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1、2013届高考化学复习学案38 高 三 化 学(第23周)【教学内容】 复习硫 硫酸【教学目标】1、 熟练掌握硫、硫的氢化物、氧化物、硫酸、硫酸盐的重要性质及其相互转化关系。2、 掌握工业制取硫酸的原理主要设备,并了解有关环保知识。熟练掌握离子反应、离子方程式的书写。【教学过程】 一、硫1、 游离态自然界存在于火山喷口、地壳岩层。人类在远古时代发现并使用硫。存在 化合态存在形式有:FeS2(非盐)、CuFeS2(复盐)、石膏、芒硝、煤和石油 中含少量硫污染大气物主要来源。2、物理性质:硫有多种同素异开体。如单斜硫、斜方硫、弹性硫等。不同温度硫分子含硫原子数不同、常温是S8、高温蒸气主要是S2。
2、常温为淡黄色晶体(淡黄色固体有:Na2O2、AgBr、黄铁矿、T、N、T等)。注意:在溶液中通过化学反应生成少量硫时,有时称乳白色。 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。3、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 Na+SNa2S (剧烈反应并发生爆炸) (Na+SNa2Sx) Al+S Al2S2(制取Al2S3的唯一途径) Fe+S FeS(黑色)思考:21g铁粉跟8g硫粉混合加热,冷却后将所得固体溶于足量盐酸,在标准状况下可得气体多少升?(据FeFeSH2S可知,不论谁过量,有1molF
3、e,必须生成1mol气体,则所得气 FeH2体体积为:) 若为21g硫粉和8g铁粉混合,在空气中加热,冷却后,所得固体质量为多少克? (解:Fe + S FeS 56g 32g 8g 21g 则硫过量,但由于在空气中加热,过量的硫与O2反应生成了SO2气体,因此,所得固体只能为FeS。其质量为:)2Cu + S Cu2S(黑色)思考:进行该实验时,将硫固体加热熔化至变成蒸气,再将光亮的铜丝放入硫蒸气中发生反应。实验时间较长,能否改成将铜丝加热后插入硫粉中?(不能,若将铜丝在酒精灯上加热,Cu+O2 CuO(黑色),铜转化为氧化铜,反应将不再发生)对铜,铁与硫的反应产物进行分析,硫与Cl2的氧化
4、性哪个更强?理由是什么?(氯气更强,因为S只将铜,铁氧化到低价,而氯气则将它们氧化到高价)(2)与非金属的反应 S+O2 点燃 SO2思考:已知2SO2+O2 2SO3+Q(Q0)反应温度对SO3的产率影响更大。硫在空气中和纯氧中燃烧,均能产生少量SO3,问在空气中或纯氧中燃烧哪个产生更多的SO3?为什么?(空气中。因为纯氧中燃烧,尽管O2浓度大,但产生的热量更多,而在空气中燃烧,速率较小,产生的热量能及时分散到空气中) S+H2 H2S(说明硫化氢不稳定) (3)与化合物的反应S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2+2H2OS+2H2SO4(浓) 2SO2+2H2OS+NaOH Na2S
5、+Na2SO3+H2O思考:由硫能溶于热碱溶液可知,用热碱溶液可洗去试管壁上的硫,实验室为何常用热Ca (OH)2溶液而不用热NaOH溶液除去试管内的硫?(因NaOH碱性强,腐蚀玻璃)S + Na2S = Na2SxS + Na2SO3 Na2S2O3例1、硫与热强碱溶液可生成S2-和SO32-;生成物继续与硫作用得Sz2-和S2O32-。过滤后除去过量硫,向滤液中加入一定量的强碱后,再适入足量的SO2,SO2与Sz2-也完全转化为S2O32-。问:(1) S+SO2+OH-完全转化为S2O32-的离子方程式_(2) amolS最终转化为Na2S2O3,需SO2、NaOH的物质的量分别为_(3
6、) 若amolS最终转化为Na2Sz耗原热碱溶液6molNaOH,则Na2Sx中x值为_。 解析:3S+6OH 2S2-+SO32-+3H2O S2-+(x+1)S Sx2- SO32-+S S2O32- 由迭加得:(2x+2)S+6OH- = 2Sx2-+S2O32-+3H2O SO2+Sx2-+OH-S2O32-+H2O 由迭加得:S+SO2+2OH-=S2O32-+H2O 答:第(1)问时,实质不必要这么繁的过程,因Sx2-、SO32-均为中间产物,只要抓住反应物为S和SO2及OH-,生成物为S2O32-和水即可得反应。由式可知每有1mol硫需1molSO2和2molOH-,则SO2和O
7、H-分别为a、2amol。(2)由式可知 x=例2、工业上将硫黄混入Na2SO3溶液中共热至沸可制取Na2S2O3。制备Na2S2O3的另一种方法是把SO2通入Na2S和Na2CO3的混合液中,在反应过程中,先生成黄色沉淀,其量逐渐增多,然后又逐渐减少。当形成无色透明溶液时,反应完成:(1) 写出用上述反应制备Na2S2O3的化学方程式 _ _ _ Na2SO3+S Na2S2O3(2) 原料中Na2CO3、Na2S、SO2的物质的量比最佳是_。(3) 若SO2过量,则又会有黄色沉淀出现,其原因是(用离子方程式表示)_。解析:由于SO2溶于水生成H2SO3,而H2SO3是中强酸,其酸性比H3P
