第五章

化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第一節(jié)

硫及其化合物

課時(shí)1硫和二氧化硫課堂導(dǎo)入硫是重要的非金屬元素，也是人類最早認(rèn)識的化學(xué)元素之一，在元素周期表中硫元素位于第三周期第ⅥA族。硫原子核外電子排布最外層電子數(shù)是6，易得到2個(gè)電子形成8電子相對穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)比較活潑。而淡黃色的硫單質(zhì)及含硫化合物常常被煉丹家所使用，硫單質(zhì)也是黑火藥的主要成分。硫及其化合物在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中仍發(fā)揮著重要的作用。自然界中游離態(tài)的硫一般存在于火山口附近或地殼的巖層中。課堂學(xué)習(xí)硫單質(zhì)根據(jù)我們學(xué)習(xí)元素及其化合物的邏輯，對于硫元素及其化合物會以什么思路進(jìn)行學(xué)習(xí)？首先是單質(zhì)的存在形式，硫在自然界中主要以化合態(tài)存在于礦石、硫酸鹽和蛋白質(zhì)中，少量以游離態(tài)存在于火山噴口附近和地殼的巖層中。黃鐵礦(FeS2)黃銅礦(CuFeS2)芒硝(Na2SO4·10H2O)石膏(CaSO4·2H2O)課堂學(xué)習(xí)硫單質(zhì)其次是單質(zhì)的物理性質(zhì)，硫(俗稱硫黃)是一種黃色晶體，質(zhì)脆，易研磨成粉末。硫難溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳(CS2)。根據(jù)硫單質(zhì)在不同溶劑中的溶解度差異，若需要洗滌試管壁上附著的硫單質(zhì)，應(yīng)選用什么溶劑？可以用二硫化碳(CS2)進(jìn)行溶解，需要注意的是二硫化碳是一種化合物，后面不加溶液。硫存在著多種同分異構(gòu)體，如正交硫和斜方硫。課堂學(xué)習(xí)硫單質(zhì)硫單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)可以從哪幾個(gè)角度進(jìn)行預(yù)測？硫物質(zhì)類別非金屬單質(zhì)與金屬、非金屬反應(yīng)原子結(jié)構(gòu)易得2個(gè)電子具有氧化性元素價(jià)態(tài)中間價(jià)態(tài)既有氧化性又有還原性元素周期律非金屬性弱于氯、氧氧化性較弱與金屬反應(yīng)：2Na+S=Na2S(白色，易溶于水)Fe+S=FeS(黑色，難溶于水)2Cu+S=Cu2S(黑色，極難溶于水)Hg+S=HgS(紅褐色，俗稱朱砂)變價(jià)金屬和硫反應(yīng)會生成低價(jià)化合物，也說明硫單質(zhì)具有弱氧化性。課堂學(xué)習(xí)硫單質(zhì)與非金屬反應(yīng)：S+O2=SO2(產(chǎn)物與量無關(guān))S+H2=H2S(二元弱酸)通過硫單質(zhì)與金屬和非金屬的反應(yīng)可知，單質(zhì)硫既具有氧化性又具有還原性，但主要表現(xiàn)氧化性。與堿反應(yīng)：3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O(化學(xué)方法除硫)S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑(黑火藥原理)S+2H2SO4(濃)=3SO2↑+2H2O(歸中反應(yīng))用途：硫常用于制造硫酸、化肥、農(nóng)藥、火藥、硫磺皂等，還可用于制造硫化橡膠。課堂鞏固下列化合物能用相應(yīng)的單質(zhì)直接化合制得的是_______________(填序號)。①CuS

②FeS

③HCl

④SO2

⑤SO3

⑥FeCl2

⑦CuCl2

⑧Cu2S

⑨HgS

⑩Ag2S②③④⑦⑧⑨⑩下列說法錯(cuò)誤的是()

