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1、第3节硫的转化1自然界中的硫(1)自然界中不同价态硫元素间的转化在自然界里，硫既有游离态，又有化合态，游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。以化合态存在的硫分布很广，主要是硫化物和硫酸盐，如黄铁矿(FeS2)、石膏(CaSO42H2O)、芒硝(Na2SO410H2O)等。硫的化合物也常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里。硫还是某些蛋白质的组成元素，人体内平均含有0.2%的硫。自然界中不同价态硫元素间的转化图说明：大气中SO2主要有三个来源：化石燃料的燃烧、火山爆发和微生物的分解作用。在自然状态下，大气中的SO2一部分被绿色植物吸收；一部分则与大气中的水结合，形成H2SO4，随降水落入土壤或
2、水体中，以硫酸盐的形式被植物的根系吸收，转变成蛋白质等有机物，进而被各级消费者所利用。动植物的遗体被微生物分解后，又能将硫元素释放到土壤或大气中。这样就形成一个完整的循环回路。(2)认识硫单质单质硫的物理性质通常状况下，硫单质为黄色或淡黄色固体，俗称硫黄，很脆，易研成粉末；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。密度比水大，熔点为112.8 ，沸点为444.6 。硫有多种同素异形体，常见的有斜方硫和单斜硫。析规律 硫的分离与洗涤：根据硫单质的溶解性，常用CS2把硫单质与其他物质分离开来，也可以用CS2洗去沾在试管内壁上的硫单质。硫单质的化学性质由于硫单质中硫元素的化合价为0，既可以升高到4或6价，
3、体现还原性；也可以降低到2价，体现氧化性。a硫单质的氧化性实验步骤：把研细的硫粉和铁粉按照一定的比例混合均匀，放在石棉网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及一端，当混合物呈红热状态时，移开玻璃棒，观察发生的现象。实验现象：当硫粉和铁粉混合物局部红热而移开玻璃棒后，混合物仍保持红热状态继续反应，生成黑色物质。实验结论：加热后铁跟硫发生化学反应：FeSFeS。实验分析：硫跟铁的反应是氧化还原反应，其中硫是氧化剂，铁是还原剂。硫化亚铁(FeS)为黑色固体，不溶于水。硫跟铁的反应能放出大量的热，它能满足硫和铁继续反应所需要的热量。硫除了与铁可以反应生成硫化亚铁外，还可以与其他金属反应。例如：2NaSNa2S
4、,2Al3SAl2S3，HgS=HgS,2CuSCu2S(Cu显1价而不是2价)。谈重点 硫的弱氧化性实验室中一旦有汞洒落，可向洒落的汞上面撒上硫粉，使汞与硫化合生成硫化汞后再处理。硫与变价金属反应时，只能得到低价态的金属硫化物，如FeS、Cu2S等；而Cl2与金属反应生成高价态的氯化物，如FeCl3、CuCl2等，由此说明Cl2的氧化性比S强。b硫单质的还原性实验步骤：取少量硫粉放入燃烧匙中，将燃烧匙放在酒精灯上加热至硫粉呈熔化状态后，迅速伸入盛满氧气的集气瓶(底部有少量水)中，观察发生的现象。实验现象：硫粉熔化后，在盛有氧气的集气瓶中燃烧，发出蓝紫色火焰，同时可闻到刺激性气味。实验结论：点
5、燃后硫在氧气中燃烧：SO2SO2。实验分析：硫跟氧气的反应是氧化还原反应，其中硫是还原剂，氧气是氧化剂。若硫在空气中燃烧，燃烧产物仍然是二氧化硫，但火焰呈淡蓝色。不管氧气多少，硫单质只能被氧化成二氧化硫，氧气过量时，过量的氧气也不可能把二氧化硫氧化成三氧化硫，这是因为二氧化硫要氧化成三氧化硫，只有在催化剂、高温加热的情况下才能进行。【例1】 关于硫的叙述正确的是()A硫的非金属性较强，所以只以化合态存在于自然界B分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫要用到二硫化碳、水以及过滤操作C硫与金属或非金属反应均作氧化剂D3.2 g硫与6.4 g铜反应能得到9.6 g纯净物解析：元素在自然界的存在形式虽与化学活
