8(学案)硫及其化合物

高考化学一轮复习&直通高考&宋老师：18249664515第1页加热加热加热点燃加热点燃加热高考化学一轮复习学案专题8硫及其化合物【课标要求】1．了解硫及其重要化合物的主要性质及在生产中的应用。2．了解硫及其重要化合物对环境质量的影响。【知识梳理】一、硫及其重要化合物的主要性质及用途：1．硫：（1）物理性质：硫为淡黄色固体；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2（用于洗去试管壁上的硫）；硫有多种同素异形体：如单斜硫、斜方硫、弹性硫等。（2）化学性质：硫原子最外层6个电子，较易得电子，表现较强的氧化性。①与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成低价态）2Na+S===Na2S（剧烈反应并发生爆炸）2Al+3SAl2S3（制取Al2S3的唯一途径）Fe+SFeS（黑色）2Cu+SCu2S（黑色）②与非金属反应S+O2SO2S+H2H2S（说明硫化氢不稳定）③与化合物的反应S+6HNO3（浓）H2SO4+6NO2↑+2H2OS+2H2SO4（浓）3SO2↑+2H2O3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O（用热碱溶液清洗硫）（3）用途：大量用于制造硫酸、硫化天然橡胶，也用于制药和黑火药。2．硫的氢化物：①硫化氢的制取：Fe+H2SO4（稀）=FeSO4+H2S↑（不能用浓H2SO4或硝酸，因为H2S具有强还原性）——H2S是无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体；能溶于水，密度比空气略大。②硫化氢的化学性质A．可燃性：当22/OSHnn≥2/1时，2H2S+O22S+2H2O（H2S过量）当22/OSHnn≤2/3时，2H2S+3O2点燃2SO2+2H2O（O2过量）当23222OSHnn时，两种反应物全部反应完，而产物既有硫又有SO2加热高考化学一轮复习&直通高考&宋老师：18249664515第2页SO2SO2CO2CO2B．强还原性：常见氧化剂Cl2、Br2、Fe3+、HNO3、KMnO4等，甚至SO2均可将H2S氧化。C．不稳定性：300℃以上易受热分解③H2S的水溶液叫氢硫酸，是二元弱酸。3．硫的氧化物：（1）二氧化硫：①SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，容易液化，易溶于水。②SO2是酸性氧化物，能跟水反应生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸。③SO2有强还原性常见氧化剂（见上）均可与SO2发生氧化一还原反应如：SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl④SO2也有一定的氧化性2H2S+SO2==3S↓+2H2O⑤SO2具有漂白性，能跟有色有机化合物生成无色物质（可逆、非氧化还原反应）⑥实验室制法：Na2SO3+H2SO4(浓)==Na2SO3+H2O+SO2↑或Cu+2H2SO4(浓)===CuSO4+2H2O+SO2↑（2）三氧化硫：是一种没有颜色易挥发的晶体；具有酸性氧化物的通性，遇水剧烈反应生成硫酸并放出大量的热。（3）比较SO2与CO2、SO3SO2CO2SO3主要物性无色、有刺激性气体、易液化易溶于水(1:40)无色、无气味气体能溶于水(1:1)无色固体.熔点（16.8℃）与水反应SO2+H2OH2SO3中强酸CO2+H2OH2CO3弱酸SO3+H2O==H2SO4(强酸)与碱反应Ca(OH)2CaSO3↓Ca(HSO3)2清液白清液Ca(OH)2CaCO3↓Ca(HCO3)2清液白↓清液SO3+Ca(OH)2==CaSO4(微溶)紫色石蕊变红变红变红品红褪色不褪色不褪色鉴定存在能使品红褪色又能使清石灰变浑浊不能使品红褪色但能使清石灰水变浑浊氧化性SO2+2H2S=2S↓+2H2OCO2+2Mg=2MgO+CCO2+C=2CO还原性有无与Na2O2作用Na2O2+SO2==Na2SO42Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O22Na2O2+2SO3==2NaSO4+O2↑（4）酸雨的形成和防治：高考化学一轮复习&直通高考&宋老师：18249664515第3页浓H2SO4氧化性Br2(I2、S)+SO2+H2OS、△C、△Al(或Fe)冷足量Cu、△足量Zn、△Fe2+HBr(HI、H2S)SO2+H2OSO2+CO2+H2O钝化→运装浓H2SO4CuSO4+SO2+H2OZnSO4+SO2(后有H2)+H2OFe3++SO2+H2O只表现强氧化性兼有酸性脱水性吸水性C2H5OH去结晶水胆矾作干燥剂C+H2OC2H4+H2O糖等无水CuSO4中性气体无强还原性气体非碱性气体可干燥1700酸雨的形成是一个十分复杂的大气化学和大气物理过程。酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质，其中又以硫酸为主。从污染源排放出来的SO2、NOx（NO、NO2）是酸雨形成的主要起始物，因为大气中的SO2在光照、烟尘中的金属氧化物等的作用下，经氧化、溶于水等方式形成H2SO4，而NO被空气中氧气氧化为NO2，NO2直接溶于水形成HNO3，造成了雨水pH值降低，便形成了酸雨。硫酸型酸雨的形成过程为：气相反应：2SO2+O2=2SO3、SO3+H2O=H2SO4；液相反应：SO2+H2O=H2SO3、2H2SO3+O2=2H2SO4。总反应：232522224222MnFeCuVSOHOOHSO、、、硝酸型酸雨的形成过程为：2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO。引起硫酸型酸雨的SO2人为排放主要是化石燃料的燃烧、工业尾气的排放、土法炼硫等。引起硝酸型酸雨的NOx人为排放主要是机动车尾气排放。酸雨危害：①直接引起人的呼吸系统疾病；②使土壤酸化，损坏森林；③腐蚀建筑结构、工业装备，电信电缆等。酸雨防治与各种脱硫技术：要防治酸雨的污染，最根本的途径是减少人为的污染物排放。因此研究煤炭中硫资源的综合开发与利用、采取排烟脱硫技术回收二氧化硫、寻找替代能源、城市煤气化、提高燃煤效率等都是防止和治理酸雨的有效途径。目前比较成熟的方法是各种脱硫技术的应用。在含硫矿物燃料中加生石灰，及时吸收燃烧过程中产生的SO2，这种方法称为“钙基固硫”，其反应方程式为：SO2+CaO=CaSO3，2CaSO3+O2=2CaSO4；也可采用烟气脱硫技术，用石灰浆液或石灰石在烟气吸收塔内循环，吸收烟气中的SO2，其反应方程式为：SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O，SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4。在冶金工业的烟道废气中，常混有大量的SO2和CO，它们都是大气的污染物,在773Ｋ和催化剂(铝矾土)的作用下，使二者反应可收回大量的硫黄，其反应原理为：SO2+2CO==S+CO24．硫酸：①稀H2SO4具有酸的一般通性，而浓H2SO4具有酸的通性外还具有三大特性：②SO42—的鉴定（干扰离子可能有：CO32-、SO32-、SiO32-、Ag＋、PO43－等）：高考化学一轮复习&直通高考&宋老师：18249664515第4页待测液澄清液白色沉淀（说明待测液中含有SO42-离子）③硫酸的用途：制过磷酸钙、硫酸铵、硫酸铜、硫酸亚铁、医药、炸药，用于铅蓄电池，作干燥剂、制挥发性酸、作脱水剂和催化剂等。二、硫酸的工业制法──接触法：1．生产过程：三阶段SO2制取和净化SO2转化为SO3SO3吸收和H2SO4的生成三方程4FeS2(s)＋11O2(g)=2Fe2O3(s)＋8SO2(g)；△H=-3412kJ/mol2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；△H＝-196.6kJ/molSO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)；△H=-130.3kJ/mol三设备沸腾炉接触室吸收塔有关原理矿石粉碎,以增大矿石与空气的接触面，加快反应速率逆流原理(热交换器)目的:冷热气体流向相反，冷的SO2、O2、N2被预热，而热的SO3、SO2、O2、N2被冷却.逆流原理(98.3%的浓硫酸从塔顶淋下，气体由下往上，流向相反，充分接触，吸收更完全)设备中排出的气体炉气:SO2.N2.O2.矿尘(除尘).砷硒化合物(洗涤).H2O气(干燥)……净化气:SO2.N2.O2SO2、O2、N2、SO3尾气：SO2及N2、O2不能直接排入大气中说明矿尘.