A．殘留在試管內(nèi)壁上的硫可用CS2溶解除去，也可用熱的NaOH溶

液除去

B．硫單質(zhì)與變價(jià)金屬反應(yīng)時(shí)一般生成低價(jià)態(tài)的金屬硫化物

C．汞蒸氣有毒，實(shí)驗(yàn)室里不慎灑落一些汞，可撒上硫粉進(jìn)行處理

D．單質(zhì)硫或含硫物質(zhì)燃燒時(shí)，氧氣少量時(shí)生成SO2，氧氣足量時(shí)

生成SO3D課堂學(xué)習(xí)二氧化硫物理性質(zhì)：二氧化硫是無色、有刺激性氣味的有毒氣體，是大氣污染物之一；易溶于水，通常狀況下，1體積水溶解約40體積SO2。SO2的化學(xué)性質(zhì)可以從哪些角度預(yù)測和學(xué)習(xí)？二氧化硫酸性氧化物和堿反應(yīng)和水反應(yīng)和堿性氧化物反應(yīng)中間價(jià)態(tài)既具有氧化性又具有還原性實(shí)驗(yàn)結(jié)論：SO2

+H2O?H2SO3(二元中強(qiáng)酸)課堂學(xué)習(xí)SO2(少量)+2NaOH=Na2SO3+H2OSO2(過量)+NaOH=NaHSO3二氧化硫酸性氧化物通性：SO2

+H2O?H2SO3可逆反應(yīng)：該反應(yīng)在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。

特點(diǎn)：可逆反應(yīng)具有三性，即雙向性、同時(shí)性、共存性(反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，反應(yīng)物和生成物共存)。SO2+CaO=CaSO3(鈣基固硫)SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O二氧化硫也能和澄清石灰水反應(yīng)生成亞硫酸鈣沉淀，使澄清石灰水變渾濁，同樣具有相似性質(zhì)的還有二氧化碳，說明澄清石灰水不能用來鑒別兩種氣體，那應(yīng)該如何鑒別呢？二氧化硫具有刺激性氣味，二氧化碳是無色無味的氣體，可以從氣味鑒別，除此之外還有別的方法嗎？課堂學(xué)習(xí)氧化性：SO2+2H2S=3S+2H2O3SO2(少量)+2Na2S=3S↓+2Na2SO35SO2(過量)+2Na2S+2H2O=3S↓+4NaHSO3二氧化硫還原性：2SO2+O2

?2SO3SO3也是一種酸性氧化物，溶于水并和水劇烈反應(yīng)，生成硫酸：SO3+H2O=H2SO4SO2還能和KMnO4、Cl2、Br2、I2、H2O2、Fe3+等氧化劑反應(yīng)，被氧化到+6價(jià)。5SO2

