2013年高考化學(xué) 教材回歸詳析 4.3 硫及其重要化合物

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)：硫為淡黃色固體；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)：硫原子最外層6個電子，較易得電子，表現(xiàn)較強(qiáng)的氧化性。與金屬反應(yīng)（與變價金屬反應(yīng)生成低價態(tài)硫化物。） Fe+S FeS（黑色） 2Cu + S Cu2S（黑色）與非金屬反應(yīng) S+O2 SO2 S+H2 H2S（說明硫化氫不穩(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)： SO2是酸性氧化物，能跟水反應(yīng)生成亞硫酸，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：，?，F(xiàn)象：先生成白色沉淀，后沉淀溶解。 強(qiáng)還原性a（通入氯水中，現(xiàn)象溶液顏色褪去）b2SO2+O22SO3 c.能使酸性KMnO4溶液褪色。氧化性： 2H2S + SO2 = 3S +2H2O漂白性，能跟有色有機(jī)化合物（如品紅）生成無色物質(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)定的無色物質(zhì)。(3)SO2對大氣的污染與防治：化石燃料的燃燒及含硫礦石的冶煉。危害：污染大氣，危害人體健康，形成酸雨。形成酸雨的反應(yīng)過程防治：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：H2OSO3H2SO4 (放出大量的熱) CaOSO3CaSO4 Ca(OH)2SO3CaSO4+H2O2NaHSO3SO3Na2SO42SO2H2O(除去SO2中的SO3)三、硫酸的性質(zhì)及應(yīng)用1物理性質(zhì)無色油狀液體，難揮發(fā)，常用98%的H2SO4(1.84 g/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溶解時會放出大量熱。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的特性實驗實驗現(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)生無色刺激性氣味的氣體強(qiáng)氧化性強(qiáng)氧化性常溫下，鐵、鋁遇濃H2SO4發(fā)生鈍化。原因：常溫下，鐵、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。能氧化不活潑的金屬，如與Cu反應(yīng)的化學(xué)方程式為： Cu2H2SO4(濃) CuSO4SO22H2O。能氧化非金屬單質(zhì)，如與C反應(yīng)的化學(xué)方程式為： C2H2SO4(濃) CO22SO22H2O?！緹狳c(diǎn)難點(diǎn)】一、SO2與CO2的比較與鑒別1.比較SO2與CO2 的性質(zhì)SO2CO物理性質(zhì)無色、有刺激性氣體、易液化易溶于水(1:40)無色、無氣味氣體微溶于水(1:1)與水反應(yīng)SO2+H2OH2SO3 中強(qiáng)酸CO2+H2O H2CO2 弱酸與堿反應(yīng)通入澄清石灰水中，先生成沉淀，當(dāng)氣體過量時沉淀又溶解Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2OCaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2通入澄清石灰水中，先生成沉淀，當(dāng)氣體過量時沉淀又溶解Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2OCaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2氧化性SO2+2H2S=3S+2H2OCO2+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漂白性能與某些有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)而使其褪色無與堿性氧化物Na2O2+SO2=Na2SO42Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2對環(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的鑒別可根據(jù)物理性質(zhì)，CO2無色無味，SO2具有刺激性氣味。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不褪色利用SO2的漂白性，用品紅溶液鑒別。SO2褪色，CO2不褪色?！咎嵝选?1)CO2中的C元素處于最高價，因而只具有氧化性(CO2CO，CO2C)。SO2中的S元素處于中間價態(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，因為二者均能使澄清石灰水變渾濁?！镜淅?】某探究性學(xué)習(xí)小組利用圖中所列裝置設(shè)計實驗，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)實驗室可觀察到裝置中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_，可驗證的產(chǎn)物是_。(3)若想同時驗證另一種產(chǎn)物的存在，需使用的藥品為_，該裝置在整套裝置中的位置是_，理由是 _?！窘馕觥繖z驗SO2，用品紅溶液，檢驗CO2，用澄清石灰水，但是SO2的存在會干擾對CO2的檢驗，所以檢驗CO2時必須考慮先檢驗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驗來證明。因為在檢驗SO2、CO2時，必須經(jīng)水溶液裝置，會影響水蒸氣的檢驗，因此，這三種產(chǎn)物的檢驗順序必須是先檢驗H2O，再檢驗SO2，最后檢驗CO2，并且保證每種檢驗均不受其他物質(zhì)的干擾。【答案】(1)驗證產(chǎn)物氣流中有SO2除去產(chǎn)物氣流中的SO2驗證產(chǎn)物氣流中SO2已被B瓶溶液全部除去(2)澄清石灰水CO2(3)無水CuSO4A前產(chǎn)物氣流通過A、B、C、D時會帶出水蒸氣，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)SO2和CO2時，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。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)饬蛩嵯♂專瑒t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(1)檢驗SO時要防止其他離子的干擾Ag干擾：先用鹽酸酸化，能防止Ag干擾，因為AgCl=AgCl。CO、SO干擾：因為BaCO3、BaSO3也是白色沉淀，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SO時，必須用酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化)。例如：BaCO32H=H2OCO2Ba2。所用鋇鹽不能用Ba(NO3)2溶液，因為在酸性條件下，SO、HSO、SO2等會被溶液中的NO氧化為SO，從而得出錯誤的結(jié)論。(2)正確操作被檢液取清液有無白色沉淀(判斷有無SO)?！咀⒁狻?1)注意“量變”引起的“質(zhì)變”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)。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，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)檢驗時，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，因為在酸性條件下，會把 、BaSO3等氧化為和BaSO4而對檢驗造成干擾?！镜淅?】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)計了如圖所示裝置進(jìn)行有關(guān)實驗：(1)先關(guān)閉活塞a，將6.4 g銅片和12 mL 18mol·L1的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱至反應(yīng)完全，發(fā)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。寫出上述過程中燒瓶內(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_。B是用來收集實驗中產(chǎn)生的氣體的裝置，但集氣瓶內(nèi)的導(dǎo)管未畫全，請把導(dǎo)管補(bǔ)充完整。(2)實際上，在打開活塞a之前硫酸仍有剩余。為定量測定余酸的物質(zhì)的量，甲、乙兩學(xué)生進(jìn)行了如下設(shè)計：甲學(xué)生設(shè)計的方案是：先測定銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生SO2的量，再通過計算確定余酸的物質(zhì)的量。他測定SO2的方法是將裝置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)計的實驗方案中D裝置中試劑為_。乙學(xué)生設(shè)計的方案是：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·L1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)式來表示)【答案】(1)Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O2Cu2H2SO4(稀)O22CuSO42H2O(B裝置中導(dǎo)管長進(jìn)短出)(2)飽和NaHSO3溶液【解析】(1)濃硫酸有強(qiáng)氧化性，加熱條件下與Cu反應(yīng)，Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O；有O2存在時，Cu與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)：2Cu2H2SO4(稀)O22CuSO42H2O。SO2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)管長進(jìn)短出。(2)用排液體法測氣體體積，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。設(shè)余酸的物質(zhì)的量為n，消耗NaOH的物質(zhì)的量為：a mol·L1×b×103Lab×103molH2SO42NaOH=Na2SO42H2O1 mol2 moln×ab×103 mol故n mol即余酸的物質(zhì)的量為 mol