高中化學(xué) 第三章 自然界中的元素 第3節(jié) 硫的轉(zhuǎn)化學(xué)案 魯科版必修1.doc

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第3節(jié)　硫的轉(zhuǎn)化 1．自然界中的硫 (1)自然界中不同價(jià)態(tài)硫元素間的轉(zhuǎn)化 在自然界里，硫既有游離態(tài)，又有化合態(tài)，游離態(tài)的硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層里。以化合態(tài)存在的硫分布很廣，主要是硫化物和硫酸鹽，如黃鐵礦(FeS2)、石膏(CaSO42H2O)、芒硝(Na2SO410H2O)等。硫的化合物也常存在于火山噴出的氣體中和礦泉水里。硫還是某些蛋白質(zhì)的組成元素，人體內(nèi)平均含有0.2%的硫。 自然界中不同價(jià)態(tài)硫元素間的轉(zhuǎn)化圖 說(shuō)明：大氣中SO2主要有三個(gè)來(lái)源：化石燃料的燃燒、火山爆發(fā)和微生物的分解作用。在自然狀態(tài)下，大氣中的SO2一部分被綠色植物吸收；一部分則與大氣中的水結(jié)合，形成H2SO4，隨降水落入土壤或水體中，以硫酸鹽的形式被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)等有機(jī)物，進(jìn)而被各級(jí)消費(fèi)者所利用。動(dòng)植物的遺體被微生物分解后，又能將硫元素釋放到土壤或大氣中。這樣就形成一個(gè)完整的循環(huán)回路。 (2)認(rèn)識(shí)硫單質(zhì) ①單質(zhì)硫的物理性質(zhì) 通常狀況下，硫單質(zhì)為黃色或淡黃色固體，俗稱(chēng)硫黃，很脆，易研成粉末；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。密度比水大，熔點(diǎn)為112.8 ℃，沸點(diǎn)為444.6 ℃。硫有多種同素異形體，常見(jiàn)的有斜方硫和單斜硫。 析規(guī)律 硫的分離與洗滌：根據(jù)硫單質(zhì)的溶解性，常用CS2把硫單質(zhì)與其他物質(zhì)分離開(kāi)來(lái)，也可以用CS2洗去沾在試管內(nèi)壁上的硫單質(zhì)。 ②硫單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 由于硫單質(zhì)中硫元素的化合價(jià)為0，既可以升高到＋4或＋6價(jià)，體現(xiàn)還原性；也可以降低到－2價(jià)，體現(xiàn)氧化性。 a．硫單質(zhì)的氧化性 實(shí)驗(yàn)步驟：把研細(xì)的硫粉和鐵粉按照一定的比例混合均勻，放在石棉網(wǎng)上堆成條狀。用灼熱的玻璃棒觸及一端，當(dāng)混合物呈紅熱狀態(tài)時(shí)，移開(kāi)玻璃棒，觀(guān)察發(fā)生的現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)硫粉和鐵粉混合物局部紅熱而移開(kāi)玻璃棒后，混合物仍保持紅熱狀態(tài)繼續(xù)反應(yīng)，生成黑色物質(zhì)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：加熱后鐵跟硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：Fe＋SFeS。 實(shí)驗(yàn)分析：硫跟鐵的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，其中硫是氧化劑，鐵是還原劑。硫化亞鐵(FeS)為黑色固體，不溶于水。硫跟鐵的反應(yīng)能放出大量的熱，它能滿(mǎn)足硫和鐵繼續(xù)反應(yīng)所需要的熱量。 硫除了與鐵可以反應(yīng)生成硫化亞鐵外，還可以與其他金屬反應(yīng)。 例如：2Na＋SNa2S,2Al＋3SAl2S3，Hg＋S===HgS,2Cu＋SCu2S(Cu顯＋1價(jià)而不是＋2價(jià))。 談重點(diǎn) 硫的弱氧化性 實(shí)驗(yàn)室中一旦有汞灑落，可向?yàn)⒙涞墓厦嫒錾狭蚍?，使汞與硫化合生成硫化汞后再處理。 硫與變價(jià)金屬反應(yīng)時(shí)，只能得到低價(jià)態(tài)的金屬硫化物，如FeS、Cu2S等；而Cl2與金屬反應(yīng)生成高價(jià)態(tài)的氯化物，如FeCl3、CuCl2等，由此說(shuō)明Cl2的氧化性比S強(qiáng)。 b．硫單質(zhì)的還原性 實(shí)驗(yàn)步驟：取少量硫粉放入燃燒匙中，將燃燒匙放在酒精燈上加熱至硫粉呈熔化狀態(tài)后，迅速伸入盛滿(mǎn)氧氣的集氣瓶(底部有少量水)中，觀(guān)察發(fā)生的現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：硫粉熔化后，在盛有氧氣的集氣瓶中燃燒，發(fā)出藍(lán)紫色火焰，同時(shí)可聞到刺激性氣味。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：點(diǎn)燃后硫在氧氣中燃燒：S＋O2SO2。 實(shí)驗(yàn)分析：硫跟氧氣的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，其中硫是還原劑，氧氣是氧化劑。 若硫在空氣中燃燒，燃燒產(chǎn)物仍然是二氧化硫，但火焰呈淡藍(lán)色。 不管氧氣多少，硫單質(zhì)只能被氧化成二氧化硫，氧氣過(guò)量時(shí)，過(guò)量的氧氣也不可能把二氧化硫氧化成三氧化硫，這是因?yàn)槎趸蛞趸扇趸颍挥性诖呋瘎?、高溫加熱的情況下才能進(jìn)行。 