2018年高中化學(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章 第3節(jié) 硫的轉(zhuǎn)化 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容: 第3章 第3節(jié) 硫的轉(zhuǎn)化 二. 教學(xué)目的 1、掌握硫單質(zhì)的性質(zhì)和用途 2、掌握二氧化硫的性質(zhì)和用途 3、認(rèn)識濃硫酸的強(qiáng)氧化性 4、了解酸雨的成因、危害和防護(hù)措施 三. 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 二氧化硫及濃硫酸的性質(zhì) 四. 知識分析 (一)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 (1)硫元素在自然界中的存在 硫元素廣泛存在于自然界中,在火山口附近有硫單質(zhì)存在,其余主要以化合態(tài)存在于海洋、大氣、地殼及動(dòng)植物體內(nèi)。 (2)自然界中不同價(jià)態(tài)硫元素的轉(zhuǎn)化 火山噴發(fā)時(shí),部分硫轉(zhuǎn)化為硫化氫氣體,部分硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫和三氧化硫氣體,二氧化硫在大氣中易被氧化為三氧化硫,二氧化硫和三氧化硫溶于水,分別生成亞硫酸和硫酸,一些微生物又繼續(xù)將酸轉(zhuǎn)化為硫或硫化氫。此外,火山噴發(fā)時(shí)還有部分硫與含有鐵、砷、汞等元素的物質(zhì)反應(yīng),形成礦物,而暴露于地面的多種含硫礦物,受氧氣和水蒸氣作用又生成新的物質(zhì),如石膏、芒硝等。 2、認(rèn)識硫單質(zhì) (1)物理性質(zhì):通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識和探究硫的物理性質(zhì) 通常硫是一種黃色或淡黃色的固體,很脆,易研成粉末。不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳,熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較低。 硫有多種同素異形體,常見的有斜方硫和單斜硫。 (2)化學(xué)性質(zhì): 分析:硫元素的化合價(jià)有-2、0、+2、+4、+6,硫單質(zhì)0價(jià),居于中間價(jià)態(tài),既有氧化性又有還原性。 ①氧化性 與金屬:Fe + S FeS 2Cu +S Cu2S 2Na +S = Na2S (研磨) Hg + S HgS 與非金屬:H2 + S H2S 2S + C CS2 黑火藥的爆炸:S + 2KNO3 +3C K2S + 3CO2 ↑+N2 ↑ 說明:比較硫與氯氣分別與變價(jià)金屬如鐵、銅的反應(yīng)可知,氯氣的氧化性大于硫。 ② 還原性 硫在空氣中燃燒,發(fā)出淡藍(lán)色的火焰,在純氧中燃燒劇烈,發(fā)出藍(lán)紫色火焰,產(chǎn)物都是二氧化硫。 S + O2 SO2 思考:下列反應(yīng)表現(xiàn)了硫的什么性質(zhì):3S + 6 NaOH 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O 結(jié)合硫的其他性質(zhì)分析,如果洗去沾在試管壁上的硫,用什么方法? (解答:此反應(yīng)表現(xiàn)了硫的氧化性和還原性;可以用 CS2洗滌或用熱堿液洗滌。) (3)用途 硫磺有廣泛的用途,主要用于制造硫酸、化肥、火柴、殺蟲劑及火藥、煙花爆竹等。此外,硫磺可以作為酸性速效肥料施用,天然橡膠經(jīng)硫磺硫化后具有良好的耐磨性和彈性,硫磺溫泉可以醫(yī)治皮膚病。 (二)實(shí)驗(yàn)室里研究不同價(jià)態(tài)硫元素間的轉(zhuǎn)化 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究硫的不同價(jià)態(tài)的轉(zhuǎn)化:-20+4+6 實(shí)驗(yàn)可以選取H2S、S、SO2、 濃硫酸這些含硫的物質(zhì)及合適的氧化劑和還原劑來進(jìn)行 1、二氧化硫 (1)物理性質(zhì) 通常二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體,密度大于空氣,易液化,易溶于水,常溫常壓下,1體積水大約能溶解40體積的二氧化硫。 (2)化學(xué)性質(zhì) ①酸性氧化物 H2O+ SO2H2SO3 (亞硫酸屬于二元中強(qiáng)酸,不穩(wěn)定,易分解) SO2 (少量) + 2NaOH =Na2SO3 + H2O SO2 (過量) + NaOH =NaHSO3 思考:如果將二氧化硫通入澄清的石灰水中,至過量,有何現(xiàn)象?為什么? (解答:先變渾濁后變澄清;先生成亞硫酸鈣,然后生成亞硫酸氫鈣。) ② 氧化性 二氧化硫具有較弱的氧化性:2H2S + SO2 =3 S +2H2O 拓展:2H2S + H2SO3 =3 S↓ + 3H2O 2Na2S + Na2SO3 + 6 HCl = 3S↓ +3 H2O +6NaCl (說明:當(dāng)上述反應(yīng) Na2S 過量時(shí),還有H2S生成;當(dāng)Na2SO3過量時(shí),還有SO2 生成。) ③ 還原性 SO2 可以使KMnO4溶液、氯水、FeCl3溶液等褪色,證明SO2 具有還原性: 2KMnO4 + 5SO2 +2 H2O = K2SO4 + 2MnSO4 +2H2SO4 Cl2 + SO2 + 2H2O =H2SO4 +2HCl 此外,SO2 還可以在一定條件下被氧氣氧化:2 SO2 + O2 2SO3 思考:向BaCl2溶液中通入SO2氣體無明顯現(xiàn)象,在其中加入新制氯水后,再通入SO2,有白色沉淀生成,加入稀鹽酸,沉淀不消失。此種白色沉淀是什么?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 解答:BaSO4 ; Cl2 + SO2 + 2H2O =H2SO4 +2HCl BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 +2HCl) ④ 漂白性 二氧化硫與水反應(yīng)生成的亞硫酸能與有色物質(zhì)結(jié)合,生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì),所以說二氧化硫具有漂白性。但漂白過的物質(zhì)時(shí)間稍長或受熱,將恢復(fù)原色,這種漂白是暫時(shí)的。 說明:雖然二氧化硫具有漂白性,但并不是所有的相關(guān)褪色都是源于此。如:SO2 是滴有酚酞的氫氧化鈉溶液褪色是由于SO2 作為酸性氧化物,與堿發(fā)生了中和反應(yīng);SO2 能使氯水、高錳酸鉀溶液褪色是其還原性的體現(xiàn)。 小結(jié):物質(zhì)的漂白性 常見物質(zhì) HClO、Ca(ClO)2 Na2O2、H2O2 SO2 活性炭 作用原理 將有色物質(zhì)氧化為無色物質(zhì) 與有色物質(zhì)結(jié)合為無色物質(zhì) 將有色物質(zhì)吸附 變化 化學(xué)變化 化學(xué)變化 物理變化 漂白后物質(zhì)穩(wěn)定性 穩(wěn)定 不穩(wěn)定 穩(wěn)定 2、濃H2SO4 (1)物理性質(zhì) 通常濃硫酸是無色油狀液體,難揮發(fā),與水以任意比混溶,溶解時(shí)放出大量熱。 說明:實(shí)驗(yàn)室稀釋濃硫酸時(shí)應(yīng)將濃硫酸沿容器內(nèi)壁緩緩注入水或溶液中,并用玻璃棒不斷攪拌。 