13 硫和氮的氧化物SO2和SO3.docx

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13硫和氮的氧化物SO2和SO3

第四章非金属及其化合物

第三节硫和氮的氧化物（第一课时）

教学目标：

1.知识与技能

1.了解硫在自然界的存在形式以及硫单质的主要性质和用途；

2.掌握二氧化硫的物理性质、化学性质及用途；

3.了解三氧化硫的主要性质。

2.过程与方法

1.培养学生用新概念重新理解旧知识的能力（可逆反应概念）；

2.组织学生分组讨论，动手参与，培养学生设计实验、动手实验、观察现象的能力，并根据实验现象得出物质的化学性质。

3.情感态度与价值观

1.结合二氧化硫的组成、结构和性质关系的教学过程，通过学生动手做实验，使他们获得新知，从而培养学生对科学研究的态度；

2.激发学生透过观察探究本质的兴趣，尊重科学以发展的眼光看待科学。

教学重难点：

1.二氧化硫的还原性和漂白性。

（重点）

2.可逆反应。

（难点）

教学过程：

【投影】重点城市的空气质量日报

【讲述】请观察一下重点城市空气质量日报的污染指数及首要污染物、空气质量级别、空气质量状况

（首要污染物有二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒）

【导入新课】当你阅读报纸、收听广播或收看电视节目的时候，你经常会听到这样的一个词，就是空气质量报告，那么这个空气质量报告中间，你有没有注意含有哪些指数，其中就有二氧化硫和二氧化氮的指数，那么这里就有一个问题，为什么会选择二氧化硫和二氧化氮为污染物呢？

二氧化硫和二氧化氮又是什么呢？

那么这就是这一节课要研究的内容硫和氮的氧化物。

【板书】

第三节硫和氮的氧化物

一、二氧化硫和三氧化硫

【讲述】我们先一起来学习一下硫，首先研究一下它的存在形态，在自然界中硫有游离态的和化合态的，游离态的硫主要存在于火山口附近或地壳的岩石中，化合态主要有硫化物和硫酸盐，如硫铁矿FeS2、黄铜CuFeS2、石膏（CaSO4•2H2O）、芒硝（Na2SO4•10H2O），再看一下它的物理性质，硫是一种淡黄色的晶体，质脆，难溶于水，可溶于酒精，易溶于CS2，熔沸点都很低。

【板书】

（一）、硫俗称硫磺。

1、硫的物理性质：

淡黄色固体，难溶于水，可溶于酒精，易溶于CS2，熔沸点都很低。

【思考】

用何种方法除去沾在试管上的硫单质？

（用CS2洗涤，加热升华法）

【讲述】

那么硫有哪些化学性质呢？

我们知道硫核外有16个电子，最外层有6个电子，容易得到2个电子达到8电子稳定结构，常见的化合价为－2，0，＋4，＋6，你能说出其代表物吗？

写出你所知道的硫化物

【投影】

化合价

-2

0

+4

+6

物质

类别

FeS、Na2S、HgS、H2S

S

SO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3

SO3、H2SO4、

NaHSO4、Na2SO4

【提问】

硫单质处于硫元素的中间价态，那么硫会有哪些化学性质呢？

【讲述】

硫既有氧化性又有还原性

【板书】

2、硫的化学性质

①氧化性：

与绝大多数金属反应

与非金属反应：

H2+S

H2S

【投影】

Fe+S

FeSCu+S

Cu2S（与变价金属生成低价金属）

2Na+S==Na2S（研磨并轻微爆炸）

Hg+S==HgS（除去有毒的Hg的方法）

H2+S

H2S

【讲述】制得的H2S是一种臭鸡蛋气味的有毒气体，有强还原性。

【投影】硫在氧气中燃烧的视频

实验现象：

硫在空气中燃烧发出淡蓝色的火焰，在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰

【板书】

②还原性：

与氧气发生反应

S+O2

SO2

③自身氧化还原反应

3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O

【设问】

在空气质量报告的各项指标中，有二氧化硫和二氧化氮的指数，为什么要选择这两种污染物的指数来报告？

它们有什么危害？

这就是我们这节课所介绍的内容，今天我们首先来共同讨论关于二氧化硫的问题。

我们接着看第二点二氧化硫。

首先一起研究一下它的物理性质；

【板书】

（二）二氧化硫

1、物理性质：

二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体。

（这里要强调一下常温常压下，1体积水能溶解40体积的二氧化硫,即1:

40）.