+2MnO4-

+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+SO2

+X2

+2H2O=H2SO4

+2HXSO2

+H2O2

=H2SO4SO2

+2Fe3+

+2H2O=2Fe2+

+SO42-+4H+所以SO2能酸性高錳酸鉀溶液、氯水、溴水、碘水等有色的氧化劑褪色，但CO2不能，所以可以用于兩種氣體的鑒別。課堂學(xué)習(xí)漂白性：SO2的漂白具有選擇性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，可漂白品紅溶液，但不能漂白石蕊、甲基橙等指示劑。漂白是使有機(jī)色素褪色，無機(jī)物褪色不能稱為漂白，如SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，體現(xiàn)其還原性而非漂白性。二氧化硫課堂學(xué)習(xí)二氧化硫漂白劑漂白原理特點(diǎn)氯水(HClO)、Ca(ClO)2、H2O2利用物質(zhì)的氧化性氧化有色物質(zhì)而使之失去原有的顏色不可逆，褪色后不能恢復(fù)原來的顏色SO2與有色物質(zhì)結(jié)合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)可逆，在一定條件下又能恢復(fù)原來的顏色活性炭具有較大的比表面積，可以吸附有色物質(zhì)而使之失去原有的顏色部分吸附劑可重復(fù)使用我們之前還學(xué)習(xí)過一些具有漂白性的物質(zhì)，它們的作用原理有何異同？活性炭、過氧化氫、過氧化鈉、氯水、次氯酸、次氯酸鹽、臭氧、二氧化硫。課堂學(xué)習(xí)二氧化硫?qū)嶒?yàn)室如何制取SO2氣體？強(qiáng)酸制弱酸：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O為什么選用70%的硫酸，而不選用濃硫酸或稀硫酸？二氧化硫易溶于水，選用稀硫酸會造成損耗，而濃硫酸仍然以分子形式存在，認(rèn)為不能發(fā)生離子反應(yīng)，固也不選用濃硫酸。二氧化硫易溶于水，密度大于空氣，因此選用向上排空氣法收集。另因二氧化硫有毒，需添加尾氣處理裝置(NaOH溶液)，同時(shí)因?yàn)槎趸蛞兹苡谒瑧?yīng)使用防倒吸裝置。課堂學(xué)習(xí)二氧化硫在之前的學(xué)習(xí)中，我們知道了澄清石灰水不能用來鑒別SO2和CO2兩種氣體，而應(yīng)該使用品紅溶液(漂白性)、酸性高錳酸鉀溶液、溴水、碘水(還原性)或硫化鈉溶液(氧化性)等試劑鑒別，若是兩種氣體混合，應(yīng)當(dāng)如何鑒別呢？也可以將除去SO2和檢驗(yàn)SO2是否除盡的裝置合并為一個(gè)，此時(shí)應(yīng)選用較濃的酸性高錳酸鉀溶液，且對應(yīng)現(xiàn)象只能為顏色變淺，而不能是溶液褪色。CO2中除去SO2可以選擇的試劑：酸性高錳酸鉀溶液、氯水、溴水；飽和碳酸氫鈉溶液。課堂學(xué)習(xí)三氧化硫物理性質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，SO3是一種無色固體，熔點(diǎn)(16.8℃)沸點(diǎn)(44.8℃)較低，極易溶于水生成硫酸?；瘜W(xué)性質(zhì)(酸性氧化物的通性)：與水劇烈反應(yīng)生成硫酸：SO3

+H2O=H2SO4；與堿反應(yīng)：SO3+Ca(OH)2=CaSO4↓+H2O與堿性氧化物反應(yīng)：SO3+CaO=CaSO4(鈣基固硫)通入氯化鋇溶液反應(yīng)：SO3

+BaCl2

+H2O=BaSO4↓

+2HCl思考二氧化硫通入到氯化鋇溶液中能產(chǎn)生沉淀嗎，若不能，再加入什么物質(zhì)可以產(chǎn)生沉淀？不能產(chǎn)生沉淀，可加入堿(NaOH)或氧化劑(氯水等)。用途：二氧化硫主要用于漂白紙漿、毛、絲等物質(zhì)，殺菌消毒，還可以用作食品添加劑(紅酒)。三氧化硫則是一種重要的工業(yè)原料。課堂鞏固正誤判斷1.SO2具有漂白性，故能使溴水褪色。4.SO2和CO2通入到氯化鋇溶液中均不能產(chǎn)生沉淀。2.SO2能使紫色石蕊溶液先變紅后褪色。3.某氣體能使品紅溶液褪色，該氣體一定是SO2?！痢痢痢陶n堂鞏固下列物質(zhì)能與SO2氣體反應(yīng)，但無沉淀產(chǎn)生的是()①溴水②Ba(OH)2溶液③石灰水④Na2CO3溶液⑤稀硫酸⑥Na2SO4溶液⑦Na2SO3溶液A.只有① B.①④⑤C.④⑥⑦ D.①④⑦DSO2通入下列溶液中，溶液褪色或變淺，說明SO2具有漂白作用的組合是()①KMnO4(H+，aq)

②溴水③碘水④氯水⑤品紅A.①⑤B.②③C.全部D.⑤D課堂鞏固將足量的SO2通入BaCl2溶液中無明顯現(xiàn)象，當(dāng)加入某試劑X后，有沉淀生成。此試劑(或氣體)X可能是()①NaOH溶液；②H2O2溶液；③K2SO4溶液；④新制氯水；⑤H2S；⑥CO2A.①② B.①②③④⑤

C.②③⑤⑥ D.④⑤⑥B吸煙