思考:現(xiàn)有失去標(biāo)簽的、體積相同的兩瓶濃硫酸和濃鹽酸 不用化學(xué)方法如何鑒別? (解答:可以拿起瓶,判斷質(zhì)量,質(zhì)量大的為濃硫酸;還可以打開瓶塞,形成白霧的為濃鹽酸。) (2)特性 ① 吸水性 濃硫酸的吸水性是指濃硫酸有吸收游離的水份的性能,不僅能吸收空氣中、物質(zhì)表面的水,還能奪取結(jié)晶水合物中的結(jié)晶水。濃硫酸常做干燥劑,可以干燥中性、酸性的且無還原性的氣體,不能干燥如NH3、H2S 等氣體。 ② 脫水性 濃硫酸的脫水性是指濃硫酸可以使許多有機(jī)物中的氫、氧原子按2:1的比例,形成水分子而脫去。 ③ 強(qiáng)氧化性 濃硫酸中+6價(jià)的S原子有很強(qiáng)的氧化性,可以奪取許多物質(zhì)中的電子,因此濃硫酸具有強(qiáng)氧化性。濃硫酸可以與許多金屬、非金屬等物質(zhì)反應(yīng): Cu + 2 H2SO4(濃)CuSO4 + SO2 ↑+ 2H2O C + 2 H2SO4(濃)CO2 ↑ +2 SO2 ↑+ 2H2O 說明:濃硫酸屬于氧化性酸,可以和很多金屬反應(yīng),還原產(chǎn)物為二氧化硫,但在常溫下遇鐵、鋁則發(fā)生鈍化。 思考:如何鑒別稀硫酸和濃硫酸?(至少說出三種方法) (解答:可以用玻璃棒分別蘸取兩種液體,在紙上畫寫,使紙變黑甚至燒透的是濃硫酸;各取兩種液體少量,分別加入盛有銅片的試管,加熱,銅片溶解產(chǎn)生刺激性氣味氣體,溶液變藍(lán)的為濃硫酸,無明顯現(xiàn)象的為稀硫酸;向盛有少量藍(lán)礬的試管中分別滴入少量兩種液體,使藍(lán)色消失的是濃硫酸。) (三)酸雨及其防治 1、酸雨的概念:大氣中正常降水的pH為5.6,通常將pH小于5.6的降水叫酸雨。 2、酸雨的成因:含硫礦石燃料的燃燒以及工廠排放的尾氣中含有二氧化硫,在氧氣和水等的作用下,形成酸霧,隨雨水降落就成為酸雨。該過程涉及的反應(yīng)有: 2 SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O =H2SO4 H2O+ SO2H2SO3 2H2SO3 + O2 =2H2SO4 此外,像工廠及汽車尾氣排放出的氮氧化合物也是構(gòu)成酸雨的重要成因。 3、酸雨的危害:酸雨會(huì)使湖泊的水質(zhì)變酸,導(dǎo)致水生生物死亡;酸雨浸漬土壤,會(huì)使土壤變得貧瘠;長期的酸雨侵蝕會(huì)造成森林大面積死亡、建筑物、古跡遭到破壞等等。 4、酸雨的防治:從實(shí)際出發(fā),對酸性物質(zhì)的排放加以控制;改變能源結(jié)構(gòu),開發(fā)利用新能源,從根本上解決。 【典型例題】 例題1 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 答案: D 解析:濃硫酸使蔗糖炭化,體現(xiàn)的是脫水性而不是吸水性,脫水性和吸水性的本質(zhì)區(qū)別是看氫和氧兩元素在原物質(zhì)中是否是以“H2O”的形式存在。 濃硫酸與銅的反應(yīng)需在加熱的條件下進(jìn)行。 濃硫酸作為干燥劑,不能干燥堿性和強(qiáng)還原性物質(zhì),氨氣不能用濃硫酸干燥而氫氣可以。 濃硫酸使鐵鋁鈍化必須強(qiáng)調(diào)在常溫下。 點(diǎn)評:濃硫酸的三大特性屬于基礎(chǔ)知識,應(yīng)該熟練掌握、深刻理解。 例題2 強(qiáng)熱條件下,硫酸亞鐵固體發(fā)生分解:2FeSO4=Fe2O3+SO2↑+SO3↑,如將此反應(yīng)生成的氣體通入BaCl2溶液中,則( ) A. 析出BaSO3沉淀 B. 析出BaSO4沉淀 C. 逸出SO3氣體 D. 逸出SO2氣體 答案:BD 解析:在BaCl2溶液中,SO3和水劇烈反應(yīng)生成H2SO4 ,H2SO4 再和BaCl2溶液反應(yīng)生成BaSO4沉淀,由于BaSO4不溶于水和酸,所以析出BaSO4沉淀,不逸出SO3氣體。而BaSO3雖不溶于水,但溶于酸,所以SO2和水和BaCl2溶液不會(huì)反應(yīng)生成BaSO3,SO2在酸性溶液里溶解度很小,所以逸出SO2氣體。 