第一单元含硫化合物的性质和应用详解

第一单元 含硫化合物的性质和应用
知识点总结
一、硫单质的性质 1．硫的存在
存在⎩⎪⎨⎪⎧
游离态⎩
⎪⎨
⎪⎧ 火山喷口附近地壳的岩层中化合态⎩⎪⎨
⎪⎧
硫化物：硫铁矿(FeS 2
)、黄铜矿(CuFeS 2
)硫酸盐：石膏(CaSO 4
·2H 2
O )
芒硝(Na 2
SO 4
·10H 2
O )
石油、天然气、煤等化石燃料
2．硫的物理性质
(1)
色态：黄色晶体，质脆。

(2)溶解性：不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS 2。

3．化学性质
(2)硫与金属反应规律
①硫在一定条件下与大多数金属反应生成相应的硫化物。

②硫与变价金属反应生成低价态金属硫化物。

注 (1)除去硫，可用CS 2溶解。

(2)3S ＋6NaOH=====△
2Na 2S ＋Na 2SO 3＋3H 2O
S 既表现氧化性，又表现还原性，用热的NaOH 溶液可除去单质硫。

二、硫的氧化物（SO 2、SO 3）
1．SO 2的物理性质
2
根据以上实验总结SO2的化学性质
①和水反应：SO2＋H2O H2SO3，该反应为可逆反应。

(亚硫酸能使紫色石蕊试液变红)
②SO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。

A.与H2O反应：SO2＋H2O H2SO3。

B.与碱反应(如NaOH)：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。

C.与碱性氧化物反应(如CaO)：CaO＋SO2===CaSO3。

③SO2具有较强还原性：可被多种氧化剂(如O2、Cl2、Br2、I2、HNO3、KMnO4、H2O2等)氧化。

SO2与O2反应：2SO2＋O 2催化剂
△
2SO3。

SO2与H2O2反应：SO2＋H2O2===H2SO4。

SO2使氯水褪色：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。

④较弱的氧化性
SO2+2H2S=3S↓+2H2O
⑤二氧化硫的漂白作用
二氧化硫跟某些有色物质化合生成不稳定的无色物质。

这种无色物质容易分解而使有色物质恢复到原来的颜色。

注意：SO2能使酸性KMnO4溶液、溴水、碘水褪色，表现出还原性。

SO2能使品红溶液褪色，表现出漂白性。

SO2能使含有酚酞的NaOH溶液褪色，表现其酸性氧化物的通性。

3、SO2的污染
（1）空气中的SO2主要来自煤、石油和某些含硫金属矿物的燃烧和冶炼，是大气污染物之一，直接危害人体健康，能形成酸雨。

pH小于5.6的降水叫做酸雨，正常雨水pH约为5.6，这是溶解了CO2的缘故。

（2）硫酸型酸雨的形成主要有两条途径：SO2
⎩⎪
⎨
⎪⎧――→
光照、烟尘中金属氧化物等作用
(催化剂)
SO3――→
H2O
H2SO4
――→
雨水
(水)
H2SO3――→
O2
空气中的O2
H2SO4
反应方程式分别为
途径1：2SO2＋O 2催化剂
△
2SO3；
SO3＋H2O===H2SO4。

途径2：SO2＋H2O H2SO3；
2H2SO3＋O2===2H2SO4。

（3）酸雨的危害
①直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化。

②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。

（4）防治措施
①调整能源结构，发展清洁能源。

②研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2的排放。

③加强工厂废气的回收处理。

4、三氧化硫(SO3)
三氧化硫具有酸性氧化物的通性，主要反应如下：
与水反应（H2O）：
与碱反应（CaO）：
余碱性氧化物反应（Ca(OH)2）：
三、SO2与CO2的性质比较
1．物理性质
2.化学性质
特别提醒 验证SO 2和CO 2性质时的注意事项
(1) SO 2和CO 2都可以使澄清石灰水先变浑浊后变澄清，所以当SO 2和CO 2同时存在时，要想证明CO 2的存在，应该先将SO 2除去再通过澄清石灰水。

(2) CO 2和SO 2混合气体鉴别的实验题，品红溶液常要使用两次，分别用于检验SO 2的存在以及证明SO 2是否被除尽。

(3) SO 2与CO 2的最大区别在于SO 2具有漂白性、还原性和氧化性，而CO 2只有氧化性。

解决有关问题时，要注意相似性方面的干扰。

例1 某同学为了检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应[C ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O]产生的所有气体产物，选用了下图所示实验装置。

(1)①中无水硫酸铜的作用是
___________________________________。

(2)②中酸性KMnO 4溶液的作用是
______________________________。

(3)②中两次用到品红溶液，它们的作用分别是A__________，B___________。

(4)③中出现的现象是
________________________________，
发生反应的离子方程式是____________________________________。

