2020新品上市高中化学 第三章 自然界中的元素 第3节 硫的转化学案 鲁科版必修1

第3节 硫的转化

1．自然界中的硫

(1)自然界中不同价态硫元素间的转化

在自然界里，硫既有游离态，又有化合态，游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。以化合态存在的硫分布很广，主要是硫化物和硫酸盐，如黄铁矿(FeS 2)、石膏(CaSO 4·2H 2O)、芒硝(Na 2SO 4·10H 2O)等。硫的化合物也常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里。硫还是某些蛋白质的组成元素，人体内平均含有0.2%的硫。

自然界中不同价态硫元素间的转化图

说明：大气中SO 2主要有三个来源：化石燃料的燃烧、火山爆发和微生物的分解作用。在自然状态下，大气中的SO 2一部分被绿色植物吸收；一部分则与大气中的水结合，形成H 2SO 4，随降水落入土壤或水体中，以硫酸盐的形式被植物的根系吸收，转变成蛋白质等有机物，进而被各级消费者所利用。动植物的遗体被微生物分解后，又能将硫元素释放到土壤或大气中。这样就形成一个完整的循环回路。

(2)认识硫单质

①单质硫的物理性质

通常状况下，硫单质为黄色或淡黄色固体，俗称硫黄，很脆，易研成粉末；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS 2。密度比水大，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃。硫有多种同素异形体，常见的有斜方硫和单斜硫。

析规律 硫的分离与洗涤：根据硫单质的溶解性，常用CS 2把硫单质与其他物质分离开来，也可以用CS 2洗去沾在试管内壁上的硫单质。

②硫单质的化学性质

由于硫单质中硫元素的化合价为0，既可以升高到＋4或＋6价，体现还原性；也可以降低到－2价，体现氧化性。

a ．硫单质的氧化性

实验步骤：把研细的硫粉和铁粉按照一定的比例混合均匀，放在石棉网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及一端，当混合物呈红热状态时，移开玻璃棒，观察发生的现象。

实验现象：当硫粉和铁粉混合物局部红热而移开玻璃棒后，混合物仍保持红热状态继续反应，生成黑色物质。

实验结论：加热后铁跟硫发生化学反应：Fe ＋S=====△FeS 。

实验分析：硫跟铁的反应是氧化还原反应，其中硫是氧化剂，铁是还原剂。硫化亚铁(FeS)为黑色固体，不溶于水。硫跟铁的反应能放出大量的热，它能满足硫和铁继续反应所需要的热量。

硫除了与铁可以反应生成硫化亚铁外，还可以与其他金属反应。

例如：2Na ＋S=====△Na 2S,2Al ＋3S=====△Al 2S 3，Hg ＋S===HgS,2Cu ＋S=====△Cu 2S(Cu 显＋1价

而不是＋2价)。

谈重点 硫的弱氧化性

实验室中一旦有汞洒落，可向洒落的汞上面撒上硫粉，使汞与硫化合生成硫化汞后再处理。

硫与变价金属反应时，只能得到低价态的金属硫化物，如FeS 、Cu 2S 等；而Cl 2与金属反应生成高价态的氯化物，如FeCl 3、CuCl 2等，由此说明Cl 2的氧化性比S 强。

b ．硫单质的还原性

实验步骤：取少量硫粉放入燃烧匙中，将燃烧匙放在酒精灯上加热至硫粉呈熔化状态后，迅速伸入盛满氧气的集气瓶(底部有少量水)中，观察发生的现象。

实验现象：硫粉熔化后，在盛有氧气的集气瓶中燃烧，发出蓝紫色火焰，同时可闻到刺激性气味。

实验结论：点燃后硫在氧气中燃烧：S ＋O 2=====点燃SO 2。

实验分析：硫跟氧气的反应是氧化还原反应，其中硫是还原剂，氧气是氧化剂。 若硫在空气中燃烧，燃烧产物仍然是二氧化硫，但火焰呈淡蓝色。

不管氧气多少，硫单质只能被氧化成二氧化硫，氧气过量时，过量的氧气也不可能把二氧化硫氧化成三氧化硫，这是因为二氧化硫要氧化成三氧化硫，只有在催化剂、高温加热的情况下才能进行。

【例1】 关于硫的叙述正确的是( )

A ．硫的非金属性较强，所以只以化合态存在于自然界

B ．分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫要用到二硫化碳、水以及过滤操作

C ．硫与金属或非金属反应均作氧化剂

D ．3.2 g 硫与6.4 g 铜反应能得到9.6 g 纯净物

解析：元素在自然界的存在形式虽与化学活泼性有关，但不能以非金属性强弱作为依据，如O 、N 、S 的非金属性并不弱，但在自然界仍存在游离态的单质O 2、N 2、S 。在火山喷口存在单质硫。

分离黑火药中的三组分可利用它们溶解性的差异。先用CS 2处理，使硫溶解，过滤后蒸发滤液，得晶体硫。滤渣再用水处理，溶去硝酸钾，过滤，滤渣为木炭粉。滤液蒸发、浓缩、结晶，得到硝酸钾。

硫单质为零价，是中间价态，和金属或氢气反应时显氧化性。硫与非金属性比它强的非金属(如氧、氯、氟等)反应时显还原性。

硫与铜化合只能生成硫化亚铜：2Cu ＋S=====△Cu 2S ，铜不足，按铜的量计算，只能生成

8.0 g Cu 2S 。

答案：B

2.实验室里研究不同价态硫元素间的转化

(1)探究不同价态硫元素的转化

目的要求：你已经初步认识了硫黄和一些含硫化合物，如二氧化硫和硫酸等。在硫黄、二氧化硫和硫酸这三种物质中，硫元素的化合价分别为0、＋4、＋6。请设计实验，探究这三种价态硫元素间的相互转化，并实施部分实验。

方法引导：探究不同价态硫元素间的相互转化，实际上是探究含有不同价态硫元素物质间的相互转化。

首先，要选择含有不同价态硫元素的物质，如硫黄、二氧化硫(或亚硫酸钠)和硫酸。 其次，是获取这些物质。实验室里备有硫黄、亚硫酸钠、硫化亚铁和浓硫酸等试剂，常用亚硫酸钠与较浓的硫酸反应制备少量二氧化硫气体；常用硫化亚铁和稀硫酸反应制备少量的硫化氢气体(实验装置同实验室里制备氢气)。

Na 2SO 3＋H 2SO 4===Na 2SO 4＋SO 2↑＋H 2O

FeS ＋H 2SO 4===FeSO 4＋H 2S↑

第三，实现不同价态硫元素间的相互转化，依据的主要是氧化还原反应规律，需要寻找合适的氧化剂或还原剂。常用的氧化剂有酸性高锰酸钾溶液、氯水、硝酸、氧气等；常用的还原剂有硫化氢、碘化钾、金属单质等。

①S 0→S ＋4

实验步骤：将少量的硫粉盛在燃烧匙中，在通风橱中用酒精灯加热，当硫开始燃烧时熄