5.1.3不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化-高一化學(xué)講義（人教版2019）（原卷版）

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第一節(jié)不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化[學(xué)習目標]1.從宏觀和微觀角度認識硫及其重要化合物的性質(zhì)。2.從硫的化合價變化認識硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化及應(yīng)用。3.從實驗現(xiàn)象中找證據(jù)進行推理，認識硫及其化合物的性質(zhì)。4.從不同的角度探究硫及其重要化合物的性質(zhì)及制備實驗方案，并進行實驗操作驗證。5.關(guān)注與SO2有關(guān)的污染和環(huán)境保護，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念。課前預(yù)習課前預(yù)習知識點01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)的硫主要存在于附近或中。（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（）、黃銅礦（）等；③地表附近的富氧環(huán)境中：硫酸鹽，如石膏（）、芒硝（）等；④大氣中：少量的、、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：①。②。③。④。知識點02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)只有性既有性又有性只有性實例H2S、S2－SSO2、H2SO3、SO32－SO3、H2SO4、SO42－2．實驗探究不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化預(yù)期轉(zhuǎn)化選擇試劑實驗操作和現(xiàn)象實驗結(jié)論H2S→S二氧化硫、硫化氫、蒸餾水將H2S和SO2通入水中，生成色沉淀（或溶液變渾濁）SO2與H2S反應(yīng)生成SO2→SSO2→H2SO4二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液將SO2通入新制氯水中，溶液色褪去：再向溶液中滴入氯化鋇溶液，產(chǎn)生二氧化硫在水中能被強氧化劑氧化為H2SO4→SO2濃硫酸、銅片加熱銅片和濃硫酸的混合物，有氣味氣體生成濃硫酸被金屬銅還原為結(jié)論：不同價態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化主要是通過反應(yīng)實現(xiàn)的。上述轉(zhuǎn)化中利用氧化劑，可將硫元素從價態(tài)轉(zhuǎn)化到價態(tài)；利用還原劑，可將硫元素從價態(tài)轉(zhuǎn)化到價態(tài)。知識點總結(jié)知識點總結(jié)知識點一：自然界中硫的存在和轉(zhuǎn)化1．硫元素的存在形態(tài)(1)在自然界中硫元素主要以化合態(tài)形式存在，如組成生命體的蛋白質(zhì)中含有硫。在巖層深處和海底的無氧環(huán)境下，通常以硫化物的形式存在，如黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)。在地表附近，硫化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，如石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等。(2)游離態(tài)的硫存在于火山口附近或地殼的巖層中。2．硫的轉(zhuǎn)化火山口附近的硫單質(zhì)會被大氣中的氧氣氧化成二氧化硫，二氧化硫可被進一步氧化成三氧化硫。知識點二：常見硫的價態(tài)及轉(zhuǎn)化1．硫元素常見的化合價有－2、0、＋4和＋6，可以通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)不同價態(tài)含硫物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。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)。2．硫的不同價態(tài)所對應(yīng)的常見化合物(1)含有－2價硫的物質(zhì)有酸：H2S，鹽：Na2S、NaHS等。(2)含有＋4價硫的物質(zhì)有氧化物：SO2，酸：H2SO3，鹽：Na2SO3、NaHSO3等。(3)含有＋6價硫的物質(zhì)有氧化物：SO3，酸：H2SO4，鹽：Na2SO4、NaHSO4等。3．不同價態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化不同價態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化主要通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)。上述轉(zhuǎn)化中，從左到右，硫元素化合價升高，需加入氧化劑。從右到左，硫元素化合價降低，需加入還原劑。4．