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2019-2020年高一化學 29硫和硫的化合物 環(huán)境保護培優(yōu)教案 [基礎知識] 一.二氧化硫的性質(zhì) （一）物理性質(zhì)： 1.SO2是無色，有刺激氣味，有毒氣體 2.易液化（沸點-10C） 3.易溶于水（1:40） 4.比空氣重[（SO2）>(空氣)] （二）化學性質(zhì)： SO2是亞硫酸的酸酐。 1.具有酸性氧化物的性質(zhì): ①與水反應：SO2+H2O?H2SO3 （可逆反應） 注意：a：SO2是非電解質(zhì)，其水溶液（H2SO3溶液）可導電 b：H2SO3是弱電解質(zhì)，在水中部分電離，其酸性強于H2CO3 c：H2SO3只能存在于水溶液中，它不穩(wěn)定，易分解成SO2和H2O. d：H2SO3在空氣中易氧化 2H2SO3+O2=2H2SO4 ②與堿反應 SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O 若SO2過量 則Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3 SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O 若SO2過量，則CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2 （聯(lián)系CO2與Na(OH)2的反應，比較SO2和CO2的性質(zhì)）. ③與堿性氧化物的反應 CaO+SO2=CaSO3 2.具有氧化性和還原性: SO2中硫元素為+4價，所以SO2既有氧化性又有還原性。 ??? 失22e- 得4e- ①氧化性：SO2+2H2S=2H2O+3S ②還原性： 得22e- a：2SO2+O2 2SO3 （可逆反應） 失22e- SO3是無色固體，熔點16.8，沸點44.8與H2O反應生成H2SO4,同時放出大量的熱 SO3+H2O=H2SO4,上述兩反應用于制造H2SO4. 得2e- 失2e- b：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4 現(xiàn)象：黃色溶液變成無色 c：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl 3.漂白性：SO2可以使品紅或其它有色物質(zhì)褪色，（SO2與某些有色物質(zhì)化合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，這些無色物質(zhì)受熱或光照時會分解，放出SO2從而恢復原來的顏色。） 二.二氧化硫的污染: 1.SO2是大氣污染物，對人體引起呼吸道疾病，（空氣中的SO2主要來自化石燃料和煤的燃燒，以及含硫礦石的冶煉和硫酸、磷肥、紙漿生產(chǎn)等產(chǎn)生的工業(yè)廢氣）。 2.SO2在空氣中被部分氧化成SO3并形成酸霧。 3.硫的氧化物和氮的氧化物隨雨水降下成為酸雨，（pH<4.5）酸雨對自然界以及人類生活和生產(chǎn)帶來危害。 三.二氧化硫的實驗室制取: （具體內(nèi)容見后） [學習指導] 1.SO2和CO2均是無色氣體，都具有酸性氧化物的性質(zhì)，通過澄清石灰水后均可以使其變渾濁。你認為如何區(qū)分這兩種無色氣體？如何除去CO2氣體中混有的少量SO2？ 分析：區(qū)別SO2和CO2要利用二者不同的性質(zhì)，SO2具有漂白性及還原性。CO2無漂白性，也不能使某些氧化劑（Br2等）褪色。除去CO2中混有的少量SO2，利用H2SO3酸性比H2CO3酸性強，可將混合氣體通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，從而吸收掉SO2氣體。（能用Na2CO3溶液嗎？） 2.SO2具有較強的還原性，能不能使KMnO4溶液褪色？你能不能從氧化還原的角度試寫出它的化學方程式？（5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4） 3.SO2可以漂白濕潤的紅色布條，Cl2也可以，它們的漂白原理相同嗎？若將等物質(zhì)的量的Cl2和SO2同時作用于濕潤的紅色布條，則布條的顏色有什么改變嗎？ 分析：SO2和Cl2水雖都有漂白性，但漂白原理和現(xiàn)象有不同的特點。氯水的漂白原理是由于生成次氯酸具有強氧化性，將有色的物質(zhì)氧化成無色物質(zhì)，褪色后不能恢復到原來的顏色。而SO2是由于它溶于水生成的亞硫酸與有色物質(zhì)直接化合，形成不穩(wěn)定的無色化合物，褪色后在一定的條件下又能恢復原來的顏色。