【过渡】

刚了解SO2的物理性质，下面重点研究SO2的化学性质，看看它到底有什么秘密？

【板书】2、化学性质

【引导】请大家从理论上及已有的知识推测。

如前面第一章学习过物质的分类，SO2属于什么氧化物？

分析SO2的化合价，结合第二章的氧化还原知识进行思考。

酸性氧化物，与水反应生成酸；可以跟碱或碱性氧化物直接反应；具有氧化性、还原性，因S的化合价为+4价。

【引导】非常好，那让我们一起通过实验进行验证。

［投影］二氧化硫可溶性的视频

实验现象:

试管中的水面上升，滴入紫色石蕊试液后，溶液变红。

实验结论:

SO2溶于水后形成的溶液显酸性。

【板书】

（1）酸性氧化物------亚硫酸

①二氧化硫与水反应：

SO2 +H2OH2SO3（亚硫酸）

【讲述】二氧化硫与水反应生成亚硫酸，H2SO3是一种不稳定的二元弱酸，有强还原性，弱氧化性，通过现象，可以得出二氧化硫的水溶液呈酸性；大家注意我这里用的是可逆符号，那么为什么呢？

因为H2SO3不稳定，容易分解成水和二氧化硫，对于这样的反应，在同一条件下，能同时向两个方向进行的反应，我们称它为可逆反应。

【板书】可逆反应：

在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫可逆反应。

【讲述】

比如说我们前段时间学到这样的一个反应，氯气和水的反应生成盐酸和次氯酸，这个反应也是可逆反应，以后要接触到的二氧化硫与氧气的反应、氮气和氢气的反应都是可逆反应。

【提问】

水电解产生氢气和氧气与氢气和氧气燃烧生成水，这两个反应是可逆反应吗？

不是，条件不同

【引导】这是第一点二氧化硫与水反应，那么再看下第二点，二氧化硫与碱的反应怎么样呢？

二氧化硫是酸性氧化物，能与碱反应，其实这与二氧化碳是一样的。

【板书】

②二氧化硫与碱的反应

SO2 +2NaOH==Na2SO3+H2O；SO2 +NaOH==NaHSO3

[SO2 +2NaOH==Na2SO3+H2O；

Na2SO3+H2O+SO2==2NaHSO3]

【思考与交流】能否与石灰水反应？

有什么现象？

方程式如何

向澄清石灰水中通入SO2，起初会看到沉淀，继续通入，沉淀消失

SO2 +Ca（OH）2==CaSO3↓+H2O；（不足）

SO2 +Ca（OH）2+H2O==Ca（HSO3）2（足量）

[SO2 +Ca（OH）2==CaSO3↓+H2O；

CaSO3+H2O+SO2==Ca（HSO3）2]

