无机化学实验：p区非金属元素---氧、硫

实验四 p区非金属元素---氧、硫
【学习目标】
认知目标：掌握H2O2的性质及不同氧化态硫化合物的主要性质，比较MS的溶解性。

技能目标：学会离心机的正确使用。

思想目标：提高理论知识在实验中的应用能力。

【教学安排】
一 课时安排：3课时
二 实验要点：
1、H2O2的性质（学生自行设计实验）
2、硫化合物的主要性质：溶解性、MSO3的性质、MS2O3的性质、过二硫酸盐的性质。

【重点、难点】
不同氧化态硫化合物的主要性质，设计实验验证H2O2的性质。

【教学方法】问题式教学、演示法、实验指导
【实验指导】
H2O2的性质
1、设计实验思路：
由元素电势图：
可知：
H2O2（有腐蚀性、毒害性）无论在酸性或碱性中都是强氧化剂，如将PbS→PbSO4
H2O2的还原性较弱，在酸性介质中只有碰到强氧化剂才表现出还原性。

可见：H2O2的性质：氧化性及还原性（H2O2中的O为－1氧化态），H2O2还具有弱酸性和不稳定性。

(1) H2O2的分解
原理：H2O2容易分解，较低温度和高纯度时比较稳定，当溶液中含有微量的Mn2+（MnO2）或光照、加热时会促使H2O2发生催化分解：H2O2=2H2O+O2↑。

所以H2O2应避光低温保存。

操作：试管：1—2 mL 3％ H2O2，微热，观察是否有气泡产生?（O2↑是否产生） 再往试管中加入很少量MnO2粉末，将带有余烬的火柴伸入试管中、有何现象?（火柴复燃？）
(注意加入的MnO2一定要少，以防分解过猛使H2O2喷溅到管外)，
现象：反应激烈，有大量的气泡产生。

(2) H2O2的氧化性
原理：
$1 酸性中氧化I－ （用硫代硫酸钠滴定I2，可算出H2O2的含量。

）
$2 H2O2可使黑色的PbS氧化为白色PbSO4 Pb2+ + TAA→PbS，PbS + 4 H2O2＝PbSO4↓+ 4H2O。

操作：
$1、试管：5d 0.2 mol·L-1 KI，3d 3 mol·L-1 H2SO4酸化后，滴入2d H2O2溶液。

紫黑色沉淀I2生成。

$2、试管：0.2 mol·L-1 Pb(NO3)2，滴入2d 0.1 mol·L-1 TAA溶液（黑色的PbS↓）, 滴入2d H2O2溶液。

黑色沉淀PbS↓消失，PbSO4↓(白)生成。

(3) H2O2的还原性
操作：试管：5d 0.2 mol·L-1 KMnO4溶液，用3d 3 mol·L-1 H2SO4酸化后，滴入2d H2O2溶液。

现象：溶液紫红色消失，有无色无味气泡产生。

原理：无论在酸性或碱性中，H2O2的氧化性都要比H2O2的还原性强得多，只有遇到更强的氧化剂时，过氧化氢才可作还原剂，氯气和高锰酸钾都能与H2O2反应放出氧气。

2MnO4－+ 5H2O2 + 6H＋＝ 2Mn2+ + 5O2↑+ 8H2O
2、H2O2的鉴定
操作：试管：2 mL 3% H2O2→ 0.5 mL 乙醚 → 1mL 1 mol·L-1 H2SO4 → 4d K2Cr2O7
现象：乙醚层呈深蓝色（上层），下层溶液无色。

原理：H2O2有一特殊反应，能和K2Cr2O7在酸性中生成蓝色的过氧化铬[ CrO5或 CrO(O2)2 ] CrO5可认为是H2CrO6脱水而得。

CrO5显蓝色，在乙醚中比较稳定，故通常预先加一些乙醚。

这
个反应可用于检验H2O2，也可检验Cr2O72—或CrO42—。

五、硫的化合物性质
1、硫化物的溶解性
操作：试管：0.5 mL 0.2 mol·L-1MnSO4 [ Pb(NO3)2、CuSO4] → Na2S，离心分离，洗涤沉淀，实验沉淀在2 mol·L-1 HCl、浓HCl、浓HNO3中的溶解情况。

现象：MnS肉（溶于稀HCl、浓HCl、浓HNO3），
PbS黑（不溶于稀HCl、可溶于浓HCl、浓HNO3）
CuS黑（不溶于稀HCl和浓HCl，微溶于浓HNO3）
原理：MnS K sp＝1.4×10－15（较大），H+能有效的降低 S2－，使之溶解。

