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文檔簡介
第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第一節(jié)硫及其化合物在新聞報道中,我們經(jīng)常聽到有關(guān)酸雨的報道。酸雨對我們的環(huán)境和生活產(chǎn)生了巨大的影響,今天我們學(xué)習(xí)一種會導(dǎo)致酸雨污染的物質(zhì)---硫硫是一種重要的非金屬元素,位于元素周期表的第三周期、第VIA族。硫原子的最外電子層有6個電子,在化學(xué)反應(yīng)中容易得到2個電子,形成-2價硫的化合物。與同主族的氧元素相比,硫元素的原子多一個電子層,得電子能力相對較弱,而失電子能力則相對較強。這也是我們在富含氧氣的地表附近找到的含硫化合物中,硫常常為+4價或+6價,而氧為-2價的原因?;鹕絿娍谔幍牧蛄蛟卦谧匀唤缰械拇嬖谛问?/p>
(1)游離態(tài):硫單質(zhì)俗名______,主要存在于_______附近或地殼的巖層里。
(2)化合態(tài):主要以金屬硫化物和硫酸鹽的形式存在,如硫鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)、石膏(____________)和芒硝(Na2SO4·10H2O)等。硫黃火山口CaSO4·2H2O?硫的存在一硫和二氧化硫1.硫的物理性質(zhì)
硫(俗稱硫黃)是一種_____色晶體,質(zhì)脆,易研成粉末。硫難溶于水,微溶于酒精,易溶于____________。黃二硫化碳數(shù)據(jù)硫熔點:113℃沸點:445℃密度:2.06g/cm3?硫的化學(xué)性質(zhì)硫的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,能與許多金屬單質(zhì)及非金屬單質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。①跟金屬反應(yīng)鐵
Fe+SFeS(黑色)△硫化亞鐵銅2Cu+S
Cu2S(黑色)△硫化亞銅汞
Hg+SHgS(除汞)硫的氧化性較弱,與Cu、Fe等變價金屬反應(yīng)生成低價的硫化物。②跟非金屬反應(yīng)S+H2H2S△反應(yīng)現(xiàn)象:臭雞蛋氣味硫化氫S+O2
SO2點燃
反應(yīng)現(xiàn)象:(火焰)空氣中:淡藍色,
純氧中:明亮藍紫色硫在氧氣中燃燒③跟非金屬反應(yīng)3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2OS+2H2SO4
(濃)3SO2↑+2H2O思考(1)S、Cl2與Fe、Cu反應(yīng)的產(chǎn)物有何差異?原因是什么?硫是一種弱氧化劑,與可變價金屬
(如Fe、Cu)反應(yīng)時,生成低價金屬硫化物,而Cl2的氧化性強于S,與可變價金屬作用,生成高價態(tài)氯化物。(2)如何洗滌附著在試管內(nèi)壁上的硫?可用CS2或熱NaOH溶液洗滌試管內(nèi)壁的硫。2.硫的氧化物——SO2①物理性質(zhì):無色有刺激性氣味的有毒氣體,密度比空氣大,易液化,易溶于水。在通常情況下,1體積水可以溶解40體積SO2(1∶40)。②化理性質(zhì):SO2是一種酸性氧化物SO2中硫元素為+4價,屬于中間價態(tài),SO2既有還原性又有氧化性.【實驗5-1】
如圖5-2所示,把充滿SO2、塞有橡膠塞的試管倒立在水中,在水面下打開橡膠塞,觀察試管內(nèi)頁面的上升。待液面高度不再明顯變化時,在水下用橡膠塞塞緊試管口,取出試管,用pH試紙測定溶液的酸堿度(保留該溶液供實驗5-2使用)。實驗現(xiàn)象:SO2溶于水,生成亞硫酸(H2SO3),溶液顯酸性.亞硫酸不穩(wěn)定,同時又容易分解,生成二氧化硫和水?;瘜W(xué)上通常把向生成物方向進行的反應(yīng)叫做正反應(yīng),向反應(yīng)物方向進行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。像這種在同一條件下,既能向正反應(yīng)方向進行,同時又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng),叫做可逆反應(yīng)。二氧化硫與水的反應(yīng)就可以表示為:__________________________________SO2+H2OH2SO3注意:形成的亞硫酸在空氣中長時間放置會發(fā)生反應(yīng):_________________________________________