【例1】 關(guān)于硫的敘述正確的是(　　) A．硫的非金屬性較強(qiáng)，所以只以化合態(tài)存在于自然界 B．分離黑火藥中的硝酸鉀、木炭、硫要用到二硫化碳、水以及過(guò)濾操作 C．硫與金屬或非金屬反應(yīng)均作氧化劑 D．3.2 g硫與6.4 g銅反應(yīng)能得到9.6 g純凈物 解析：元素在自然界的存在形式雖與化學(xué)活潑性有關(guān)，但不能以非金屬性強(qiáng)弱作為依據(jù)，如O、N、S的非金屬性并不弱，但在自然界仍存在游離態(tài)的單質(zhì)O2、N2、S。在火山噴口存在單質(zhì)硫。 分離黑火藥中的三組分可利用它們?nèi)芙庑缘牟町悺Ｏ扔肅S2處理，使硫溶解，過(guò)濾后蒸發(fā)濾液，得晶體硫。濾渣再用水處理，溶去硝酸鉀，過(guò)濾，濾渣為木炭粉。濾液蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶，得到硝酸鉀。 硫單質(zhì)為零價(jià)，是中間價(jià)態(tài)，和金屬或氫氣反應(yīng)時(shí)顯氧化性。硫與非金屬性比它強(qiáng)的非金屬(如氧、氯、氟等)反應(yīng)時(shí)顯還原性。 硫與銅化合只能生成硫化亞銅：2Cu＋SCu2S，銅不足，按銅的量計(jì)算，只能生成8.0 g Cu2S。 答案：B 2.實(shí)驗(yàn)室里研究不同價(jià)態(tài)硫元素間的轉(zhuǎn)化 (1)探究不同價(jià)態(tài)硫元素的轉(zhuǎn)化 目的要求：你已經(jīng)初步認(rèn)識(shí)了硫黃和一些含硫化合物，如二氧化硫和硫酸等。在硫黃、二氧化硫和硫酸這三種物質(zhì)中，硫元素的化合價(jià)分別為0、＋4、＋6。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究這三種價(jià)態(tài)硫元素間的相互轉(zhuǎn)化，并實(shí)施部分實(shí)驗(yàn)。 方法引導(dǎo)：探究不同價(jià)態(tài)硫元素間的相互轉(zhuǎn)化，實(shí)際上是探究含有不同價(jià)態(tài)硫元素物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化。 首先，要選擇含有不同價(jià)態(tài)硫元素的物質(zhì)，如硫黃、二氧化硫(或亞硫酸鈉)和硫酸。 其次，是獲取這些物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)室里備有硫黃、亞硫酸鈉、硫化亞鐵和濃硫酸等試劑，常用亞硫酸鈉與較濃的硫酸反應(yīng)制備少量二氧化硫氣體；常用硫化亞鐵和稀硫酸反應(yīng)制備少量的硫化氫氣體(實(shí)驗(yàn)裝置同實(shí)驗(yàn)室里制備氫氣)。 Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O FeS＋H2SO4===FeSO4＋H2S↑ 第三，實(shí)現(xiàn)不同價(jià)態(tài)硫元素間的相互轉(zhuǎn)化，依據(jù)的主要是氧化還原反應(yīng)規(guī)律，需要尋找合適的氧化劑或還原劑。常用的氧化劑有酸性高錳酸鉀溶液、氯水、硝酸、氧氣等；常用的還原劑有硫化氫、碘化鉀、金屬單質(zhì)等。 ①→ 實(shí)驗(yàn)步驟：將少量的硫粉盛在燃燒匙中，在通風(fēng)櫥中用酒精燈加熱，當(dāng)硫開(kāi)始燃燒時(shí)熄滅酒精燈，并觀(guān)察發(fā)生的現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：硫粉在空氣中燃燒，產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在點(diǎn)燃的條件下，硫粉可以在空氣中燃燒，0價(jià)硫被氧化為＋4價(jià)硫。 S＋O2SO2 ②→ 實(shí)驗(yàn)步驟：將約5 mL新制備的飽和氯水盛在大試管中，在通風(fēng)櫥中向氯水中小心、緩慢地通入二氧化硫氣體，觀(guān)察發(fā)生的現(xiàn)象；向試管中滴加少量BaCl2溶液，再觀(guān)察發(fā)生的現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：通入二氧化硫氣體后氯水退色了；滴加BaCl2溶液后生成了白色沉淀。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：二氧化硫與氯水反應(yīng)生成了SO，＋4價(jià)硫被氧化為＋6價(jià)硫。 SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO SO＋Ba2＋===BaSO4↓ 實(shí)驗(yàn)步驟：將約5 mL酸性高錳酸鉀溶液盛在大試管中，在通風(fēng)櫥中向酸性高錳酸鉀溶液中小心、緩慢地通入二氧化硫氣體，觀(guān)察發(fā)生的現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溶液由紫色變?yōu)闊o(wú)色。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：二氧化硫與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，＋4價(jià)硫被氧化為＋6價(jià)硫。 2KMnO4＋5SO2＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4 2MnO＋5SO2＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋ ③→ 實(shí)驗(yàn)步驟：a.