8、O4还要强。则 (1)SO2+H2O+Na2S= Na2SO3+H2S SO2+Na2CO3= Na2CO3+CO2 SO2+2H2S= 3S+2H2O (2)要求三种物质的最佳配比,必须牢牢抓住关键的反应式,其反应物为S和Na2SO3,S由反应生成,Na2SO3由反应形成,由反应可知每生成3molS需2molH2S和1molSO2,则反应可改为3Na2SO3+3S=3Na2S2O3,而生成2molH2S则需2molNa2S和2molSO2,同时生成2mol Na2SO3,现还差1mol Na2SO3,由反应提供。则Na2CO3、Na2S、SO2的最佳物质的量比为1:2:4。 (3)若SO2过
9、量,又生成3H2SO3,H2SO3+S2O32-H2S2O3+SO32-,H2S2O3极不稳定,H2S2O3H2O+S+SO2,SO2与SO32-又能继续转化为HSO3-,因此,该反应的离子方程式为: SO2+H2O+S2O32-=S+2HSO3- 2e 10e S + 3C +2KNO3 点燃 K2S+N2+3CO2(黑火药爆炸)橡胶的硫化(化学变化,将橡胶从线型结构转化为体型网状结构,增强橡胶的强度和弹性)二、硫的氢化物和氧化物1、 硫化氢的制取Fe+H2SO4=FeSO4+H2S思考:制取H2S气体能否用浓H2SO4或浓盐酸或稀硝酸?(不能用浓H2SO4或硝酸,因为均属于强氧化性酸,而H
10、2S具有强还原性)2、 硫化氢的化学性质(1)可燃性 当2/1时,2H2S+O2 点燃 2S+2H2O(H2S过量) 当2/3时,2H2S+3O2 点燃 2SO2+2H2O(O2过量) 当时,两种反应物全部反应完,而产物既有硫又有SO2,此时反应方程可直接根据两种气体物质的量书写。若H2S为amol(或体积)O2为bmol(或体积)则aH2S+bO2S+SO2+H2O配平时,先根据H原子守恒,得出H2O的计量系数为a,再根据氧原子守恒得出SO2的计量系数为,最后根据S原子守恒,得出S的计量系数为a-=。例:室温时,H2S和O2的混合气体100mL,点燃后充分反应,剩余25mL,求H2S和O2的
11、体积比。解析:剩余的25mL气体可能是什么?H2S O2和SO2 SO2若H2S过量,余25mL H2S 则参加反应的=75mL=50mL=75mL=25mL :=(50+25):25=3:1若为O2和SO2 则O2过量,据:2H2S+3O2 = 2SO2+2H2O V 2 3 2 32LH2S完全反应,体积减少3L,现减少100mL-25mL=75mL则需H2S的体积为75mL=50mL,O2的体积为75mL,75mL+50mL100mL,不可能。两种反应物完全反应,产物为S、SO2和H2O设H2S的体积为aO2的体积为b则aH2S+bO2=(a-b)S+(b-)SO2+aH2Oa+b=10
12、0 a=50mL b=50mLb-=25 体积比为1:1。(2)强还原性 常见氧化剂为:Cl2、Br2、Fe3+、HNO3、KMnO4,甚至SO2均可将H2S氧化。3、 二氧化硫(1) 强还原性 常见氧化剂(见上)均可与SO2发生氧化一还原反应(2) 酸性氧化物通性(3) 漂白性例1、为降低SO2对大气的污染,工业用煤可伴入少量生石灰,可减少污染,另一种方法是将烟道气通入石灰乳中,既起到“固硫”的作用,防治酸雨,又能制得石膏,请写出有关化学方程式。 解析:SO2+CaO=CaSO3 SO2+Ca (OH)2= CaSO3+H2O 2CaSO3+O2+4H2O=2CaSO42H2O例2、白色的亚
13、铜化合的Cu(NH4)SO3难溶于水,若与足量的10molL-1的硫酸溶液混合并微热,生成铜和SO2气体及溶液。(2) 完成并配平化学方程式:Cu(NH4)SO3+H2SO4-Cu+SO2+CuSO4+_(3) 按上述操作,铜的最高转化率是多少_(4) 有人设计让上述实验在密闭容器中进行,结果铜的转化率大大提高,问在密闭容器中进行反应,铜的最高转化率是多少?请说明理由。解析:(1)上述反应打用逆向配平(歧化反应,铜元素化合价既升高又降低)缺项显然为(NH4)2SO4,各计量系数依次为2,2,1,2,1,2,1。(2)2molCu (NH4)SO3中的铜1mol转化为单质铜,1mol转化为CuSO4,因此,转化率为50%。(3)若在密闭容器中进行,为何铜的转化率会提高?显然Cu(I)自身岐化转化率只能为50%,必有其它还原剂才能提高其转化率。由于产物中含SO2,SO2具有强还原性,能将Cu(II)还原为零价。其最高转化率可达10