解题反思 检验混合气体中含CO 2、SO 2的一般顺序
检验SO 2(品红)―→除SO 2(酸性KMnO 4溶液)―→检验SO 2除尽(品红)―→检验CO 2(澄清石灰水)。

变式训练1 为了除去CO 2气体中的SO 2气体，下列仪器和药品组合合理的是( ) 仪器：①洗气瓶 ②干燥管
药品：③固态生石灰 ④苏打溶液 ⑤小苏打溶液 A ．①⑤ B ．②⑤ C ．①③ D ．①④ 解题反思 除去CO 2气体中的SO 2气体有两种思路 (1)转化法，通入饱和NaHCO 3溶液
SO 2＋H 2O
H 2SO 3
CO 2＋H 2O
H 2CO 3
2SO 2＋O 2
催化剂△
2SO 3
SO 2能被酸性高锰酸钾溶液、Na 2O 2、H 2O 2、HNO 3、Fe 3＋
、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化
X 2＋SO 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HX(X ＝Cl 、Br 、I)
SO 2＋NaHCO 3===NaHSO 3＋CO 2 不选用饱和Na 2CO 3溶液的理由是 Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2===2NaHCO 3。

(2)氧化法：通入酸性KMnO 4溶液等氧化性物质的溶液。

但在检验CO 2是否存在时，不能用饱和NaHCO 3溶液除去SO 2。

四、常见漂白性物质及漂白原理 1．漂白剂的类型及漂白原理
22(1)
(2)
特别提醒 (1)二氧化硫的三种“褪色”： ①二氧化硫能使品红褪色表现漂白性；
②使溴水、氯水及酸性高锰酸钾溶液褪色体现还原性； ③使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色说明其水溶液呈酸性。

(2)SO 2不能漂白紫色石蕊溶液，含酸酞的NaOH 溶液，而氯水能漂白。

(3)检验SO 2气体的方法是将气体通入品红溶液，溶液褪色后加热又恢复到红色。

例2 下列说法正确的是( )
A ．SO 2能使品红溶液、溴水和酸性KMnO 4溶液褪色，是因为SO 2具有漂白性
B ．SO 2、Cl 2都可用于漂白物质，将等物质的量的两种气体同时作用于潮湿的有色物
质时，可增强漂白效果
C ．活性炭使有色物质褪色是利用了碳单质的还原性
D ．SO 2使品红溶液褪色后，将褪色后的溶液加热，溶液重新变为红色
解题反思 (1)SO 2和Cl 2同时作用于潮湿的有色物质的漂白性分析
SO 2和Cl 2同时作用于潮湿的有色物质时发生反应：SO 2＋Cl 2＋2H 2O===2HCl ＋H 2SO 4。

①n (Cl 2)∶n (SO 2)＝1∶1，恰好完全反应生成盐酸和硫酸，无漂白性；
②n (Cl 2)∶n (SO 2)＞1∶1，Cl 2过量，过量的Cl 2起漂白作用，此时褪色后的物质加热时不恢复原色；
③n (Cl 2)∶n (SO 2)＜1∶1，SO 2过量，过量的SO 2起漂白作用，此时褪色后的物质加
热时能恢复原色。

(2)SO 2虽有漂白性，但并不是所有与SO 2有关的褪色都源于SO 2的漂白性。

如①SO 2
能使滴有酚酞的NaOH 溶液褪色是因为SO 2与碱发生反应；②SO 2能使溴水和酸性
KMnO 4溶液褪色是因为SO 2的还原性。

变式训练2 下列物质能使品红溶液褪色，且褪色原理基本相同的是( ) ①活性炭 ②新制氯水 ③二氧化硫 ④臭氧 ⑤过氧化钠 ⑥双氧水 A ．①②④ B ．②③⑤ C ．②④⑤⑥ D ．③④⑥
解题反思 (1)SO 2和Cl 2都能使品红溶液褪色，可以用加热法区别它们漂白后的溶液。

(2)Na 2O 2—⎪⎪⎪⎪
――→紫色石蕊溶液先变蓝，后褪色
―
―→酚酞溶液
先变红，后褪色 (3)Cl 2和SO 2都可使含酚酞的NaOH 溶液褪色，前者是因为Cl 2与H 2O 反应生成具有漂白性的物质，后者是因为SO 2为酸性氧化物，能与NaOH 反应也能与H 2O 反应。

可以依据向褪色后的溶液中加入NaOH 溶液后的现象，证明溶液褪色的原因。

四、硫酸的制备
工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图：
(1)填写下列各进口或出口物质的名称：
A 含硫矿石(如FeS 2)；
B 炉渣；
C 二氧化硫、氧气、氮气；
D 尾气(SO 2、O 2、N 2)。

