高三化学知识点之硫及其化合物.pdf
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1、1精品小班课程辅导讲义精品小班课程辅导讲义讲义编号 2014 暑假 12HX01 辅导科目:辅导科目:化学化学 年级:年级:新高三新高三课课 题题硫及其化合物硫及其化合物教学目标教学目标1.知道硫酸雨硫酸盐的用途。2.理解硫单质的物理性质和化学性质;掌握硫化氢的毒性、气味、强还原性;理解二氧化硫的氧化性和还原性;理解二氧化硫与水的反应及亚硫酸的弱酸性;理解浓硫酸的吸水性、脱水性和强氧化性;认识二氧化硫形成酸雨的化学原理。2教学重点、难点教学重点、难点3教学内容教学内容一、考纲要求一、考纲要求主题学习内容学习水平说明单质硫B(1)硫的物理性质和化学性质。硫化氢B(1)硫化氢的毒性、气味、强还原性
2、硫的氧化物B(1)二氧化硫的氧化性和还原性(2)二氧化硫形成酸雨的化学原理(3)二氧化硫与水的反应及亚硫酸的弱酸性浓硫酸的特性B(1)吸水性、脱水性、强氧化性一些元素的单质和化合物硫硫酸和硫酸盐的用途A二、知识梳理与典型例题二、知识梳理与典型例题(一)硫(一)硫 1、硫的物理性质:黄色或淡黄色固体,俗称硫磺。硫有多种同素异形体。如单斜硫、斜方硫、弹性硫等。4硫 不溶于 水,微溶于酒精,易溶于 CS22、硫的化学性质(1)与金属的反应(生成物中金属呈现低价态生成物中金属呈现低价态)Na+SNa2S (剧烈反应并发生爆炸)Al+S Al2S3 (制取的唯一途径)AFe+S FeS(黑色)Cu+S
3、Cu2S(黑色)A AHg+S Hg2S(黑色)思考:通过哪些实验可以证明 Cl 元素的非金属性比 S 元素强?相同浓度的高氯酸酸性比硫酸酸性强,等等。(2)与非金属的反应 硫与氢气反应:H2+S H2S 硫与氧气反应:S+O2 SO2(3)与化合物反应:S+6HNO3(浓)H2SO4+6 NO2+2H2O AS+2H2SO4(浓)3 SO2+2H2O A3S+6NaOH 2K2S+K2SO3+3H2O A【特别提醒特别提醒】:在溶液中通过化学反应生成少量硫时,有时呈乳白色。硫的溶解性:不溶于水,微溶于酒精,易溶于 CS2。因此用物理方法洗去试管壁上的硫,只能用 CS2作溶剂。由硫能溶于热碱溶
4、液可知,用热碱溶液可洗去试管壁上的硫,由于 NaOH 碱性强,腐蚀玻璃,故实验室常用热 Ca(OH)2溶液而不用热NaOH 溶液除去试管内的硫。【例例 1】(1)将 m g 铁粉和 n g 硫粉均匀混合,在密闭容器中加热到红热,冷却后加入_Lb molL1的盐酸就不再产生气体。若把已放出的气体收集起来,在标准状况下的体积是_。(2)若把 0.1 mol 铁粉和 1.6 g 硫粉均匀混合后,铺在石棉网上用酒精灯加热引燃,完全反应后,将残渣全部放入过量的稀 H2SO4中充分反应,结果所产生的气体体积在标准状况下明显少于 2.24 L,其原5因是_。【答案】(1)0.4m L(2)与硫反应的铁粉过量
5、,过量的铁粉在加热的条件下被空气中的氧气氧化,bm28生成了铁的氧化物,与 H2SO4反应不再放出 H2,故放出气体的体积小于 2.24 L3、硫单质的用途:制硫酸、制农药(石灰硫磺合剂)、制黑火药、硫磺温泉、硫磺杀虫剂黑火药、硫磺温泉、硫磺杀虫剂等。(二)硫化氢(二)硫化氢1、硫化氢的物理性质 无 色 臭鸡蛋 气味气体,密度 比空气大,有毒有毒。能溶于水,它的水溶液叫氢硫酸,显弱酸性。吸入 0.1的硫化氢,就会使人感到头疼,吸入大量硫化氢使人昏迷。动植物腐败产生硫化氢。在制取和使用硫化氢时,必须在密闭系统或通风橱中进行。2、硫化氢的化学性质(1)H2S 在空气中的燃烧可燃性A:纯的 H2S
