新蘇教版高中化學必修1學案 5：4.2.1 含硫物質之間的轉化

新蘇教版高中化學必修1PAGEPAGE1第二單元硫及其化合物的相互轉化第1課時含硫物質之間的轉化【學習目標】從物質類別和元素化合價的角度，預測不同價態(tài)含硫物質的轉化，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養(yǎng)?！拘轮崂怼?．硫元素的化合價及對應的常見物質2．硫及其化合物的相互轉化(1)不同價態(tài)的硫的轉化是通過氧化還原反應實現的。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，可用下圖表示：如：H2eq\o(S,\s\up6(－2))eq\o(,\s\up7(O2（不足）),\s\do5(H2、△))eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2S))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2eq\o(→,\s\up7(O2))eq\o(S,\s\up6(＋6))O3。寫出上述變化對應的化學方程式：。。。。。(2)相同價態(tài)硫的轉化是通過非氧化還原反應實現的。如：其中②、③、④的化學方程式：②。③。④。[問題探討]1．實現“不同價態(tài)含硫物質間的轉化”需要考慮哪些因素？2．可通過哪些反應生成SO2?核心歸納：1．常見含硫物質的轉化2．通過氧化還原反應實現不同價態(tài)含硫物質間的轉化(1)價態(tài)與性質①－2價硫處于最低價態(tài)，只有還原性，可被O2、Cl2等氧化劑氧化為S；②0價、＋4價硫處于中間價態(tài)，既有氧化性又有還原性；③＋6價硫處于最高價態(tài)，只有氧化性。[注意]濃硫酸在一定條件下與金屬或還原性鹽反應時既體現強氧化性又體現酸性，如Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑。(2)價態(tài)變化規(guī)律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，如H2eq\o(S,\s\up6(－2))eq\o(,\s\up7(O2（不足）),\s\do5(H2、△))eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2S))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2eq\o(→,\s\up7(O2))eq\o(S,\s\up6(＋6))O3。(3)含硫物質的連續(xù)氧化硫元素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(H2S\o(→,\s\up7(足量O2))SO2\o(→,\s\up7(O2))SO3\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4,S\o(→,\s\up7(O2))SO2\o(→,\s\up7(O2))SO3\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4))(4)典型的歸中反應2H2S＋SO2=3S＋2H2O；2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4=3Na2SO4＋3S↓＋3H2O；S＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))3SO2↑＋2H2O；H2S＋H2SO4(濃)=S↓＋SO2↑＋2H2O(濃硫酸不能干燥H2S氣體)。(5)相鄰價態(tài)的微粒不發(fā)生氧化還原反應如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發(fā)生氧化還原反應。3．通過非氧化還原反應實現相同價態(tài)含硫物質間的轉化(3)SO3eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())H2SO4eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())Na2SO4eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())BaSO4。[名師點撥]探究不同價態(tài)硫元素之間相互轉化的思路探究不同價態(tài)硫元素之間的相互轉化，實際上是探究含有不同價態(tài)硫元素的物質之間的相互轉化。首先，要選擇含有不同價態(tài)硫元素的物質，如含＋4價硫元素的物質可以選擇二氧化硫或亞硫酸鈉。其次，實現不同價態(tài)硫元素之間的相互轉化，依據是氧化還原反應，需要尋找合適的氧化劑或還原劑。再次，提供表明相應轉化實際發(fā)生的證據?！倦S堂檢測】1．為實現下列轉化，需要加入氧化劑的是()A．S2－eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())S B．SO2eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())SC．SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())SO2 D．H2SO4eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())SO22．