(2)接触法制硫酸分为三个阶段，填写下表：
2SO 2＋O 2
催化剂△
2SO 3
1．接触法制备硫酸的生产原料、主要设备有哪些？ 生产原料：含硫矿石、空气、98.3%_H 2SO 4。

设备：沸腾炉、接触室、吸收塔。

2．硫酸生产中原料的综合利用(写出相关的化学方程式)：
(1)尾气吸收：硫酸工业的尾气中含有SO 2，若排入大气会造成环境污染。

治理的方法是用氨水吸收：2NH 3＋H 2O ＋SO 2===(NH 4)2SO 3。

再用生成的(NH 4)2SO 3跟H 2SO 4反应，将生成的SO 2回收循环利用，同时生产化肥硫铵：(NH 4)2SO 3＋H 2SO 4===(NH 4)2SO 4＋SO 2↑＋H 2O 。

(2)污水处理：硫酸厂废水中含硫酸，排入江河会造成水体污染。

通常用消石灰吸收：Ca(OH)2＋H 2SO 4===CaSO 4↓＋2H 2O ，生成的CaSO 4可制建材用的石膏板。

(3)废渣的利用：黄铁矿矿渣一般可作为制造水泥的原料或用于制砖。

含铁量高的矿渣，经处理后可以炼铁。

例3 工业制硫酸的设备分为三大部分：沸腾炉、接触室、吸收塔，下图所示的装
置是仿照工业上制备硫酸工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。

请回答下列问题
(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的反应方程式___________________________。

(2)图中的乙、丙分别相当于工业上制备硫酸装置中的________、________。

(3)从乙装置中出来的气体有________________________________________。

(4)图丙装置的作用为_________________________________________，
丁中的现象为___________________________________________。

(5)本实验设计还存在的较明显的缺陷是___________________________________。

变式训练3工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。

某课外兴趣小组设计了如下流程来探究硫酸厂尾气的成分。

请回答：
(1)C中炽热铜网可以检验和除去的气体：__________。

(2)①A装置可用于测定硫酸尾气中SO2的含量，其中应盛装试剂可能是_______。

A．NaOH溶液、酚酞溶液
B．KMnO4溶液、稀H2SO4
C．碘水、淀粉溶液
D．氨水、酚酞溶液
②SO2是引发酸雨的主要气体之一，因此尾气须经过处理才能排入到大气之中。

一般方法是将尾气循环使用后通入氨水中进行吸收。

试写出其可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式________________________________________________，____________________________________________________。

(3)B中装有碱性干燥剂，D中收集到一种较为纯净的气体。

试设计一实验验证其为氮气。

五、硫酸的性质
1．硫酸的物理性质
纯净的硫酸是一种无色粘稠、油状的液体，溶于水时放出热，稀释浓硫酸的方法：将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。

2．稀硫酸——具有酸的通性
在稀硫酸中，H2SO4完全电离，因此稀硫酸具有酸的通性：H2SO4===2H＋＋SO2－4。

(1)稀硫酸可以与酸碱指示剂起反应。

例如，紫色的石蕊试液遇稀硫酸变红色，无色的酚酞试液遇稀硫酸不变色。

(2)稀硫酸能与活泼金属反应，生成盐和氢气。

例如：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。

(3)稀硫酸能跟某些金属氧化物起反应，生成盐和水。

例如：CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O、
Na2O＋H2SO4===Na2SO4＋H2O。

(4)稀硫酸能跟某些盐起反应，生成另一种酸和另一种盐。

例如：BaCl2＋H2SO4===BaSO4↓＋2HCl。

(5)稀硫酸能跟碱起中和反应，生成盐和水。

例如：2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O、
2NH3·H2O＋H2SO4===(NH4)2SO4＋2H2O。

3．浓硫酸的特性
(1)吸水性：浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体的结晶水，故常用做干燥剂。

(2)脱水性：浓硫酸能把有机物中的氧、氢元素按水的组成比脱去，留下黑色的炭。

如向蔗糖中加入浓硫酸时，蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状固体，
并放出有刺激性气味的气体。

(3)强氧化性
♦ 与金属的反应（除Au 、Pt 以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用，如与铜反应）： Fe 、Al 的钝化
常温下，当Fe 、Al 遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。

与氢之前的活泼金属反应：
Zn ＋2H 2SO 4(浓)===ZnSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 规律：①浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；
②浓硫酸一旦变稀，就发生：Zn ＋H 2SO 4===ZnSO 4＋H 2↑。

与氢之后的不活泼金属(除Au 、Pt 外)反应： Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 规律：①反应需加热，否则不反应；
②氧化产物是硫酸盐，金属显高价，还原产物为SO 2； ③浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；
④随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就会停止。