2H2SO3+O2=2H2SO4二氧化硫在適當(dāng)?shù)臏囟炔⒂写呋瘎┐嬖诘臈l件下,可以被氧氣氧化,生成三氧化硫。三氧化硫也是一種酸性氧化物,溶于水時與水發(fā)生劇烈反應(yīng),生成硫酸。2SO2+O2SO3催化劑△SO2+H2O=H2SO4二氧化硫還能與硫化氫反應(yīng),生成硫和水。SO2+2H2S=3S↓+2H2O從以上反應(yīng)可以看出,二氧化硫既具有氧化性又具有還原性。
①酸性氧化物通性c.與堿反應(yīng):與NaOH溶液反應(yīng):_______________________________.a.與H2O反應(yīng):________________________b.與堿性氧化物反應(yīng)與CaO反應(yīng):________________.SO2+H2O?H2SO3CaO+SO2=CaSO3SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O②氧化性:與H2S反應(yīng):________________________.SO2+2H2S=3S↓+2H2O③還原性:SO2能被O2、X2(Cl2、Br2、I2)、KMnO4(H+)
溶液等強氧化劑氧化。b.與X2反應(yīng):______________________________c.5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+a.與O2反應(yīng):__________________,該反應(yīng)為可逆反應(yīng).X2+SO2+2H2O=2HX+H2SO4
2SO2+O2SO3催化劑△【實驗5-2】用試管取2mL在實驗5-1中得到的溶液,向其中滴入1~2滴品紅溶液,振蕩,觀察溶液的顏色變化。然后加熱試管,注意通風(fēng),再觀察溶液的變化。(如圖5-3)實驗現(xiàn)象:
加入品紅后,紅色逐漸消失;加熱后,又恢復(fù)紅色結(jié)論:
二氧化硫具有漂白性,會生成不穩(wěn)定的化合物,加熱化合物分解,又會恢復(fù)紅色。注意:
SO2遇到紫色石蕊試液,紫色石蕊試液變紅不褪色。SO2可與某些有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì),但見光、加熱或長時間放置,不穩(wěn)定物質(zhì)又分解為原有色物質(zhì)和SO2。④漂白性漂白原理SO2+H2O+有色物質(zhì)→化合不穩(wěn)定無色物質(zhì)→有色物質(zhì).△SO2的漂白性二氧化硫具有漂白作用,工業(yè)上常用二氧化硫來漂白紙漿、毛、絲等。二氧化硫的漂白作用是由于它能與某些有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)。這些無色物質(zhì)容易分解而使有色物質(zhì)恢復(fù)原來的顏色。此外,二氧化硫可用于殺菌消毒,還是一種食品添加劑。資料卡片~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~食品中的二氧化硫食品中添加適量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用。例如,在葡萄酒釀制過程中,葡萄汁中某些細菌的繁殖會影響發(fā)酵,添加適量的二氧化硫可以起到殺菌的作用。二氧化硫又是一種抗氧化劑,能防止葡萄酒中的一些成分被氧化,起到保質(zhì)作用,并有助于保持葡萄酒的天然果香味。盡管二氧化硫在蜜餞、干果、食糖、果酒等食品的加工中起著重要作用,但如果使用不當(dāng)就有可能造成食品中二氧化硫的殘留量超標(biāo)從而對人體健康造成不利影響。為保證消費者健康,我國在食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了二氧化硫在食品中的使用范圍和最大使用量,如二氧化硫用于葡萄酒的最大使用量為0.25g/L。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~⑤各物質(zhì)漂白性比較氧化型加合型吸附型物質(zhì)HClO、Ca(ClO)2Na2O2、H2O2SO2活性炭原理將有色物質(zhì)氧化成無色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)較大表面積,吸附有色物質(zhì)效果永久暫時永久實質(zhì)氧化還原反應(yīng)非氧化還原反應(yīng)物理性質(zhì)?二氧化硫的制法1)原理:Na2SO3+H2SO4(濃)=Na2SO4
