2020年高中化学 第三章 自然界中的元素 第3节 硫的转化学案 鲁科版必修1

2020年高中化学 第三章 自然界中的元素 第3节 硫的转化学案 鲁科版必修1

第3章 第3节 硫的转化 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 第3章 第3节 硫的转化 二. 教学目的 ‎1、掌握硫单质的性质和用途 ‎2、掌握二氧化硫的性质和用途 ‎3、认识浓硫酸的强氧化性 ‎4、了解酸雨的成因、危害和防护措施 三. 教学重点、难点 二氧化硫及浓硫酸的性质 四. 知识分析 ‎（一）自然界中的硫 ‎1、自然界中不同价态硫元素间的转化 ‎（1）硫元素在自然界中的存在 硫元素广泛存在于自然界中，在火山口附近有硫单质存在，其余主要以化合态存在于海洋、大气、地壳及动植物体内。‎ ‎（2）自然界中不同价态硫元素的转化 火山喷发时，部分硫转化为硫化氢气体，部分硫转化为二氧化硫和三氧化硫气体，二氧化硫在大气中易被氧化为三氧化硫，二氧化硫和三氧化硫溶于水，分别生成亚硫酸和硫酸，一些微生物又继续将酸转化为硫或硫化氢。此外，火山喷发时还有部分硫与含有铁、砷、汞等元素的物质反应，形成矿物，而暴露于地面的多种含硫矿物，受氧气和水蒸气作用又生成新的物质，如石膏、芒硝等。‎ ‎2、认识硫单质 ‎（1）物理性质：通过实验认识和探究硫的物理性质 通常硫是一种黄色或淡黄色的固体，很脆，易研成粉末。不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，熔点和沸点较低。‎ 硫有多种同素异形体，常见的有斜方硫和单斜硫。‎ ‎（2）化学性质：‎ 分析：硫元素的化合价有-2、0、＋2、＋4、＋6，硫单质0价，居于中间价态，既有氧化性又有还原性。‎ ‎ ①氧化性 ‎ 与金属：Fe ＋ S FeS 2Cu ＋S Cu2S 2Na ＋S ＝ Na2S (研磨)‎ ‎ Hg ＋ S HgS ‎ ‎ 与非金属：H2 ＋ S H2S 2S ＋ C CS2‎ 黑火药的爆炸：S ＋ 2KNO3 ＋‎3C K2S ＋ 3CO2 ↑＋N2 ↑ ‎ 说明：比较硫与氯气分别与变价金属如铁、铜的反应可知，氯气的氧化性大于硫。‎ ‎② 还原性 5‎ 硫在空气中燃烧，发出淡蓝色的火焰，在纯氧中燃烧剧烈，发出蓝紫色火焰，产物都是二氧化硫。‎ ‎ S ＋ O2 SO2 ‎ 思考：下列反应表现了硫的什么性质：3S ＋ 6 NaOH 2Na2S ＋ Na2SO3 ＋ 3H2O ‎ ‎ 结合硫的其他性质分析，如果洗去沾在试管壁上的硫，用什么方法？‎ ‎（解答：此反应表现了硫的氧化性和还原性；可以用 CS2洗涤或用热碱液洗涤。）‎ ‎（3）用途 硫磺有广泛的用途，主要用于制造硫酸、化肥、火柴、杀虫剂及火药、烟花爆竹等。此外，硫磺可以作为酸性速效肥料施用，天然橡胶经硫磺硫化后具有良好的耐磨性和弹性，硫磺温泉可以医治皮肤病。‎ ‎（二）实验室里研究不同价态硫元素间的转化 设计实验探究硫的不同价态的转化：－20＋4＋6 ‎ 实验可以选取H2S、S、SO2、 浓硫酸这些含硫的物质及合适的氧化剂和还原剂来进行 ‎1、二氧化硫 ‎（1）物理性质 通常二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度大于空气，易液化，易溶于水，常温常压下，1体积水大约能溶解40体积的二氧化硫。‎ ‎（2）化学性质 ‎①酸性氧化物 H2O＋ SO2H2SO3 (亚硫酸属于二元中强酸，不稳定，易分解) ‎ SO2 (少量) ＋ 2NaOH ＝Na2SO3 ＋ H2O ‎ SO2 (过量) ＋ NaOH ＝NaHSO3 ‎ 思考：如果将二氧化硫通入澄清的石灰水中，至过量，有何现象？为什么?‎ ‎(解答：先变浑浊后变澄清；先生成亚硫酸钙，然后生成亚硫酸氢钙。)‎ ‎② 氧化性 二氧化硫具有较弱的氧化性：2H2S ＋ SO2 ＝3 S ＋2H2O ‎ 拓展：2H2S ＋ H2SO3 ＝3 S↓ ＋ 3H2O ‎ ‎ 2Na2S ＋ Na2SO3 ＋ 6 HCl ＝ 3S↓ ＋3 H2O ＋6NaCl ‎ ‎ (说明：当上述反应 Na2S 过量时，还有H2S生成；当Na2SO3过量时，还有SO2 生成。)‎ ‎③ 还原性 SO2 可以使KMnO4溶液、氯水、FeCl3溶液等褪色，证明SO2 具有还原性：‎ ‎2KMnO4 ＋ 5SO2 ＋2 H2O ＝ K2SO4 ＋ 2MnSO4 ＋2H2SO4‎ Cl2 ＋ SO2 ＋ 2H2O ＝H2SO4 ＋2HCl 此外，SO2 还可以在一定条件下被氧气氧化：2 SO2 ＋ O2 2SO3‎ 思考：向BaCl2溶液中通入SO2气体无明显现象，在其中加入新制氯水后，再通入SO2，有白色沉淀生成，加入稀盐酸，沉淀不消失。