硫及其氧化物教学设计

硫及其氧化物
一、硫单质
【基础知识】
1.自然界中硫单质的存在形态
游离态:火山喷口附近或地壳的岩层里
化合态：主要以氧化物和硫酸盐的形式存在
2.硫单质的物理性质
硫俗称硫黄，是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2（用于洗涤沾有硫的容器）。

3.硫的同素异形体
硫元素有多种同素异形体（由同一种元素组成的不同单质），最
常见的是晶状的单斜硫和斜方硫，另外还有S 8、S 6、S 4、S 2等分子存在。

4.硫的结构
硫位于第三周期ⅥA 族，最外层有6个电子，在反应中易得到2个电子而呈-2价；硫的最高正价为+6价；单质硫的化合价为0，处于中间价态，故单质硫既有氧化性又有还原性，在反应中既可作氧化剂又可作还原剂。

如 S -2
S 0
S +4（或 S +6
） 5.硫的化学性质 （1）氧化性
在加热的条件下，
硫能被H 2和绝大多数的金属单质还原。

由于硫的氧化性比较弱，与变价金属反应时往往生成低价态的金属硫化物。

S+H
2
H 2S
2Na+S Na 2S （易爆炸）
（Fe 元素显+2价而不是+3价） 2S （Cu 元素显+1价而不是+2价） （2）还原性
在一定条件下，硫可被F 2、O 2、Cl 2等非金属单质以及一些具有氧化性的化合物氧化。

S+O 2
SO 2（现象：空气中，淡蓝色火焰；纯氧中，蓝紫色火焰）
S+6HNO 3（浓）2SO 4+6NO 2↑+2H 2O S+2H 2SO 4（浓）2↑+2H 2O
表现氧化性
表现还原性
研磨
点燃
（3）硫在强碱溶液里加热可发生歧化反应（歧化反应：同一种物质中的同一价态的同种元素的原子，在反应中既有升高，又有降低的氧化还原反应；归中反应：同一种元素的不同价态的原子，在反应中，化合价高的降低，化合价低的升高（但是化合价变化互不交叉）的氧化还原反应）
SO3+3H2O
2S+K2
（可用热碱溶液除去试管中残留的硫）（两种方法）
（4）特性：Ag、Hg在常温下不跟O2反应，但易跟S反应。

Hg+S HgS（此反应用于消除室内洒落的Hg）
6.硫的用途
制硫酸、黑火药、火柴、烟花爆竹等
点燃
S+2KNO3+3C K2S+N2↑+3CO2↑
二、二氧化硫
【基础知识】
1.分子结构
SO2是由极性键形成的极性分子，因此极易溶于水，其晶体为分子晶体。

2. 物理性质
SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水（常温常压下，1体积水大约溶解40体积的SO2），易液化（沸点-10℃）。

3.化学性质
（1）具有酸性氧化物的通性
○1将SO2通入紫色石蕊溶液中，溶液变红
○2与水反应
SO2+H2O H2SO3
○3与碱性氧化物反应
Na2O+SO2 Na2SO3
CaO+SO2 CaSO3（利用此原理可在煤中加入一定量的生石灰，以减少SO2的排放）
○4与碱反应
SO2+2NaOH Na2SO3+H2O（SO2不足）
SO2+NaOH NaHSO3（SO2过量）
SO2通入澄清石灰水中
SO2+Ca(OH)2 CaSO3↓+H2O（SO2不足）
2SO2+Ca(OH)2 Ca(HSO3)2（SO2过量）
实验现象：出现白色沉淀，后白色沉淀溶解（与CO2一样）
○5与某些盐反应
SO2+2NaHCO3 Na2SO3+H2O+CO2（利用此原理可除去CO2气体中混有的SO2气体）
（2）还原性
能被Cl2、Br2、I2、Fe3+、KMnO4、HNO3等氧化剂氧化
2SO2+O2 2SO3（催化剂一般是V2O5）
SO 2+X 2+2H 2O 2HX+H 2SO 4（X 代表Cl 、Br 、I ）
5SO 2+2KMnO 4+2H 2O K 2
SO 4+2MnSO
4+2H 2SO 4 SO 2+2FeCl 3+2H 2O FeCl 2+FeSO 4+4HCl
（3）弱氧化性 SO 2+2H 2S
3S ↓+2H 2O （火山口S 的形成）
3SO 2+2Na 2S 2Na 2SO 3+3S ↓ （4）漂白性（不能漂白酸碱指示剂）
能和某些有色物质化合生成无色物质，生成的无色物质不稳定，易分解而恢复原色，因此，SO 2的漂白并不彻底。