按下圖所示將各件儀器組裝為一體，并檢驗(yàn)其氣密性，直至氣密性合格為止。 b．按上圖所示將各種化學(xué)藥品加到試管中(濃硫酸取3 mL)，并重新將儀器組裝好。觀(guān)察銅絲在濃硫酸中的現(xiàn)象。 c．點(diǎn)燃酒精燈對(duì)盛濃硫酸和銅絲的試管先預(yù)熱后正常加熱。觀(guān)察三個(gè)試管中的現(xiàn)象。 d．待三個(gè)試管中的現(xiàn)象都很明顯之后，將連接a、b試管的導(dǎo)氣管從橡膠管處拔開(kāi)，熄燈停止加熱，使試管a中的物質(zhì)冷卻至室溫。 e．將a試管中的液體倒入大試管中少許，觀(guān)察大試管中的現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：未加熱前，無(wú)新現(xiàn)象發(fā)生；加熱之后，b試管中的品紅溶液逐漸變?yōu)闊o(wú)色，c試管中的紫色石蕊試液逐漸變?yōu)榧t色，a試管中的液體變?yōu)榛宜{(lán)色；最后大試管中的溶液呈藍(lán)色。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在加熱的條件下，濃硫酸跟銅發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，＋6價(jià)硫被還原為＋4價(jià)硫，發(fā)生的反應(yīng)為：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。二氧化硫有漂白性，能使品紅溶液退色；二氧化硫是酸性氧化物，水溶液顯酸性。 ④→ 實(shí)驗(yàn)步驟：收集二氧化硫氣體和硫化氫氣體各一瓶，并用玻璃片蓋嚴(yán)瓶口；將兩個(gè)集氣瓶口相對(duì)，抽去中間的玻璃片，觀(guān)察發(fā)生的現(xiàn)象(實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將兩個(gè)集氣瓶放入通風(fēng)櫥內(nèi))。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：集氣瓶?jī)?nèi)生成了淡黃色固體。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：二氧化硫氣體與硫化氫氣體發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，＋4價(jià)硫被還原為0價(jià)硫。 SO2＋2H2S===3S＋2H2O 總結(jié)：不同價(jià)態(tài)硫元素的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下： 硫元素氧化性、還原性歸納 硫元素 的化合價(jià) －2價(jià)硫 0價(jià)硫 ＋4價(jià)硫 ＋6價(jià)硫 含硫物質(zhì)的性質(zhì) 只有較強(qiáng) 的還原性 既有氧化性，又有還原性 只有氧化性 規(guī)律 硫元素的化合價(jià)越高，物質(zhì)的氧化性越強(qiáng) 硫元素的化合價(jià)越低，物質(zhì)的還原性越強(qiáng) 【例2】 下列物質(zhì)中，既不與亞硫酸反應(yīng)，又不與SO2反應(yīng)的是(　　) A．H2S　　　　　　　　　　　 B．O2 C．NaOH溶液 D．S 解析：本題主要考查了不同價(jià)態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化。從氧化還原反應(yīng)的角度分析A、B選項(xiàng)。物質(zhì)之間同種元素的價(jià)態(tài)不同，如果有中間價(jià)態(tài)，在一定條件下通?？梢园l(fā)生反應(yīng)。SO2或H2SO3中S顯＋4價(jià)，H2S中S顯－2價(jià)，它們的中間價(jià)態(tài)為0價(jià)，所以能反應(yīng)生成單質(zhì)S和H2O。在一定條件下，O2可將SO2和H2SO3中的＋4價(jià)S氧化到＋6價(jià)。而0價(jià)的S與＋4價(jià)的S之間沒(méi)有中間價(jià)態(tài)，所以不發(fā)生反應(yīng)。SO2和H2SO3都能與NaOH反應(yīng)。故正確答案為D。能否從氧化還原反應(yīng)的觀(guān)點(diǎn)和規(guī)律來(lái)分析有關(guān)反應(yīng)，是解本題的關(guān)鍵。 答案：D 3.二氧化硫的性質(zhì) (1)物理性質(zhì)：SO2是一種無(wú)色、有刺激性氣味的氣體，有毒，密度比空氣大，易溶于水(常溫常壓下，1體積水大約能溶解40體積的SO2)，易液化。 (2)化學(xué)性質(zhì)： ①SO2和CO2一樣屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。 a．能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸：SO2＋H2OH2SO3(亞硫酸易分解) b．能與堿反應(yīng)生成鹽和水：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O(堿足量) SO2＋NaOH===NaHSO3(堿不足) 若將SO2通入澄清石灰水，石灰水先變渾濁，繼續(xù)通入SO2，又變澄清。反應(yīng)方程式為：SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O CaSO3＋H2O＋SO2===Ca(HSO3)2 由上述SO2與澄清石灰水反應(yīng)的現(xiàn)象可知：能使澄清石灰水變渾濁的氣體，不僅僅是CO2。 c．