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第3節(jié) 硫的轉化 庖丁巧解牛 知識巧學升華 一、自然界中的硫 1．自然界中不同價態(tài)硫元素間的轉化 2．認識硫單質 （1）硫的物理性質 硫是一種淡黃色或黃色的固體，很脆易研成粉末，不溶于水微溶于酒精易溶于二硫化硫。 記憶要訣 硫磺熔、沸點低，微溶酒精不溶水，二硫化碳作溶劑，質脆硫磺溶不微。 （2）硫的化學性質 ①硫與金屬的反應 Fe+SS (Fe有+2、+3價) 2Cu+S　(Cu有+1、+2價) Hg+SHgS(Hg有+1、+2價) 要點提示 S的氧化性比Cl2弱，通常不能使變價金屬顯高價。Hg與S的反應較特殊：不加熱，反應就能進行，且生成高價Hg。水銀灑落地面，可撒些許硫磺與其反應，以防汞蒸氣中毒?；鸩窈猩贤坑辛祝鸩耦^含有硫。 ②硫與非金屬的反應 (3)硫的主要用途 硫主要用于制造硫酸、化肥、火柴、殺蟲劑、火藥、煙花爆竹、醫(yī)藥、硫化橡膠，硫還是酸性速效肥料，等等。黑火藥爆炸： C是還原劑，S和KNO3都是氧化劑。 二、不同價態(tài)硫元素間的轉化 1．不同價態(tài)硫元素間的轉化 （1）實驗方案和實驗記錄 轉　化 選擇的試劑 實驗現(xiàn)象 結論 O2→H2O4 SO2、氯水 BaCl2(aq) SO2通入氯水中，氯水褪色；滴入BaCl2(aq)生成白色沉淀 SO2能被強氧化劑氧化為H2SO4 SO2、KMnO4(aq) BaCl2 (aq)SO2 SO2通入KMnO4(aq)中，KMnO4(aq)褪色；滴入BaCl2(aq)生成白色沉淀 2H2O4→O2 Cu、濃H2SO4、水 加熱Cu與濃H2SO4的混合物，生成具有刺激性氣味的氣體，反應后溶液中加水變藍色 Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O →O2 硫磺、氧氣(或空氣) 硫在O2中燃燒發(fā)出明亮的藍紫色火焰(硫在空氣中燃燒發(fā)出微弱的淡藍色火焰) S+O2SO2 2H2S+SO══ O2→ H2O、H2S、SO2 將SO2、H2S同時通入水中，生成淡黃色沉淀 2H2O+3S↓ 2H2S+H2SO3══3H2O+3S↓ →H2O4 硫磺、濃HNO3 BaCl2(aq) 加熱S與濃HNO3的混合物，S溶解，放出紅棕色氣體；加BaCl2(aq)生成白色沉淀 S+6HNO3(濃) H2SO4+6NO2↑+2H2O 要點提示 注意此處空半格Cu與濃H2SO4混合，加熱才能反應。反應中H2SO4部分生成鹽和水，部分被還原為SO2，表現(xiàn)出酸性和氧化性。 （2）轉化與性質 ①轉化關系： ②SO2的化學性質 SO2的弱氧化性 SO2+2H2S2H2O+3S↓ SO2的還原性 2．硫酸的工業(yè)生產 方法1：CuSO45H2OCuSO4SO3H2SO4 FeSO47H2OFeSO4SO3H2SO4 方法2：SSO2+H2SO4 方法3(接觸法)：S(或FeS2) SO2SO3H2SO4 三、酸雨及其防治 1．酸雨的形成 排放到空氣中的二氧化硫在氧氣和水蒸氣的共同作用下，形成酸霧，隨雨水降落就成為酸雨。酸雨包括雨、雪、雹、霜，其pH<5．6。酸雨中含有的酸主要是HNO3和H2SO4，在我國主要是H2SO4。 空氣中的SO2主要來自化石燃料的燃燒。 2．酸雨的危害 酸雨能使湖泊酸化、土壤貧瘠、森林死亡、飲用水中重金屬元素含量增加等等。 3．控制酸雨的措施 ①減少酸性物質的排放。②改變能源結構，開發(fā)氫能、風能、太陽能等清潔能源。 4．SO2的治理 減少SO2的排放,主要有兩條措施。 ①脫硫：使用一定的物理化學方法，除去含硫燃料中的硫元素。 ②固硫：煤炭中摻加氧化鈣(或氫氧化鈣)，煤炭燃燒過程中生成的SO2就會被吸收固定：CaO+SO2══CaSO3 2CaSO3+O2CaSO4 又如硫酸廠排出的SO2，可用NaOH(aq)，或Na2SO3 (aq),或 CaCO3濁液來吸收：2NaOH+SO2══Na2SO3+H2O或 NaOH+SO2══NaHSO3 Na2SO3+H2O+SO2══2NaHSO3 CaCO3+SO2══CaSO3↓+CO2 加熱使生成的NaHSO3分解，釋放出高濃度的SO2用于生產H2SO4，生成的Na2SO3進行循環(huán)利用。 