對于反應3S＋6KOHeq\o(=,\s\up7(△))2K2S＋K2SO3＋3H2O，下列說法正確的是()A．S是氧化劑，KOH是還原劑B．還原劑與氧化劑的質量之比是2∶1C．氧化產物和還原產物的物質的量之比為3∶2D．若3mol硫完全反應，則反應中共轉移4mol電子3．下列關于SO2和SO3的敘述，正確的是()A．它們中的硫元素，均可在有的反應中顯氧化性，有的反應中顯還原性B．加入含Ba2＋的溶液都能生成不溶于鹽酸的白色沉淀C．常溫下，它們均可以使品紅溶液褪色D．都屬于酸性氧化物，溶于水都生成酸4．XOeq\o\al(－,3)可以被SOeq\o\al(2－,3)還原為X－，現將含有0.3molXOeq\o\al(－,3)的溶液加入到300mL某濃度亞硫酸鈉(Na2SO3)溶液中，恰好完全反應，已知Na2SO3被氧化為Na2SO4，則Na2SO3溶液的濃度為()A．1mol·L－1 B．2mol·L－1C．3mol·L－1 D．4mol·L－15．油畫所用顏料含有某種白色的鉛化合物，置于空氣中，天長日久就會生成黑色的PbS，從而使油畫的色彩變暗?？梢赃x用H2O2“清洗”，將PbS轉變?yōu)榘咨腜bSO4，而使油畫“復原”。填寫下列空白：(1)在清洗過程中H2O2主要體現________(填“氧化”或“還原”)性。(2)H2O2清洗中發(fā)生反應的化學方程式為PbS＋4H2O2=PbSO4＋4H2O，若有0.1molPbS參與反應，則在此反應中發(fā)生轉移的電子為________個。6．某化學小組欲探究不同價態(tài)硫元素間的轉化。請回答下列問題：(1)除膠頭滴管、酒精燈外，你認為本實驗必不可少的一種玻璃儀器是________。(2)請幫他們完成以下實驗報告：實驗目的：探究三種價態(tài)(0、＋4、＋6)硫元素之間的相互轉化。選用試劑：硫黃、濃硫酸、二氧化硫、氯水、硫化氫、銅片、氧氣。實驗記錄(畫斜線部分不必填寫)：實驗編號預期的轉化選擇的試劑實驗現象結論(用化學方程式表示)①Seq\o(→,\s\up7(),\s\do5())SO2硫黃、氧氣②SO2eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())S二氧化硫、硫化氫③SO2eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())H2SO4二氧化硫、氯水氯水褪色④濃硫酸eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())SO2問題討論：從三種價態(tài)(0、＋4、＋6)硫元素之間的相互轉化還可得到規(guī)律：當硫元素處于最低價時只有________性，處于最高價時只有________性，處于中間價時既有________性，又有________性。(3)根據以上規(guī)律判斷，下列物質中既有氧化性又有還原性的有________(填字母)。A．Cl2B．NaC．Na＋D．Cl－E．SO27．(1)H2S是大氣污染物之一，可將其轉化獲得硫單質。將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反應回收S，其物質轉化如下圖所示：①在圖示轉化中，化合價不變的元素是______________。②當反應中有1molH2S轉化為S時，保持溶液中Fe3＋的物質的量不變，需消耗O2的物質的量為________。(2)SO2與H2S可聯合治理。將含有SO2的煙氣與含有H2S的廢氣混合，發(fā)生反應的化學方程式為____________________________，該反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比為________?！緟⒖即鸢浮俊拘轮崂怼?．(1)2H2S＋O2(不足)=2S＋2H2OS＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))SO22SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3H2＋Seq\o(=,\s\up7(△))H2S2H2S＋SO2=3S＋2H2O(2)②H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O③Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑④Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3[問題探討]1．提示：低價態(tài)S→較高價態(tài)S，需要提供氧化劑；較高價態(tài)S→低價態(tài)S，需要提供還原劑。事實上，不同價態(tài)含硫物質間的轉化能否發(fā)生，除需要從氧化還原基本概念出發(fā)選擇相應的氧化劑或還原劑外，還需要考慮反應物的性質、反應條件等因素。如：S＋Hg=HgS，常溫下即能發(fā)生，因此實驗室通過撒硫黃除去不慎灑落的汞。S＋Feeq\o(=,\s\up7(△))FeS，該反應必須在加熱的條件下才能化合生成FeS。2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3，該反應常溫下很難發(fā)生，需要一定溫度和催化劑才能實現。2Na2SO3＋O2=2Na2SO4，Na2SO3固體暴露在空氣中易被氧化而變質。2．