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第五章
化工生产中的重要非金属元素
实验活动5
不同价态含硫物质的转化
自然界中存在着硫的单质，也存在着硫的化合物，我们知道硫具有－2、0、＋4、＋6等多个化合价，那么，硫元素又是如何实现不同化合价之间的相互转化的？
~~~~~~~~~~~~~ 实验活动5 ~~~~~~~~~~~~~
不同价态含硫物质的转化
[实验目的]
1. 通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。
2. 应用氧化还原反应原理实现不同价态含硫物质的转化。
[实验用品]
试管、天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻璃导管、陶土网、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴。
浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、Na2S 溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、H2SO4溶液、品红溶液。
注意
实验中可能产生少量有毒、有刺激性气味的气体。因此要注意通风，控制试剂的用量，严格按照要求进行操作，避免污染空气，保证实验安全。
[实验步骤]
1. 在两支试管中分别加入 1mL Na2S溶液，向其中一支边振荡边滴加 H2SO4 溶液，另一支边振荡边滴加酸性KMnO4溶液，用浸 NaOH 溶液的棉团分别塞住两个试管口，观察并记录实验现象。
实验现象：
加入H2SO3溶液的试管中，出现淡黄色浑浊。
加入酸性KMnO4溶液的试管中，紫红色逐渐消失，并出现淡黄色浑浊
反应的化学方程式：
2 Na2S＋3H2SO3 ══ 3S ↓＋3H2O＋2Na2SO3
反应的离子方程式：
5S2－＋2MnO4－＋16H＋ ═══ 2Mn2＋＋8H2O＋5S↓
S
H2SO3
＋4
S2－
KMnO4(H＋)
S2－
－2
0
S元素化合价变化
－2价S具有还原性，＋4价S表现氧化性。
2. 如下图所示连接仪器装置，向试管中加入1 mL浓硫酸和一小块铜片，塞上带导管的单孔橡胶塞，加热，观察并记录实验现象。
实验现象：
浓硫酸和铜片反应产生气泡，品红溶液颜色逐渐变浅直至褪色。
硫酸铜溶液加入浓硫酸
原理： Cu ＋2H2SO4(浓) ═══ CuSO4＋SO2↑＋2H2O
△
S S
表现S的氧化性
＋4 ＋6
S元素化合价变化
实验：铜与浓硫酸反应 (需要加热)
3. 将 0.5g 硫粉和 1.0g 铁粉均匀混合，放在陶网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端，当混合物呈红热状态时，移开玻璃棒，观察并记录实验现象。
本实验的反应类似于如图装置
硫粉与铁粉加热反应，得到硫化亚铁
Fe ＋ S ═══ FeS
点燃
实验现象：刚开始无现象，玻璃棒呈红热状态后，反应迅速，并有黑色固体生成。
S S
表现S的氧化性
0 －2
S 元素化合价变化
S 与一些变价金属 (如Fe，Cu) 反应时一般得到的是低价态的硫化物。
[问题和讨论]
1. 在上述实验中，含硫物质中硫元素的价态发生了怎样的变化？
实验1中：在Na2S和H2SO3反应中，Na2S中S的化合价由－2变为0价，H2SO3化合价由＋4变为0价；
在Na2S和酸性KMnO4的反应中，S的化合价由－2变为0价。
实验2中：浓硫酸中S的化合价由＋6变为＋4.
实验3中：S的化合价由0价变为－2价。
2. 铁粉和硫粉在空气中混合燃烧，可能发生哪些化学反应？
可能发生铁和氧气、铁和硫、硫和氧气的反应。
3. 在实验过程中你遇到了哪些问题？你是如何解决的？
在实验1中可能遇到实验现象不明显，在操作中要注意充分摇动；
实验2中反应过于剧烈，要注意控制加热温度；
实验3中不能引燃，要把玻璃棒加热到红热状态。
硫元素转化规律
1. 硫元素的化合价及其化合物
S S S S
－2 0 ＋4 ＋6
FeS
H2S
HgS
SO3
H2SO4
Na2SO4
BaSO4
S
SO2
H2SO3
Na2SO3
NaHSO3
2. 硫元素的氧化性和还原性
硫元素最高价(＋6)只有氧化性，最低价(－2)只具有还原性；中间价(0、＋4)既具有氧化性，又具有还原性。
使硫元素由高价态向低价态转化需要加入还原剂，而硫元素低价态向高价态转化需要加入氧化剂。
3. 不同价态硫元素间的相互转化
溴水、HNO3、Fe3＋ 、H2O2
MnO4(H＋)、
Cu、C、
HI、H2S
H2S
Cl2、O2、 KMnO4(H＋)
H2S
S
SO2
－2
0
＋4
＋6
H2SO4
O2
H2
4. 硫及其化合物之间相互转化
① 2H2S＋SO2 ══ 3S ↓＋H2O　
