单质硫跟非金属单质的反应中硫都是氧化剂
答案 A
解析 金属元素在硫化物中的化合价只有正价，硫元素的化合价一定是负价，单质硫在跟金属单质的反应中都是氧化剂；在单质硫跟金属单质的反应中，S与Hg反应不需要加热；如果单质硫跟氧化性弱的非金属单质如H2反应，则显氧化性；如果单质硫跟氧化性强的非金属单质如O2反应，则显还原性。
4．下列物质在一定条件下能够与硫黄发生反应，且硫作还原剂的是（ ）
A．O2B．FeC．H2D．Zn
答案 A
解析 硫是较活泼的非金属元素，能与许多金属、非金属发生反应。
硫与活泼非金属单质氧气反应时，表现出还原性；硫与金属单质、氢气等反应时，表现出氧化性；硫与变价金属反应时，一般生成低价金属的硫化物。
【考点】硫的存在与性质
【题点】硫的化学性质
5．下列化合物中，不能由组成该化合物的两种元素的单质直接化合而成的是（ ）
A．SO2B．SO3
C．FeSD．H2S
答案 B
解析 由于S的氧化性相对O2和Cl2较弱，只能将变价金属氧化成较低价态，故S与Cu、Fe化合，分别生成Cu2S、FeS，S与O2直接化合只能生成SO2，S与H2化合生成H2S。
题组二 硫及其化合物间的相互转化
6．下列物质能与SO2在一定条件下发生反应的是（ ）
①NaOH ②氯气 ③空气 ④氢硫酸 ⑤Na2SO3
⑥Na2CO3
A．①②④⑤B．②③⑤⑥
C．②D．①②③④⑤⑥
答案 D
解析 SO2与NaOH、Cl2、O2、H2S、Na2SO3、Na2CO3发生的反应分别为①SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O，
②SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，
③2SO2＋O2
2SO3，
④SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O，
⑤SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3，
⑥SO2＋Na2CO3===Na2SO3＋CO2。
7．下列反应中，SO2作还原剂的是（ ）
A．SO2＋NaOH===NaHSO3
B．SO2＋H2O2===H2SO4
C．SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
D．2Mg＋3SO2===S＋2MgSO3
答案 B
解析 B项，二氧化硫中硫元素化合价升高，SO2作还原剂。
8．（2018·金华中学段考）向BaCl2溶液中通入SO2气体后，未见沉淀，继续通入下列物质仍未出现明显变化的是（ ）
A．NH3B．Cl2
C．CO2D．H2S
答案 C
解析 向BaCl2溶液中通入SO2气体后，二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸不与氯化钡反应，故未见沉淀。
若继续通入NH3，则其可以与亚硫酸反应生成亚硫酸铵，进而与氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀；若继续通入Cl2，其可以把亚硫酸氧化为硫酸，进而与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀；若继续通入H2S，则其可以与亚硫酸反应生成硫沉淀。
只有通入CO2仍未出现明显变化。
9．单质X与浓H2SO4共热，反应中X与H2SO4的物质的量之比为1∶2，则X元素在生成物中的化合价可能为（ ）
①＋1 ②＋2 ③＋3 ④＋4
A．②④B．③④C．①②D．①③
答案 A
解析 若X为金属，X＋2H2SO4
XSO4＋SO2↑＋2H2O，则X为＋2价。
若X为非金属，X＋2H2SO4
XO2＋2SO2↑＋2H2O，则X为＋4价。
10．下列变化，需要加入还原剂才能实现的是（ ）
A．H2SO4―→SO2B．H2S―→SO2
C．S―→SO2D．SO
―→SO2
答案 A
11．能实现下列物质间直接转化的元素是（ ）
单质
氧化物
酸或碱
盐
A．镁B．硫C．铜D．铁
答案 B
解析 镁、铜和铁对应的氧化镁、氧化铜、氧化铁不能直接和水反应。
12．（2018·诸暨中学段考）有一白色粉末X，对它进行如下实验：
则X固体为（ ）
A．Na2SO4B．Na2SO3
C．Na2CO3D．（NH4）2SO4
答案 B
解析 Na2SO4、（NH4）2SO4与硫酸不反应，A、D错误；Na2SO3与硫酸反应生成二氧化硫气体，二氧化硫通入适量的氢氧化钠中，若生成亚硫酸钠，亚硫酸钠与氯化钡反应生成亚硫酸钡白色沉淀，亚硫酸钡与盐酸反应，沉淀溶解；亚硫酸钠与溴水反应生成硫酸根和溴离子，溴水褪色，硫酸根与氯化钡反应生成白色沉淀硫酸钡；亚硫酸钠加热浓缩过程被氧化，最后得到白色粉末为硫酸钠，符合流程，B正确；Na2CO3与硫酸反应生成二氧化碳气体，二氧化碳气体与氢氧化钠反应生成碳酸钠，碳酸钠与溴水反应使溴水褪色，但产物为溴化钠，与氯化钡不反应，不符合流程，C错误。
[综合强化]
13．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）除胶头滴管、酒精灯外，你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是__________。
（2）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）：
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
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。
（3）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）试管
（2）如表所示
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）
CuSO4＋SO2↑＋2H2O
还原 氧化 氧化（或还原） 还原（或氧化） （3）AE
解析
（1）该实验的进行还需一种试剂的反应容器，选试管最合适。
（2）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。
（3）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。
14．（2018·舟山市期末）长期存放的亚硫酸钠可能会部分氧化，现通过实验来测定某无水亚硫酸钠试剂的纯度。
实验步骤如下：
①称量ag样品，置于烧杯中；②加入适量蒸馏水，使样品溶解；③加入稀盐酸，使溶液呈强酸性，再加过量的BaCl2溶液；④过滤，用蒸馏水洗涤沉淀；⑤加热干燥沉淀物；⑥将沉淀物冷却至室温后，称量；⑦重复⑤⑥操作直到合格，最后得到bg固体。
回答下列问题：
（1）亚硫酸钠固体放置在空气中发生氧化的反应方程式为______________________________。
（2）步骤③中加盐酸使溶液呈强酸性的目的是________________________________________。
（3）步骤⑦的“合格”标准是_____________________________________________________。
（4）实验测得样品中无水亚硫酸钠的质量分数是______________________________________。
答案
（1）2Na2SO3＋O2===2Na2SO4
（2）除去SO
，使得加BaCl2溶液时不生成BaSO3沉淀
（3）相邻的两次称量所得数据相差不超过±0.1g（或者说加热至恒重）
（4）1－142b/233a
解析
（2）要测定亚硫酸钠的纯度，需要先测出药品中硫酸钠的质量，需要使用氯化钡将硫酸根离子转化成硫酸钡沉淀，所以加盐酸酸化除去溶液中的亚硫酸根离子。
（3）重复⑤⑥操作直到合格，最后得到bg固体，“合格”的标准是称量至恒重，即两次称量相差不超过0.1g，
（4）硫酸钡沉淀质量为bg，硫酸钡的物质的量为n（BaSO4）＝n（Na2SO4）＝
＝
mol，样品中亚硫酸钠的纯度为
w（Na2SO3）＝1－
＝1－142b/233a。
15．在通常状况下，A为固态单质。
根据如图所示转化关系，回答下列问题：
（1）写出A、C、E的化学式：
A__________，C__________，E
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