6、气体在空气中点燃,并在火焰上方罩一冷而干燥的洁净小烧杯,现象:发出淡蓝色火焰,小烧杯内壁有水珠,且出现黄色固体。发出淡蓝色火焰,小烧杯内壁有水珠,且出现黄色固体。写出反应方程式:2H2S+O2 2S+2H2O B:H2S 在充足的 O2中燃烧,现象:会发出淡蓝色火焰,并产生有刺激性气味的气体。:会发出淡蓝色火焰,并产生有刺激性气味的气体。写出反应方程式:2H2S+3O2 2SO2+2 H2O (2)H2S 的还原性 2H2S+SO2 3S+2H2O H2S+H2SO4(浓)S+SO2+2H2O(H2S 气体不能用浓硫酸进行干燥)H2S+X2S+2HX(X=Cl,Br,I)(3)较高温度时,硫化
7、氢不稳定,发生分解不稳定性 H2SH2S3、氢硫酸(hydrosulfuric acid)6硫化氢的水溶液称为氢硫酸。氢硫酸是二元弱酸,具有挥发性。氢硫酸具有酸的通性:222222424223322H SNaOHNaHSH OH S2NaOHNa S2H OH SCuSOCuSH SOH SH SCH COOPbPbS2CH COOH H S 碱不足检验检验氢硫酸有强还原性:222222H SO2S2H OH SBrS2HBr 氢硫酸易变质溴水褪色4.、实验室制法:原理:用与非氧化性强酸非氧化性强酸反应制取。FeS或22FeS2HClFeClH Sdilu2442FeSH SOFeSOH Sd
8、ilu装置:用启普发生器启普发生器或简易气体发生器。CO2、H2、H2S 可以用相同装置制取。收集:向上排空气法。检验:1)用湿润的醋酸铅试纸,变黑。2332H SCH COOPbPbS2CH COOH 2)用 CuSO4溶液:4224CuSOH SCuSH SO黑色沉淀尾气处理:尾气用 NaOH 溶液或溶液或 CuSO4溶液吸收。注意事项:H2S 具有强还原性,制取时只能用氧化性弱的盐酸或硫酸,不能用氧化性强的 HNO3或浓 H2SO4。除去 H2S 气体中混有的 HCl 时,可将气体通过饱和的饱和的 NaHS 溶液溶液中。(三)二氧化硫(三)二氧化硫1、物理性质 无 色,有刺激性气味的气体
9、,有毒,密度比空气大。易溶于水,在通常情况下,1 体积水可溶解 40 体积的二氧化硫。溶于水的二氧化硫与水反应生成亚硫酸(H2SO3),亚硫酸是一种弱酸,不稳定,容易分解。2、化学性质(1)酸性氧化物A:与水反应 SO2 +H2O H2SO3B:跟碱反应 SO2 +CaO CaSO3 SO2 +2NaOH Na2SO3+H2O SO2 +Ca(OH)2 CaSO3+H2O7 SO2+2NaHCO3Na2SO3+2CO2+H2O(2)弱氧化性SO2+2H2S3S+2H2O 现象:有淡黄色固体和水珠。(3)还原性催化氧化 2SO2+O2 2SO3使卤水褪色 SO2+X2+2H2O H2SO4+2H
10、X (XCl、Br、I)使酸性 KMnO4褪色:5SO2+2KMnO4+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4(4)漂白性:使品红褪色。3、制法工业制法:S+O2 SO2 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 实验室制法 原理 Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2+H2O 装置、收集:与制取氯气相似(可不加热)除杂:用饱和饱和 NaHSO3溶液溶液除去杂质气体 SO3等332422SO2NaHSONa SO2SOH O 验满:用湿润的紫色石蕊试纸放在集气瓶口,若变红证明已收满。尾气吸收:通入 NaOH 溶液中。注意事项:因 SO2易溶于水,制取时一般选用较浓的硫酸