相同價態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化以上兩種轉(zhuǎn)化關(guān)系均屬于相同價態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化，從左到右的轉(zhuǎn)化，加入堿可以實現(xiàn)；從右到左的轉(zhuǎn)化，加入酸可以實現(xiàn)?！敬笳锌偨Y(jié)】1.硫及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律(1)相同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過酸、堿反應(yīng)實現(xiàn)的如：②H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O；③Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑；④SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3。(2)不同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)的當硫元素的化合價升高或降低時，一般升高或降低到其相鄰的價態(tài)，即臺階式升降，可用圖表示2.①同種元素相鄰價態(tài)的粒子間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。②當硫元素的高價態(tài)粒子與低價態(tài)粒子反應(yīng)時，一般生成中間價態(tài)，如2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4=3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。3.從硫元素的“價類二維圖”理清硫單質(zhì)及化合物化合價與氧化性、還原性之間的關(guān)系4.自然界中硫元素的轉(zhuǎn)化5.硫及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1．不同價態(tài)硫的氧化性和還原性的關(guān)系2．不同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)，相同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化通過加入酸、堿反應(yīng)實現(xiàn)。（1）不同價態(tài)硫元素互相轉(zhuǎn)化“三原則一特殊”：①三原則：鄰位價態(tài)原則、鄰價不氧化還原原則、歸中原則②一特殊：當遇到強氧化劑或強還原劑時，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：6.（1）+6價S一定有氧化性，但是不一定具有強氧化性。濃硫酸中SO42－具有強氧化性，稀硫酸和Na2SO4中SO42－不具有強氧化性。（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－+SO32－+6H+3S↓+3H2O。7.化學(xué)實驗設(shè)計思路典型例題典型例題【例1】常溫下單質(zhì)硫主要以S8形式存在。加熱時，S8會轉(zhuǎn)化為S6、S4、S2等。當溫度達到750℃時，硫蒸氣主要以S2形式存在(占92%)。下列說法中正確的是() A．S8轉(zhuǎn)化為S6、S4、S2屬于物理變化B．不論哪種硫分子，完全燃燒時都生成二氧化硫C．S2、S4、S6、S8都是硫元素形成的單質(zhì)，為同種物質(zhì)D．把硫單質(zhì)在空氣中加熱到750℃即得S2【答案】B【解析】S2、S4、S6、S8互為同素異形體，燃燒產(chǎn)物均為二氧化硫【例2】硫黃在空氣中燃燒生成氣體甲，甲溶于水得溶液乙，向乙溶液中滴加溴水，溴水褪色，乙變成丙。在丙里加入Na2S生成氣體丁，把丁通入乙得到沉淀戊。甲、乙、丙、丁、戊均含有硫元素，則它們正確的順序是()A．SO3H2SO4H2SO3H2SSB．SO2H2SO3H2SO4H2SSO3C．SO3H2SO4H2SO3SO2Na2S2O3D．SO2H2SO3H2SO4H2SS【答案】D【解析】題干中描述的關(guān)系依次為S＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))SO2、SO2＋H2O=H2SO3、H2O＋H2SO3＋Br2=2HBr＋H2SO4、Na2S＋H2SO4=Na2SO4＋H2S↑、2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O，則甲、乙、丙、丁、戊依次為SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S。【例3】硫元素的價類二維圖如圖所示。下列說法錯誤的是()A．a(chǎn)與c、d、e都有可能反應(yīng)生成bB．d溶液久置于空氣中會生成e，溶液的pH減小C．g與f之間也可能發(fā)生反應(yīng)D．銅與e的濃溶液共熱產(chǎn)生的氣體通入BaCl2溶液中，無明顯現(xiàn)象【答案】C【解析】根據(jù)化合價以及物質(zhì)的類別可知a為H2S、b為S、c為SO2、d為H2SO3、e為H2SO4、f含有SOeq\o\al(2－,3)或HSOeq\o\al(－,3)、g含有SOeq\o\al(2－,4)或HSOeq\o\al(－,4)。