2022-2023學(xué)年人教版必修第二冊 第五章 第一節(jié) 第3課時　不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化 學(xué)案

PAGE8-第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第一節(jié)硫及其化合物第3課時不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化課標(biāo)定向1．能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。（宏觀辨識與微觀探析）2．能依據(jù)實(shí)驗?zāi)康暮图僭O(shè)，設(shè)計解決簡單問題的實(shí)驗方案，能觀察并如實(shí)記錄實(shí)驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和推理，得出合理的結(jié)論。（科學(xué)探究與創(chuàng)新意識）情境導(dǎo)入中國傳統(tǒng)文化對人類文明貢獻(xiàn)巨大。其中《抱樸子》中記載“丹砂（HgS）燒之成水銀，積變又還成丹砂?！蹦阒榔渲泻蛭镔|(zhì)是如何轉(zhuǎn)化的嗎？教學(xué)建議本課時的重點(diǎn)是含不同價態(tài)硫元素的物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化，并能設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行探究或驗證。在探究活動中，要求學(xué)生從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的角度，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)原理設(shè)計實(shí)驗方案，用符號表征反應(yīng)過程并解釋現(xiàn)象，繪制硫元素的價類二維圖，提升學(xué)生的實(shí)驗探究能力以及“變化觀念與平衡思想”等學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)習(xí)任務(wù)不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化一、自然界中硫的存在和轉(zhuǎn)化1．自然界中硫的存在（1）游離態(tài)的硫主要存在于火山口附近或地殼的巖層中。（2）化合態(tài)的硫廣泛存在于動植物體內(nèi)、海洋、大氣和地殼中：①動植物體內(nèi)：組成生命體的蛋白質(zhì)中含有硫；②巖層深處和海底的無氧環(huán)境中：金屬硫化物，如黃鐵礦（FeS2）、黃銅礦（CuFeS2）等；③地表附近的富氧環(huán)境中：硫酸鹽，如石膏（CaSO4·2H2O）、芒硝（Na2SO4·10H2O）等；④大氣中：少量的H2S、SO2、SO3等。2．自然界中不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化寫出上述轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式：①2H2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2SO2＋2H2O。②2SO2＋O22SO3。③SO3＋H2O=H2SO4。④S＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))SO2。二、實(shí)驗探究不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化1．硫元素的常見價態(tài)及性質(zhì)價態(tài)－20＋4＋6性質(zhì)只有還原性既有氧化性又有還原性只有氧化性實(shí)例H2S、S2－SSO2、H2SO3、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))SO3、H2SO4、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))2.實(shí)驗探究預(yù)期轉(zhuǎn)化選擇試劑實(shí)驗操作和現(xiàn)象實(shí)驗結(jié)論H2S二氧化硫、硫化氫、蒸餾水將H2S和SO2通入水中,生成淡黃色沉淀(或溶液變渾濁)SO2與H2S反應(yīng)生成單質(zhì)硫SO2SOH二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液將SO2通入新制氯水中,溶液淺黃綠色褪去;再向溶液中滴入氯化鋇溶液,產(chǎn)生白色沉淀二氧化硫在水中能被強(qiáng)氧化劑氧化為SOH2S濃硫酸、銅片加熱銅片和濃硫酸的混合物,有刺激性氣味氣體生成濃硫酸被金屬銅還原為SO2結(jié)論：不同價態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化主要是通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。上述轉(zhuǎn)化中利用氧化劑，可將硫元素從低價態(tài)轉(zhuǎn)化到高價態(tài)；利用還原劑，可將硫元素從高價態(tài)轉(zhuǎn)化到低價態(tài)。[閃問]濃硫酸具有強(qiáng)的氧化性，SO2具有強(qiáng)的還原性，兩者會發(fā)生氧化還原反應(yīng)嗎？