11、或稍加热较浓的硫酸或稍加热,有利于有利于 SO2的逸出。的逸出。亚硫酸盐与难挥发性强酸反应。2232424232H ONa SOH SONa SOH SOSO(四)关于(四)关于 SO2的漂白作用与其他漂白物质的对比的漂白作用与其他漂白物质的对比漂白的物质原理稳定性氯水强氧化性稳定二氧化硫与某些有色的有机物结合成不稳定8无色物质Na2O2(或 H2O2)强氧化性稳定O3强氧化性稳定活性碳吸附性稳定【特别提醒特别提醒】:能使品红溶液褪色的物质有:SO2、Cl2、O3、H2O2、Na2O2、活性碳等。SO2使氯水、溴水、酸性 KMnO4溶液腿色,不是由于其漂白性,而是因为其还原性。干燥的 SO2气
12、体无漂白作用。等物质的量 SO2 和 Cl2混合后通入品红溶液中,不能使之腿色。原因是 SO2 和 Cl2发生反应生成了无漂白性的盐酸和硫酸。SO2只能使品红只能使品红等某些有机色质褪色,而不能使石蕊不能使石蕊溶液等有机色质褪色。【例例 2】下列实验能证明某无色气体为 SO2的是 ()能使澄清石灰水变浑浊 能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 能使品红试液褪色,加热后又显红色 能使溴水褪色,再滴加酸化的 BaCl2溶液有白色沉淀产生A B C D【解析解析】能使澄清石灰水变浑浊的气体有 SO2、CO2;能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体为酸性气体(如:HCl、HBr、SO2、CO2等);能使品红褪色的气体
13、有 Cl2、SO2,但 Cl2有颜色,褪色后加热又显红色的只有 SO2;能使溴水褪色,再滴加酸化的 BaCl2溶液有白色沉淀生成,只有 SO2气体符合。【答案】C【规律总结规律总结】SO2和 CO2都能使澄清的石灰水变浑浊,若通入的气体过量,则沉淀都可消失。所以不能用澄清的石灰水鉴别 SO2和 CO2。通常可用以下方法:用品红溶液,使品红溶液褪色的是 SO2,不能使品红溶液褪色的是 CO2。用氢硫酸,出现浑浊的是 SO2,无明显现象的是 CO2。2H2S+SO22H2O+3S用高锰酸钾溶液,紫色褪去的是 SO2,无明显现象的是 CO2。2KMnO4+5SO2+2H2OK2SO4+2MnSO4+
14、2H2SO4用溴水,使橙色褪去的是 SO2,无明显现象的是 CO2。Br2+2H2O+SO22HBr+H2SO4用硝酸酸化的硝酸钡溶液,产生白色沉淀的是 SO2,无明显现象的是 CO2。2H2O+2HNO3+3SO23H2SO4+2NO Ba(NO3)2+H2SO4BaSO4+2HNO3用 FeCl3溶液,使棕黄色颜色变浅的是 SO2,无明显现象的是 CO2。2FeCl3+SO2+2H2OFeCl2+FeSO4+4HCl9(五)硫酸(五)硫酸1、纯硫酸的物理性质纯硫酸是一种无色油状的液体,是一种难挥发的酸。市售硫酸的质量分数有 92.5%和 98%两种。当浓硫酸吸收了大量的三氧化硫后,就成了发
15、烟硫酸。2、浓硫酸的物理性质(1)浓硫酸能以任意比与水混溶,浓硫酸溶解时放出大量的热。问:如何稀释浓硫酸呢?答:把浓硫酸沿器壁慢慢的注入水中,并不断搅拌,使产生的热量迅速地扩散出去。切不可把水倒入浓硫酸里。(2)高沸点、难挥发酸高沸点、难挥发酸可用来制盐酸、硝酸。NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+HClNaNO3+H2SO4(浓)Na2SO4+HNO33、浓硫酸的特性(1)吸水性(干燥剂)浓硫酸具有吸水性,常作为干燥剂,那么它能干燥哪些气体呢?不能干燥哪些气体呢?注意:通常可用浓硫酸干燥的气体有:O2、H2、CO2、Cl2、HCl、SO2、CO、CH4、C2H2 等。不能用浓硫酸干燥的气