+H2O+SO2↑2)原料:亞硫酸鈉粉末和濃硫酸3)發(fā)生裝置:固+液4)除雜裝置:濃硫酸5)收集裝置:向上排空氣法6)尾氣處理裝置:用氫氧化鈉溶液吸收SO2?SO2的污染①
SO2有刺激性氣味,有毒,排入空氣中會污染空氣②SO2和NO2是形成酸雨的主要物質(zhì)
③
酸雨的PH值小于5.6正常雨水的PH=5.6,是因為溶有CO2探討:酸雨的形成過程④酸雨的防治:開發(fā)新能源,安裝工業(yè)脫硫裝置,尾氣處理。?硫的氧化物——SO3(1)物理性質(zhì):SO3的熔點16.8℃,沸點44.8℃,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO3為固態(tài)。
(2)化學(xué)性質(zhì)——酸性氧化物的通性:
①與H2O反應(yīng):SO3+H2O=H2SO4②與CaO反應(yīng):SO3+CaO=CaSO4③與Ca(OH)2溶液反應(yīng):SO3+Ca(OH)2=CaSO4↓+H2O?H2S氣體①硫化氫是一種無色、有臭雞蛋氣味的氣體,劇毒。②水溶液的弱酸性(氫硫酸)H2S?H++HS-,HS-
?H++S2-
③還原性:H2S能被SO2、O2、Cl2、Fe3+等氧化
2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl,
SO2+2H2S=3S↓+2H2O氧化產(chǎn)物一般是S,相鄰價態(tài)變化!④可燃性:O2+2H2S═══2S+2H2O點燃3O2+2H2S═══2SO2+2H2O點燃隨堂練習(xí)1.下列物質(zhì)中,不能由單質(zhì)直接化合生成(
)①CuS②FeS③SO3④H2S⑤FeCl2A.①③⑤B.①②③⑤C.①②④⑤ D.全部A【分析】①Cu和S反應(yīng)生成Cu2S;
②FeS可以由兩者反應(yīng)生成;
③S和O2反應(yīng)生成SO2;④H2S可以由兩者反應(yīng)生成;
⑤Fe和Cl2反應(yīng)生成FeCl3。解析2.
將SO2分別通入下表所列的溶液中,填寫有關(guān)問題.反應(yīng)物反應(yīng)現(xiàn)象SO2的性質(zhì)溴水褪色還原性酸性KMnO4溶液褪色還原性氫硫酸(H2S溶液)有淡黃色物質(zhì)生成氧化性滴有酚酞NaOH溶液褪色酸性氧化物石蕊溶液變紅水溶液酸性品紅溶液褪色漂白性3.下列實驗中能證明某氣體一定為SO2的是(
)①使澄清石灰水變渾濁;②使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅;③使品紅溶液褪色;④通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,該沉淀溶于稀鹽酸;⑤通入溴水中,能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀產(chǎn)生。A.都能證明B.都不能證明C.③④⑤均能證明 D.只有⑤能證明D解析解析:選D。①二氧化碳也能使澄清石灰水變渾濁;②酸性氣體都能使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅,如HCl;③有氧化性的氣體也可以使品紅溶液褪色,如氯氣;④二氧化碳通入足量氫氧化鈉溶液中能生成碳酸鈉,再加入氯化鋇溶液也產(chǎn)生溶于稀鹽酸的白色沉淀。⑤SO2與溴水反應(yīng)的化學(xué)方程式為:SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀產(chǎn)生,可證明有SO42-生成,兩種現(xiàn)象結(jié)合可以證明氣體為SO2。二、硫酸下圖濃硫酸的稀釋,哪個是正確的???一、硫酸的物理性質(zhì)硫酸(1)純硫酸是一種無色油狀液體,沸點高,難揮發(fā)。(2)沸點:338℃