♦ 与非金属反应
C ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。

规律：① 反应要加热，否则不反应；
② 氧化产物是含氧酸或非金属氧化物，还原产物为SO 2； ③ 浓硫酸只表现氧化性；
④ 随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。

⑤ 不能氧化H 2、N 2、O 2、Si 、Cl 2、F 2、Br 2等。

♦ 与还原性化合物的反应
常见的还原性物质FeSO 4、Na 2S 、H 2S 、HBr 、HI 等均能被浓H 2SO 4氧化。

♦ 浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，这是因为石蕊被浓HNO 3氧化。

特别提醒 浓H 2SO 4强氧化性的理解 (1)浓H 2SO 4与稀H 2SO 4氧化性的区别
浓H 2SO 4具有强氧化性，原因是H 2S ＋6
O 4―→S ＋4
O 2；
稀H 2SO 4具有弱氧化性，原因是2H ＋1
―→H 2。

(2)常温下，Fe 、Al 遇浓H 2SO 4“钝化”
①“钝化”不是不反应，而是生成的致密氧化膜阻止金属与浓硫酸继续反应。

②加热条件下，Fe 、Al 与浓硫酸反应而不会“钝化”。

例4 某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应，用如图所示装置进行有关实验。

实验中某同学将a g铜片和12 mL 18 mol·L－1的浓硫酸放入圆底烧瓶中加热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有一定量的H2SO4和Cu剩余。

请回答：
(1)请写出Cu与浓硫酸反应的化学方程式：_________________________________。

(2)装置E中试管D内盛品红溶液，当C中气体收集满后，D中有可能观察到的现象是________________________________________________________。

实验装置E中D有可能造成环境污染，试用最简单方法加以解决(实验用品自选)________________________________________________________。

装置B的作用是储存多余的气体。

当D处有明显现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中现象是____________________。

B中应放置的液体是________(填字母)。

A．饱和Na2SO3溶液
B．酸性KMnO4溶液
C．浓溴水
D．饱和NaHSO3溶液
(3)问题讨论：为什么有一定量的余酸还未能使Cu完全溶解。

你认为原因是________________________________________________________________。

足量下列药品能够用来证明反应结束后的烧瓶中的确有余酸的是________(填字母)。

A．Fe B．BaCl2溶液C．Ag D．Na2CO3溶液
(4)实验中该同学向A中反应后溶液中通入一种气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，请问该气体单质是__________(填名称)，反应的化学方程式是______________________________________________________________________。

变式训练4下列叙述正确的是()
A．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气等气体，但不能干燥碱性气体和有较强还原性的HI、H2S等气体
B．浓硫酸与单质碳反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)=====
△
CO2＋2SO2↑＋2H2O，在此反应中，浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性
C．把足量铜粉投入到含2 mol H2SO4的浓硫酸中，加热得到气体体积标准状况下为22.4 L
D．常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸，是因为浓硫酸与其不反应
解题反思浓硫酸表现性质小结
(1)工业上用铁槽车或铝槽车运输浓硫酸：强氧化性。

(2)CuSO4·5H2O晶体上滴加浓H2SO4：吸水性。

(3)浓硫酸与铜反应制取硫酸铜：强氧化性、酸性。

(4)表面湿的蔗糖晶体上加浓H2SO4，体积膨胀变黑：吸水性、脱水性、强氧化性。

(5)浓盐酸中滴加浓H2SO4放出HCl：吸水性、难挥发性。

(6)Na2SO3固体上滴加70% H2SO4放出SO2：难挥发性、强酸性。

(7)浓H2SO4与C、HI、H2S反应放出SO2：强氧化性。

六、含硫物质间的转化
1．含硫物质间的转化关系
2．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。

如：H 2S －2
O 2(不足)H 2、△
S 0
O 2H 2S
S ＋4
O 2――→O 2
S ＋6
O 3
3．相邻价态的微粒不发生氧化还原反应
如S 和H 2S 、S 和SO 2、SO 2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。

4．含硫物质的连续氧化
硫元素⎩⎨⎧
H 2S ――→足量O 2SO 2――→O 2SO 3――→H 2O
H 2SO 4
S ―
―→O 2
SO 2――→O 2SO 3――→H 2O H 2SO 4
例 5 在通常情况下，A 为固体单质，能发生如右转化关系，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 ：_________________________________________________________。

解题反思 记忆常见含硫物质的相对分子质量
H 2S ―→S ―→SO 2―→SO 3―→H 2SO 4―→BaSO 4
(34) (32) (64) (80) (98) (233)
变式训练 5 能实现下列物质间直接转化的元素是( )
单质――→＋O 2
氧化物――→＋H 2O
酸或碱――→＋NaOH 或HCl
盐
A ．硅
B ．硫
C ．铜
D ．铁。