此种白色沉淀是什么？写出有关反应的化学方程式。‎ 解答：BaSO4 ； Cl2 ＋ SO2 ＋ 2H2O ＝H2SO4 ＋2HCl BaCl2 ＋ H2SO4 ＝ BaSO4 ＋2HCl)‎ ‎④ 漂白性 二氧化硫与水反应生成的亚硫酸能与有色物质结合，生成不稳定的无色物质，所以说二氧化硫具有漂白性。但漂白过的物质时间稍长或受热，将恢复原色，这种漂白是暂时的。‎ 5‎ 说明：虽然二氧化硫具有漂白性，但并不是所有的相关褪色都是源于此。如：SO2 是滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色是由于SO2 作为酸性氧化物，与碱发生了中和反应；SO2 能使氯水、高锰酸钾溶液褪色是其还原性的体现。‎ 小结：物质的漂白性 常见物质 HClO、Ca(ClO)2‎ Na2O2、H2O2‎ SO2 ‎ 活性炭 作用原理 将有色物质氧化为无色物质 与有色物质结合为无色物质 将有色物质吸附 变化 化学变化 化学变化 物理变化 漂白后物质稳定性 稳定 不稳定 稳定 ‎2、浓H2SO4 ‎ ‎（1）物理性质 通常浓硫酸是无色油状液体，难挥发，与水以任意比混溶，溶解时放出大量热。‎ 说明：实验室稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿容器内壁缓缓注入水或溶液中，并用玻璃棒不断搅拌。 ‎ 思考：现有失去标签的、体积相同的两瓶浓硫酸和浓盐酸 不用化学方法如何鉴别？‎ ‎（解答：可以拿起瓶，判断质量，质量大的为浓硫酸；还可以打开瓶塞，形成白雾的为浓盐酸。） ‎ ‎（2）特性 ‎① 吸水性 浓硫酸的吸水性是指浓硫酸有吸收游离的水份的性能，不仅能吸收空气中、物质表面的水，还能夺取结晶水合物中的结晶水。浓硫酸常做干燥剂，可以干燥中性、酸性的且无还原性的气体，不能干燥如NH3、H2S 等气体。‎ ‎② 脱水性 浓硫酸的脱水性是指浓硫酸可以使许多有机物中的氢、氧原子按2：1的比例，形成水分子而脱去。‎ ‎③ 强氧化性 浓硫酸中＋6价的S原子有很强的氧化性，可以夺取许多物质中的电子，因此浓硫酸具有强氧化性。浓硫酸可以与许多金属、非金属等物质反应：‎ Cu ＋ 2 H2SO4(浓)CuSO4 ＋ SO2 ↑＋ 2H2O C ＋ 2 H2SO4(浓)CO2 ↑ ＋2 SO2 ↑＋ 2H2O 说明：浓硫酸属于氧化性酸，可以和很多金属反应，还原产物为二氧化硫，但在常温下遇铁、铝则发生钝化。‎ 思考：如何鉴别稀硫酸和浓硫酸？（至少说出三种方法）‎ ‎（解答：可以用玻璃棒分别蘸取两种液体，在纸上画写，使纸变黑甚至烧透的是浓硫酸；各取两种液体少量，分别加入盛有铜片的试管，加热，铜片溶解产生刺激性气味气体，溶液变蓝的为浓硫酸，无明显现象的为稀硫酸；向盛有少量蓝矾的试管中分别滴入少量两种液体，使蓝色消失的是浓硫酸。）‎ ‎（三）酸雨及其防治 ‎1、酸雨的概念：大气中正常降水的pH为5.6，通常将pH小于5.6的降水叫酸雨。‎ 5‎ ‎2、酸雨的成因：含硫矿石燃料的燃烧以及工厂排放的尾气中含有二氧化硫，在氧气和水等的作用下，形成酸雾，随雨水降落就成为酸雨。该过程涉及的反应有：‎ ‎2 SO2 ＋ O2 2SO3 SO3 ＋ H2O ＝H2SO4 ‎ H2O＋ SO2H2SO3 2H2SO3 ＋ O2 ＝2H2SO4‎ ‎ 此外，像工厂及汽车尾气排放出的氮氧化合物也是构成酸雨的重要成因。‎ ‎3、酸雨的危害：酸雨会使湖泊的水质变酸，导致水生生物死亡；酸雨浸渍土壤，会使土壤变得贫瘠；长期的酸雨侵蚀会造成森林大面积死亡、建筑物、古迹遭到破坏等等。‎ ‎4、酸雨的防治：从实际出发，对酸性物质的排放加以控制；改变能源结构，开发利用新能源，从根本上解决。 ‎ ‎【典型例题】‎ 例题1 下列关于浓硫酸的叙述正确的是（ ）‎ ‎ A. 浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 ‎ B. 浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体 ‎ C. 浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气.氢气等气体 ‎ D. 