16、体有:碱性和还原性气体,如氨气、硫化氢等 。干燥装置:长进短出(2)脱水性(炭化):把化合物里的氢原子核氧原子按 2:1 脱去,通常用于有机物的脱水。在潮湿的纸屑、棉花、木屑中分别滴入几滴浓硫酸,这三种物质都发生了变化,生成了黑色的物质。皮肤与纸屑、棉花、木屑一样都是有机物,含 C、H、O 等元素。【思考】浓硫酸对皮肤有强烈的腐蚀性,如果我们做实验时不慎沾上了浓硫酸怎么办?答案:先用干抹布擦拭,在用大量水冲洗。(3)强氧化性10 跟金属反应A.常温下,浓硫酸能使 铁、铝 等金属钝化。B.加热时,浓硫酸可与除 Au、Pt 之外的所有金属反应。浓硫酸与铜反应:化学方程式:Cu+2H2SO4(浓)C
17、uSO4+SO2+2H2O小结 金属+H2SO4(浓)高价硫酸盐+SO2+H2O 如:2Fe+6 H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3 SO2+6H2O【思考】浓硫酸与排在氢前的金属反应,能否产生氢气?为什么?氧化性酸与酸的氧化性有什么不同?答案:因为浓硫酸有强氧化性,生成的是 SO2;酸的氧化性是指氢元素的化合价从+1 价降低到 0 价,显氧化性,而氧化性酸中显氧化性的不是氢元素。跟非金属反应:热的浓硫酸可将 C、P、S 等非金属单质氧化到其最高价态的氧化物或含氧酸C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O AS+2H2SO4(浓)3SO2+2H2O“黑面包”实验:化学方程式:C12
18、H22O11 12C+11H2O蔗糖加入浓硫酸炭化,在蔗糖内加了几滴水,浓硫酸吸水放出大量的热,使浓硫酸与生成的碳发生氧化还原反应,浓硫酸被还原所生成的二氧化硫,碳又被浓硫酸氧化成二氧化碳,所以有大量气体产生,因此会出现体积膨胀,疏松多孔海绵状炭及刺激性气味产生的现象。这里既体现了浓硫酸的脱水性,也体现了其氧化性。与其它还原性物质反应 3H2S+H2SO4(浓)4S+4H2O 2HBr+H2SO4(浓)Br2+SO2+2H2O 2HI+H2SO4(浓)I2+SO2+2H2O(4)浓硫酸和稀硫酸氧化性比较)浓硫酸和稀硫酸氧化性比较比较项目浓硫酸稀硫酸氧化性强弱 强氧化性(S)弱 氧化性(H+)氧
19、化性的原因 硫元素处于最高价态,可以得电子 氢元素处于最高价态11还原产物一般是 SO2,可以是硫单质H2与金属单质的反应在常温下,使铁、铝钝化,但加热条件下可以反应。规律:金属H2SO4高价硫酸盐+SO2+H2O能与排在金属活动顺序表氢之前的金属发生置换反应。与非金属单质的反应加热条件下可以和某些非金属单质反应不能反应与 H2S 等还原性物质反应能够反应不能反应【特别提醒特别提醒】:硫酸的性质取决于硫酸的浓度。98.3%的浓 H2SO4密度为 1.84 gcm3,比水的密度大;硫酸的浓度越大,密度越大,如将 50%的 H2SO4溶液和 10%的 H2SO4溶液等体积混合,则所得溶液的质量分数
20、大于 30%;浓 H2SO4或密度小于浓硫酸的溶液被稀释或与浓 H2SO4混合时,都是将浓 H2SO4沿玻璃棒注入其中,并不断搅拌,使其散热。【思考】:氨水的密度是随浓度的增大,而如何变化?答案:浓度越大,密度越小。(5)硫酸的用途1制磷酸、除锈、制硫酸盐 2干燥剂 3炸药 4蓄电池(六)硫酸根离子的检验(六)硫酸根离子的检验1、原理:利用 Ba2+SO42BaSO4(白色),BaSO4不溶于盐酸、硝酸的特性。2、试剂:盐酸和氯化钡溶液。3、检验的误区干扰检验的离子:Ag+能与 SO42离子反应生成难溶于水的白色沉淀 Ag 2SO4;Ag+还能与 Cl反应生成难溶于水的白色沉淀 AgCl;SO
