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非金屬及其化合物專題 第三講硫及其化合物 1 1 根據(jù)研究物質的思路和方法 掌握常見非金屬單質及其重要化合物的主要性質和應用 2 了解常見非金屬單質及其重要化合物對環(huán)境質量的影響 3 了解水泥 玻璃和陶瓷的主要成分 生產(chǎn)原料及其用途 考試說明 原文 考試說明解讀 考點1 硫及其重要氧化物 1 了解S的原子結構 核外電子排布 掌握S的主要性質和應用 2 掌握SO2 SO3的主要性質及應用 1 生活和生產(chǎn)中使用的硫磺是人工制備的 還是直接來自大自然 考點精講 請你思考 S基態(tài)核外電子排布式 1s22s22p63s23p4 S的原子結構簡圖 結論 硫較易得到2e 達到8e 穩(wěn)定結構 顯示出較強的氧化性 1 硫原子結構 硫在自然界廣泛存在 但主要以化合態(tài)存在 游離態(tài)的硫大多存在于火山噴口附近或地殼的巖層里 火山噴發(fā)形成的硫磺湖 火山噴發(fā)形成的硫磺溫泉 2 實驗時 如果試管內(nèi)壁上粘有硫 你有哪些方法能把它除去 請你思考 硫的重要物理性質 硫 俗稱硫磺 是一種黃色晶體 質脆 易研成粉末 熔 沸點較低 不溶于水 微溶于酒精 易溶于二硫化碳 方法1 可以用CS2進行洗滌 推論1 從硫是非金屬單質且熔 沸點較低 可以判斷出硫是分子晶體 方法2 加入熱濃NaOH溶液 硫 硫的氧化物的重要轉化關系 Cu2S S SO3 FeS Na2SO4 H2SO4 SO2 H2SO3 Na2SO3 H2S Na2S 比較硫與鐵 銅反應及氯氣與鐵 銅反應生成物中金屬元素的化合價 可判斷氯原子得電子能力比硫原子強 從而推斷出氯氣的氧化性比硫強 推論2 在單質硫和二氧化硫中 首先它具有非金屬和酸性氧化物的通性 從化合價角度看 硫單質的化合價是0價 SO2中硫元素為 4價 它們都處于中間價態(tài) 所以它們既有氧化性又有還原性 主要表現(xiàn)為還原性 推論3 推論4 相鄰價態(tài)的粒子間不能發(fā)生氧化還原反應 如 硫的常見化合價為 2 0 4 6 因此S和H2S S和SO2 SO2和濃H2SO4間均不能發(fā)生氧化還原反應 同一元素不同價態(tài)發(fā)生氧化還原反應時 一定要有中間態(tài)存在 推論5 推論6 3 二氧化硫的特性 漂白性 SO2 H20 有色物質 化合成不穩(wěn)定無色物質 加熱又變成有色物質 二氧化硫漂白具有暫時性和可逆性 SO2 HClO Na2O2 H2O2 O3 活性炭 漂白原理小結 中學階段能被SO2漂白的經(jīng)典試劑里只有品紅 而其他情況下 SO2使試劑褪色的情況則表現(xiàn)為其酸性氧化物的性質 如SO2使呈紅色的酚酞試液褪色 或其還原性 如SO2使溴水 酸性高錳酸鉀溶液褪色 特別提醒 高考鏈接 例1 請設計更多的實驗方案驗證兩瓶無色氣體哪一瓶是SO2是哪瓶是CO2 1 有刺激性氣味的為二氧化硫 無氣味的是二氧化碳 2 用品紅溶液 使品紅溶液褪色的是二氧化硫 不能使品紅溶液褪色的是二氧化碳 3 用高錳酸鉀溶液 紫色褪去的是二氧化硫 無明顯現(xiàn)象的是二氧化碳 2KMnO4 5SO2 2H2O K2SO4 2MnSO4 2H2SO4 4 用溴水 使橙色褪去的是二氧化硫無明顯現(xiàn)象的是二氧化碳 Br2 2H2O SO2 2HBr H2SO4 5 用酸化的硝酸鋇溶液 產(chǎn)生白色沉淀的是二氧化硫 無明顯現(xiàn)象的是二氧化碳 2H2O 2HNO3 3SO2 3H2SO4 2NO Ba NO3 2 H2SO4 BaSO4 2HNO3 6 用FeCl3溶液 使棕黃色顏色變淺的是二氧化硫 無明顯現(xiàn)象的是二氧化碳 2FeCl3 SO2 2H2O FeCl2 FeSO4 4HCl 例2 為探究SO2和NaOH溶液確實發(fā)生了化學反應 某實驗小組的同學設計了下列三種實驗裝置 1 