能與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽：SO2＋CaO===CaSO3。 利用這一原理，可以在煤中加入生石灰，或使煤燃燒產(chǎn)生的廢氣通過(guò)生石灰和水形成的漿狀物，以消除SO2引起的污染。 d．能與某些鹽溶液反應(yīng)生成新鹽或新鹽和新酸：CaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2　SO2＋Na2CO3＋H2O===Na2SO3＋H2CO3(CO2↑＋H2O) ②二氧化硫中硫元素為＋4價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，因此SO2既有氧化性，又有還原性，但以還原性為主，是一種常見(jiàn)的還原劑。 a．還原性：O2、Cl2、Br2、HNO3、MnO(H＋)、Fe3＋等均可將SO2氧化成SO3或SO。如：2SO2＋O22SO3。 此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)向右進(jìn)行的同時(shí)，也向左進(jìn)行，反應(yīng)體系中存在的是三種物質(zhì)：SO2、O2、SO3。 SO2與氯水反應(yīng)：SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4 b．氧化性：SO2的氧化性較弱，只有遇到較強(qiáng)的還原劑(如H2S)的作用下，才會(huì)表現(xiàn)出氧化性。 SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O ③SO2的漂白性：SO2能與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸與有色物質(zhì)(例如品紅溶液)化合后，生成一種新的無(wú)色物質(zhì)，因而將SO2通入紅色的品紅溶液中，溶液的紅色退去。但是，生成的這種無(wú)色物質(zhì)很不穩(wěn)定，在加熱的條件下，又會(huì)分解生成SO2和品紅，因而顏色又恢復(fù)為紅色。依據(jù)這個(gè)反應(yīng)，可檢驗(yàn)SO2氣體的存在。 析規(guī)律 剖析SO2漂白性 SO2具有漂白性，但并不是能使所有有色物質(zhì)退色，例如SO2通入石蕊溶液中，石蕊溶液只變紅不退色；同樣，SO2使有色物質(zhì)退色不一定是體現(xiàn)SO2的漂白性，例如SO2使氯水或高錳酸鉀溶液退色是體現(xiàn)SO2的還原性。 【例3】 潮濕的Cl2和SO2都具有漂白作用，能使品紅溶液退色。若將等物質(zhì)的量的Cl2、SO2混合后再通入品紅與BaCl2的混合溶液，能觀(guān)察到的現(xiàn)象是(　　) ①溶液很快退色?、谌芤翰煌松、鄢霈F(xiàn)沉淀?、懿怀霈F(xiàn)沉淀 A．①②　　B．①③　　C．②③　　D．②④ 解析：盡管潮濕的Cl2和SO2都具有漂白作用，但Cl2具有強(qiáng)氧化性，而SO2具有還原性，若同時(shí)使用，它們將會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，這樣兩者等物質(zhì)的量混合，會(huì)完全喪失漂白作用，品紅溶液不會(huì)退色，而生成的H2SO4能與BaCl2反應(yīng)生成不溶于水和酸的白色沉淀BaSO4。 答案：C 4．硫酸的性質(zhì) (1)硫酸的物理性質(zhì)：純硫酸是無(wú)色、黏稠、油狀液體，沸點(diǎn)很高，難揮發(fā)。常用濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是98%，密度為1.84 gcm－3。 談重點(diǎn) 濃硫酸的稀釋?zhuān)簼饬蛩崛苡谒畷?huì)放出大量的熱，故稀釋濃硫酸時(shí)一定要把濃硫酸沿著器壁慢慢地注入水里，并用玻璃棒不斷攪拌，使產(chǎn)生的熱量迅速散發(fā)出去。切不可把水倒入濃硫酸中。 (2)硫酸的化學(xué)性質(zhì)： 硫酸溶液的濃度不同，其性質(zhì)也不同。稀硫酸同鹽酸的性質(zhì)一樣，只有酸的通性。濃硫酸除了具有酸性之外，還具有三大特性，即吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性。 ①吸水性：濃硫酸能吸收游離的水分，常用作干燥劑。由于濃硫酸是一種酸性干燥劑，因而可以干燥中性氣體(例如H2、N2、O2、CO等)和某些酸性氣體(例如CO2、SO2、Cl2、HCl等)，但不能用來(lái)干燥堿性氣體(例如NH3)和強(qiáng)還原性氣體(例如H2S、HI等)。 ②脫水性：濃硫酸的脫水性是濃硫酸將有機(jī)物中的氫氧元素按原子個(gè)數(shù)比2∶1的比例奪走，形成H2O的過(guò)程。例如：C12H22O1112C＋11H2O 應(yīng)用：在許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中作脫水劑、催化劑。 談重點(diǎn) 吸水性與脫水性區(qū)別：一般來(lái)說(shuō)，前者為物理變化，后者為化學(xué)變化。吸水性中的水是物質(zhì)中游離的水，是原來(lái)就以H2O形式存在的；而脫水性中的水不是游離的水，而是將有機(jī)物中的氫氧元素按原子個(gè)數(shù)比2∶1的比例奪走又生成的水。 ③強(qiáng)氧化性 濃硫酸和硝酸一樣，具有強(qiáng)氧化性，它的氧化作用是H2SO4分子中＋6價(jià)的硫元素引起的，加熱時(shí)氧化作用更強(qiáng)。 a．與金屬的反應(yīng)：加熱時(shí)，大多數(shù)金屬(Au和Pt除外)都可被濃硫酸氧化。 Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 在該反應(yīng)中，Cu為還原劑，濃硫酸作氧化劑，還原產(chǎn)物為SO2氣體。