SO 2能漂白品红溶液 无色溶液 恢复原色
4.二氧化硫的制备 工业制法：
4FeS 2+11O 2 2Fe 2O 3+8SO 2 实验室制法：
Na 2SO 3+H 2SO 42SO 4+SO 2↑+H 2O 或Cu+2H 2SO 4（浓）4+SO 2↑+2H 2O （1） 收集：向上排空气法
（2） 检验：品红溶液（SO 2是中学阶段学到的唯一一种既能使品红褪
色，加热后又能使其恢复原色的气体） （3） 尾气处理：用NaOH 溶液吸收 5.二氧化硫的用途
工业上用二氧化硫漂白纸浆、毛、丝、草编制品等。

此外，二氧
SO 2
煅烧
化硫还可用于杀菌消毒，可以用作防腐剂。

6.二氧化硫对环境的污染及治理
（1）酸雨的形成和危害
大气中的SO2和NO2溶于水后形成酸性溶液，随雨水降下，就可形成酸雨。

酸雨的pH小于。

酸雨能直接破坏农作物、森林、草原、使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、工业设备等的腐蚀。

（2）治理方法
空气中的SO2主要来自于化石燃料（煤和石油）的燃烧，以及含硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥、纸浆生产等产生的工业废气。

消除污染的主要方法之一是减少SO2的排放。

例如：硫酸厂、化工厂、冶炼厂等的尾气在排放前要进行处理。

三、三氧化硫
【基础知识】
1.分子结构
是含极性键的非极性分子，固态时为分子晶体。

2.物理性质
常温下为液态、标况下为固态。

熔点为℃，沸点为℃，易升华。

3.化学性质
SO3表现出酸性氧化物的通性。

（1）与水反应
SO3+H2O H2SO4（SO3遇水剧烈反应生成硫酸，同时放出大量的热，
SO 3是硫酸的酸酐，又叫硫酐） （2）与碱反应 SO 3+Ba(OH)2
BaSO 4↓+H 2O
SO 3+2NaOH Na 2SO 4+H 2O （3）与碱性氧化物反应 Na 2O+SO 3 Na 2SO 4 CaO+SO 3 CaSO 4
【归纳总结】SO 2使物质褪色的原理小结
SO 2能使许多有色物质“褪色”，但其“褪色”原理不同。

（1）还原性“褪色”：SO 2能使溴水、酸性KMnO 4溶液褪色，利用SO 2的还原性。

（2）漂白性“褪色”：SO 2能使品红溶液褪色，利用SO 2的漂白性。

（3）酸性“褪色”：SO 2能使滴有酚酞的NaOH 溶液褪色，利用SO 2是酸性氧化物的性质。

【应用体验】
1.将SO 2分别通入到下表所列的溶液中，回答相关问题。

提示: 褪色褪色有淡黄色沉淀褪色变红褪色还原性还原性氧化性酸性氧化物通性酸性氧化物通性漂白性
2.判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。

（1）硫在空气中燃烧生成SO2而在纯氧中燃烧生成SO3。

( ×) （2）二氧化硫可广泛用于食品的增白。

( ×)
（3）点燃爆竹后，硫燃烧生成SO3。

( ×)
（4）CaO能与SO2反应，可作工业废气的脱硫剂。

( √)
3.下列有关说法正确的是( )
A．CuS、FeS、SO3、FeCl2均可由单质直接化合生成
B．硫在空气中的燃烧产物是SO2，在纯氧中的燃烧产物是SO3 C．SO2使酸性KMnO4溶液和溴水退色的原因是因为SO2具有还原性D．SO2和O2按物质的量之比2∶1通入密闭容器中充分反应后，容器中只有SO3
C[A项，CuS、SO3、FeCl2均不能由单质化合生成；B项，S燃烧产物只能生成SO2不能生成SO3；D项，SO2与O2的反应为可逆反应，SO2与O2不可能完全反应。