（FeS、CoS、ZnS等）
MnS＋2HCl＝MnCl2＋H2S↑
PbS K sp＝3.4×10－28（较小），Cl－ 能与Pb2+生成配离子而使之溶于浓HCl中。

（BiS、CdS、SnS）
PbS＋4HCl（浓）＝H2PbCl4＋H2S↑
CuS K sp＝8.5×10－45（非常小）,用浓HNO3氧化S2－为S才能降低其浓度而使之溶解。

（Ag2S）
［离心机的使用］
离心试管要对称放置在离心机的套管内；转速应逐渐增加或降低，不能突然快速或突然停止；
运转时要加盖，停止时要让它自然停止，决不能用手或其它东西使它强制停转
2、亚硫酸盐的性质
操作：试管：2 mL 0.5 mol·L-1 Na2SO3→3 mol·L-1 H2SO4（有无气体）→ 0.1 mol·L-1 TAA
→ 0.5 mol·L-1
K2Cr2O7
现象：有刺激性气体（SO2）产生，使湿润pH试纸变红。

加TAA（酸中，H2S）无明显现象（加热可能会有沉淀S产生）。

加K2Cr2O7，溶液变为绿色(CrO2－)。

原理：具有氧化性和还原性。

遇到氧化性强的物质表现还原性，例如遇到硝酸，可以被氧化成硫酸根；遇到还原性强的物质表现为氧化性，例如遇到硫离子（二价的），可以被还原为单质硫。

2Na2SO3+O2=Na2SO4
3SO32－+ 4 H+ + Cr2O72－→ 3SO42－+ CrO2－+2 H2O
3、硫代硫酸盐的性质
(1) Na2S2O3在酸中的不稳定性。

原理：Na2S2O3.5H2O俗称大苏打，海波。

在中性、碱性中稳定，在酸中分解为SO2和S。

S2O32－+ 2H+＝ SO2↑+ S ↓+ 2H2O
设计：试管→ 0.2 mol·L-1 Na2S2O3 → 3 mol·L-1 H2SO4 ( 无色有刺激性气味的气体，生成浅黄色沉淀)
(2) Na2S2O3的还原性和氧化剂强弱对Na2S2O3还原产物的影响。

原理：Na2S2O3是中等强度的还原剂，与强氧化剂如Cl2、Br2等作用被氧化成SO42－,与较弱的氧化剂作用被氧化为S4O62－(连四硫酸盐)。

设计：
►试管→ 0.2 mol·L-1 Na2S2O3 →氯水 (现象：黄绿色变为无色)
（用作纺织、造纸工业中的除氯剂）
可用在稀HCl下检验是否S2O32－→SO42－。

►试管→ 0.2 mol·L-1 Na2S2O3 → 碘水－淀粉 (现象：蓝色消失)
2 S2O32－＋I2＝S4O62－＋2I－（可定量测定I2） 可用淀粉检验是否I2－→I－。

亚硫酸盐可用作还原剂、防腐剂、显影剂以及制药、造纸、制革、漂白和染料合成等方面。

无水亚硫酸钠作为纤维胶的安定剂，用于人造丝和人造棉的制造上。

(3) Na2S2O3的配位性。

原理：S2O32－是良好的配位剂，许多重金属硫代硫酸盐难溶于水，却溶于过量的S2O32－盐中。

注意：
设计：试管→ 0.2 mol·L-1 AgNO3→0.2 mol·L-1 Na2S2O3 → 观察（生成乳黄色↓）→ 再加Na2S2O3→ 观察（乳黄色↓消失）［注意：Na2S2O3要过量，否则有黑色沉淀产生Ag2S］4、过二硫酸盐的性质
操作：试管：3 mL 1 mol·L-1 H2SO4 →3 mLH2O→ 3d 0.002 mol·L-1MnSO4，两份。

→加入少量K2S2O8(固体)［热水浴加热］ （现象：溶液无色）→加入0.2 mol·L-1 AgNO3和少量K2S2O8(固体) ［热水浴加热］（现象：溶液紫红色）原理：K2S2O8在酸性介质中，可将Mn2＋氧化为紫色的MnO4－（在Ag＋的催化下）
反应常用AgNO3作催化剂，加热以加快反应速率。

【问题讨论】。