【提问】

能不能用澄清的石灰水来鉴别SO2 与CO2？

不能

【讲述】二氧化硫是酸性氧化物，能与碱性氧化物反应。

【板书】

③与碱性氧化物反应SO2+CaO==CaSO3

【讲述】利用这点性质，我们可以解决含硫矿物燃料燃烧排放SO2的问题，可以把生成的SO2最终转化为石膏，称之为钙基固硫

【过渡】二氧化硫中的硫处于中间价态，既有氧化性，又有还原性

【板书】

（2）二氧化硫的氧化性：

SO2+2H2S===3S↓+2H2O

【讲】将SO2与H2S气体混合后可看到混浊

【讲】SO2具有很强的还原性

【板书】（3）二氧化硫的还原性

①与卤素单质反应：

SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr

SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl

【讲】SO2不仅能与卤素单质发生反应，而且能使酸性高锰酸钾溶液褪色

【板书】②与某些强氧化剂的反应：

2KMnO4+2H2O+5SO2===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

【讲】紫色的酸性KMnO4溶液褪色或变浅。

但这并不是SO2 的漂白性所起的作用，是它们之间发生氧化还原反应，漂白是对于有机色质来说，卤水与酸性KMnO4不是有机色质。

【过】SO2除了可以被溴水、酸性KMnO4溶液氧化外，还可被HNO3、氯气、氧气等强氧化剂氧化。

如工业上生产H2SO4就可以用到以下反应。

【板书】③SO2的催化氧化

2SO2+O2

2SO3

【讲】SO3是无色固体，熔沸点都很低。

与水反应生成硫酸，是硫酸的酸酐，典型的酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性和强氧化性。

【投影】实验视频：

SO2的漂白性。

实验现象：

品红溶液褪色，再加热，颜色又复原。

（品红溶液是一种有机红色染料）

【讲】SO2有漂白作用，但漂白后的新物质不稳定，易恢复。

【板书】（4）漂白性

【投影】SO2能跟某些有色物质化合而生成不稳定的物质，该物质易分解恢复为原有色物质

【讲】在这里大家需要注意的是SO2的漂白性与氯气和活性炭不同，SO2不能漂白酸碱指示剂。

【投影小结】常见漂白剂及其原理比较

漂白剂

HClO、Na2O2、O3、H2O2

SO2

活性炭

原理

具有强氧化性，将有色物质氧化成无色

与某些有色物质化合成不稳定的无色物质

吸附有色物质

特点

不可逆，褪色后颜色不再复原

可逆，受热或放置一段时间可复原

-----

变化

化学

化学

物理

【过】我们研究物质的性质的目的是为了能更好地应用它，SO2的这些性质决定有哪些用途呢？

请大家总结并回答。

【讲】SO2在日常生活中有一定用处，工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等，此外，二氧化硫还用于杀菌消毒。

但它的危害性也非同小可，二氧化硫和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法厂商非法用来加工食品，以使食品增白等。

食用这类食品，对人的肝、肾脏等有严重损害，并有致癌作用。

【板书】（5）用途：

制H2SO4；作漂白剂；杀菌，消毒

【问】关于酸性氧化物，我们最熟悉的莫过于CO2，那么SO2与CO2有哪些异同呢？

【投影小结】

相同点：

都是无色气体且密度大于空气；均为非电解质；都是酸性氧化物

不同点：

SO2有刺激性气味，有毒；SO2能使品红褪色

【思考与交流】如何鉴别SO2和CO2呢？

鉴别SO2用品红溶液，看是否褪色，

鉴别CO2用澄清石灰水，看是否有沉淀生成

但需要注意的是，当SO2中混有CO2，不影响对SO2的鉴别

但当CO2中混有SO2时，则需要除去SO2

【思考与交流】如何除去CO2中的SO2呢？

可通过足量溴水（氯水）或酸性KMnO4溶液或饱和NaHCO3溶液（目的是吸收SO2），再通过品红（目的是验证SO2是否被除尽）

【过】根据SO2的性质以及以前学习过的气体制备知识，设计一下SO2在实验室制取的装置。

【板书】（6）SO2的实验室制法

①反应原理：

Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O

②制备装置：

固体和液体不加热制备气体的装置

净化干燥装置：

盛放浓硫酸的洗气瓶

收集方法：

向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液

检验：

湿润的蓝色石蕊试纸---变红

湿润的品红试纸---褪色

尾气处理：

用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸

【过】虽然SO2在实际中有一定的应用，但因SO2是有毒气体，是主要大气污染物之一，当空气中含大量SO2，对环境危害极大。

【板书】（7）SO2的污染

【讲】SO2的主要危害是直接危害人体健康而且是酸雨的主要成分

【板书】酸雨：

空气中SOX和NOX随雨水下降成为酸雨，pH<5.6

【讲】由于溶解了二氧化碳的缘故，正常雨水的pH值在5.6左右，然而，当空气中大量N和S的氧化物随雨水降落下来就会使得雨水的pH值小于5.6而形成酸雨。

【讲】SO2的主要来源是化石燃料燃烧，含S矿石冶炼等工业废气

【思考与交流】如何控制酸雨呢？

大家有什么好办法

1、改善燃料种类，积极开发新能源；

2、对煤（其中含硫为0.3%-5%）进行处理,如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理以回收SO2.

3、种植能够吸收SO2的有关树木（如臭椿、垂柳、柳杉）等；

【过】酸雨放置一段时间后，pH会降低，这是因为H2SO3被空气缓慢氧化成H2SO4而造成的，由此我们可知道，SO32―会被空气缓慢氧化成SO42―，但是SO2被氧化成SO3却需要很高的条件，生成的SO3是硫酸的酸酐，是一种无色易挥发的固体