6、泼性有关，但不能以非金属性强弱作为依据，如O、N、S的非金属性并不弱，但在自然界仍存在游离态的单质O2、N2、S。在火山喷口存在单质硫。分离黑火药中的三组分可利用它们溶解性的差异。先用CS2处理，使硫溶解，过滤后蒸发滤液，得晶体硫。滤渣再用水处理，溶去硝酸钾，过滤，滤渣为木炭粉。滤液蒸发、浓缩、结晶，得到硝酸钾。硫单质为零价，是中间价态，和金属或氢气反应时显氧化性。硫与非金属性比它强的非金属(如氧、氯、氟等)反应时显还原性。硫与铜化合只能生成硫化亚铜：2CuSCu2S，铜不足，按铜的量计算，只能生成8.0 g Cu2S。答案：B2.实验室里研究不同价态硫元素间的转化(1)探究不同价态硫元素的转
7、化目的要求：你已经初步认识了硫黄和一些含硫化合物，如二氧化硫和硫酸等。在硫黄、二氧化硫和硫酸这三种物质中，硫元素的化合价分别为0、4、6。请设计实验，探究这三种价态硫元素间的相互转化，并实施部分实验。方法引导：探究不同价态硫元素间的相互转化，实际上是探究含有不同价态硫元素物质间的相互转化。首先，要选择含有不同价态硫元素的物质，如硫黄、二氧化硫(或亚硫酸钠)和硫酸。其次，是获取这些物质。实验室里备有硫黄、亚硫酸钠、硫化亚铁和浓硫酸等试剂，常用亚硫酸钠与较浓的硫酸反应制备少量二氧化硫气体；常用硫化亚铁和稀硫酸反应制备少量的硫化氢气体(实验装置同实验室里制备氢气)。Na2SO3H2SO4=Na2SO
8、4SO2H2OFeSH2SO4=FeSO4H2S第三，实现不同价态硫元素间的相互转化，依据的主要是氧化还原反应规律，需要寻找合适的氧化剂或还原剂。常用的氧化剂有酸性高锰酸钾溶液、氯水、硝酸、氧气等；常用的还原剂有硫化氢、碘化钾、金属单质等。实验步骤：将少量的硫粉盛在燃烧匙中，在通风橱中用酒精灯加热，当硫开始燃烧时熄灭酒精灯，并观察发生的现象。实验现象：硫粉在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰。实验结论：在点燃的条件下，硫粉可以在空气中燃烧，0价硫被氧化为4价硫。SO2SO2实验步骤：将约5 mL新制备的饱和氯水盛在大试管中，在通风橱中向氯水中小心、缓慢地通入二氧化硫气体，观察发生的现象；向试管中滴加少
9、量BaCl2溶液，再观察发生的现象。实验现象：通入二氧化硫气体后氯水退色了；滴加BaCl2溶液后生成了白色沉淀。实验结论：二氧化硫与氯水反应生成了SO，4价硫被氧化为6价硫。SO2Cl22H2O=H2SO42HClSO2Cl22H2O=4H2ClSOSOBa2=BaSO4实验步骤：将约5 mL酸性高锰酸钾溶液盛在大试管中，在通风橱中向酸性高锰酸钾溶液中小心、缓慢地通入二氧化硫气体，观察发生的现象。实验现象：溶液由紫色变为无色。实验结论：二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应，4价硫被氧化为6价硫。2KMnO45SO22H2O=K2SO42MnSO42H2SO42MnO5SO22H2O=5SO2Mn24
10、H实验步骤：a.按下图所示将各件仪器组装为一体，并检验其气密性，直至气密性合格为止。b按上图所示将各种化学药品加到试管中(浓硫酸取3 mL)，并重新将仪器组装好。观察铜丝在浓硫酸中的现象。c点燃酒精灯对盛浓硫酸和铜丝的试管先预热后正常加热。观察三个试管中的现象。d待三个试管中的现象都很明显之后，将连接a、b试管的导气管从橡胶管处拔开，熄灯停止加热，使试管a中的物质冷却至室温。e将a试管中的液体倒入大试管中少许，观察大试管中的现象。实验现象：未加热前，无新现象发生；加热之后，b试管中的品红溶液逐渐变为无色，c试管中的紫色石蕊试液逐渐变为红色，a试管中的液体变为灰蓝色；最后大试管中的溶液呈蓝色。实