如： 褪色紅色 品紅溶液 褪色不顯紅色 很快變紅色 紫色石蕊 立即變紅色隨即變?yōu)闊o色 SO2和Cl2分別作用于有色布條時，由于二者均具有漂白作用，均可以使紅色褪去。當SO2和Cl2等物質(zhì)的量混合后，在溶液中發(fā)生氧化還原反應：Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl失去漂白作用，所以布條顏色不變。 [例題精析] 例1：1L 0.1mol/L的NaOH溶液吸收0.08molSO2，求所得溶液中溶質(zhì)的成分及物質(zhì)的量是多少？ [分析]SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O（SO2適量時） 若SO2過量：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 即 SO2+NaOH=NaHSO3（SO2過量時） 由此，n（NaOH）:n（SO2）=2:1時生成Na2SO3，當n（NaOH）:n（SO2）=1:1時生成NaHSO3，本題n（NaOH）:n（SO2）=5:4介于1:1和2:1之間，故生成NaHSO3和Na2SO3 解：設生成Na2SO3 xmol，生成NaHSO3 ymol 則根據(jù)Na元素守恒 2x+y=0.1mol 且又根據(jù)S元素守恒 x+y=0.08mol，列方程組 所以溶質(zhì)的成分Na2SO3 0.02mol，NaHSO3 0.06mol 該題既體現(xiàn)了在高中化學計算題“量”的重要性，又應用了“守恒”的簡便計算技巧。 例2：酸雨是過度燃燒煤和石油，生成硫、氮的氧化物，溶于水生成硫酸和硝酸的緣故，某次雨水分析數(shù)據(jù)如下：C（SO42-）=2.610-5mol/L C(Cl-)=6.0 C（MH4Cl-）=3.010-6mol/L C(Na+)=1.010-6mol/L C(NO3-)=2.410-5mol/L,則此次酸雨的pH值接近于（lg8=0.9）( ) A.6.5 B.5 C.4 D.4.5 [分析]應用電荷守恒原理，陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù)。 則 C（H+）+C（NH4+）+C（Na+）=2C（SO42-）+C（Cl-）+C（NO3-） ∴C（H+）=810-5 mol/L ∴pH=5-lg8=4.1 (注：pH=-lgc(H+)) [鞏固提高] 一.選擇題:（每小題均有1-2個正確選項） 1.酸雨主要是指（ ） A．空氣中CO2隨雨降下 B．空氣中SO2隨雨降下 C．空氣中硫的氧化物和氮的氧化物隨雨雪降下 D．鹽酸廠逸出的HCl隨雨降下 2.造成大氣污染的SO2主要來源于（ ） A．火山噴發(fā) B．自然界中游離態(tài)硫緩慢氧化 C．煤、石油等含硫燃料的大量燃燒 D．含硫礦石的冶煉及硫酸工業(yè)，紙漿工業(yè)等產(chǎn)生的工業(yè)廢氣 3.將SO2氣體通入下列溶液中一定有沉淀生成的是（ ） A．氯水 B．NaOH溶液 C．BaCl2溶液 D．Ba(NO3)2液 4.標準狀態(tài)下的SO3是（ ） A．無色氣體 B．無色液體 C. 無色固體 D．淡黃色固體 5.二氧化硫和氧氣的混合氣體,其密度為2g/L(標況)，此混合氣體中二氧化硫和氧氣的分子個數(shù)之比為（ ） A．2:3 B．2:1 C．3:2 D．3:1 6.下列實驗能證明有SO2存在的是（ ） ①能使澄清石灰水變渾濁②能使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅③能使品紅溶液褪色④通入足量的NaOH溶液中再滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，該沉淀溶于稀鹽酸⑤通入溴水中能使溴水褪色再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀生成 A．都能證明 B．只有⑤能證明 C．③④⑤能證明 D．都不能證明 7.CO2氣體中混有少量的SO2，欲制得純凈的CO2氣體，需將氣體依次通過（ ） A． Na2CO3溶液，濃H2SO4 B．飽和NaHCO3溶液，濃H2SO4 C.飽和NaCl溶液，濃H2SO4 D．堿石灰，濃H2SO4 8.將SO2通到顯紅色的酚酞試液中，發(fā)現(xiàn)紅色消失，主要是因為SO2（ ） A．有漂白性 B．有還原性 C．有氧化性 D．溶于水后顯酸性 9.下列對于可逆反應的認識正確的是（ ） A．既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應叫可逆反應。 B．在一定條件下SO2被氧化成SO3的反應是可逆反應 B． SO2溶于水的反應是可逆反應 D．Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr與2HBr+H2SO4(濃)=Br2+SO2↑+2H2O 互為可逆反應 10.在SO2+2H2S=3S↓+2H2O的反應中，若SO2與H2S氣體共2.5mol，反應后還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物少16g,原混合氣體中SO2和H2S的物質(zhì)的量之比為（ ） A．2:3 B．2:1 C．3:2 D．1:4 二.填空題: 1.正常雨水的pH約為5.6，這是由于______的緣故，酸雨的pH小于______現(xiàn)取某地雨水樣品500ml，每隔一段時間測定其pH數(shù)據(jù)如下： 測定時間（小時） 0 1 2 4 8 10 12 雨水樣pH值 4.70 4.62 4.56 4.55 4.55 4.55 4.55 雨水樣放置一段時間后,PH值逐漸減小后PH又保持不變的原因可能是_______ 2.向20mol 0.2mol/L的NaOH溶液中，緩緩地通入一定量的SO2氣體，將所得溶液蒸干（設蒸發(fā)過程中沒有其他化學變化），最后得到白色固體是純凈物。則通入SO2的體積可能是______ml（標況）寫出反應的離子方程式____________ 3.化合物SOCl2是一種液體，沸點77C,在盛有20ml蒸餾水的錐形瓶中，小心地滴加8-10滴的SOCl2，可觀察到反應劇烈，液面上有白霧生成，并有刺激性氣味的無色氣體逸出，該氣體可使品紅試紙褪色。輕輕振蕩錐形瓶，待白霧消失后，往溶液中滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成，再滴加稀HNO3，白色沉淀不消失。根據(jù)現(xiàn)象，寫出SOCl2與水反應的化學方程式_________________ 三.計算: 1.已知硫的氣態(tài)氫化物H2S在空氣中燃燒時有兩種情況： （1）氧氣不充足時，H2S不能完全燃燒 2H2S+O22S+2H2O （2）氧氣充足時H2S能完全燃燒 2H2S+3O22SO2+2H2O 若24ml H2S和30ml O2中燃燒，同溫同壓下生成SO2的體積是多少毫升？ 2.室溫下，向10升真空容器內(nèi)通入A摩H2S，B摩SO2（A，B都是正整數(shù)，且A≤3, B≤4） （1）若A=B，則反應前后容器內(nèi)壓強比______ （2）容器內(nèi)可能達到的最大密度為______ （3）容器內(nèi)若有剩余氣體，其最小密度可能是______ [自我反饋] 一.選擇題: 1.C 2.C D 3.D 解析： A．SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl 無沉淀生成 B．2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O或NaOH+SO2=NaHSO3無沉淀生成 C．SO2與BaCl2不反應 D．SO2與Ba(NO3)2反應可生成BaSO3沉淀，但由于溶液呈酸性，且存在NO3-，可得BaSO3氧化成為BaSO4沉淀 4.C 5.A 解析：根據(jù)可得22.4L/mol2g/L=44.8g/mol，即：SO2和O2的混合氣體的平均式量為44.8。再利用十字交叉法可求出SO2和O2的分子個數(shù)比 SO2 64 12.8 44.8 A正確 O2 32 19.2 注意：本題不考慮SO2和O2的化學反應，因為二者只在有催化劑和加熱的條件下才能發(fā)生化合反應，如果沒有上述條件，反應將無法進行。 6.B 解析：①②④還可以是CO2，③能使品紅溶液褪色的不僅有SO2，⑤Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr H2SO4+Ba(NO3)2=BaSO4↓+2HNO3，這里利用了SO2的還原性，而CO2不具有還原性，因此該實驗可證明SO2的存在 7.B 解析：若要除去CO2中混有的SO2，需利用二者不同的性質(zhì)，即加入的試劑只與SO2反應，同時不污染CO2。四個選項中均用到了濃H2SO4，它起干燥氣體的作用。所以本題關鍵是如何選用除雜試劑。A：Na2SO3溶液，有下述反應：Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3；Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2，即Na2CO3溶液可同時與CO2和SO2反應不能達到除雜的目的。B：飽和NaHCO3溶液NaHCO3+SO2=Na2SO3+CO2，NaHCO3與CO2不反應，所以可選。C：NaCl溶液與CO2和SO2均不反應。