寫出SO2與過量NaOH溶液反應的離子方程式 2 從實驗裝置 中任意選擇一種 簡述出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象 選擇的實驗裝置是 實驗現(xiàn)象為 或 或 試管內(nèi)液面上升 水槽液面下降 或氣球脹大或燒杯內(nèi)的水流入錐形瓶 3 某同學質疑上述實驗設計 該同學質疑的依據(jù)是 SO2溶于水使氣體的量減少 也出現(xiàn)類似現(xiàn)象 4 在原實驗的基礎上 請你設計實驗證明在實驗 的試管中SO2和NaOH肯定發(fā)生了化學反應 向反應后的溶液中加入過量BaCl2 如有白色沉淀 則肯定發(fā)生了化學反應 例3 直接排放含SO2的煙氣會形成酸雨 危害環(huán)境 利用鈉堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO2 1 用化學方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反應 2 在鈉堿循環(huán)法中 Na2SO3 溶液作為吸收液 可由NaOH溶液吸收SO2制得 該反應的離子方程式是 2OH SO2 SO32 H2O 3 吸收液吸收SO2的過程中 pH隨n SO32 n HSO3 變化關系如下表 上表判斷NaHSO 溶液顯性 用化學平衡原理解釋 酸性 兩個過程同時存在 但電離程度大于水解程度 當吸收液呈中性時 溶液中離子濃度關系正確的是 選填字母 a C Na 2C SO32 C HSO3 b C Na C HSO3 C SO32 C H C OH c C Na C H C SO32 C HSO3 C OH a b 4 當吸收液的pH降至約為6時 需送至電解槽再生 再生示意圖如下 HSO3 在陽極放電的電極反應式是 當陰極室中溶液 升至8以上時 吸收液再生并循環(huán)利用 簡述再生原理 HSO3 H2O 2e SO42 3H H 在陰極得電子生成H2 溶液中H 濃度下降 促使HSO3 電離生成SO32 且Na 進入陰極室 吸收液得以再生 非金屬及其化合物專題 第三講硫及其化合物 2 考試說明解讀 考點2 硫酸 1 掌握稀硫酸的重要性質及應用 2 掌握濃硫酸的重要特性及應用 3 掌握的SO42 檢驗方法 1 請你觀察下列化學實驗原理示意圖 有何現(xiàn)象 用電離方程式或離子方程式解釋原因 鋁片 稀硫酸具有酸的通性 H2SO4 2H SO42 酸的通性 二元強酸 溶液變紅 2Al 6H 2Al3 3H2 FeO 2H Fe2 H2O 鋁片 H OH H2O溶液退色 CO32 2H CO2 H2O 不反應 活動順序表氫后金屬不能置換酸中氫 鋁片 2 今有兩瓶失去標簽的無色液體 只知其中一瓶是濃硫酸 一瓶是稀硫酸 你有哪些辦法確認它們 請你思考 方法一 觀察狀態(tài) 粘稠油狀的液體是濃硫酸 方法二 根據(jù)密度 等體積的液體較重的是濃硫酸 方法三 溶于水 放出大量熱的是濃硫酸 方法四 在兩個大燒杯中分別加入一定量的兩種液體 將充滿水蒸氣的兩個小燒杯倒扣其中 水蒸氣很快消失的是濃硫酸 方法五 加入膽礬晶體 由藍色變成白色的是濃硫酸 無現(xiàn)象的是稀硫酸 方法六 各取少許加入蔗糖中 能使蔗糖碳化變黑的是濃硫酸 方法七 加入銅片并加熱 產(chǎn)生氣體的是濃硫酸 無現(xiàn)象的是稀硫酸 方法八 加入鐵釘 使之鈍化的是濃硫酸 有氣體生成的是稀硫酸 方法九 能藍色石蕊試紙先變紅后變黑的是濃硫酸 只變紅的是稀硫酸 濃硫酸 稀硫酸 H2SO4 自身特性 吸水性 脫水性 強氧化性 3 濃硫酸的強氧化性 常溫下 Fe Al遇濃硫酸發(fā)生 鈍化 與絕大多數(shù)金屬反應 除Au Pt 與非金屬單質反應 與還原性化合物反應 2HBr H2SO4 濃 Br2 SO2 2H2O2FeO 4H2SO4 濃 Fe2 SO4 3 SO2 4H2O 一定量的濃硫酸與足量不活潑金屬反應時 硫酸不能完全反應 因為隨著反應的進行 