(難揮發(fā)酸),
密度:密度為1.84g/cm3
(比水大).(3)溶解性:濃H2SO4與水以_______比互溶,溶解時可
放出大量的熱.任意(4)濃硫酸的稀釋方法:將___________沿器壁慢慢注入
_____中,并用玻璃棒不斷攪拌。濃硫酸水
?二、硫酸的制備硫酸是重要的化工原料,可用于生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料和鹽類等。工業(yè)上一般以硫黃或其他含硫礦物(如黃鐵礦)為原料來制備硫酸。金屬冶煉時產(chǎn)生的含二氧化硫廢氣經(jīng)回收后也可用于制備硫酸。1.生產(chǎn)原理:4FeS2+11O2
════2Fe2O3+8SO2高溫(S+O2
════SO2)點燃2SO2+O2SO3催化劑△SO3+H2O════H2SO42.反應(yīng)化學(xué)方程式:
?三、硫酸的化學(xué)性質(zhì)1.稀硫酸的性質(zhì)硫酸的稀溶液可以完全電離:__________________________H2SO4══2H++SO42-硫酸在水里很容易電離出氫離子,具有酸性。2.稀硫酸具有酸的五個通性:①跟酸堿指示劑反應(yīng);②跟活潑金屬反應(yīng);③跟堿性氧化物反應(yīng);④跟堿起中和反應(yīng);⑤跟某些鹽反應(yīng)。3.濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)①濃硫酸:主要以分子形式存在,所以具有和稀硫酸不同的化學(xué)性質(zhì)。濃硫酸還具有很強的吸水性和脫水性等特殊的性質(zhì)。它能吸收存在于周圍環(huán)境中的水分,也能將蔗糖、紙張、棉布和木材等有機物中的氫和氧按水的組成比脫去.②吸水性:(做干燥劑)吸收游離的水
常用來干燥中性氣體和酸性氣體:H2、O2、CO2、SO2、Cl2、HCl等.不能用濃硫酸干燥的氣體有:堿性氣體—NH3、還原性氣體—H2S、HBr、HI.③脫水性:將有機物中的氫、氧元素按2∶1的比例脫去。如:蔗糖脫水。(圖示如下)現(xiàn)象:蔗糖顏色逐漸變黑,混合物體積迅速膨脹,產(chǎn)生
有刺激性氣味氣體.反應(yīng)方程式如下:__________________________________________C12H22O11═════12+11H2O濃硫酸濃硫酸還具有很強的氧化性,能氧化大多數(shù)金屬單質(zhì)和部分非金屬單質(zhì)?!緦嶒?-3】在帶導(dǎo)管的橡膠塞側(cè)面挖一個凹槽,并嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲。在試管中加入2mL濃硫酸,塞好橡膠塞使銅絲與濃硫酸接觸。加熱,將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液觀察實驗現(xiàn)象。向外拉銅絲,終止反應(yīng)。冷卻后,將試管里的物質(zhì)慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里,觀察溶液的顏色.注意濃硫酸具有很強的腐蝕性,在實驗中應(yīng)注意安全防護!增大接觸面積,加快反應(yīng)速率1.將銅片改為銅絲有什么好處?反應(yīng)注意事項:2.現(xiàn)象:銅絲由紅色變黑色,逐漸溶解,產(chǎn)生無色、有
刺激性氣味的氣體。3.調(diào)節(jié)銅絲的高度,減少SO2
對環(huán)境的污染4.冷卻后,把試管里的液體倒入盛有水的試管里得到藍
色溶液。(得到了什么?)CuSO4反應(yīng)解讀:在加熱條件下,濃硫酸和銅反應(yīng),生成硫酸銅,SO2和H2O。在這個反應(yīng)里,濃硫酸氧化了銅,自身被還原成二氧化硫。濃硫酸是氧化劑,銅是還原劑。2H2SO4(濃)+Cu═══CuSO4+SO2↑+2H2O△在上述反應(yīng)中,硫酸表現(xiàn)出了__________和______。強氧化性酸性④強氧化性:(1)冷的濃H2SO4,如遇鐵、鋁等鈍化(2)加熱時濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應(yīng),生成_________________本身一般被還原成______。高價金屬硫酸鹽汽車鐵罐拉濃硫酸SO2⑤濃硫酸與C的反應(yīng)以及產(chǎn)物檢驗:在加熱時,濃硫酸也能與木炭發(fā)生反應(yīng),生成二氧化碳、二氧化硫和水。2H2SO4(濃)+C════