11、验结论：在加热的条件下，浓硫酸跟铜发生了化学反应，6价硫被还原为4价硫，发生的反应为：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。二氧化硫有漂白性，能使品红溶液退色；二氧化硫是酸性氧化物，水溶液显酸性。实验步骤：收集二氧化硫气体和硫化氢气体各一瓶，并用玻璃片盖严瓶口；将两个集气瓶口相对，抽去中间的玻璃片，观察发生的现象(实验结束后将两个集气瓶放入通风橱内)。实验现象：集气瓶内生成了淡黄色固体。实验结论：二氧化硫气体与硫化氢气体发生了化学反应，4价硫被还原为0价硫。SO22H2S=3S2H2O总结：不同价态硫元素的转化关系如下：硫元素氧化性、还原性归纳硫元素的化合价2价硫0价硫4价硫6价硫含
12、硫物质的性质只有较强的还原性既有氧化性，又有还原性只有氧化性规律硫元素的化合价越高，物质的氧化性越强硫元素的化合价越低，物质的还原性越强【例2】 下列物质中，既不与亚硫酸反应，又不与SO2反应的是()AH2SBO2CNaOH溶液 DS解析：本题主要考查了不同价态硫元素之间的转化。从氧化还原反应的角度分析A、B选项。物质之间同种元素的价态不同，如果有中间价态，在一定条件下通常可以发生反应。SO2或H2SO3中S显4价，H2S中S显2价，它们的中间价态为0价，所以能反应生成单质S和H2O。在一定条件下，O2可将SO2和H2SO3中的4价S氧化到6价。而0价的S与4价的S之间没有中间价态，所以不发生
13、反应。SO2和H2SO3都能与NaOH反应。故正确答案为D。能否从氧化还原反应的观点和规律来分析有关反应，是解本题的关键。答案：D3.二氧化硫的性质(1)物理性质：SO2是一种无色、有刺激性气味的气体，有毒，密度比空气大，易溶于水(常温常压下，1体积水大约能溶解40体积的SO2)，易液化。(2)化学性质：SO2和CO2一样属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。a能与水反应生成相应的酸：SO2H2OH2SO3(亚硫酸易分解)b能与碱反应生成盐和水：SO22NaOH=Na2SO3H2O(碱足量)SO2NaOH=NaHSO3(碱不足)若将SO2通入澄清石灰水，石灰水先变浑浊，继续通入SO2，又变澄清
14、。反应方程式为：SO2Ca(OH)2=CaSO3H2OCaSO3H2OSO2=Ca(HSO3)2由上述SO2与澄清石灰水反应的现象可知：能使澄清石灰水变浑浊的气体，不仅仅是CO2。c能与碱性氧化物反应生成盐：SO2CaO=CaSO3。利用这一原理，可以在煤中加入生石灰，或使煤燃烧产生的废气通过生石灰和水形成的浆状物，以消除SO2引起的污染。d能与某些盐溶液反应生成新盐或新盐和新酸：CaSO3SO2H2O=Ca(HSO3)2SO2Na2CO3H2O=Na2SO3H2CO3(CO2H2O)二氧化硫中硫元素为4价，处于中间价态，因此SO2既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主，是一种常见的还原剂。a
15、还原性：O2、Cl2、Br2、HNO3、MnO(H)、Fe3等均可将SO2氧化成SO3或SO。如：2SO2O22SO3。此反应是可逆反应，反应向右进行的同时，也向左进行，反应体系中存在的是三种物质：SO2、O2、SO3。SO2与氯水反应：SO2Cl22H2O=2HClH2SO4b氧化性：SO2的氧化性较弱，只有遇到较强的还原剂(如H2S)的作用下，才会表现出氧化性。SO22H2S=3S2H2OSO2的漂白性：SO2能与水反应生成亚硫酸，亚硫酸与有色物质(例如品红溶液)化合后，生成一种新的无色物质，因而将SO2通入红色的品红溶液中，溶液的红色退去。但是，生成的这种无色物质很不稳定，在加热的条件下，又会分解生成SO2和品红，因而颜色又恢复为红色。依据这个反应，可检验SO2气体的存在。析规律 剖析SO2漂白性