【板书】（三）三氧化硫

1、物理性质：

又名硫酸酐，是一种无色易挥发的晶体，溶沸点都很低。

2、化学性质：

具有酸的氧化物的通性，与水反应放出大量的热，具有较强的氧化性。

【问】那么SO3的通性表现在哪几方面呢？

【投影小结】

（1）与水反应：

SO3+H2O==H2SO4（放出大量的热）

（2）与碱性氧化物反应：

SO3+CaO==CaSO4

（3）与碱反应：

SO3+Ca（OH）2==CaSO4+H2O

【过】最后，请大家阅读资料卡片，让我们拓展视野，一同来了解一下硫化氢的知识。

【讲】给大家读一段资料：

敦煌石窟是我国也是世界著名的艺术宝库。

敦煌壁画是艺术珍品，但令人奇怪的是，美丽的飞天的脸为什么都是黑的呢？

经调查研究，这是自然界中H2S搞的鬼。

原来壁画是用碱式碳酸铅做白色颜料，用PbO做黄色颜料。

本来飞天的脸都是白的，但日久天长，空气中的H2S跟Pb反应，生成黑色的PbS，所以飞天的脸都是黑的。

在日常生活中也常常看到这样一种现象：

家具涂上白漆后，显得明亮洁白。

但一两年后变得棕黄了，时间再长又变得棕黑了，原因是有些白漆是用PbCO3做颜料，空气中H2S跟油漆中的PbCO3反应生成棕黑色的PbS。

【讲】以上资料中提到的H2S究竟是一种什么气体？

下面的时间我们来研究H2S的知识。

【板书】（四）硫化氢

1、H2S的物理性质：

无色、有臭鸡蛋气味的气体，密度比空气大，能溶于水，有剧毒。

2、实验室制法：

由强酸制弱酸的原理

FeS+H2SO4==FeSO4+H2S↑

FeS+2HCl==FeCl2+H2S↑

FeS+2H＋==Fe2＋+H2S↑

【问】由实验原理，我们可知，制取H2S应采取什么样的装置呢？

固、液混合，不加热，可选用和H2、CO2相同的装置

也可用启普发生器。

【讲】但在制备气体之前要检查装置的气密性。

【问】那么收集装置是什么样的呢？

用向上排空气法收集H2S，理由是密度比空气大，且能溶于水

【问】H2S气体有剧毒，造成大气污染，那么尾气吸收试剂应用什么呢？

能用H2O吗？

H2S是酸性气体，应用碱液吸收，不用H2O是因为H2S在H2O中的溶解度小。

【投影】资料卡片------常用干燥剂

酸性：

浓硫酸、硅胶、P2O5

碱性：

NaOH、碱石灰（CaO、NaOH）

中性：

CaCl2、Na2SO4

但CuSO4只能证明有水存在，却不能大量吸收水

【问】要制得干燥的H2S应怎么办？

H2S是酸性、有强还原性的气体，可选用P2O5和中性干燥剂。

【问】如何验满呢？

【板书】用湿润的Pb（CH3COO）2试纸

Pb（CH3COO）2+H2S==PbS↓+2CH3COOH试纸变黑

【问】下面我们可利用课前制备的H2S气体，研究一下H2S气体的化学性质

【板书】3、化学性质

【思考与交流】请大家分析H2S中S元素的化合价，并从氧化还原反应的角度来推测其化学性质。

H2S中S显-2价，是S的最低价，故在发生氧化还原作用时只显还原性。

【视频实验】在导管口用火点燃H2S气体，观察完全燃烧时发出淡蓝色火焰，然后用一个蒸发皿靠近火焰现象，皿底部附有淡黄色粉末。

【问】由此现象可得出什么结论？

【板书】

（1）可燃性

【讲】H2S燃烧的产物与O2用量有关，当O2充足时，H2S能完全燃烧而以出淡蓝色火焰，并生成H2O与SO2。

【板书】2H2S+3O2

2H2O＋2SO2

【讲】当火焰罩上蒸发皿时，有淡黄色粉末出现时，是由于H2S不完全燃烧生成S之故。

【板书]2H2S+O2

2H2O＋S

【思考与交流】请大家分析上述两反应，讨论出H2S与O2按不同比例混合时的氧化产物

【过】由刚才的学习我们知道，H2S具有还原性，可被O2氧化为SO2或S，那么能否被具有氧化性的卤素单质所氧化呢？

【问】碘水、溴水、氯水能将H2S氧化吗？

氯、溴、碘、硫的氧化性顺序如何呢？

【板书】

（2）还原性：

H2S+X2==2HX+S↓（X=Cl、Br、I）

【投影小结】单质氧化性：

Cl2>Br2>I2>S

离子还原性：

Cl―

【小结】事实证明，H2S是一种较强的还原剂，可被O2、卤素单质、SO2、酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化。