2SO2↑+CO2↑+2H2O△還原劑氧化劑思考:如何用實驗方法證明木炭與濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物?檢驗SO2品紅KMnO4石灰水品紅
無水硫酸銅檢驗水除去SO2檢驗CO2檢驗SO2是否除盡C和濃硫酸產(chǎn)物檢測思考與討論(1)硫酸具有酸的哪些共同的性質(zhì)?請舉例寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。與活潑金屬反應(yīng)如:Fe+2H+=Fe2++H2↑與堿性氧化物作用如:MgO+2H+=Mg2++H2O與堿作用如:H++OH-=H2O與鹽作用如:CO32-+2H+=H2O+CO2↑(2)實驗室用硫酸與金屬反應(yīng)制取氫氣時,往往用稀硫酸,而不用濃硫酸,只是為什么?濃硫酸不能得到氫氣資料卡片~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~硫酸鹽硫酸鈣自然界中的硫酸鈣常以石膏(CaSO4?2H2O)的形式存在。石膏被加熱到150℃時,會失去所含大部分結(jié)晶水而變成熟石膏(2CaSO4?H2O)。熟石膏與水混合成糊狀物后會很快凝固,重新變成石膏。利用這種性質(zhì),石膏可被用來制作各種模型和醫(yī)療用的石膏繃帶。在工業(yè)上,石膏還被用來調(diào)節(jié)水泥的硬化速率。硫酸鋇自然界中的硫酸以重晶石(BaSO4)的形式存在。重晶石是生產(chǎn)其他領(lǐng)鹽的原料。硫酸鋇不溶于水和酸,且不容易被X射線透過,因此在醫(yī)療上可被用作消化系統(tǒng)X射線檢查的內(nèi)服藥劑,俗稱“鋇餐”.硫酸銅硫酸銅(CuSO4)是白色的粉末,結(jié)合水后會變成藍色晶體,俗稱膽磯(CuSO4?5H2O)。硫酸銅的這一性質(zhì)可以用來檢驗酒精中是否含少量水。膽磯可以和石灰乳混合制成一種常用的農(nóng)藥——波爾多液。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
?四、硫酸鹽一些含_________________叫做礬。膽礬_______________,綠礬________________,皓礬_______________,明礬_________________,生石膏_____________,熟石膏_______________,
重晶石_____________。結(jié)晶水的硫酸鹽CuSO4·5H2OFeSO4·7H2OZnSO4·7H2OKal(SO4)2·12H2OBaSO42CaSO4·H2OCaSO4·2H2O隨堂練習(xí)1.下列溶液中通入SO2一定不會產(chǎn)生沉淀的是(
)A.Ba(OH)2
B.Ba(NO3)2C.Na2S D.BaCl2D【分析】A中生成BaSO3,B中生成BaSO4,C中有S生成。解析2.下列關(guān)于濃硫酸的敘述正確的是()A.濃硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖炭化B.濃硫酸在常溫下可迅速與銅片反應(yīng)放出二氧化硫
氣體C.濃硫酸是一種干燥劑,能夠干燥氨氣、氫氣等氣體D.濃硫酸在常溫下能夠使鐵、鋁等金屬鈍化D解析【分析】
A、蔗糖炭化是濃硫酸脫水性;B、濃硫酸和銅反應(yīng)需要加熱;C、濃硫酸不能干燥氨氣;D、濃硫酸可以使鐵、鋁鈍化.3.足量Cu與2mol的濃硫酸反應(yīng),在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下制得的SO2
體積為什么小于22.4L?答:因為濃硫酸消耗變?yōu)橄×蛩?,不與銅反應(yīng),所以在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下制的SO2體積小于22.4L。4.硫酸廠有一輛存放過濃硫酸的鐵槽車。某工人違反操作規(guī)程,邊吸煙邊用水沖洗鐵槽車,結(jié)果發(fā)生了爆炸。下列對引起爆炸的原因說法正確的是()A.