有2 mol H2SO4參加反應(yīng)，其中硫元素化合價(jià)降低的硫酸只有1 mol，還有1 mol硫酸中硫元素化合價(jià)沒(méi)變。因而濃硫酸既體現(xiàn)強(qiáng)氧化性又體現(xiàn)酸性。 常溫下，一些較活潑的金屬如Fe、Al等在濃硫酸中鈍化，即表面生成一層致密的氧化物薄膜而阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。因此可用鐵或鋁制容器儲(chǔ)存、運(yùn)輸濃硫酸。 b．與非金屬的反應(yīng)： 加熱時(shí)濃硫酸可氧化C、S、P等非金屬單質(zhì)。 C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 在該反應(yīng)中，C為還原劑，濃硫酸作氧化劑。其中參加反應(yīng)的2 mol H2SO4中＋6價(jià)硫化合價(jià)全部降為＋4價(jià)，因而濃硫酸只體現(xiàn)強(qiáng)氧化性。另外濃硫酸還能氧化H2S、HBr、HI等還原性較強(qiáng)的氣體。 【例4】 下列反應(yīng)中濃硫酸既表現(xiàn)出氧化性又表現(xiàn)出酸性的是(　　) A．Cu＋2H2SO4CuSO4＋SO2↑＋2H2O B．C＋2H2SO4CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C．2FeO＋4H2SO4===Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O D．Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O 解析：濃硫酸在反應(yīng)中若＋6價(jià)硫化合價(jià)降低，體現(xiàn)氧化性，若＋6價(jià)硫的化合價(jià)不變，則體現(xiàn)酸性。分析四個(gè)反應(yīng)的化合價(jià)變化可知，A、C反應(yīng)中濃硫酸既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)酸性，B反應(yīng)中濃硫酸只體現(xiàn)氧化性，D反應(yīng)中濃硫酸只體現(xiàn)酸性。 答案：AC 5．硫酸鹽、SO的檢驗(yàn) (1)常見(jiàn)的硫酸鹽 ①石膏：化學(xué)式為CaSO42H2O，是一種結(jié)晶水合物，將石膏加熱時(shí)，會(huì)失去大部分結(jié)晶水變成熟石膏(2CaSO4H2O)?？芍谱鞲鞣N石膏模型，醫(yī)療上用的石膏繃帶，生活中可用石膏做豆腐。 ②硫酸鋇：化學(xué)式為BaSO4，是一種非常穩(wěn)定的硫酸鹽，既難溶于水，也難溶于酸。醫(yī)療上常被應(yīng)用于鋇餐透視。 (2)SO的檢驗(yàn) ①原理：Ba2＋＋SO===BaSO4↓；生成不溶于強(qiáng)酸的白色沉淀。 ②影響因素： a．弱酸根離子CO、SO等均能結(jié)合Ba2＋生成白色沉淀，但BaCO3、BaSO3均能溶于鹽酸。 b．直接加入BaCl2溶液，有可能因存在Ag＋等生成AgCl沉淀而產(chǎn)生干擾。 c．若用硝酸酸化則可把SO氧化成SO，引起干擾。 ③最佳方案： 先向待檢溶液中加入鹽酸，若無(wú)明顯現(xiàn)象再加BaCl2，有白色沉淀生成，則證明含SO。 用鹽酸酸化后，注意不能選用Ba(NO3)2進(jìn)行鑒別，因?yàn)樗嵝詶l件下SO、HSO等均會(huì)被溶液中的NO氧化為SO。 【例5】 能夠確定一種溶液中一定含有SO的事實(shí)是(　　) A．取少量試液，先加鹽酸酸化，無(wú)沉淀生成，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成 B．取少量試液，加入BaCl2溶液有白色沉淀生成，再加稀硝酸，沉淀不消失 C．取少量試液，加入Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成 D．取少量試液，加入Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成，在過(guò)濾所得的沉淀中加硝酸，沉淀不溶解 解析：B選項(xiàng)中，若原試液中有SO或Ag＋也會(huì)出現(xiàn)相同的現(xiàn)象；C選項(xiàng)若試液中含有CO、SO等也會(huì)出現(xiàn)相同現(xiàn)象；D選項(xiàng)，試液中若含SO，現(xiàn)象相同。總體分析B、C、D三個(gè)選項(xiàng)，都不能排除某些離子的干擾。判定SO存在應(yīng)先用鹽酸酸化，沒(méi)有明顯現(xiàn)象可排除CO、SO、Ag＋等離子的干擾，再加入BaCl2溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，證明一定含SO。 答案：A 6．酸雨及其防治 (1)酸雨及其成因 酸雨一般泛指pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大氣降水。形成酸雨的主要物質(zhì)是二氧化硫和氮的氧化物。大氣中的SO2主要來(lái)自煤和石油等化石燃料的燃燒，含硫礦石的冶煉和硫酸工業(yè)產(chǎn)生的廢氣。形成酸雨的主要反應(yīng)如下： 2SO2＋O22SO3 SO3＋H2O===H2SO4 SO2＋H2OH2SO3 2H2SO3＋O2===2H2SO4 (2)酸雨的危害 ①對(duì)人體健康造成危害。 ②對(duì)湖泊、河流及水生生物的危害。水質(zhì)酸化使湖泊、河流內(nèi)的土壤中的重金屬離子進(jìn)入水中，毒害魚(yú)類(lèi)，使水生生物物種減少，破壞水中的生態(tài)平衡。 ③對(duì)森林、土壤及農(nóng)作物的危害。