a為H2S，可以和SO2、H2SO3、H2SO4發(fā)生歸中反應(yīng)生成硫單質(zhì)，A正確；H2SO3具有較強的還原性，在空氣中久置會被氧氣氧化成硫酸，硫酸酸性更強，pH更小，B正確；g為硫酸鹽，f為亞硫酸鹽，硫元素化合價相鄰，不反應(yīng)，C錯誤；銅與濃硫酸共熱產(chǎn)生氣體SO2，SO2通入BaCl2溶液中，不能發(fā)生反應(yīng)，所以無明顯現(xiàn)象，D正確?！纠?】含硫煤燃燒會產(chǎn)生大氣污染物,為防治該污染,某工廠設(shè)計了新的治污方法,同時可得到化工產(chǎn)品,該工藝流程如圖所示,下列敘述不正確的是() A．該過程中可得到化工產(chǎn)品H2SO4B．該工藝流程是除去煤燃燒時產(chǎn)生的SO2C．該過程中化合價發(fā)生改變的元素只有Fe和SD．圖中涉及的反應(yīng)之一為Fe2(SO4)3+SO2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4【答案】C【解析】根據(jù)工藝流程圖可知,該工藝中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2(SO4)3+SO2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4，該工藝不僅吸收了二氧化硫,還得到了化工產(chǎn)品硫酸，A、D兩項正確:根據(jù)上述分析可知該工藝流程是除去煤燃燒時產(chǎn)生的SO2，B項正確;該過程中化合價發(fā)生變化的元素有氧、鐵、硫，C項錯誤?！纠?】我國科學(xué)家研究了活性炭催化條件下煤氣中的H2S和Hg的協(xié)同脫除，部分反應(yīng)機理如圖(吸附在催化劑表面的物種用*標注)。有關(guān)該過程的敘述錯誤的是()A．產(chǎn)生清潔燃料H2B．H2S脫除率為100%C．H2S既被氧化又被還原D．脫Hg反應(yīng)為Hg＋S=HgS【答案】B【解析】H2S被吸附在催化劑活性炭表面形成H原子，H原子與H原子成鍵生成H2，A正確；由圖可知，H2S分解產(chǎn)生的H2和S單質(zhì)會再次生成H2S，脫除率小于100%，B錯誤；由圖可知，H2S生成S單質(zhì)的過程中，硫元素的化合價升高，被氧化，H2S生成H2的過程中，H元素化合價降低，被還原，C正確；該過程是H2S和Hg的協(xié)同脫除，故生成的S單質(zhì)與Hg反應(yīng)生成HgS，D正確。強化訓(xùn)練強化訓(xùn)練1．已知X為一種常見酸的濃溶液，能使蔗糖變黑。A與X反應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中反應(yīng)條件及部分產(chǎn)物均已略去，則下列有關(guān)說法正確的是A．X使蔗糖變黑主要體現(xiàn)了X的強氧化性B．若A為鐵，則室溫下X與A不發(fā)生反應(yīng)C．若A為碳單質(zhì)，將氣體B通入溴水褪色，證明B有漂白性D．工業(yè)上，B轉(zhuǎn)化為D的反應(yīng)條件為加熱、常壓、催化劑2．可以用于鑒別CO2和SO2的試劑是A．澄清石灰水 B．紫色石蕊試液 C．品紅溶液 D．Ba(OH)23．H2S氣體通入下列物質(zhì)中能產(chǎn)生黃色沉淀的是A．SO2 B．NaOH溶液 C．鹽酸 D．NaCl溶液4．硫酸能在金星的上層大氣中找到。硫酸在金星大氣中較高較冷的地面為液體，厚厚的、離星球表面約45~70公里的硫酸云層覆蓋整個星球表面。大氣不斷地釋放出酸雨。下列敘述正確的是A．濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氫氣、氧氣、氨氣等氣體，但不能干燥有較強還原性的、等氣體B．濃硫酸與單質(zhì)硫反應(yīng)的方程式為，在此反應(yīng)中，濃硫酸既表現(xiàn)了強氧化性又表現(xiàn)了酸性C．常溫下能夠用鐵、鋁等容器盛放濃，是因為濃的強氧化性使其鈍化D．把足量銅粉投入到只含的濃硫酸中，得到氣體體積在標準狀況下為5．化學(xué)與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。下列說法正確的是A．廢舊電池屬于有害垃圾，不可隨意丟棄，需掩埋處理B．燃煤時加入生石灰，可將最終轉(zhuǎn)化為，減少酸雨的形成C．汽車尾氣的氮氧化物是汽油或柴油不完全燃燒造成的D．淀粉溶液、氫氧化鐵膠體均具有丁達爾效應(yīng)6．下列物質(zhì)的俗稱與其對應(yīng)的化學(xué)式一致的是A．石膏——CaCO3 B．金剛砂——SiO2C．鋇餐——BaSO4 D．明礬——CuSO4·5H2O7．下列關(guān)于硫及其化合物的說法正確的是A．單質(zhì)硫難溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳B．濃硫酸具有吸水性，可以干燥、等氣體C．二氧化硫有毒，不可用作食品添加劑D．二氧化碳和三氧化硫均可由兩種單質(zhì)直接化合而成8．下列變化過程中，氣體被還原的是A．硫化氫使亞硫酸溶液產(chǎn)生淡黃色渾濁 B．一氧化碳高溫下使氧化銅變紅色C．氯氣使溴化鉀溶液變黃 D．氨氣使氯化鋁溶液出現(xiàn)白色沉淀9．我國有著悠久的文明歷史。古代以綠礬(FeSO4?7H2O)為原料制備硫酸和硝酸的過程如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是A．硫酸亞鐵煅燒分解得到的X、SO3、SO2的物質(zhì)的量之比為1∶1∶1B．SO3與NO2均屬于酸性氧化物，與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸C．制備硝酸的過程利用了硫酸的難揮發(fā)性D．吸收SO3時，用98.3%濃硫酸吸收效果比水好10．下列說法正確的是（

