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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第1课时 硫和二氯化硫
1．结合真实情境中的应用实例了解硫的主要性质。 2．通过实验探究，了解二氯化硫的主要性质。 3．认识二氯化硫在生产中的应用和对生态环境的影响。
一、硫
1．硫元素的原子结构和性质
硫元素位置 原子结构示意图 非金属性 主要化合价
第三周期、第ⅥA族 比氯、氯弱 －2、＋4、＋6
2．硫的性质
(1)物理性质
硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末。硫难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳(CS2)。
(2)化学性质
硫的化学性质比较活泼，处于中间价态的S能发生氯化反应和还原反应。
①与非金属反应：
和O2反应：S+O2SO2 表现为还原性
与O2反应：O2+SO2S 表现为氯化性
②与金属反应：
与Fe反应：Fe+SFeS 表现为氯化性
与Cu反应：2Cu+SCu2S 表现为氯化性
与汞反应：Og+S===OgS 应用：去除洒落的汞
③与NaOO溶液反应：3S+6NaOO2Na2S+Na2SO3+3O2O 应用：清洗试管壁残留的硫
二、二氯化硫
1．物理性质
二氯化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的小，易溶于水，通常情况下，1体积的水可以溶解约40体积的二氯化硫。
2．实验探究二氯化硫的性质
实验操作 (1) (2) 用pO试纸测溶液酸碱度。
实验现象 (1)试管中液面上升 (2)pO试纸呈红色 加入品红溶液的试管振荡后，溶液红色褪去，再加热溶液恢复红色
结论 SO2易溶于水，且溶液呈酸性 SO2具有漂白性，但生成的无色物质不稳定
3．二氯化硫的化学性质
(1)酸性氯化物的通性
①与水反应：SO2+O2OO2SO3，O2SO3是中强酸，水溶液能使紫色石蕊试液变红色，
可逆反应是在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。在书写化学方程式时，可逆反应用符号“”表示。
②二氯化硫能与碱、碱性氯化物等反应。
与NaOO溶液反应：SO2+2NaOO=Na2SO3+O2O 应用：用NaOO溶液吸收SO2气体
与澄清石灰水反应：SO2+Ca(OO)2=CaSO3↓+O2O
与CaO反应：SO2+CaO=CaSO3
Na2SO3溶液中通入SO2气体：Na2SO3+SO2+O2O=2NaOSO3
(2)氯化性
与O2S反应：SO2＋2O2S===3S＋2O2O
(3)还原性
催化氯化：2SO2+O22SO3 （可逆反应）
SO3也是酸性氯化物，与水反应生成硫酸：SO3+O2O= O2SO4 应用：工业上制取硫酸
(4)SO2的特性——漂白性
①原理：它能与某些有色物质生成不稳定的无色物质。这些无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。
②SO2漂白性的特点：
a．SO2的漂白作用具有选择性和不稳定性等特点，可漂白品红溶液，但不能漂白石蕊等指示剂。
b．漂白是使有机色素褪色，无机物褪色不能称为漂白，如二氯化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色不是漂白。
4．SO2的用途
(1)漂白纸浆、毛、丝等。
(2)用于杀菌消毒，还是一种食品添加剂。
问题一 从化合价角度认识硫的性质
【典例1】下列化合物能用相应的单质直接化合制得的是______(填序号)。
①CuS　②FeS　③SO2　④SO3　⑤FeCl2　⑥CuCl2　⑦Cu2S
答案：②③⑥⑦
解析：S的非金属性比Cl弱，单质硫与金属Fe、Cu生成低价硫化物，与O2生成SO2，Cl2与金属反应一般生成高价金属氯化物，Cl2与Fe生成FeCl3，与Cu生成CuCl2。
【归纳小结】
(1)从物质类别和元素化合价角度理解硫的化学性质：
O2、Na2、FeO2、O、O
(2)硫在一定条件下与大多数金属反应生成相应的金属硫化物，与变价金属反应生成其低价金属硫化物。
(3)硫与氧气反应，不论氧气是否足量、浓度如何，其一步反应都只能生成SO2，不能生成SO3。
【变式练1-1】下列说法中不正确的是(　　)
A．常温常压下硫单质是一种黄色的不溶于水的晶体
B．硫元素在自然界中既有化合态存在又有游离态存在
C．硫跟铁反应生成硫化亚铁
D．硫在过量的氧气中的燃烧产物是三氧化硫
答案：D
解析：常温常压下硫单质是一种黄色的不溶于水的晶体，A项正确；硫元素在自然界中既有化合态存在又有游离态存在，游离态的硫主要存在于火山口附近或地壳的岩层里，化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在，B项正确；硫的氧化性比较弱，所以跟铁反应生成硫化亚铁，C项正确；硫和氧气反应只能生成二氧化硫，即使氧气过量，也不能直接生成三氧化硫，D项错误。