酸雨會(huì)使樹(shù)葉受到嚴(yán)重侵蝕，造成早落葉、林木生長(zhǎng)不良或死亡，致使森林大面積衰退。酸雨使土壤酸化，土壤結(jié)構(gòu)受到破壞，土質(zhì)中的鈣、鎂等養(yǎng)分被酸化溶解，導(dǎo)致土壤貧瘠。 (3)酸雨的防治 ①?gòu)膶?shí)際情況出發(fā)，對(duì)酸性物質(zhì)的排放加以控制。 ②改變能源結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)利用氫能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源，從根本上解決問(wèn)題。 【例6】 現(xiàn)有以下幾種措施：①對(duì)燃燒煤時(shí)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行除硫處理；②少用原煤作燃料；③燃煤時(shí)鼓入足量空氣；④開(kāi)發(fā)清潔能源。其中能減少酸雨產(chǎn)生的措施是(　　) A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④ 解析：酸雨的形成主要原因是SO2的大量排放，能減少酸雨產(chǎn)生就是減少SO2的大量排放。燃煤時(shí)鼓入足量空氣，只能提高煤的利用率，不能減少SO2的排放。 答案：C 7．二氧化碳和二氧化硫性質(zhì)的異同及鑒別 二氧化碳 二氧化硫 物 理 性 質(zhì) 相同點(diǎn) 常溫下，都是無(wú)色氣體，密度大于空氣，都較易液化 不同點(diǎn) 沒(méi)有氣味；能溶于水(1體積水大約溶解1體積CO2) 有刺激性氣味；易溶于水(1體積水大約溶解40體積SO2) 化學(xué)性質(zhì) 相同點(diǎn) 都是酸性氧化物 ①都能和水反應(yīng)，生成的酸不穩(wěn)定，CO2＋H2OH2CO3，SO2＋H2OH2SO3 ②都能與堿反應(yīng)，且用量不同，生成的鹽不同。SO2、CO2通入澄清石灰水中，都是先生成沉淀，當(dāng)SO2、CO2過(guò)量時(shí)沉淀又溶解 不同點(diǎn) ①表現(xiàn)氧化性：CO2＋C2CO ②沒(méi)有漂白性 ①常表現(xiàn)還原性： 2SO2＋O22SO3 能被KMnO4(H＋)、Cl2、Br2、I2等氧化劑氧化 ②具有漂白性，能漂白某些有色物質(zhì) ③造成大氣污染；形成酸雨 　　SO2與CO2的鑒別 鑒別SO2氣體的常用方法是用品紅溶液，看其能否使品紅溶液退色，有時(shí)還需再加熱看溶液顏色是否再?gòu)?fù)原。 鑒別CO2氣體的常用方法是用澄清石灰水，看其能否使澄清石灰水變渾濁，過(guò)量時(shí)再變澄清。 當(dāng)混有CO2時(shí)，不會(huì)影響SO2的鑒別；當(dāng)混有SO2時(shí)會(huì)干擾CO2的鑒別，應(yīng)先除去SO2，再用澄清石灰水鑒別CO2氣體。 除去CO2中的SO2常用方法是使混合氣體先通過(guò)足量溴水或KMnO4酸性溶液(吸收SO2)，再通過(guò)品紅溶液(檢驗(yàn)SO2是否被除盡)。在檢驗(yàn)CO2是否存在時(shí)，不能用飽和NaHCO3溶液除去SO2，因?yàn)镾O2會(huì)與NaHCO3反應(yīng)生成CO2。 【例7－1】下列實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明二氧化硫存在的是________。 ①能使澄清石灰水變渾濁?、谀苁?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙變紅 ③能使品紅溶液退色?、芡ㄈ胱懔康臍溲趸c溶液再加BaCl2溶液有白色沉淀產(chǎn)生，該沉淀溶于稀鹽酸?、萃ㄈ脘逅苁逛逅松?，再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀產(chǎn)生 解析：①CO2或SO2都可使澄清石灰水變渾濁，因而不能確定SO2的存在。②CO2或SO2等酸性氣體都可使?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙變紅，因而不能確定SO2的存在。③Cl2或SO2都能使品紅溶液退色，因而不能確定SO2的存在。④CO2或SO2都可以實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)過(guò)程，因而不能確定SO2的存在。⑤證明有SO2存在。 答案：⑤ 【例7－2】檢驗(yàn)SO2中是否混有CO2，可采用的方法是(　　) A．通過(guò)澄清石灰水 B．先通過(guò)飽和NaHCO3溶液，再通過(guò)澄清石灰水 C．先通過(guò)NaOH溶液，再通過(guò)澄清石灰水 D．先通過(guò)酸性KMnO4溶液，再通過(guò)品紅溶液，最后通過(guò)澄清石灰水 解析：SO2和CO2都是酸性氧化物，在某些方面的性質(zhì)具有相似性，因此SO2可對(duì)CO2的檢驗(yàn)造成干擾。利用SO2不同于CO2的性質(zhì)，SO2有還原性，先將SO2除去，再檢驗(yàn)CO2，因此D正確；B選項(xiàng)先通過(guò)飽和NaHCO3溶液，SO2可與其反應(yīng)生成CO2，因此不能確定原氣體中是否有CO2。 答案：D 【例7－3】(1)濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為：____________________。 (2)試用下表所示各裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證上述反應(yīng)所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物。 