能用濃硫酸干燥SO2氣體嗎？提示：＋6價S與＋4價S中間無價態(tài)，不能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此盡管SO2為還原性氣體，仍可以用濃硫酸干燥。思考：不同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，相同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是如何實(shí)現(xiàn)的呢？寫出②、③、④反應(yīng)的化學(xué)方程式：提示：②H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O；③Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑；④SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3。結(jié)論：相同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過加入酸、堿反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。1．硫及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系2．不同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，相同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化通過加入酸、堿反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。（1）不同價態(tài)硫元素互相轉(zhuǎn)化“三原則一特殊”：三原則：鄰位價態(tài)原則、鄰價不氧化還原原則、歸中原則一特殊：當(dāng)遇到強(qiáng)氧化劑或強(qiáng)還原劑時，硫元素的化合價可能發(fā)生“跳位”變化。（2）相同價態(tài)硫元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化：[提醒]（1）＋6價S不一定具有強(qiáng)氧化性。濃硫酸中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))具有強(qiáng)氧化性，稀硫酸和Na2SO4中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))不具有強(qiáng)氧化性。（2）SO2不易被O2氧化，但亞硫酸、亞硫酸鹽易被O2氧化。（3）S2－和SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))只有在酸性溶液中才能發(fā)生反應(yīng)，2S2－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋6H＋=3S↓＋3H2O。[方法導(dǎo)引]化學(xué)實(shí)驗設(shè)計思路【典例】如圖是一種綜合處理SO2廢氣的工藝流程。下列說法正確的是（）A．操作Ⅱ發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋4H＋＋O2=2Fe3＋＋2H2OB．溶液b中陽離子只有Fe2＋C．溶液a轉(zhuǎn)化為溶液b的反應(yīng)中，SO2被氧化D．加入FeO可以使溶液c轉(zhuǎn)化為溶液a[解題思維]解答本題的思維流程如下：提取關(guān)鍵點(diǎn)（1）處理SO2廢氣（2）Fe2（SO4）3（3）溶液b通入空氣生成溶液c轉(zhuǎn)化知識點(diǎn)（1）處理SO2廢氣，SO2具有強(qiáng)的還原性（2）Fe2（SO4）3中Fe3＋具有氧化性（3）溶液b通入空氣生成溶液c，F(xiàn)e2＋被空氣氧化排除障礙點(diǎn)不清楚Fe3＋氧化SO2的反應(yīng)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律得出2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋【解析】選C。Fe3＋有氧化性，SO2有還原性，F(xiàn)e2（SO4）3被SO2還原為FeSO4，溶液b主要溶質(zhì)為FeSO4、H2SO4，可能含F(xiàn)e2（SO4）3或SO2，空氣中氧氣將FeSO4及可能存在的SO2氧化。操作Ⅱ發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4Fe2＋＋4H＋＋O2=4Fe3＋＋2H2O，A錯誤；操作Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋，溶液中陽離子有Fe2＋、H＋，若SO2少量，則還有Fe3＋，B錯誤；溶液a轉(zhuǎn)化為溶液b的反應(yīng)中，SO2被Fe3＋氧化，C正確；溶液c中含有Fe2（SO4）3、H2SO4等物質(zhì)，加入FeO后會生成FeSO4，D錯誤。[借題發(fā)揮]（1）改變角度：操作Ⅰ中SO2參加反應(yīng)時氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是1∶1嗎？提示：是。