濃硫酸遇明火爆炸B.
濃硫酸遇水發(fā)熱爆炸C.鐵與水(常溫下)反應(yīng)產(chǎn)生的氧化物爆炸D.
稀釋后的硫酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在空氣中遇明火而爆炸D
【分析】濃硫酸可以和鐵在常溫下鈍化,但是稀硫酸可以和鐵反應(yīng)。解析5.濃硫酸在下列轉(zhuǎn)化中,既表現(xiàn)出氧化性又表現(xiàn)出酸性的是(
)A.Cu→CuSO4B.C→CO2
C.Fe(OH)3→Fe2(SO4)3D.Fe2O3→Fe2(SO4)3A解析【分析】銅和濃硫酸反應(yīng)既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)氧化性
2H2SO4(濃)+Cu═══CuSO4+SO2↑+2H2O?!魅蛩岣x子的檢驗SO42-的檢驗,硫的單質(zhì)、化合物之間的轉(zhuǎn)化。【實驗5-4】在三支試管中分別加入少量稀硫酸、Na2SO4溶液和Na2CO3
溶液,然后各滴入幾滴BaCl2
溶液,觀察現(xiàn)象再分別加入少量稀鹽酸,振蕩,觀察現(xiàn)象。從這個實驗中你能得出什么結(jié)論?寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。注意
BaCl2、Ba(OH)2
等可溶性鋇的化合物和BaCO3
有毒!使用時須做好個人防護,相關(guān)廢棄物應(yīng)進行無害化處理。反應(yīng)現(xiàn)象:滴加BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀,滴加鹽酸后,
有氣泡產(chǎn)生,沉淀的量減少。在溶液中,SO42-可與Ba2+反應(yīng),生成不溶于稀鹽酸的白色BaSO4
沉淀。Ba2++SO42-
=BaSO4↓Ba2++CO32-=BaCO3↓BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑溶液中的CO32-也能與Ba2+反應(yīng)生成白色沉淀,但BaCO3
沉淀可以與稀鹽酸反應(yīng),放出CO2。因此在實驗室里,通常將溶液先用稀鹽酸酸化,以排除CO32-等可能造成的干擾,然后加入BaCl2
溶液來檢驗SO42-的存在。?硫酸根離子的檢驗先用鹽酸把溶液酸化,無明顯現(xiàn)象,以排除CO32-、SO32-、Ag+
等可能造成的干擾,再加入BaCl2溶液,根據(jù)是否有白色沉淀出現(xiàn),來說明原溶液中是否有SO42-存在。注意:
①不能用HNO3酸化,因其具有強氧化性;②鋇鹽不能用Ba(NO3)2溶液,因為在酸性條件下,SO32-、HSO3-、SO2等會被溶液中NO3-氧化。思考與討論(1)經(jīng)溶解、過濾和蒸發(fā)操作得到的粗鹽中還含有一些可溶性硫酸鹽及MgCl2、CaCl2等雜質(zhì)。如果按照下表所示順序除去它們,應(yīng)加入什么試劑?寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式(可以參考附錄Ⅱ)。雜質(zhì)加入的試劑離子方程式硫酸鹽氯化鋇溶(BaCl2)
Ba2++CO32-=BaCO3↓MgCl2NaOHMg2++2OH-=Mg(OH)2↓CaCl2Na2CO3Ca2++CO32-=CaCO3↓(2)加入你選擇的試劑除去雜質(zhì)后,有沒有引入其他離子?用什么方法可以除去這些離子?引入了OH-離子和CO32-離子,加入適量鹽酸可以除去這些離子。(3)設(shè)計除去雜質(zhì)的實驗方案時,除了要考慮所加試劑的種類,還要考慮哪些問題?離子角度:鈣離子通常加碳酸鈉除去;
鎂離子要加氫氧化鈉除去;
硫酸根離子要加氯化鋇除去;然后考慮順序:先加氯化鋇再加碳酸鈉,可以保證過量鋇離子通過形成碳酸鋇沉淀被除去,反之過量鋇離子會留下來成為新的雜質(zhì)。
