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：B2.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 2OFeS ＋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，当硫开始燃烧时熄灭酒精灯，并观察发生的现象。

实验现象：硫粉在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰。

实验结论：在点燃的条件下，硫粉可以在空气中燃烧，0价硫被氧化为＋4价硫。

S ＋O 2=====点燃SO 2②S ＋4→S ＋6实验步骤：将约5 mL 新制备的饱和氯水盛在大试管中，在通风橱中向氯水中小心、缓慢地通入二氧化硫气体，观察发生的现象；向试管中滴加少量BaCl 2溶液，再观察发生的现象。

实验现象：通入二氧化硫气体后氯水退色了；滴加BaCl 2溶液后生成了白色沉淀。

实验结论：二氧化硫与氯水反应生成了SO 2－4，＋4价硫被氧化为＋6价硫。

SO 2＋Cl 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HClSO 2＋Cl 2＋2H 2O===4H ＋＋2Cl －＋SO 2－4SO 2－4＋Ba 2＋===BaSO 4↓实验步骤：将约5 mL 酸性高锰酸钾溶液盛在大试管中，在通风橱中向酸性高锰酸钾溶液中小心、缓慢地通入二氧化硫气体，观察发生的现象。

实验现象：溶液由紫色变为无色。

实验结论：二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应，＋4价硫被氧化为＋6价硫。

2KMnO 4＋5SO 2＋2H 2O===K 2SO 4＋2MnSO 4＋2H 2SO 42MnO －4＋5SO 2＋2H 2O===5SO 2－4＋2Mn 2＋＋4H ＋③S ＋6→S ＋4实验步骤：a.按下图所示将各件仪器组装为一体，并检验其气密性，直至气密性合格为止。

b ．按上图所示将各种化学药品加到试管中(浓硫酸取3 mL)，并重新将仪器组装好。

观察铜丝在浓硫酸中的现象。

c ．点燃酒精灯对盛浓硫酸和铜丝的试管先预热后正常加热。

观察三个试管中的现象。

d ．待三个试管中的现象都很明显之后，将连接a 、b 试管的导气管从橡胶管处拔开，熄灯停止加热，使试管a 中的物质冷却至室温。

e ．将a 试管中的液体倒入大试管中少许，观察大试管中的现象。

实验现象：未加热前，无新现象发生；加热之后，b 试管中的品红溶液逐渐变为无色，c 试管中的紫色石蕊试液逐渐变为红色，a 试管中的液体变为灰蓝色；最后大试管中的溶液呈蓝色。

实验结论：在加热的条件下，浓硫酸跟铜发生了化学反应，＋6价硫被还原为＋4价硫，发生的反应为：Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 。

二氧化硫有漂白性，能使品红溶液退色；二氧化硫是酸性氧化物，水溶液显酸性。

④S ＋4→S 0实验步骤：收集二氧化硫气体和硫化氢气体各一瓶，并用玻璃片盖严瓶口；将两个集气瓶口相对，抽去中间的玻璃片，观察发生的现象(实验结束后将两个集气瓶放入通风橱内)。

实验现象：集气瓶内生成了淡黄色固体。

实验结论：二氧化硫气体与硫化氢气体发生了化学反应，＋4价硫被还原为0价硫。

SO 2＋2H 2S===3S ＋2H 2O总结：不同价态硫元素的转化关系如下：硫元素 的化合价－2价硫 0价硫 ＋4价硫 ＋6价硫 含硫物质的性质 只有较强 的还原性既有氧化性，又有还原性 只有氧化性 规律 硫元素的化合价越高，物质的氧化性越强 硫元素的化合价越低，物质的还原性越强2A ．H 2S B ．O 2C ．NaOH 溶液D ．S解析：本题主要考查了不同价态硫元素之间的转化。

从氧化还原反应的角度分析A 、B 选项。

物质之间同种元素的价态不同，如果有中间价态，在一定条件下通常可以发生反应。

SO 2或H 2SO 3中S 显＋4价，H 2S 中S 显－2价，它们的中间价态为0价，所以能反应生成单质S 和H 2O 。

在一定条件下，O 2可将SO 2和H 2SO 3中的＋4价S 氧化到＋6价。

而0价的S 与＋4价的S 之间没有中间价态，所以不发生反应。

SO 2和H 2SO 3都能与NaOH 反应。

故正确答案为D 。

能否从氧化还原反应的观点和规律来分析有关反应，是解本题的关键。

答案：D3.二氧化硫的性质(1)物理性质：SO 2是一种无色、有刺激性气味的气体，有毒，密度比空气大，易溶于水(常温常压下，1体积水大约能溶解40体积的SO 2)，易液化。

(2)化学性质：①SO 2和CO 2一样属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。

a ．能与水反应生成相应的酸：SO 2＋H 2O 垐?噲?H 2SO 3(亚硫酸易分解)b ．能与碱反应生成盐和水：SO 2＋2NaOH===Na 2SO 3＋H 2O(碱足量)SO 2＋NaOH===NaHSO 3(碱不足)若将SO 2通入澄清石灰水，石灰水先变浑浊，继续通入SO 2，又变澄清。

反应方程式为：SO 2＋Ca(OH)2===CaSO 3↓＋H 2OCaSO 3＋H 2O ＋SO 2===Ca(HSO 3)2由上述SO 2与澄清石灰水反应的现象可知：能使澄清石灰水变浑浊的气体，不仅仅是CO 2。

c ．能与碱性氧化物反应生成盐：SO 2＋CaO===CaSO 3。