5．治理酸化的湖泊 向湖泊中撒入石灰石粉或氧化鈣粉，中和水的酸性。向土壤中施入生石灰或熟石灰，中和土壤的酸性。 6．保護歷史建筑 將暴露在空氣中的歷史建筑遮擋起來，使其免受風吹雨淋；或在歷史建筑表面覆一層抗酸雨腐蝕的薄膜，防止其被酸雨腐蝕。 要點提示 注意此處空半格固硫不同于固氮，固氮是使游離態(tài)氮變化合態(tài)氮，固硫則是使氣態(tài)化合態(tài)硫變?yōu)楣虘B(tài)化合態(tài)硫。 7．二氧化硫和某些硫酸鹽的用途 (1)二氧化硫的用途 ①殺菌：可作消毒劑和防腐劑，用于殺滅霉菌 ②漂白：SO2與水反應生成H2SO3，與某些有色物質結合生成不穩(wěn)定的無色物質。SO2能使品紅溶液、織物等褪色。 (2)石膏(CaSO42H2O)的用途 ①用作建筑材料：如石膏天花板。 ②用作醫(yī)療：如石膏繃帶。 ③用作凝固劑：如使豆?jié){聚沉。 ④用作模具和塑像。 (3)硫酸鋇的用途 鋇餐：用于內臟造影透視。 問題思路探究 問題1 火山噴發(fā)時熔巖噴涌、濃煙滾滾，不僅釋放出巨大的能量，而且產生許多含有硫元素的氣體，在火山口還有硫單質生成。根據(jù)課本火山噴發(fā)圖回答，從氣體、地表、地下以及溫泉四個方面分析不同價態(tài)硫元素間的轉化？ 思路:硫元素的價態(tài)轉化： H2S S SO2SO3(H2SO4) 探究:地層深處蘊藏著大量含有硫元素的物質（單質或化合物）?；鹕絿姲l(fā)時，部分硫轉化為硫化氫氣體，部分硫轉化成二氧化硫和三氧化硫氣體。硫的這些氧化物溶于水即成亞硫酸或硫酸，使水溶液有一定的酸性。地下硫單質或地表硫單質極少量地溶于水中，這樣的水為含有硫的泉水，因單質硫有一定的氧化性，使這樣的泉水具有消毒殺菌作用。 問題2 造成酸雨的主要原因是什么？如何減輕這種污染氣體的排放以保護好環(huán)境？ 思路:首先明確酸雨顯酸性的原因，然后才能解決如何減少減小酸雨的問題。 探究:SO2和氮的氧化物是形成酸雨的主要污染物，主要來自于化石燃料的燃燒（如煤的燃燒），化石燃料在燃燒過程中，將+4價硫轉化為+6價的硫的固態(tài)化合物的過程稱為固硫（或硫的固定），如在煤的燃燒時，加入生石灰可以起到固硫的作用：S+O2══SO2SO2+CaO══CaSO32CaSO3+O2══2CaSO4或對燃煤先進行脫硫處理或將煤加工成氣體或液體燃料，以降低硫對大氣的污染。某些地區(qū)的天然氣中也含有一定濃度的硫化氫（如2004年四川發(fā)生天然氣泄漏事件，就是該地區(qū)天然氣中含有較高濃度的硫化氫氣體而使周邊地區(qū)的豬、雞等牲畜大量死亡）。另外，加強對化工廠尾氣的排放，也是防止污染的有效方法。 典題熱題新題 例1．下列對濃H2SO4的敘述正確的是（　　） A．常溫下，濃H2SO4與鐵、鋁不反應，所以鐵質、鋁質容器能盛放濃H2SO4 B．濃H2SO4具有吸水性，能使蔗糖炭化 C．濃H2SO4和銅片加熱既表現(xiàn)出酸性，又表現(xiàn)出氧化性 D．濃H2SO4與亞硫酸鈉反應制取H2SO4時，濃H2SO4表現(xiàn)出強氧化性 解析：（1．）常溫下濃H2SO4與鐵、鋁接觸，能使金屬表面生成一層致密的氧化物保護膜，阻止內部金屬繼續(xù)跟硫酸反應。并不是Fe\,Al與濃H2SO4不反應。 （2）濃硫酸從蔗糖中奪取與水分子組成相當?shù)臍浜脱?，使蔗糖炭化，體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性而不是吸水性。 （3）銅與濃H2SO4在加熱條件下發(fā)生反應，其方程式為： Cu＋2H2O4（濃）CuSO4＋O2↑＋2H2O 反應中濃H2SO4為氧化劑，銅為還原劑，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶1。