]
4．下列说法正确的是( )
A．因为SO2具有漂白性，所以它能使品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、石蕊溶液退色
B．能使品红溶液退色的物质不一定是SO2
C．SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水退色，其原理相同D．SO2和Cl2等物质的量混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中，漂白效果更好
B[A项中SO2使酸性高锰酸钾溶液退色是因为其具有还原性，能使品红溶液退色是因为其具有漂白性，SO2不能使石蕊溶液退色；B项，能使品红溶液退色的物质有很多，如Cl2，不仅仅是SO2；C项中这些漂白剂的漂白原理都不相同；D项，SO2和Cl2等物质的量混合后在溶液中发生反应：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，从而失去漂白能力。

] 5．下列各种溶液中通入足量的SO2后，期间既无沉淀又无气体产生的有( )
①Ba(OH)2②Ba(NO3)2③Na2S ④BaCl2
⑤Ca(ClO)2⑥Fe(NO3)3⑦H2O2⑧NaClO
A．3种B．4种
C．5种D．6种
A[①中有BaSO3沉淀，②中有NO气体和BaSO4沉淀，③有S沉淀，⑤中有CaSO4沉淀，⑥中有NO气体。

]
6．下列有关说法不正确的是( )
A．改燃煤为燃气，可以减少废气中SO2等有害物质的排放量，是治理“雾霾”等灾害天气的一种措施
B．向煤中加入适量石灰石，使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO3，可减少对大气的污染
C．大量燃烧化石燃料排放的废气中含SO2，从而使雨水的pH<形成酸雨
D．硫和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质
B[加入石灰石，使产生的SO2最终生成CaSO4，不是CaSO3。

]
7.用如图所示实验装置进行物质性质的探究实验。

下列说法不合理的是( C )
A．若品红溶液①褪色，则说明产物中含有SO2
B．若溴水褪色，则说明SO2具有还原性
C．若烧瓶中产生黄色浑浊和无色气泡，则说明Na2S2O3只作氧化剂D．若品红溶液②不褪色、Na2SiO3溶液中出现白色浑浊，则说明亚硫酸比碳酸的酸性强
【知识拓展】
1.具有漂白作用的物质，按其漂白原理可分为三类
（1）氧化型：此类漂白剂本身是一种强氧化剂，它可以将有机色质内部的“生色团”破坏掉使之失去原有的颜色，这种漂白是彻底的，不可逆的。

此类物质有HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等强氧化性物质。

（2）化合型：此类漂白剂可与有机色质内部的“生色团”发生反应，使有机色质失去原有的颜色，但是，如果受热或有其他因素的影响，漂白剂从有机色质中脱离，使之又恢复原有的颜色，这种漂白是可逆的、不彻底的，如SO2使品红溶液褪色，加热溶液又恢复原有颜色（SO2不能漂白酸碱指示剂）。

（3）吸附型：有些物质疏松、多孔，具有较大的比表面积，因而具有很强的吸附能力，可以吸附一些有色物质而使之失去原来的颜色。

这种吸附属物理吸附，属物理变化。

此类物质有：活性炭、胶体等。

常见漂白剂的比较
和Cl 2漂白原理
氯气的漂白原理是氯气溶于水生成的HClO 具有强氧化性，将有色物质氧化成无色物质，褪色后不能恢复原来的颜色。

而SO 2的漂白原理是它能与有色物质直接结合，生成不稳定的无色化合物，褪色后在一定条件下又能恢复原来的颜色。

（SO 2＋Cl 2＋2H 2O===2HCl ＋H 2SO 4）
3.
SO 2与CO 2的鉴别方法 （1）SO 2与CO 2的鉴别方法
(1)利用物理性质鉴别：有刺激性气味的无色气体是SO 2，无色无味的气体是CO 2。

(2)利用化学性质鉴别：
品红溶液
褪色
褪色
红色
无色
不褪色
通入SO 2
通入Cl 2
加热至沸
加热至沸
Cl 2与SO 2按体积比1:1通入
紫色石蕊
很快变成红色
立即变红随后变为无色
通入Cl 2 通入SO 2
①氧化性：与H 2S 气体混合或通入氢硫酸中，有黄色固体生成的是SO 2，无现象的是CO 2。