【变式练1-2】硫的氧化性不如氧气强，下列叙述不能说明这一事实的是(　　)
A．S＋O2SO2，O2是氧化剂、S是还原剂
B．S是淡黄色固体，O2是无色气体
C．氢硫酸放置在空气中易变浑浊(2H2S＋O2===2S↓＋2H2O)
D．S和Cu反应只能生成Cu2S(硫化亚铜)，而O2与Cu反应生成CuO
答案：B
解析：A项，S与O2化合时，O2是氧化剂，硫是还原剂，说明氧气的氧化性比硫强；B项，不同单质的氧化性强弱与单质的存在状态无必然联系；C项，氢硫酸放置在空气中易变浑浊，是氧气将硫置换出来，说明氧气的氧化性比硫强；D项，S可以将Cu氧化成Cu2S(Cu的化合价为＋1)，而O2可以将Cu氧化为CuO(Cu的化合价为＋2)，说明氧气的氧化性比硫强。
问题二 从物质类别和化合价角度认识SO2的性质
【典例2】某同学从物质类别、元素价态的角度，预测并验证SO2的部分化学性质。
(1)从物质类别的角度分析，二氧化硫属于酸性氧化物。
①预测SO2可以和强碱反应，反应的离子方程式为_______________________________。
②预测SO2可以和水反应，反应的化学方程式为SO2＋H2OH2SO3，请设计实验验证SO2能和水发生反应：__________________________________________________。
(2)从硫元素的价态角度分析，SO2既有氧化性又有还原性。
①将SO2通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液紫色褪去体现了SO2的__________性。
②SO2能与H2S反应，生成硫单质和水，反应的化学方程式为_________________________。
答案：(1)①SO2＋2OH－===H2O＋SO(或SO2＋OH－===HSO)　②向二氧化硫和水反应后的溶液中滴加紫色石蕊溶液，溶液变红
(2)①还原　②SO2＋2H2S===3S＋2H2O
解析：(1)①二氧化硫为酸性氧化物，可与强碱反应生成盐和水，反应的离子方程式为SO2＋2OH－===H2O＋SO或SO2＋OH－===HSO；②二氧化硫和水反应生成亚硫酸，亚硫酸能使紫色石蕊溶液变红色，则可向二氧化硫和水反应后的溶液中滴加紫色石蕊溶液来验证SO2能和水发生反应。(2)①酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能将二氧化硫氧化，生成硫酸，体现的是SO2的还原性。②SO2与H2S反应的化学方程式为SO2＋2H2S===3S＋2H2O。
【归纳小结】
SO2、H2SO3、SO具有强还原性，在溶液中能被氧化性物质（如Cl2、Br2、I2、O2、H2O2、Fe3+、酸性KMnO4、硝酸等）反应，产物是SO。
SO2与氯水反应：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
SO2与H2O2反应：SO2+H2O2=H2SO4
H2SO3被氧气氧化：2H2SO3+O2=2H2SO4
Na2SO3被氧气氧化：2Na2SO3+O2=2Na2SO4
SO2与Fe3+反应：SO2+2Fe3++2H2O=SO+2Fe2++4H+
SO与酸性高锰酸钾溶液反应：5SO32-+2MnO+6H+ =5SO+2Mn2++3H2O
【变式练2-1】下列关于SO2和SO3的叙述正确的是(　　)
A．通常条件下，SO2是无色、无味的气体，易溶于水
B．都是酸性氧化物，其水溶液都是强酸
C．都可使品红溶液褪色，加热时红色又能再现
D．都能跟碱液反应
答案：D
解析：二氧化硫是具有刺激性气味的气体，故A项错误；SO2＋H2O??H2SO3、SO3＋H2O===H2SO4，二氧化硫和三氧化硫都是酸性氧化物，但亚硫酸是弱酸、硫酸是强酸，故B项错误；三氧化硫没有漂白性，二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，但二氧化硫的漂白性不稳定，在加热条件下易恢复为原来颜色，故C项错误；二氧化硫和三氧化硫都属于酸性氧化物，能和碱反应生成盐和水，故D项正确。
【变式练2-2】将SO2分别通入下列五种溶液中：
回答下列问题：
(1)试管①中的实验现象：酸性KMnO4溶液__________，证明SO2具有________性。
(2)试管②中的实验现象：溶液________，证明SO2具有________性。
(3)试管③中的实验现象：溶液__________，证明SO2能中和NaOH，写出该反应的离子方程式：_____________________________________。
(4)试管④中能产生______沉淀，该沉淀是__________。
(5)试管⑤中能产生白色沉淀，该沉淀是__________。
答案：(1)褪色　还原　(2)褪色　漂白
(3)褪色　SO2＋2OH－===SO＋H2O或SO2＋OH－===HSO　(4)白色　BaSO3　(5)BaSO4