因每反應掉2 mol濃H2SO4，1 mol作氧化劑，還有1 mol起酸的作用。 （4）實驗室中是用濃H2SO4與固體亞硫酸鈉反應來制取二氧化硫的： 在反應物中硫元素處于相鄰價態(tài)，根據(jù)氧化還原反應規(guī)律知，它們之間是不可能發(fā)生氧化還原反應的，應為復分解反應，其原理是用難揮發(fā)性酸制易揮發(fā)性酸，強酸制弱酸。因而在此反應中濃H2SO4表現(xiàn)的是難揮發(fā)性和酸性。 答案：C 深化升華 注意此處空半格濃硫酸的特性有：吸水性、脫水性、強氧化性。金屬鈍化現(xiàn)象是濃H2SO4與這些金屬發(fā)生反應引起的。所以說常溫下濃H2SO4與鐵、鋁不反應的說法是錯誤的。濃硫酸的氧化性是正六價的硫轉變?yōu)檎膬r的硫，顯酸性是指生成鹽和水。 例2．“酸雨”的形成主要是由于（　?。? A．森林遭亂砍濫伐，破壞了生態(tài)平衡 B．工業(yè)上大量燃燒含硫燃料 C．大氣中二氧化碳的含量增多 D．汽車排出大量尾氣 解析：空氣中硫氧化物和氮氧化物隨雨水降下就成為酸雨?？諝庵械腟O2的主要來源是： ①化石燃料（煤和石油產品）的燃燒； ②含硫礦石的冶煉； ③硫酸、磷肥、紙漿廠的工業(yè)廢氣。 由于汽車燃用的汽油、柴油等都經過了脫硫處理，所以形成酸雨的主要原因是：工業(yè)上大量燃燒含硫燃料。 答案：B 深化升華 注意此處空半格酸雨的形成主要是由于空氣中SO2和NOx的增多，在我國主要是SO2的增多。 例3．檢驗SO2中是否混有CO2氣體，可采用的方法是（　?。? A．通過品紅溶液 B．先通過NaOH溶液，再通過澄清石灰水 C．通過澄清石灰水 D．先通過KMnO4酸性溶液，再通過澄清石灰水 解析：本題主要考查SO2和CO2在性質上的相似點與不同點。它們在性質上的相似點很多，如：都是酸性氧化物，都為弱酸的酸酐；能與Ca（OH）2、Ba（OH）2等堿生成白色沉淀。不同點主要表現(xiàn)在：SO2具有漂白性能使品紅褪色，CO2不具有漂白性；通過NaHCO3飽和溶液時，由于H2SO3>H2CO3（酸性），所以SO2能反應置換出CO2，但CO2不反應；SO2中S為＋4價，未達到最高價態(tài)，故SO2有還原性，但CO2不具有還原性。由以上知識對題目逐項分析即得答案。A項檢驗的是SO2，B項不管是否混有CO2都不會產生白色沉淀，C項不管有沒有CO2都會產生白色沉淀，均不能驗證有無CO2，只有D項，KMnO4酸性溶液將SO2完全吸收，若有白色沉淀一定有CO2，若無沉淀則無CO2。 答案：D 深化升華 注意此處空半格SO2的部分性質跟CO2相似，都具有酸性氧化物的性質，澄清石灰水中通入SO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入SO2，溶液又變澄清。 例4．實驗證明銅在低溫下不能和O2發(fā)生反應，也不能和稀H2SO4共熱發(fā)生反應，但工業(yè)上卻是將廢銅屑倒入熱的稀硫酸中并不斷通入空氣來制取CuSO4溶液的，銅屑在此狀態(tài)下發(fā)生的一系列化學反應為：________________，________________。利用銅和濃H2SO4在加熱條件下也能制備CuSO4溶液，其化學方程式為_______________。以上方法前者好還是后者好？原因是什么？ 解析：在稀H2SO4中，Cu與O2反應后的生成物CuO迅速溶解在熱的稀H2SO4中生成CuSO4；第二種方法，銅與濃硫酸在加熱條件下也產生CuSO4，但同時產生SO2，H2SO4的利用率降低，生成了污染環(huán)境的有毒氣體。 答案：2Cu＋O22CuO CuO＋H2SO4CuSO4＋H2O Cu＋2H2SO4（濃）CuSO4＋SO2↑＋2H2O 第一種方法好。原因：①這種方法節(jié)約原料（硫酸）。②清潔，無污染，后者有SO2氣體生成。③節(jié)約能源，加熱溫度比第二種方法低。 深化升華 注意此處空半格物質的制取原則：節(jié)約原料、保護環(huán)境、簡單易行。由于濃硫酸產生SO2，H2SO4的利用率降低，生成了污染環(huán)境的有毒氣體。