提示：(1)非氧化還原反應用亞硫酸鈉固體與約70%的濃硫酸反應制備二氧化硫(SO2實驗室制法)：Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋H2O①為何用70%左右的濃硫酸？因為硫酸濃度太稀，生成的SO2大量溶于水，不利于SO2氣體逸出；硫酸濃度太大，電離出的H＋太少，難與Na2SO3反應。②實驗裝置見下圖：因該反應隨溫度的升高會產生酸霧等雜質，所以圖中濃硫酸用于洗氣，中間的空集氣瓶用于收集二氧化硫，最后盛放5%NaOH溶液的燒杯用于吸收尾氣，防止有毒氣體污染空氣。(2)氧化還原反應①硫粉燃燒法：S＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))SO2②濃硫酸與Cu反應：2H2SO4(濃)＋Cueq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O核心歸納：1．常見含硫物質的轉化2．通過氧化還原反應實現不同價態(tài)含硫物質間的轉化(1)價態(tài)與性質①－2價硫處于最低價態(tài)，只有還原性，可被O2、Cl2等氧化劑氧化為S；②0價、＋4價硫處于中間價態(tài)，既有氧化性又有還原性；③＋6價硫處于最高價態(tài)，只有氧化性。[注意]濃硫酸在一定條件下與金屬或還原性鹽反應時既體現強氧化性又體現酸性，如Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑。(2)價態(tài)變化規(guī)律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，如H2eq\o(S,\s\up6(－2))eq\o(,\s\up7(O2（不足）),\s\do5(H2、△))eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2S))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2eq\o(→,\s\up7(O2))eq\o(S,\s\up6(＋6))O3。(3)含硫物質的連續(xù)氧化硫元素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(H2S\o(→,\s\up7(足量O2))SO2\o(→,\s\up7(O2))SO3\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4,S\o(→,\s\up7(O2))SO2\o(→,\s\up7(O2))SO3\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4))(4)典型的歸中反應2H2S＋SO2=3S＋2H2O；2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4=3Na2SO4＋3S↓＋3H2O；S＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))3SO2↑＋2H2O；H2S＋H2SO4(濃)=S↓＋SO2↑＋2H2O(濃硫酸不能干燥H2S氣體)。(5)相鄰價態(tài)的微粒不發(fā)生氧化還原反應如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發(fā)生氧化還原反應。3．通過非氧化還原反應實現相同價態(tài)含硫物質間的轉化(3)SO3eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())H2SO4eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())Na2SO4eq\o(→,\s\up7(),\s\do5())BaSO4。[名師點撥]探究不同價態(tài)硫元素之間相互轉化的思路探究不同價態(tài)硫元素之間的相互轉化，實際上是探究含有不同價態(tài)硫元素的物質之間的相互轉化。首先，要選擇含有不同價態(tài)硫元素的物質，如含＋4價硫元素的物質可以選擇二氧化硫或亞硫酸鈉。其次，實現不同價態(tài)硫元素之間的相互轉化，依據是氧化還原反應，需要尋找合適的氧化劑或還原劑。再次，提供表明相應轉化實際發(fā)生的證據。【隨堂檢測】1．解析：選A需加入氧化劑的應為含硫物質中硫元素化合價升高的反應，故選A項。2．解析：選D在反應3S＋6KOHeq\o(=,\s\up7(△))2K2S＋K2SO3＋3H2O中，還原劑和氧化劑都是S；氧化劑和還原劑的質量之比為2∶1；氧化產物和還原產物的物質的量之比為1∶2；若3mol硫完全反應時，1molS為還原劑，轉化為亞硫酸鉀，則反應中共轉移了1mol×(4－0)＝4mol電子。3．解析：選DSO3中硫元素顯＋6價，無還原性；SO2與Ba2＋生成的沉淀可溶于鹽酸；SO3無漂白性，不能使品紅溶液褪色。4．解析：選C反應中Na2SO3被氧化為Na2SO4，S元素的化合價由＋4升高為＋6，X元素的化合價由XOeq\o\al(－,3)中的＋5降低為X－中的－1。設Na2SO3溶液的濃度為c，由得失電子守恒可知，c×0.3L×(6－4)＝0.3mol×[5－(－1)]，得c＝3mol·L－1。5．解析：(1)PbS轉變?yōu)镻bSO4，硫元素化合價升高，PbS體現還原性，故H2O2體現氧化性。(2)由化合價升降守恒可知，PbS→PbSO4失去8e－，則有0.1molPbS參與反應，轉移電子個數為0.1×8×6.02×1023＝4.816×1023。答案：(1)氧化(2)4.816×10236．解析：(1