②还原性
⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧a.用溴水：能使溴水褪色的是SO 2，无明显现象的是CO 2。

b.用氯水：能使饱和氯水褪色的是SO 2
，无现象的是CO 2。

c.用酸性KMnO 4
溶液：能使KMnO 4
溶液的紫色褪去的是SO 2
， 无明显现象的是CO 2。

d.用FeCl 3
溶液：能使FeCl 3
溶液由黄色变为浅绿色的是SO 2
， 无明显现象的是CO 2。

e.用HNO 3
酸化的Ba NO 3
2
溶液：产生白色沉淀的是SO 2
， 无明显现象的是CO 2。

○
3利用漂白性鉴别：通入品红溶液中，能使品红溶液褪色的是SO 2
，无明显现象的是CO 2。

（2）检验SO 2和CO 2同时存在的一般流程
在检验SO 2气体时，常利用其漂白性，但注意Cl 2的干扰；利用其还原性，可以使溴水、酸性KMnO 4溶液褪色，但注意CH 2===CH 2的干扰。

若检验CO 2、SO 2都存在时，注意SO 2通入澄清石灰水中也能生成白色沉淀。

检验和鉴别CO 2一般是跟澄清石灰水生成白色沉淀。

因此，必须先检验或鉴别SO 2，后检验或鉴别CO 2。

方法如图装置所示：
若A 瓶品红溶液褪色，证明混合气体中含有SO 2。

B
瓶除去剩余
的SO2。

C瓶品红溶液不褪色，说明SO2已除净。

若D瓶生成了白色沉淀，证明原混合气体中含有CO2。

注：有时为简化装置，可将除去SO2(B)和检验SO2是否除尽(C)合并为一个装置，用较浓的酸性KMnO4溶液，现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅。

【例题】
1．下列溶液中，不能鉴别CO2、SO2气体的是( )
①石灰水②稀硝酸③KMnO4溶液④溴水⑤酸化的Ba(NO3)2溶液⑥品红溶液
A．①⑤ B．②③④⑤⑥
C．① D．③④
C[SO2和CO2都是酸性气体，都能使澄清石灰水变浑浊，但SO2气体具有漂白性、还原性和氧化性，②⑤中通入SO2有遇空气变红棕色的气体生成，且⑤中还有白色沉淀生成，只有①不能鉴别二者。

] 2．下列实验中能证明某气体为SO2的是( )
①使澄清石灰水变浑浊②使湿润的蓝色石蕊试纸变红③使品红溶液退色④通入足量NaOH溶液中，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，该沉淀溶于稀盐酸⑤通入溴水中，能使溴水退色，再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀产生
A．都能证明B．都不能证明
C．③④⑤均能证明D．只有⑤能证明
D[①CO2使澄清石灰水也变浑浊；②酸性气体均能使湿润的蓝色石
蕊试纸变红；③Cl 2也能使品红溶液退色；④CO 2、SO 2均有此过程现象。

] 3．浓硫酸和木炭在加热时发生反应的化学方程式是2H 2SO 4(浓)＋C=====△
CO 2↑＋2H 2O ＋2SO 2↑，请从下图中选用所需的仪器(可重复选用)组成一套进行该反应并检验反应产物的装置。

现提供浓硫酸、木炭和酸性KMnO 4溶液，其他固、液试剂自选。

(连接和固定仪器用的玻璃管、胶管、铁夹、铁架台及加热装置等均略去)
将所选的仪器按连接顺序由上至下依次填入下表，并写出该仪器中应加试剂的名称及其作用。

[解析] 观察A 、B 、C ，可作反应发生装置的只有C 。

木炭与浓硫酸的反应产物有H 2O 、CO 2及SO 2。

为避免相互干扰，尤其是SO 2对CO 2的干扰，确定三种气体检验顺序为H 2O ——SO 2——CO 2。

其中，H 2O 用无水硫酸铜变蓝证明，用B 装置。

检验SO 2用品红溶液，检验CO 2用澄清石灰水，由于SO 2也能使之变浑浊，故对CO 2检验有干扰，因此需要将SO 2除净，故用酸性KMnO 4溶液将其彻底除去，再检验CO 2，以上
均用到洗气瓶。

[答案]。