硫酸濃度變低不能再與金屬反應 一定量的濃硫酸與足量活潑金屬發(fā)生反應時 首先生成二氧化硫 然后生成氫氣 特別提醒 3 有三位學生設計了三個方案 并都認為 如果觀察到的現(xiàn)象和自己設計的方案一致 即可證明試液中有SO42 試評述下述三種方案是否嚴謹 并說明理由 請你思考 方案甲 試液白色沉淀沉淀不溶解方案乙 試液無沉淀白色沉淀方案丙 試液無沉淀白色沉淀 BaCl2溶液 足量稀鹽酸 BaCl2溶液 足量稀鹽酸 Ba NO3 2溶液 足量稀硝酸 三 有關離子的檢驗 常常先用鹽酸把溶液酸化 以排除CO32 SO32 Ag 等可能造成的干擾 再加入BaCl2溶液 根據(jù)是否有白色沉淀出現(xiàn)來說明原溶液中是否有SO42 存在 SO42 的檢驗 注意 不能用HNO3酸化 鋇鹽不能用Ba NO3 2溶液 因為在酸性條件下 SO32 HSO3 SO2等會被溶液中NO3 氧化 SO32 的檢驗 方法1 向溶液中加入鹽酸 將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中紅色褪去 SO32 2H H2O SO2 SO32 的檢驗 方法2 加入BaCl2溶液生成白色沉淀 加入鹽酸 沉淀溶解并產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體 例4 在下圖所示的實驗裝置中 實驗開始一段時間后 觀察到的現(xiàn)象不正確的是 高考鏈接 A 蘋果塊會干癟B 膽礬晶體表面有 白斑 C 小試管內(nèi)有晶體析出D pH試紙變紅 答案 D 答案 D 解析 濃硫酸具有吸水性 會吸收試管內(nèi)空氣中的水蒸氣 造成空氣中水分減少 蘋果塊 膽礬晶體 飽和硝酸鉀溶液均會失水 導致蘋果塊干癟 膽礬晶體表面有 白斑 小試管內(nèi)有晶體析出 濃硫酸具有脫水性會使pH試紙?zhí)蓟兒?例5 用如圖12 3所示實驗裝置 夾持儀器已略去 探究銅絲與過量濃硫酸的反應 下列實驗不合理的是 A 上下移動 中銅絲可控制SO2的量B 中選用品紅溶液驗證SO2的生成C 中選用NaOH溶液吸收多余的SO2D 為確認CuSO4生成 向 中加水 觀察顏色 答案D 解析 該裝置的設計具有環(huán)保并且能隨時控制反應的進行與停止 A C項正確 本裝置利用二氧化硫的漂白性檢驗其生成 B項正確 D項忽視濃硫酸的稀釋要將濃硫酸注入水中 該項錯誤 答案D 觀察近幾年高考試題可以發(fā)現(xiàn) 對濃H2SO4性質的考查具有一定的隱含性 主要表現(xiàn)在以下幾個方面 如本題隱含了濃硫酸稀釋的操作 隱含條件對反應的影響 如濃H2SO4與不活潑金屬 非金屬在不加熱的條件下不反應 在加熱的條件下與Fe Al發(fā)生劇烈反應 隱含濃H2SO4與金屬反應時 反應過程中濃度的減小對反應的影響 啟示 非金屬及其化合物專題 第三講硫及其化合物 3 考試說明解讀 考點3 硫酸的工業(yè)生產(chǎn) 1 了解硫酸的工業(yè)制備原理 2 了解SO2對環(huán)境的影響 3 了解多步反應的計算原理 一 硫酸的工業(yè)制法 1 三種原料 硫或含硫礦石 空氣 H2O 2 三套設備 沸騰爐 接觸室 吸收塔 3 三反應 沸騰爐 1 造氣反應 沸騰爐 爐氣 為什么要將黃鐵礦粉碎成細小礦粒 增大礦粉跟空氣接觸面積 燃燒充分 燃燒反應快 原料利用率高 接觸室 2 接觸氧化反應 凈化后的原料氣體冷 SO2 空氣 SO2 SO3空氣到吸收塔 凈化后的原料氣體熱 催化劑 催化劑 逆向換熱效果最佳 吸收塔 3 吸收反應 SO3 H2O H2SO4 實際生產(chǎn)時為什么不用水而用硫酸來吸收三氧化硫 三氧化硫與水化合時 放出大量熱 易形成酸霧 不利于三氧化硫的吸收 H2SO4 SO3 SO2 S 4 工業(yè)流程 硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程自制動畫 沸騰爐 接觸室 吸收塔 凈化 冷卻 硫酸工業(yè)生產(chǎn)的主要流程 