操作Ⅰ中SO2參加反應(yīng)時的化學(xué)方程式為SO2＋Fe2（SO4）3＋2H2O=2FeSO4＋2H2SO4，參加反應(yīng)時氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是1∶1。（2）氧化還原角度：根據(jù)以上工藝流程判斷Fe3＋、O2、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的氧化性強(qiáng)弱？提示：氧化性強(qiáng)弱O2>Fe3＋>SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。部分含硫物質(zhì)的類別與相應(yīng)的化合價關(guān)系如圖，下列推斷不合理的是（）A．b可與f反應(yīng)生成aB．b既可被氧化，也可被還原C．酸雨包括e→d的轉(zhuǎn)化D．d的濃溶液與Cu反應(yīng)可生成c【解析】選D。根據(jù)常見含硫物質(zhì)的類別與相應(yīng)化合價關(guān)系圖可以推知，a為S，b為SO2，c為SO3，d為H2SO4，e為H2SO3，f為H2S；b為SO2，f為H2S，兩者可發(fā)生歸中反應(yīng)生成S，故A正確；SO2中硫是＋4價，是中間價態(tài)，所以可被氧化，也可被還原，故B正確；硫酸型酸雨的形成過程之一：SO2溶于水生成H2SO3，H2SO3再被氧氣氧化為H2SO4，包括e→d的轉(zhuǎn)化，故C正確；濃H2SO4與Cu在加熱條件下反應(yīng)生成SO2，不能得到SO3，故D錯誤。1．物質(zhì)類別和核心元素的價態(tài)是學(xué)習(xí)元素及其化合物性質(zhì)的重要認(rèn)識視角。如圖是某元素的“價類二維圖”，其中單質(zhì)b是黃色固體，f、h均為正鹽，且焰色都是黃色。下列說法不正確的是（）A．a(chǎn)與少量O2反應(yīng)可以生成bB．用BaCl2溶液可以鑒別f和h的溶液C．e的濃溶液可用鋁槽車運(yùn)輸D．c能使品紅溶液褪色【解析】選B。單質(zhì)b是黃色固體，所以b是硫，f、h均為正鹽，且焰色都是黃色，根據(jù)示意圖可知a是H2S，c是SO2，d是SO3，e是硫酸，f是硫酸鈉，g是亞硫酸，h是亞硫酸鈉。硫化氫與少量氧氣反應(yīng)可生成S，A正確；亞硫酸鈉和硫酸鈉均能與氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀，不能用BaCl2溶液鑒別二者，B錯誤；常溫下鋁在濃硫酸中鈍化，因此濃硫酸可用鋁槽車運(yùn)輸，C正確；二氧化硫具有漂白性，能使品紅溶液褪色，D正確。2．（2022·舟山高一檢測）下列關(guān)于硫及其化合物的說法正確的是（）A．SO2、H2SO3均具有還原性，故濃硫酸均能氧化SO2和H2SO3B．H2S與濃硫酸在不同條件下反應(yīng)的氧化產(chǎn)物只能是SO2C．單質(zhì)eq\o(→,\s\up7(＋O2),\s\do5())氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O),\s\do5())酸eq\o(→,\s\up7(＋NaOH),\s\do5())鹽，硫元素能按照上述轉(zhuǎn)化關(guān)系直接轉(zhuǎn)化D．硫黃制備硫酸經(jīng)歷兩步：Seq\o(→,\s\up7(O2/點(diǎn)燃),\s\do5())SO3eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5())H2SO4【解析】選C。濃硫酸中S顯＋6價，SO2和H2SO3中S顯＋4價，＋4和＋6價的S處于相鄰價態(tài)，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，A錯誤；H2S與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化產(chǎn)物可能是S、SO2等，B錯誤；S與O2反應(yīng)生成SO2，SO2與水反應(yīng)生成H2SO3，H2SO3與NaOH反應(yīng)生成鹽，可實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，C正確；S與O2點(diǎn)燃生成SO2，不能直接生成SO3，D錯誤。3．亞硫酸鈉中＋4價的硫既有氧化性又有還原性?，F(xiàn)有試劑：氯水、硫化鈉溶液、亞硫酸鈉溶液、稀硫酸、氫氧化鈉溶液。（1）要證明亞硫酸溶液具有還原性，應(yīng)選用什么試劑？會觀察到什么現(xiàn)象？寫出反應(yīng)的離子方程式：____________________________________。（2）要證明亞硫酸鈉溶液具有氧化性，應(yīng)選用什么試劑？會觀察到什么現(xiàn)象？寫出反應(yīng)的離子方程式：_________________________________。（3）如何利用其他試劑通過實(shí)驗證明亞硫酸鈉已被氧化？實(shí)驗操作步驟實(shí)驗操作和實(shí)驗現(xiàn)象①②【解析】根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)，要證明Na2SO3有氧化性，則應(yīng)加入還原性試劑，反之，要加入氧化性試劑。Na2SO3與Na2S在酸性條件下反應(yīng)生成單質(zhì)S，堿性條件下不反應(yīng)。通過驗證亞硫酸鈉溶液中是否含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，即可確定