最后過量的碳酸鈉和氫氧化鈉可以用鹽酸來除去.四不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化資料卡片~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~自然界中硫的存在和轉(zhuǎn)化硫元素廣泛存在于自然界中,是植物生長不可缺少的元素,組成生命體的蛋白質(zhì)中就含有硫。游離態(tài)的硫存在于火山口附近或地殼的巖層中。在巖層深處和海底的無氧環(huán)境下,硫元素與鐵、銅等金屬元素形成的化合物通常以硫化物的形式存在,如黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)等。在地表附近,由于受氧氣和水的長期作用,硫化物會轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,如石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等?;鹕娇诟浇牧騿钨|(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生成三氧化硫二氧化硫和三氧化硫遇水分別形成亞硫酸和硫酸。從圖5-7可以看出,自然界中的含硫物質(zhì)在一定條件下能夠相互轉(zhuǎn)化。這種轉(zhuǎn)化在人工條件下也能發(fā)生,硫酸的工業(yè)生產(chǎn)就是人類通過控制化學(xué)反應(yīng)條件而實現(xiàn)的含硫物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。那么,在實驗室里如何實現(xiàn)不同價態(tài)含硫物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化呢?探究不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化(1)下圖是人們總結(jié)的不同價態(tài)硫元素的轉(zhuǎn)化關(guān)系,請盡可能多地列舉每種價態(tài)的硫元素所對應(yīng)的物質(zhì),并根據(jù)硫元素化合價的變化,分析各種物質(zhì)在氧化還原反應(yīng)中表現(xiàn)氧化性還是還原性。①不同價態(tài)的硫轉(zhuǎn)化關(guān)系S-2S0S+4S+6-2e+2e-4e+4e-2e+2e“高價顯氧化性,低價顯還原性,中間價態(tài)兩邊轉(zhuǎn)”
SO2既有氧化性,又有還原性。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(dāng)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,可用下圖表示:H2S+H2SO4(濃)=S↓+SO2↑+2H2O③相鄰價態(tài)的微粒不發(fā)生氧化還原反應(yīng)2H2S+SO2═══3S↓+2H2O2Na2S+Na2SO3+3H2SO4═══3Na2SO4+3S↓+3H2O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).④含硫物質(zhì)的連續(xù)氧化FeS2──→SO2──→SO3──→H2SO4H2OO2O2S──→SO2──→SO3──→H2SO4O2O2H2OH2S────→SO2──→SO3──→H2SO4足量O2O2H2O實驗設(shè)計:
(2)
從上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中選擇你感興趣的一種或幾種,設(shè)計實驗實現(xiàn)其轉(zhuǎn)化,并填寫下表。轉(zhuǎn)化目標(biāo)(價態(tài)變化)轉(zhuǎn)化前的含硫物質(zhì)選擇試劑(氧化劑或還原劑)轉(zhuǎn)化后的含硫物質(zhì)預(yù)期現(xiàn)象-2→0······提示:常用的氧化劑有濃硫酸、Cl2、KMnO4等,還原劑有金屬單質(zhì)、H2、Na2S等.(3)綜合考慮實驗安全和環(huán)境保護,選擇一種實驗方案進行實驗。實驗過程中及時觀察和記錄實驗現(xiàn)象,并對其進行分析,通過推理得出結(jié)論,就你的結(jié)論和發(fā)現(xiàn)的問題與同學(xué)交流。?硫的相互轉(zhuǎn)化化學(xué)實驗設(shè)計化學(xué)實驗設(shè)計是指實驗者在實施化學(xué)實驗之前,根據(jù)一定的實驗?zāi)康模\用化學(xué)知識與技能,按照一定的實驗方法,對實驗的原理、試劑、儀器與裝置步驟和方法等所進行的規(guī)劃。方法導(dǎo)引例如,設(shè)計“不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化”實驗,當(dāng)確定了要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化關(guān)系后,需要明確轉(zhuǎn)化前后的含硫物質(zhì)是哪些,通過怎樣的反應(yīng)(氧化/還原)實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,用到的氧化劑或還原劑是什么,等等。