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4.1 第1课时　二氧化硫的性质和应用
【学习目标】
1.了解SO2的物理性质;掌握SO2的化学性质;能够从化合价的角度预测、分析、解释SO2的化学性质。
2.能够依据实验现象对SO2的性质提出可能的假设,并设计实验验证假设;能够建立假设、结论与证据之间的关系。
3.了解SO2的用途以及SO2的过量排放对环境所造成的危害。
【合作探究】
【学习情境】
大约4000年前,古埃及人已经用硫燃烧后产生的二氧化硫来处理布匹;公元前九世纪古希腊和古罗马人用二氧化硫来消毒和漂白。目前,二氧化硫会作为保护剂被添加到葡萄酒中,能杀死葡萄皮表面的杂菌,故二氧化硫几乎是酿酒师所能使用的唯一的细菌抑制剂。二氧化硫又是一种抗氧化剂,不仅可以保护葡萄酒的天然水果特性,而且能防止葡萄酒被氧化。若葡萄酒中没有加入二氧化硫,葡萄酒将会在短短的几个月之内变质,而不能饮用。
二氧化硫是食物的“化妆品”,对食品有漂白作用和防腐作用,使用二氧化硫能够使产品达到外观光亮、洁白的效果,但超量使用会对人体的肝、肾脏等造成严重损伤,并有致癌风险。
任务1　认识单质硫
【新知生成】
一、存在状态
1.　　　　态:存在于火山喷口的岩层中。
2.　　　　态:主要存在于　　　　和　　　　中,火山喷出物中还含有硫的　　　　和　　　　。
二、物理性质
　　　　色或　　　　色固体,俗称　　　　,质脆,易研成粉末,密度比水　　　　,　　　　溶于水,微溶于　　　　,易溶于　　　　。
三、化学性质
1.氧化性:　　　　　　　　　　　　(与钠反应的化学方程式);　　　　　　　　　　(与汞反应的化学方程式)。
2.还原性:硫在氧气中剧烈燃烧,其现象是　　　　　　　　,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。
【答案】一、游离　化合　硫化物　硫酸盐　氢化物
氧化物　二、黄　淡黄　硫黄　大　难　酒精　CS2　三、2Na+SNa2S　Hg+SHgS　发出明亮的蓝紫色火焰　S+O2SO2
【核心突破】
典例1　已知:H2S+Cl22HCl+S,下列关于硫的叙述正确的是(　　)。
A.硫的性质活泼,所以只以化合态存在于自然界中
B.分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫黄要用到二硫化碳、水及过滤操作
C.硫与金属或非金属反应时均作氧化剂
D.硫的氧化性比氯气强
【答案】B
【解析】硫的性质比较活泼,但在自然界既有化合态,也有游离态,A项错误;先用CS2可以溶解硫黄,过滤后的滤渣再加水,溶解硝酸钾,再过滤分离出木炭,B项正确;硫与氧气反应时作还原剂,C项错误;反应H2S+Cl22HCl+S中Cl2是氧化剂,S是氧化产物,氧化性:氧化剂>氧化产物,D项错误。
归纳总结
硫单质既具有氧化性,又具有还原性,由于氧化性弱于氯气,因此硫与变价金属(如Fe、Cu)反应时往往
生成低价态的金属硫化物:Fe+SFeS,2Cu+SCu2S。反应Hg+SHgS可以用于安全处理洒落的Hg。
　　训练1　下列说法中错误的是(　　)。
A.残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去
B.硫单质与变价金属反应时一般生成低价态的金属硫化物
C.东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞有如下描述:“得火则飞,不见埃尘。鬼隐龙匿,莫知所存。将欲制之,黄芽为根。”这里的“黄芽”是指硫
D.单质硫或含硫物质燃烧时,氧气少量时生成SO2,氧气足量时生成SO3
【答案】D
任务2　探究二氧化硫的性质和应用
【新知生成】
一、物理性质
二氧化硫是一种无色、　　　　气味的气体,其密度　　　　空气,　　　　溶于水,易液化。
二、化学性质
实验操作 现象 结论(化学方程式)
用充有80mL二氧化硫的针筒吸入10mL蒸馏水,用橡皮塞堵住针筒的前端,振荡,观察针筒内气体体积的变化,然后用pH试纸测定二氧化硫水溶液的pH 针筒内气体体积减小,pH试纸变红
向试管中加入5mL二氧化硫水溶液,滴加几滴氯化钡溶液,观察现象;再向试管中滴加5mL 3%的过氧化氢溶液,振荡,放置片刻后滴加几滴稀盐酸,观察实验现象
向试管中加入5mL二氧化硫水溶液,再加入5mL硫化氢水溶液,振荡充分反应后观察现象
向试管中加入5mL二氧化硫水溶液,滴加几滴品红溶液,振荡,然后加热试管,观察加热前后溶液颜色的变化
【答案】一、有刺激性　大于　易　二、SO2气体易溶于水,溶于水的气体部分与水反应生成酸:SO2+H2OH2SO3　滴加氯化钡溶液后,无明显现象;再向试管中滴加5mL 3%的过氧化氢溶液,振荡,有白色沉淀生成,放置片刻后滴加几滴稀盐酸,白色沉淀不消失　亚硫酸(H2SO3)能被H2O2氧化为硫酸:H2SO3+H2O2H2SO4+H2O　有黄色沉淀产生　SO2有氧化性:SO2+2H2S3S↓+2H2O　滴加几滴品红溶液,振荡,红色褪去,加热试管,溶液颜色恢复红色　二氧化硫能漂白某些有色物质,加热后又恢复原来的颜色
【核心突破】
典例2　如下图,利用培养皿探究SO2的性质。实验时向Na2SO3固体上滴几滴浓硫酸,立即用一表面皿扣在上面。下表对实验现象的描述或所做的解释不正确的是(　　)。
选项 实验现象 解释