杂质:易使催化剂“中毒”H2O气:腐蚀设备、影响生产反应条件——理论需要：低温、高压、催化剂；实际应用：400℃～500℃、常压、催化剂实际用98.3%的浓硫酸吸收SO3,以免形成酸雾不利于气体三氧化硫被进一步吸收2．尾气处理：氨水(NH4)2SO3(NH4)2SO4+SO2↑NH4HSO3三、氧族元素：1．氧族元素比较：原子半径O＜S＜Se＜Te单质氧化性O2＞S＞Se＞Te单质颜色无色淡黄色灰色银白色单质状态气体固体固体固体氢化物稳定性H2O＞H2S＞H2Se＞H2Te最高价含氧酸酸性H2SO4＞H2SeSO4＞H2TeO442SOH),(222等含ONSO高考化学一轮复习&直通高考&宋老师：18249664515第5页高压放电电解MnO22．O2和O3比较：O2O3颜色无色气态—淡蓝色气味无刺激性特殊臭味水溶性臭氧密度比氧气的大密度臭氧比氧气易溶于水氧化性强（不易氧化Ag、Hg等）极强（O3+2KI+H2O==2KOH+I2+O2）（易氧化Ag、Hg等不活泼金属）漂白性无有（极强氧化性—作消毒剂和脱色剂）稳定性＞3O22O32O3===3O2常温：缓慢加热：迅速相互关系臭氧和氧气是氧的同素异形体3．比较H2O和H2O2H2OH2O2电子式化学键极性键极性键和非极性键分子极性有有稳定性稳定2H2O2H2↑+O2↑不稳定2H2O22H2O+O2↑氧化性较弱（遇强还原剂反应）2Na+2H2O==2NaOH+H2↑较强（遇还原剂反应）SO2+H2O2===H2SO4还原性较弱（遇极强氧化剂反应）2F2+2H2O===4HF+O2较强（遇较强氧化剂反应）2MnO4—+5H2O2+6H+==2Mn2++5O2↑+8H2O作用饮用、溶剂等氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂等【实例分析】【例1】（2009广东化学17）常温下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可发生如下两个反应：2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O，2Fe3++H2O2＝2Fe2++O2↑+2H+下列说法正确的是（）A．H2O2的氧化性比Fe3+强，其还原性比Fe2+弱B．在H2O2分解过程中，溶液的pH逐渐下降C．在H2O2分解过程中，Fe2+和Fe3+的总量保持不变D．H2O2生产过程要严格避免混入Fe2+高考化学一轮复习&直通高考&宋老师：18249664515第6页【解析】结合A、B两个方程式根据氧化性、还原性强弱比较规律：得H2O2的氧化性Fe3+的氧化性，H2O2的还原性Fe2+的还原性，A错；2H2O2＝2H2O+O2↑，分解过程中，Fe2+作催化剂，溶液pH值不变，B错，H2O2分解Fe3+或Fe2+作催化剂，所以总量不变。因为Fe2+可导致H2O2分解，所以H2O2生产过程要避免混入Fe2+，D正确。【答案】CD【例2】（2010广东理综卷33）某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。（1）请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH=________________．（2）反应Cl2+Na2SO3+2NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为________________．（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl、OH和SO24．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑．．．空气的CO2的影响）．①提出合理假设．假设1：只存在SO32-；假设2：既不存在SO32-也不存在ClO；假设3：_____________．②设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选．．实验试剂：3moLL-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液．实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3moLL-1