點(diǎn)評:本題屬于信息題,是利用新信息和基礎(chǔ)知識解決問題的。SO2和SO3 的混和氣體的性質(zhì)其實(shí)是相互影響不大的,解題時(shí),要分析透徹這一點(diǎn)。 例題3 實(shí)驗(yàn)證明銅不能在常溫下與氧氣反應(yīng),銅不與稀硫酸反應(yīng),但工業(yè)上卻在廢銅屑與熱的稀硫酸混和物中,通入空氣制硫酸銅溶液。 (1)寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式___________ (2)利用銅制備硫酸銅溶液還有什么方法?寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________。 比較哪種方法好?為什么? 答案:(1)方法一: 2Cu + 2H2SO4 (稀) +O2 2CuSO4 + 2H2O (2)方法二: 2Cu + O2 2CuO CuO + H2SO4 (稀)= CuSO4 + H2O 方法三: Cu +2 H2SO4 (濃) CuSO4 + 2H2O + SO2 ↑ 第一種方法最好。若制得1mol CuSO4 ,第一種第二種方法只需要1mol硫酸,而第三種方法需要2mol 硫酸,而且生成的SO2 又造成大氣污染。第一、二種方法比較,第一種方法在溶液中進(jìn)行,且進(jìn)行的充分。從以上分析可知第一種方法處理廢銅屑最好。 解析:在稀硫酸存在的條件下,銅與氧氣在加熱條件下反應(yīng)生成堿性氧化物CuO迅速溶解在熱的稀硫酸中生成CuSO4。 方法二:是先將銅在空氣中加熱使之生成CuO ,在與稀硫酸反應(yīng),以上兩種方法的共同特點(diǎn)是氧氣作為氧化劑,稀硫酸只起酸的作用。 方法三:在加熱條件下使銅直接與濃硫酸反應(yīng),反應(yīng)中硫酸不僅起酸的作用,還起氧化劑的作用,被還原為有毒氣體SO2。 點(diǎn)評:物質(zhì)的制備應(yīng)該看原料是否易得、成本低廉,是否節(jié)省原料,是否反應(yīng)快,是否產(chǎn)生污染物等等,在評價(jià)方案時(shí),要注意在對比中進(jìn)行。 例題4 某學(xué)生課外活動(dòng)小組利用右圖所示裝置分別做如下實(shí)驗(yàn): (1)在試管中注入某紅色溶液,加熱試管,溶液顏色逐漸變淺,冷卻后恢復(fù)紅色,則原溶液可能是_________溶液;加熱時(shí)溶液顏色由紅色逐漸變淺的原因是:_____________。 (2)在試管中注入某無色溶液,加熱試管,溶液變?yōu)榧t色,冷卻后恢復(fù)無色,則此溶液可能是__________溶液;加熱時(shí)溶液由無色變?yōu)榧t色的原因是:_____________。 答案: (1) 稀氨水和酚酞 ;稀氨水中的NH3 氣逸出,所以溶液顏色變淺。 (2) 溶有SO2 的品紅; SO2 氣體逸出,品紅溶液恢復(fù)紅色。 解析:首先審清實(shí)驗(yàn)的裝置是一封閉體系,受熱時(shí)有氣體從溶液中逸出進(jìn)入氣球,導(dǎo)致溶液的顏色變化;冷卻后逸出的氣體又溶解在溶液中,得到原來溶液,恢復(fù)到原來溶液的顏色。另外要注意溶液顏色的變化,能使溶液在無色和紅色之間變化的物質(zhì)在中學(xué)階段最常見的是酚酞和品紅,導(dǎo)致酚酞溶液在無色和紅色之間變化的氣體是堿性氣體,即氨氣;導(dǎo)致品紅溶液在無色和紅色之間變化的氣體是SO2。 點(diǎn)評:本題屬于元素、化合物知識的綜合題,題目設(shè)計(jì)靈活,要求解答本題時(shí),應(yīng)該準(zhǔn)確分析題給信息,靈活運(yùn)用所學(xué)知識,不可思維局限,無從下手。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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