21、32、CO32、SiO32、PO43等能与 Ba2+反应生成难溶于水的白色沉淀。但这些白色沉淀溶于强酸中。4、检验步骤在待测溶液中加入 盐酸,排除 Ag+、SO32、CO32、SiO32、PO43等离子的干扰。注意一般不用稀 HNO3,因为稀 HNO3能将 SO32 氧化成 SO42 而被漏检。在排除干扰后的溶液中加入 氯化钡溶液,产生的白色沉淀一定是 BaSO4,则此溶液中一定含有SO42。12【特别提醒特别提醒】:检验 SO42的关键是既要注意试剂的选择,又要注意操作顺序的优化,方能排除干扰离子的误导,要全面考虑,综合分析,正确推导。【例例 3】对某酸性溶液(可能含有 Br、SO42、H2
22、SO3、NH4+)分别进行如下实验:加热时放出的气体可以使品红溶液褪色 加碱调至碱性后,加热时放出的气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝 加入氯水时,溶液略显黄色,再加入 BaCl2溶液时,产生的白色沉淀不溶于稀硝酸。对于下列物质不能确认其在溶液中是否存在的是 ()ABr BSO42 CH2SO3 DNH4+【解析解析】加热时放出的气体可以使品红褪色,则溶液中一定含有 H2SO3,因 H2SO3不稳定,分解产生的 SO2可使品红褪色。加碱后加热,产生使润湿的红色石蕊试纸变蓝的气体,即有 NH3产生,说明溶液中一定含有 NH4+。加氯水时溶液显黄色,说明原溶液中含有 Br。再加 BaCl2有白色不溶
23、于 HNO3的沉淀生成,说明此时溶液中含 SO42,但可能是原溶液含有的,也可能是氯水氧化 H2SO3产生的,故不能确定的为 SO42。【答案】B【误区警示误区警示】SO42检验的误区:只加可溶性钡盐,不酸化。误将 CO32、PO43、SO32、Ag+等干扰离子判成 SO42,此时上述离子同样会产生 BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3、AgCl 的白色沉淀。误将 Ag+、Pb2+判成 SO42。如向待测液中滴加 BaCl2溶液,再加盐酸有白色沉淀便断定含 SO42。其错误是未注意溶液中不含 SO42而含 Ag+或 Pb2+也会有同样现象。因为 Ag+ClAgCl(白色)Pb2+2ClP
24、bCl2(白色)误将 SO32判成 SO42。如向待测液中滴加用盐酸酸化的 Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀,便误以为有SO42。该错误是未注意在酸性环境下 NO3具有强氧化性,发生反应:Ba2+SO32BaSO3(白色),3BaSO3+2H+2NO33BaSO4(白色)+2NO+H2O再如向待测液中滴加用硝酸酸化的 BaCl2溶液产生白色沉淀便错误认定一定含 SO42,也同样是落入干扰离子转化为 SO42从而生成 BaSO4的陷阱中。【思考】如何检验 SO32-离子?答案:向溶液中加入盐酸,将产生的气体通入品红溶液中红色褪去;或加入氯化钡溶液生成白色沉淀,加盐酸,沉淀溶解并产生有刺激性气味的
25、气体。(七)常见的硫酸盐(七)常见的硫酸盐1、硫酸钙(CaSO4):生石膏:CaSO42H2O 熟石膏:_421CaSOH O2A132、硫酸钡(BaSO4)天然的硫酸钡叫重晶石,俗称“钡餐”。性质:不溶于水,不溶于酸,不易被 X 射线透过。3、常见的硫酸盐及俗名 胆矾(蓝矾):_ CuSO45H2O_ 明矾:_ KAl(SO4)212H2O 绿矾:FeSO47H2O(八)硫酸的工业制法(八)硫酸的工业制法原理:H2SO4 SO3 SO2 FeS2 S1、硫酸生产中的“三”三种原料:硫铁矿、硫磺、含硫工业废物三个主要生产步骤:造气、接触氧化、三氧化硫吸收三个反应:造气:造气:FeS2(s)11
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