進行化學(xué)實驗設(shè)計時,應(yīng)遵循科學(xué)性、可行性、安全性和綠色化原則。化學(xué)實驗設(shè)計一般以實驗設(shè)計方案的形式呈現(xiàn),通常包括實驗課題、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器與試劑、實驗步驟及注意事項、實驗數(shù)據(jù)及處理、實驗結(jié)論與討論等。化學(xué)與職業(yè)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~化工工程師化工工程師是解決人類在生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域面臨的化工相關(guān)問題的專業(yè)技術(shù)人才工作在石油煉制、化肥生產(chǎn)、醫(yī)藥開發(fā)和環(huán)境治理等領(lǐng)域。其主要工作是依據(jù)科學(xué)原理,統(tǒng)籌各方面的資源,設(shè)計化工生產(chǎn)的工藝流程,并監(jiān)控生產(chǎn)過程,及時解決生產(chǎn)中遇到的技術(shù)問題?;すこ處熜枰哂懈叨鹊纳鐣?zé)任感團隊精神、全局觀念、風(fēng)險管控意識和創(chuàng)新能力,并具備化學(xué)、化工、安全、經(jīng)濟、環(huán)境等方面的專業(yè)知識。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~練習(xí)與應(yīng)用1.下列物質(zhì)中的硫元素不能表現(xiàn)出氧化性的是()。
A.Na2SB.SC.SO2D.H2SO4A
【分析】
S的最高化合價只有氧化性,最低化合價只有還原性,中間價態(tài)既有氧化性又有還原性。解析2.下列關(guān)于SO2的敘述正確的是()。A.SO2是無色、無臭、有毒的氣體B.SO2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SO4C.SO2
能使紫色的KMnO4
溶液褪色D.SO2
有毒,不能用作食品添加劑C解析【分析】A.SO2是無色、無刺激性氣味、有毒的氣體;B.SO2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SO3;C.SO2能使紫色的KMnO4溶液褪色D.二氧化硫可作食品添加劑,葡萄酒的配料表中,就有二氧化硫的添加。3.下列事實與括號中濃硫酸的性質(zhì)對應(yīng)關(guān)系正確的是()。A.空氣中敞口久置的濃硫酸質(zhì)量增大(揮發(fā)性)B.濃硫酸在加熱條件下與銅反應(yīng)(脫水性)C.用濃硫酸在紙上書寫的字跡變黑(氧化性)D.濃硫酸可用來干燥某些氣體(吸水性)D解析【分析】A.敞口久置的濃硫酸,會吸收空氣中的水分変稀,是濃硫酸的吸水性;B.在加熱條件下銅與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng),表現(xiàn)的是濃硫酸的氧化性和酸性;C.濃硫酸在紙上書寫的字跡變黑,表現(xiàn)的是濃硫酸的脫水性;D.濃硫酸可以用來干燥氣體,表現(xiàn)的是濃硫酸的吸水性。4.在實驗室中,幾位同學(xué)圍繞濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)進行了如下實驗探究,將適量的蔗糖放入燒杯中,加人幾滴水,攪拌均勻;然后再加人適量濃硫酸,迅速攪拌,觀察到蔗糖逐漸變黑,體積膨脹,并產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體。(1)生成的黑色物質(zhì)是_________(填化學(xué)式)。C(2)有刺激性氣味的氣體的主要成分是_______(填化學(xué)式),寫出產(chǎn)該氣體的反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________________________________________。(3)上述實驗現(xiàn)象表明濃硫酸具有_____
(填字母)。a.酸性b.吸水性c.脫水性d.強氧化性SO2C+2H2SO4
(濃
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