編號(hào) ① ② ③ ④ 裝置 這些裝置的連接順序(按產(chǎn)物氣流從左到右的方向)是(填裝置的編號(hào))：________→________→________→________。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)可觀(guān)察到裝置①中A瓶中的溶液退色，C瓶中的溶液不退色。A瓶中溶液的作用是______________，B瓶中溶液的作用是________________，C瓶中溶液的作用是________________。 (4)裝置②中所加固體藥品是________，可驗(yàn)證的產(chǎn)物是________，確定裝置②在整套裝置中位置的理由是________________。 (5)裝置③中所盛溶液是______________，可驗(yàn)證的產(chǎn)物是____________________。 解析：濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應(yīng)生成H2O(g)、SO2(g)、CO2(g)三種氣態(tài)物質(zhì)，要驗(yàn)證以上各產(chǎn)物，應(yīng)充分考慮它們的性質(zhì)?？梢杂脽o(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)其中的H2O(g)，白色粉末無(wú)水硫酸銅吸水后變?yōu)樗{(lán)色；由于檢驗(yàn)CO2、SO2時(shí)都用到溶液，會(huì)帶出水蒸氣，所以驗(yàn)證產(chǎn)物水蒸氣應(yīng)放在最前邊；SO2可使品紅溶液退色，檢驗(yàn)出SO2，接著用酸性KMnO4溶液將SO2氧化除去，因?yàn)镾O2和CO2都可使澄清石灰水變渾濁，因此檢驗(yàn)CO2之前應(yīng)先檢驗(yàn)并除去SO2，并需再次用品紅溶液確認(rèn)SO2已除盡；最后用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2。 答案：(1)2H2SO4(濃)＋CCO2↑＋2H2O＋2SO2↑ (2)④　②?、佟、? (3)驗(yàn)證產(chǎn)物中有SO2　氧化吸收SO2　確認(rèn)產(chǎn)物中SO2已被B瓶中溶液全部氧化吸收 (4)無(wú)水硫酸銅　水蒸氣　產(chǎn)物通過(guò)①③時(shí)會(huì)帶出水蒸氣，所以②必須在①③之前　(5)澄清石灰水　CO2 8.濃硫酸與稀硫酸的性質(zhì)、應(yīng)用的比較 濃硫酸 稀硫酸 酸性 化學(xué) 方程式 2NaCl＋H2SO4(濃)Na2SO4＋2HCl↑ H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O 應(yīng)用 制氯化氫等揮發(fā)性酸 除鐵銹、制硫酸銨等鹽類(lèi) 氧化性 強(qiáng)弱 強(qiáng)氧化性(硫元素被還原，可以與不活潑金屬如Cu及非金屬如C等發(fā)生氧化還原反應(yīng)) 弱氧化性(氫元素被還原，只能與金屬活動(dòng)性順序表中排在氫前面的金屬反應(yīng)) 化學(xué) 方程式 Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 吸水性 有無(wú) 有吸水性 無(wú)吸水性 應(yīng)用 干燥劑 — 脫水性 有無(wú) 有脫水性 無(wú)脫水性 應(yīng)用 在有機(jī)反應(yīng)中作脫水劑、制染料等 — 說(shuō)明：在涉及硫酸的反應(yīng)時(shí)，要注意分析在濃度不同時(shí)的反應(yīng)情況：鋅和濃硫酸反應(yīng)時(shí)，如果鋅過(guò)量，隨著硫酸濃度的降低變成稀硫酸后，鋅仍能與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，得到的是SO2和H2的混合氣體；銅與濃硫酸反應(yīng)時(shí)，如果銅過(guò)量，隨著硫酸濃度的降低變成稀硫酸后，兩者將不再反應(yīng)。 【例8－1】 濃硫酸和2 molL－1的稀硫酸，在實(shí)驗(yàn)室中敞口放置。它們的質(zhì)量和放置天數(shù)的關(guān)系如圖。分析a、b曲線(xiàn)變化的原因是(　　) A．a(chǎn)升華、b冷凝　　　　　　 B．a(chǎn)揮發(fā)、b吸水 C．a(chǎn)蒸發(fā)、b潮解 D．a(chǎn)冷凝、b吸水 解析：濃硫酸具有吸水性，因而敞口放置在實(shí)驗(yàn)室中，必然會(huì)吸收空氣中的水蒸氣而使質(zhì)量增加；稀硫酸沒(méi)有吸水性，但敞口放置在實(shí)驗(yàn)室中必然會(huì)因水分的揮發(fā)而使質(zhì)量減小。 答案：B 【例8－2】 物質(zhì)氧化性、還原性的強(qiáng)弱，不僅與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與物質(zhì)的濃度和反應(yīng)溫度等有關(guān)。下列各組物質(zhì)： ①Cu與HNO3溶液　②Cu與FeCl3溶液?、踆n與H2SO4溶液　④Fe與HCl溶液 由于濃度不同而能發(fā)生不同氧化還原反應(yīng)的是(　　) A．①③　　　 B．③④ C．①②　　　 D．①③④ 解析：①濃硝酸與金屬反應(yīng)的還原產(chǎn)物為NO2，稀硝酸與金屬反應(yīng)的還原產(chǎn)物為NO。③濃硫酸是H2SO4分子中表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，產(chǎn)物為SO2，稀硫酸是H＋表現(xiàn)弱氧化性，產(chǎn)物為H2。 答案：A 9．