）A．用鉑絲蘸取某溶液在無色火焰上灼燒，火焰呈黃色，則該溶液中有Na+、無K+B．向某溶液中加入足量鹽酸，產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則該溶液中一定含有COC．向某溶液中加入鹽酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，則該溶液中定含有SOD．向某溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，再加稀硝酸沉淀不溶解，則該溶液中一定含有Cl11．下圖表示部分含硫物質(zhì)類別與化合價關(guān)系。其中推斷合理的是A．a(chǎn)轉(zhuǎn)化為b的過程一定需要加入新的氧化劑B．c、d均可用濃的f溶液進行干燥C．e的漂白性不穩(wěn)定，能使石蕊褪色，加熱后石蕊會恢復(fù)原有顏色D．可實現(xiàn)c→d→f→c的循環(huán)轉(zhuǎn)化12．某同學(xué)用含有鐵銹（Fe2O3）的廢鐵屑來制取氯化鐵晶體的裝置（省略夾持裝置，氣密性已檢查）如圖所示。下列推斷不合理的是（

）A．燒杯中H2O2溶液的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋B．A中存在氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵的反應(yīng)C．利用B裝置不能準確測量生成氫氣的體積D．將反應(yīng)后的溶液放入燒杯中再通入少量SO2，則溶液顏色立即由棕黃色變?yōu)闇\綠色13．通過一步反應(yīng)能實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化的是A．Si→SiO2→H2SiO3→Na2SiO3 B．S→SO3→H2SO4→Na2SO4C．Na→NaOH→Na2CO3→NaCl D．Al→Al2O3→Al(OH)3→NaAlO214．下列物質(zhì)轉(zhuǎn)化在給定條件下不能實現(xiàn)的是A．MgCl2Mg(OH)2MgOB．CCOCO2C．FeFeCl2FeCl3D．SO2NH4HSO3(NH4)2SO315．中學(xué)常見物質(zhì)A、B、C、D、E、X，存在下圖轉(zhuǎn)化關(guān)系部分生成物和反應(yīng)條件略去。下列推斷不正確的是

A．若D是一種強堿，則A、C均可與X反應(yīng)生成DB．若D是一種強酸，則A既可以是單質(zhì)，也可以是化合物，且D可與銅反應(yīng)生成B或CC．若D為NaCl，且A可與C反應(yīng)生成B，則E可能是D．若D是一種白色沉淀，在空氣中最終變?yōu)榧t褐色，則A可能是鐵16．某化學(xué)實驗興趣小組的同學(xué)用如圖裝置通入SO2氣體進行實驗。(1)請?zhí)顚懕碇锌崭瘢汗苤忻藁ǖ奈恢芒佗冖勖藁ń≡噭┢芳t溶液淀粉和碘水混合液氫硫酸現(xiàn)象褪色黃色沉淀體現(xiàn)SO2的性質(zhì)漂白性氧化性(2)寫出③中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：。17．補齊物質(zhì)及其用途的連線。18．含硫化合物的種類很多，現(xiàn)有H2SO4、H2SO3、SO2、Na2SO3、BaSO4、CuSO4、Na2SO4這7種常見的含硫化合物?；卮鹣铝袉栴}：(1)H2SO3轉(zhuǎn)化為硫酸是酸雨形成的重要過程之一，寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式：。(2)常溫下，將鐵棒置于濃硫酸中，無明顯現(xiàn)象，課本上解釋為發(fā)生了鈍化，但有人認為未發(fā)生反應(yīng)。為驗證此過程，某同學(xué)經(jīng)過思考，設(shè)計了如下實驗：將經(jīng)濃硫酸處理過的鐵棒洗凈后置于CuSO4溶液中，若鐵棒表面，則發(fā)生了鈍化；若鐵棒表面，則未發(fā)生反應(yīng)。(3)Na2SO3吸收法是治理SO2污染的一種方法，其原理為(用化學(xué)方程式表示)。(4)為了減少SO2的污染并變廢為寶，我國正在探索在一定條件下用CO還原SO2得到單質(zhì)硫的方法來除去SO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。19．硫的化合物在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。根據(jù)所學(xué)知識，回答下列問題：(1)某興趣小組為探究的還原性做了如圖實驗。①通入足量后，裝置B中的現(xiàn)象是，裝置C的作用是。②該小組同學(xué)認為與溶液發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)。寫出與溶液反應(yīng)的離子方程式：。(2)鉻是環(huán)境中的一種主要污染物，可以用焦亞硫酸鈉()處理含鉻酸性廢水(含有)，其反應(yīng)為，反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為。(3)具有多種性質(zhì)。①濃使蔗糖變黑，體現(xiàn)了濃具有性。②濃在加熱條件下可與碳單質(zhì)反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：。③過量的鋅與一定量濃反應(yīng)，隨著硫酸溶液變稀得到的兩種氣體產(chǎn)物依次為