② S＋O2 ═══ SO2
点燃
③ 2SO2＋O2 　 2SO3　　
催化剂
加热
④ SO3＋H2O ═══ H2SO4
⑤ 2NaOH＋SO2 ═══ Na2SO3＋H2O 　
⑥ H2O＋SO2 　 H2SO3　
⑦ 2Na2SO3＋O2 ═══ 2Na2SO4
⑧ 2NaOH＋H2SO4 ═══ Na2SO4＋2H2O　　　
⑨ BaCl2＋H2SO4 ═══ BaSO4↓＋2HCl　　
相同价态含硫化合物间——酸碱反应规律转化
不同价态含硫化合物间——氧化还原反应规律
随堂练习
1. 下列转化需要加入氧化剂才能实现的是 ( )
A．H2S SO2 B. H2SO4 SO2
C．SO42－ BaSO4 D. SO32－ SO2
A
解 析
【解析】
A．该反应中S元素化合价由－2价变为＋4价，则H2S是还原剂，需要氧化剂才能实现，如氧气，故A正确；
B．该反应中S元素化合价由＋6价变为＋4价，则H2SO4是氧化剂，需要还原剂才能实现，如Cu，故B错误；
C．该反应中各元素化合价不变，不发生氧化还原反应就能实现，故C错误；
D．该反应中各元素化合价不变，不发生氧化还原反应就能实现，故D错误。
2. 下列化学品久置于空气中因发生氧化还原反应而变质的是( )
A、NaOH B、浓H2SO4
C、Na2SO3 D、Na2SO4
C
解 析
【解析】
A．NaOH与空气中的二氧化碳、水反应而变质，没有元素的化合价变化，不发生氧化还原反应，故A不选；
B．H2SO4 在空气中不发生反应，故B不选；
C．Na2SO3 在空气中被氧气氧化为硫酸钠，有元素的化合价变化，发生氧化还原反应，故C选；
D． Na2SO4 在空气中不发生反应，故D不选；
3、下列离子方程式书写正确的是( )
A、硫化亚铁与盐酸反应 S2－＋2H＋ ══ H2S↑
B、SO2通入溴水中
SO2＋Br2＋2H2O ══ SO42－＋2Br－＋4H＋
C、硫酸与氢氧化钡溶液
H＋＋SO42－＋Ba2＋＋OH－ ══ BaSO4↓＋H2O
D、亚硫酸与氢氧化钠溶液混合 H＋＋OH－ ══ H2O
B
4、已知下列氧化剂均能氧化＋4价的硫元素，为了除去稀硫酸中混有的亚硫酸，应选用的最合理的氧化剂是
( )
A. KMnO4 B. Ca(ClO)2 C. H2O2 D. Cl2
C
【分析】除杂时不能引入新的杂质.其他能够引入杂质的氧化剂都不行,只能是过氧化氢(H2O2)了.
解 析
5、将SO2通入BaCl2溶液，未见沉淀，通入另一气体 X仍无沉淀，则X可能是 ( )
A.H2S B.NH3 C.Cl2 D.CO2
D
解 析
【解析】
A．SO2通入BaCl2溶液，未见沉淀，通入H2S与二氧化硫反应生成S沉淀，故A不选；
B．通入NH3溶液呈碱性，溶液中生成大量的SO32－离子，生成沉淀BaSO3，故B不选；
C．Cl2具有氧化性，在溶液中将SO2氧化为SO42－离子，生成沉淀BaSO4，故C不选；
D．SO2与CO2都不与BaCl2反应，并且所对应的酸都比盐酸弱，通入SO2与CO2都不会生成沉淀，故D选；
6．下列现象或事实可用同一原理解释的是( )
A．氯水和SO2使品红溶液退色
B．浓硫酸和浓硝酸长期暴露在空气中浓度降低
C．浓硫酸和浓硝酸都可以用铁质容器储运
D．SO2可使品红和酸性高锰酸钾溶液退色
C
7. 某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应，用如图所示的装置进行实验：
请回答下列问题：实验中他们取 6.4 g 铜片和12 mL 18 mol·L－1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应停止，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组中的同学认为还有一定量的硫酸剩余。
① 写出铜与浓硫酸反应的化学方程式：___________________________________________，实验中若有m g铜参加了反应，则有_________mol 硫酸被_________ (填“氧化”或“还原”)，电子转移数目为_________mol。
Cu＋2H2SO4(浓) ═══ CuSO4＋SO2↑＋2H2O
△
还原
② 下列试剂中，能证明反应停止后烧瓶中有硫酸剩余的是______ (填写字母编号)。
A．硫酸钠溶液 B．氯化钡溶液
C．银粉 D．碳酸钠溶液
D
③为什么有一定量的硫酸剩余但未能使铜片完全溶解？你认为原因是____________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
随着反应的进行，浓硫酸逐渐变为稀硫酸，稀硫酸不与铜反应
本课结束
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