【讲】H2S除了有强还原性外，还有不稳定性，即在较高温度时易分解为H2和S，其稳定性弱于S的同族元素O所形成的氢化物H2O

【板书】（3）不稳定性：

H2S

H2↑+S

【过】H2S气体溶于水时，可得氢硫酸，下面我们就来一起讨论它的性质。

【板书】（4）H2S气体的水溶液----氢硫酸

【讲】氢硫酸是一种易挥发的二元弱酸，其酸性比碳酸还要弱，具有酸的通性。

【思考与交流】现有氢硫酸（H2S）、亚硫酸（H2SO3）、亚硫酸钠（Na2SO3）三瓶溶液，它们在空气中易变质。

（1）分析变质的原因

均有强还原性，能被空气中的氧气氧化。

2H2S+O2==2S↓+2H2O2H2SO3+O2==2H2SO4

2Na2SO3+O2==2Na2SO4

（2）设计实验证明是否发生变质

H2S：

观察是否有浑浊

H2SO3：

加BaCl2溶液，是否有白色沉淀

Na2SO3：

先加盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，看是否有白色沉淀生成

（3）设计实验证明溶液已完全发生变质

H2S：

加入硫酸铜溶液，看是否有黑色沉淀

H2SO3：

加入品红溶液，看是否褪色

Na2SO3：

加入酸性高锰酸钾溶液，看溶液是否褪色

【总结】本节从硫单质的性质讲起，从S的-2、0、+4、+6价的价态对它的氢化物、氧化物及其对应的水化物和盐的氧化还原性进行了分析，重点学习了SO2的性质，使我们对酸雨的形成与防治有了一定的认识。

【课堂练习】

【布置作业】

九、板书设计

第三节硫和氮的氧化物

一、二氧化硫（sulphurdioxide）和三氧化硫

（一）、硫（sulphur）俗称硫磺。

1、硫的物理性质：

淡黄色固体，难溶于水，可溶于酒精，易溶于CS2，熔沸点都很低。

2、硫的化学性质

①氧化性：

与绝大多数金属反应

与非金属反应：

H2+S

H2S

②还原性：

与氧气发生反应

③自身氧化还原反应3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O

（二）二氧化硫

1、物理性质：

二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体。

2、化学性质

可逆反应：

在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫可逆反应。

（1）酸性氧化物------亚硫酐

①二氧化硫与水反应：

SO2 +H2OH2SO3（亚硫酸）

②二氧化硫与碱的反应

SO2 +2NaOH==Na2SO3+H2O；SO2 +NaOH==NaHSO3

[SO2 +2NaOH==Na2SO3+H2O；Na2SO3+H2O+SO2==2NaHSO3]

③与碱性氧化物反应SO2+CaO==CaSO3

（2）二氧化硫的氧化性：

SO2+2H2S===3S↓+2H2O

（3）二氧化硫的还原性

①与卤素单质反应：

SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr

SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl

②与某些强氧化剂的反应：

2KMnO4+2H2O+5SO2===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

③SO2的催化氧化2SO2+O2

2SO3

（4）漂白性

（5）用途：

制H2SO4；作漂白剂；杀菌，消毒

（6）SO2的实验室制法

①反应原理：

Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O

②制备装置：

固体和液体不加热制备气体的装置

净化干燥装置：

盛放浓硫酸的洗气瓶

收集方法：

向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液

检验：

湿润的蓝色石蕊试纸---变红湿润的品红试纸---褪色

尾气处理：

用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸

（7）SO2的污染

酸雨：

空气中SOX和NOX随雨水下降成为酸雨，pH<5.6

（三）三氧化硫

1、物理性质：

又名硫酸酐，是一种无色易挥发的晶体，溶沸点都很低。

2、化学性质：

具有酸的氧化物的通性，与水反应放出大量的热，具有较强的氧化性。

（四）硫化氢

1、H2S的物理性质：

无色、有臭鸡蛋气味的气体，密度比空气大，能溶于水，有剧毒。

2、实验室制法：

由强酸制弱酸的原理

FeS+H2SO4==FeSO4+H2S↑

FeS+2HCl==FeCl2+H2S↑

FeS+2H＋==Fe2＋+H2S↑

用湿润的Pb（CH3COO）2试纸

Pb（CH3COO）2+H2S==PbS↓+2CH3COOH试纸变黑

3、化学性质

（1）可燃性

2H2S+3O2

2H2O＋2SO2

2H2S+O2

2H2O＋S

（2）还原性：

H2S+X2==2HX+S↓（X=Cl、Br、I）

（4）H2S气体的水溶液----氢硫酸

（3）不稳定性：

H2S

H2↑+S