A BaCl2溶液变浑浊 SO2与BaCl2溶液反应产生了BaSO3沉淀
B Na2S溶液变浑浊 SO2与Na2S溶液反应产生了S单质
C 酸性KMnO4溶液褪色 SO2具有还原性
D 品红溶液褪色 SO2具有漂白性
【答案】A
【解析】在Na2SO3固体上滴几滴浓硫酸,发生复分解反应产生SO2。A项,SO2与BaCl2溶液不发生反应,因为不满足复分解反应的条件,错误;B项,SO2具有氧化性,可以和Na2S反应生成硫单质,溶液变浑浊,正确;C项,KMnO4具有氧化性,SO2具有还原性,二者会发生氧化还原反应而使酸性KMnO4溶液褪色,正确;D项,SO2具有漂白性,可以使品红溶液褪色,正确。
归纳总结
1.+4价硫的还原性
二氧化硫、亚硫酸(H2SO3)及亚硫酸盐均具有还原性,能被较多的氧化剂氧化,如O2、酸性KMnO4溶液、氯水、H2O2、FeCl3溶液等。与O2反应的化学方程式为2SO2+O22SO3,2H2SO3+O22H2SO4,2Na2SO3+O22Na2SO4。
2.检验SO2的一般方法
(1)利用物理性质检验
气味:用标准的闻气法,SO2有刺激性气味。
(2)利用化学性质检验
漂白性:将气体通入品红溶液中,能使品红溶液褪色;加热后颜色又恢复。
3.鉴别SO2和CO2
SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊,不同的是SO2有漂白性、还原性,而CO2没有,鉴别时可用品红溶液或酸性KMnO4溶液来区别,不可用澄清石灰水。
训练2　下列事实各体现了SO2的什么性质,请将其代号填入每小题后的横线上。
a.易溶于水　b.水溶液呈酸性　c.氧化性 d.还原性　e.漂白性
(1)SO2使品红溶液褪色　　　　。
(2)SO2使显红色的酚酞溶液褪色　　　　。
(3)SO2使酸性KMnO4溶液褪色　　　　。
(4)点燃的镁条在SO2中继续燃烧(2Mg+SO22MgO+S)　　　　。
(5)将盛有SO2气体的试管倒扣于水中,试管内的液面上升　　　　。
(6)SO2使石蕊溶液变红色　　　　。
【答案】(1)e　(2)b　(3)d　(4)c　(5)a　(6)b
【解析】(2)“显红色的酚酞溶液”说明溶液中有碱性物质,SO2使显红色的酚酞溶液褪色的原因是SO2与碱性物质发生了反应,此时利用的是SO2水溶液呈酸性。
(3)SO2使酸性KMnO4溶液褪色是由于SO2与KMnO4发生了氧化还原反应,利用的是其还原性,而不是漂白性。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列关于SO2的叙述中,正确的是(　　)。
A.SO2是一种无色无味的气体
B.SO2在空气中很容易被氧气氧化
C.可以用排水法收集SO2气体
D.相同条件下,SO2的密度比空气大
【答案】D
【解析】SO2有刺激性气味,A项错误;SO2与O2反应需要催化剂,B项错误;SO2易溶于水,不用排水法收集,C项错误。
2.实验小组设计如图所示装置,验证SO2的性质,对实验现象分析不正确的是(　　)。
A.通入SO2一段时间后,试管内Br2的CCl4溶液逐渐褪色,说明SO2具有还原性
B.一段时间后试管内有白色沉淀,说明SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀
C.试管中的红色花瓣颜色变浅,说明SO2具有漂白性
D.滴有酚酞的NaOH溶液红色变浅,说明SO2能与碱溶液反应
【答案】B
3.碘循环工艺不仅能吸收SO2防止环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如图所示:
下列说法错误的是(　　)。
A.该工艺中I2和HI的相互转化体现了“碘循环”
B.分离器中的分离操作利用了物质的挥发性不同
C.反应器中SO2被I2还原
D.碘循环工艺的总反应为SO2+2H2OH2+H2SO4
【答案】C
【解析】反应器中发生反应SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI,SO2是还原剂,I2是氧化剂,SO2被I2氧化,故C项错误。
4.已知X是黄绿色气体,Y为刺激性气味的无色气体,它们有以下转化关系,部分产物未标出。
请回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
X　　　　、Y　　　　、A　　　　、B　　　　、C　　　　。
(2)反应①的化学方程式为　 ,
反应②的离子方程式为　 。
Y与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】(1)Cl2　SO2　HCl　H2SO4　FeCl3
(2)Cl2+SO2+2H2O2HCl+H2SO4
2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+
SO2+2OH-S+H2O
【解析】X是黄绿色气体,则X为Cl2,A与HNO3酸化的AgNO3反应产生白色沉淀,A中含Cl-,B与盐酸酸化的BaCl2反应,产生白色沉淀,B中含S,又根据Y为有刺激性气味的无色气体,则Y为SO2,二者发生化学反应:Cl2+SO2+2H2O2HCl+H2SO4,故A为HCl,B为H2SO4,C为FeCl3。
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