請您思考 硫酸廠的尾氣能不能直接排入大氣 1 尾氣的組成 SO2 O2 N2 5 硫酸廠的尾氣處理 2 SO2的危害 SO2是大氣主要污染物 直接危害人類身體健康 引起呼吸道疾病 嚴重時會使人死亡 酸雨為SO2產(chǎn)生的二次污染物 酸雨的危害更廣 飲用酸化的地下水危害人類 腐蝕建筑物和工業(yè)設備 破壞土壤成分使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡 損壞植物葉面導致森林死亡 破壞露天文物古跡 使湖泊中魚蝦死亡 3 酸雨的危害 純堿法 Na2CO3 SO2 Na2SO3 CO2 氨酸法 2NH3 H2O SO2 NH4 2SO3 H2O 3 硫酸工業(yè)廢物的處理 廢氣處理 NH4 2SO3 H2SO4 NH4 2SO4 SO2 H2O 得到的SO2含量較高 可返回用作原料 廢水處理 一般用熟石灰中和酸性廢水 廢渣的利用 三 多步反應的解題技巧 關系式法 1 關系式的含義 化工生產(chǎn)中及科學實驗時 往往涉及多步反應 通過找出起始物質和最終生成物質的量的關系 并依比例式進行計算 這種解題的方法 稱為關系式法 2 建立關系式的常用方法 1 核心元素守恒法 如 FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4 所以 FeS2 2H2SO4 氨氧化法制硝酸 NH3 NO NO2 HNO3 所以 NH3 HNO3 例如合成氨中 C H2O H2 CO CO H2O CO2 H2 2 化學方程式加合法 將 刪除CO得到 C 2H2O CO2 2H2 N2 3H22NH3 將 x3 x2得到關系3C 6H2O 2N2 3CO2 4NH3 理論上 3C 4NH3 例6 在硫酸的工業(yè)制法中 下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都是正確的是 A 硫鐵礦燃燒前需要粉碎 因為大塊的硫鐵礦不能在空氣中燃燒B 從沸騰爐出來的爐氣需凈化 因為爐氣中SO2會與雜質反應 高考鏈接 例6 在硫酸的工業(yè)制法中 下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都是正確的是 C SO2氧化為SO 時需使用催化劑 這樣可以提高SO2的轉化率D SO 用98 3 的濃H2SO4吸收 目的是防止形成酸霧 以便使SO3吸收完全 D 例7 下列陳述 正確 且有因果關系的是 D 將所選的儀器按連接順序由上至下依次填入下表 并寫出該儀器中應加試劑的名稱及其作用 北 京 歡 迎 您 分別代表五種不同顏色的單質 它們之間相互交叉形成了下圖所示的奧運五環(huán) 旗 A B C D E F G H是由相交叉的兩環(huán)元素組成的化合物 跟蹤訓練 已知 藍色的 北 是液態(tài)O2 紅色的 歡 是固態(tài)非金屬單質 1molG可與1mol 您 恰好反應生成1molH F的溶液可與A反應生成酸M 酸N和E的溶液 C高溫煅燒可制得A 此反應是工業(yè)上制取酸M的基礎反應 請回答下列問題 1 京 是 歡 的同素異形體是 酸N為 寫名稱 2 寫出F的溶液與A反應生成酸M 酸N和E的溶液的化學方程式 鐵 白磷 鹽酸 2FeCl3 SO2 2H2O H2SO4 2HCl 2FeCl2 解析 結合 迎 的顏色知道 迎 為硫單質 則A B分別為SO2 SO3中的一種 再由題中信息 C高溫煅燒可制得A 此反應是工業(yè)上制取酸M的基礎反應 可知A為SO2 則B為SO3 京 為鐵 C是FeS2 D為FeS M為硫酸 N為鹽酸 利用 您 的顏色知道 您 是Cl2 利用 信息 F的溶液可與SO2反應生成酸M 酸N和E的溶液可知 F為FeCl3 E則為FeCl2 又因為紅色的 歡 是固態(tài)非金屬單質 1molG可與1molCl2恰好反應生成1molH可知 歡 是紅磷 G是PCl3 H是PCl5 此時 1 2 可順利解答