浓硫酸在常温下能够使铁铝等金属钝化 答案： D 解析：浓硫酸使蔗糖炭化，体现的是脱水性而不是吸水性，脱水性和吸水性的本质区别是看氢和氧两元素在原物质中是否是以“H2O”的形式存在。‎ 浓硫酸与铜的反应需在加热的条件下进行。 浓硫酸作为干燥剂，不能干燥碱性和强还原性物质，氨气不能用浓硫酸干燥而氢气可以。 浓硫酸使铁铝钝化必须强调在常温下。‎ 点评：浓硫酸的三大特性属于基础知识，应该熟练掌握、深刻理解。‎ 例题2 强热条件下，硫酸亚铁固体发生分解：2FeSO4＝Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，如将此反应生成的气体通入BaCl2溶液中，则（ ）‎ A. 析出BaSO3沉淀 B. 析出BaSO4沉淀 C. 逸出SO3气体 D. 逸出SO2气体 答案：BD 解析：在BaCl2溶液中，SO3和水剧烈反应生成H2SO4 ，H2SO4 再和BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀，由于BaSO4不溶于水和酸，所以析出BaSO4沉淀，不逸出SO3气体。而BaSO3虽不溶于水，但溶于酸，所以SO2和水和BaCl2溶液不会反应生成BaSO3，SO2在酸性溶液里溶解度很小，所以逸出SO2气体。‎ 点评：本题属于信息题，是利用新信息和基础知识解决问题的。SO2和SO3 的混和气体的性质其实是相互影响不大的，解题时，要分析透彻这一点。‎ 例题3 实验证明铜不能在常温下与氧气反应，铜不与稀硫酸反应，但工业上却在废铜屑与热的稀硫酸混和物中，通入空气制硫酸铜溶液。‎ ‎（1）写出上述反应的化学方程式___________‎ ‎（2）利用铜制备硫酸铜溶液还有什么方法？写出反应的化学方程式_____________。‎ 比较哪种方法好？为什么？‎ 答案：（1）方法一： 2Cu ＋ 2H2SO4 (稀) ＋O2 2CuSO4 ＋ 2H2O ‎（2）方法二： 2Cu ＋ O2 2CuO CuO ＋ H2SO4 (稀)＝ CuSO4 ＋ H2O 5‎ 方法三： Cu ＋2 H2SO4 (浓) CuSO4 ＋ 2H2O ＋ SO2 ↑‎ 第一种方法最好。若制得1mol CuSO4 ，第一种第二种方法只需要1mol硫酸，而第三种方法需要2mol 硫酸，而且生成的SO2 又造成大气污染。第一、二种方法比较，第一种方法在溶液中进行，且进行的充分。从以上分析可知第一种方法处理废铜屑最好。‎ 解析：在稀硫酸存在的条件下，铜与氧气在加热条件下反应生成碱性氧化物CuO迅速溶解在热的稀硫酸中生成CuSO4。‎ 方法二：是先将铜在空气中加热使之生成CuO ，在与稀硫酸反应，以上两种方法的共同特点是氧气作为氧化剂，稀硫酸只起酸的作用。‎ 方法三：在加热条件下使铜直接与浓硫酸反应，反应中硫酸不仅起酸的作用，还起氧化剂的作用，被还原为有毒气体SO2。‎ 点评：物质的制备应该看原料是否易得、成本低廉，是否节省原料，是否反应快，是否产生污染物等等，在评价方案时，要注意在对比中进行。‎ 例题4 某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验：‎ ‎（1）在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是_________溶液；加热时溶液颜色由红色逐渐变浅的原因是：_____________。‎ ‎（2）在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液变为红色，冷却后恢复无色，则此溶液可能是__________溶液；加热时溶液由无色变为红色的原因是：_____________。‎ 答案：‎ ‎（1） 稀氨水和酚酞 ；稀氨水中的NH3 气逸出，所以溶液颜色变浅。‎ ‎（2） 溶有SO2 的品红； SO2 气体逸出，品红溶液恢复红色。‎ 解析：首先审清实验的装置是一封闭体系，受热时有气体从溶液中逸出进入气球，导致溶液的颜色变化；冷却后逸出的气体又溶解在溶液中，得到原来溶液，恢复到原来溶液的颜色。另外要注意溶液颜色的变化，能使溶液在无色和红色之间变化的物质在中学阶段最常见的是酚酞和品红，导致酚酞溶液在无色和红色之间变化的气体是碱性气体，即氨气；导致品红溶液在无色和红色之间变化的气体是SO2。‎ 点评：本题属于元素、化合物知识的综合题，题目设计灵活，要求解答本题时，应该准确分析题给信息，灵活运用所学知识，不可思维局限，无从下手。‎ 5‎