中學(xué)常見(jiàn)漂白物質(zhì)總結(jié) 具有漂白性的物質(zhì)，按其漂白原理可分為三類(lèi)： (1)氧化型：即漂白劑本身是一種氧化劑，它可以將有機(jī)色質(zhì)內(nèi)部的“生色團(tuán)”(實(shí)際上是一種特殊化學(xué)鍵)破壞而使之失去原有的顏色，這種漂白是徹底的，不可逆的。此類(lèi)物質(zhì)有：HClO、Na2O2、HNO3、H2O2等強(qiáng)氧化性物質(zhì)。 (2)加合型：即漂白劑與有機(jī)色質(zhì)內(nèi)部的“生色團(tuán)”發(fā)生一種特殊的結(jié)合，使之失去原有的顏色。如果受熱或其他因素的影響，漂白劑從有機(jī)色質(zhì)中脫離，使之又恢復(fù)原有顏色，這種漂白是可逆的、不徹底的。如SO2使品紅溶液退色，加熱又恢復(fù)原有的顏色。(SO2不能漂白酸堿指示劑) (3)吸附型：有些物質(zhì)具有疏松、多孔的特征，有較大的表面積，可以吸附一些有色物質(zhì)而使之失去原來(lái)的顏色。如活性炭、硅藻土、膠體等。 要特別注意的是：漂白是指使有機(jī)色質(zhì)退色，漂白劑不一定使無(wú)機(jī)色質(zhì)(如KMnO4、CuSO45H2O等)退色，即使能使無(wú)機(jī)色質(zhì)退色，也不稱(chēng)漂白作用(如SO2使KMnO4溶液退色)。 10．H2SO4的工業(yè)制法——接觸法制硫酸 工業(yè)制硫酸的主要內(nèi)容可簡(jiǎn)記為5個(gè)“三”，即三原理、三方程、三步驟、三設(shè)備、三凈化，具體如下： (1)反應(yīng)原理：燃燒硫或硫鐵礦(FeS2)制得SO2，SO2在一定條件下氧化為SO3，SO3被水吸收即得H2SO4。 (2)反應(yīng)方程式：S＋O2SO2或4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2　2SO2＋O2 2SO3　SO3＋H2O===H2SO4 (3)主要步驟：SO2的制取、凈化和干燥→SO2的催化氧化→SO3的吸收和硫酸的生成。 (4)主要設(shè)備：沸騰爐、接觸室、吸收塔。 (5)從沸騰爐出來(lái)的氣體中除了含SO2、O2、N2外，還含有礦塵，砷、硒化合物，水蒸氣等。礦塵、砷、硒化合物會(huì)使催化劑中毒，失去催化作用；水蒸氣會(huì)腐蝕設(shè)備，在進(jìn)入接觸室前必須進(jìn)行除塵、洗滌和干燥等凈化處理。 【例9－1】 下列物質(zhì)中能使品紅溶液退色，但原理與其他不同的是(　　) A．SO2　　　　　　　　　　　　 B．Cl2 C．Na2O2 D．CO2 解析：SO2、HClO(Cl2與水反應(yīng)的產(chǎn)物)、Na2O2均有漂白性，可使品紅溶液退色，但HClO和Na2O2均是因?yàn)楸旧砭哂袕?qiáng)氧化性使其退色，而SO2是與有機(jī)色素化合使其退色，原理不同；CO2不能使品紅溶液退色。 答案：A 【例9－2】 能證明SO2有漂白性的是(　　) A．酸性KMnO4溶液中通入SO2氣體后，紫色消失 B．紅色的酚酞溶液通入SO2，紅色消失 C．品紅溶液通入SO2后，紅色消失 D．溴水通入SO2后，橙色消失 解析：漂白性是指某物質(zhì)將有機(jī)色素轉(zhuǎn)化成無(wú)色物質(zhì)的性質(zhì)，退色則是泛指有色的物質(zhì)和溶液顏色退去。A選項(xiàng)是SO2的還原性；B選項(xiàng)SO2通入水中顯酸性而消耗堿，最終使溶液呈酸性，酚酞指示劑恢復(fù)至無(wú)色；D選項(xiàng)發(fā)生：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，A、D兩選項(xiàng)KMnO4和Br2都是無(wú)機(jī)物，屬?gòu)?qiáng)氧化劑，均被SO2還原而退色。只有C選項(xiàng)SO2與品紅結(jié)合生成無(wú)色物質(zhì)，符合要求。 答案：C 【例10】 工業(yè)上以硫鐵礦為原料制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N2、O2外，還含有SO2、微量的SO3和酸霧。為了保護(hù)環(huán)境，同時(shí)提高硫酸工業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)盡可能將尾氣中的SO2轉(zhuǎn)化為有用的副產(chǎn)品。請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題： (1)將尾氣通入氨水中能發(fā)生多個(gè)反應(yīng)，寫(xiě)出其中可能發(fā)生的兩個(gè)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式________________、________________。 (2)在尾氣與氨水反應(yīng)所得到的高濃度溶液中，按一定比例加入氨水或碳酸氫銨，此時(shí)溶液的溫度會(huì)自行降低，并析出晶體。導(dǎo)致溶液溫度降低的原因可能是____________。 (3)能用于測(cè)定硫酸尾氣中SO2含量的是________(填字母)。 A．NaOH溶液、酚酞試液　　 B．KMnO4溶液、稀硫酸 C．碘水、淀粉溶液 D．氨水、酚酞試液 解析：(1)本題要注意題目要求的是寫(xiě)出兩個(gè)氧化還原反應(yīng)的方程式。 (2)溶液溫度降低一定是反應(yīng)吸熱所致。 (3)要測(cè)定尾氣中SO2的含量，則所選物質(zhì)與SO2發(fā)生的反應(yīng)要唯一，且反應(yīng)后現(xiàn)象明顯，故選B、C。 答案：(1)2H2SO3＋O2===2H2SO4　2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4　2NH4HSO3＋O2===2NH4HSO4(任填兩個(gè)) (2)反應(yīng)吸熱 (3)BC