D堿石灰與CO2和SO2同時反應，SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，也不能達到除雜的目的。 8.D 解析：SO2的水溶液顯酸性，而顯紅色的酚酞試溶液是顯堿性的，二者混合一起時，原溶液的堿性消失，因此紅色消失。而SO2只能漂白有機色質(zhì)，其原理是與有機色質(zhì)發(fā)生化合反應而將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色物質(zhì)。 9.B、C 解析：A缺少在同一條件下。D前一反應的生成物H2SO4是稀硫酸，而后一反應的反應物是濃H2SO4，雖然二者是同一種物質(zhì)，但由于濃度不同，性質(zhì)也不同，因此二個反應不能互為可逆。 10.C D 解析： 失4e- 得22e- 在生成的3molS單質(zhì)中，有1molS單質(zhì)是還原產(chǎn)物有2molS單質(zhì)是氧化產(chǎn)物。即還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量比為1:2。 本題要求還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物少16g（0.5mol），也就是參加反應的n(SO2)=0.5mol，n(H2S)=1mol；則n(SO2)+n(H2S)=1.5mol，由此可知反應時SO2并不是恰好完全反應，需考慮某一反應物過量。 當SO2過量時，n(SO2)=2.5mol-1mol=1.5mol，則 n(H2S):n(SO2)=1mol:1.5mol=2:3 當H2S過量時，n(H2S)=2.5mol-0.5mol=2mol，則 n(H2S):n(SO2)=2mol:0.5mol=4:1 二.填空題: 1.正常雨水中溶解了少量的SO2 4.5 雨水中亞硫酸逐漸被氧化成硫酸后，PH值不再變化. 2.44.8ml或89.6ml（需考慮SO2適量和SO2過量兩種可能） SO2+2OH-=SO32-+H2O SO2+OH-=HSO3- 3.SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑ 三.計算題: 1.18ml 提示：根據(jù)H2S與O2的體積，結(jié)合兩個化學方程式，判斷H2S能否完全燃燒，本題 介于2:1和2:3之間. 所以H2和O2部分完全燃燒，生成S，SO2，H2O結(jié)合方程式就可求出生成SO2為18ml 2.解析：本題考查H2S和SO2的反應，試題內(nèi)容明顯分為三個層次，開始的量按2:1變化，求變化后的氣體量。此類題可用“起始，變化，最后”三態(tài)分析法求解。 （1）A=B 即n（H2S）:n（SO2）=1:1 設起始均為1mol 2H2S+SO2=2H2O+3S↓ 起始 1mol 1mol 變化 1mol 0.5mol ∴ 最后 0 0.5mol （2）氣體的密度就是單位體積氣體的質(zhì)量（克/升）所以欲使反應后氣體密度最大，必然剩下分子量大的那種氣體最多，參加反應的分子量小的氣體要最少，則： 2H2S+SO2=2H2O+3S↓ 起始 1mol 4mol 變化 1mol 0.5mol ∴ 最后 0 3.5mol （3）因為容器內(nèi)氣體密度最小，所以剩余氣體只能是H2S，又由于A，B都是正整數(shù)，所剩余的H2S氣體為1mol，則. [走向高考] 1.（91全國）下列反應中通入的氣體物質(zhì)只作為氧化劑的是（ ） A．SO2通入氫硫酸中 B．氯氣通入NaOH溶液中 C．少量氯氣通入氯化亞鐵酸性溶液中 D．硫化氫通入溴水中 2.（92上海）下列說法錯誤的是（ ） A．Na2SO3溶液與BaCl2溶液作用，有白色沉淀生成，加稀硝酸后沉淀消失 B．將過量SO2氣體通入Ba(OH)2溶液中，一定有白色沉淀生成 C．將SO2氣體通入BaCl2溶液中，有白色沉淀生成 D．將SO2氣體通入用硝酸酸化過的BaCl2溶液中，有白色沉淀生成。 3.（95全國）常溫時，向20L真空容器內(nèi)通入amol H2S和bmol SO2（a,b都是正整數(shù)，且a≤5,b≤5）反應完全后容器內(nèi)可能達到的最大密度約是（ ） A．24.5 B．14.4 C．8 D．5.1 答案：1.A, C 2.A, C 3.B 實驗室制法: 在實驗室中，常用亞硫酸鹽跟硫酸起反應來制取SO2 1． 反應原理：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑ 2． 裝置類型：固體+液體→所 （同CO2，H2） 3． 收集方法：向上排空氣法（為什么？）不用排水法（為什么？） 4． 驗滿方法：將濕潤的藍色石蕊試紙放在瓶口，試紙變紅 5． 尾氣處理：NaOH吸收