问题三 SO2和CO2性质比较
【典例3】下图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图，按要求回答下列问题：
(1)B中加入的试剂是________，作用是______________________________________________。
(2)C中加入的试剂是__________，作用是__________________________________________。
(3)D中加入的试剂是______________，作用是_____________________________________。
(4)实验时，C中应观察到的现象是_____________________________________________。
答案：(1)品红溶液　检验SO2
(2)酸性KMnO4溶液　除去SO2并检验SO2是否除尽
(3)澄清石灰水　检验CO2
(4)酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色(或不褪色，或不褪成无色)
解析：一定要理解题意是检验气体成分，检验二氧化硫用品红溶液，吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液，检验二氧化碳用澄清石灰水；在检验二氧化碳之前，必须除尽二氧化硫，因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽，所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，但不能褪成无色，若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
【归纳小结】SO2和CO2的鉴别方法
试剂 操作 现象与结论
品红溶液 将气体分别通入检验试剂中 溶液褪色的是SO2，不褪色的是CO2
酸性KMnO4溶液
溴水(或氯水)
氢硫酸 产生黄色浑浊的是SO2，无变化的是CO2
【变式练3-1】下列几种溶液既能鉴别CO2和SO2，又能除去CO2中的SO2的是(　　)
A．NaOH溶液　　　　　　　　　　 B．酸性KMnO4
C．饱和NaHCO3溶液 D．澄清石灰水
答案：B
解析：SO2、CO2都能与NaOH溶液反应，但都无明显现象，无法鉴别SO2、CO2。CO2与酸性KMnO4溶液不反应；SO2能与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，使之颜色褪去或变浅，这样既检验了SO2的存在，又除去了SO2。饱和NaHCO3溶液虽然能除去SO2，但没有明显现象，不能检验SO2的存在。澄清石灰水能与CO2反应，也能与SO2反应，且现象相同，不能用来鉴别CO2和SO2。
【变式练3-2】检验SO2气体中是否混有CO2气体，可采用的方法是(　　)
A．通过品红溶液
B．通过澄清石灰水
C．先通过足量的NaOH溶液，再通过澄清石灰水
D．先通过酸性KMnO4溶液，再通过澄清石灰水
答案：D
解析：A项检验的是SO2而不是CO2；B项中不管是否混有CO2，均有白色沉淀；C项中不管是否混有CO2，均无白色沉淀生成；D项在通过酸性KMnO4溶液时混合气体中仅SO2被吸收，再通过澄清石灰水若有白色沉淀，说明混有CO2；若无白色沉淀，说明不混有CO2。综上分析，D正确。
问题四 SO2的特性——漂白性
【典例4】下列变化可以说明SO2具有漂白性的是(　　)
A．SO2通入溴水中，溴水褪色
B．SO2通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液的紫红色褪去
C．SO2通入品红溶液中，溶液的红色褪去
D．SO2通入滴有酚酞的氢氧化钠溶液中，溶液的红色褪去
答案：C
解析：A、B项，二氧化硫气体通入溴水或酸性高锰酸钾溶液中，溶液褪色，体现了二氧化硫的还原性，错误；C项，二氧化硫使品红溶液褪色，体现了二氧化硫的漂白性，正确；D项，滴有酚酞的氢氧化钠溶液呈红色，通入SO2后发生反应：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O，溶液的红色褪去，体现了SO2是酸性氧化物的性质，错误。
【归纳小结】比较三类常见的漂白剂
类型 举例 原理 特点
氧化型 HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等 将有机色质内部“生色团”破坏掉 不可逆、持久
加合型 SO2 与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质 可逆、不持久
吸附型 活性炭 将有色物质(色素)吸附而褪色 物理变化
【变式练4-1】大约4 000年前，埃及人已经用硫燃烧所生成的二氧化硫漂白布匹。在著名诗人荷马的著作里讲到硫燃烧的产物有消毒和漂白作用。下列物质都具有漂白性：①潮湿的氯气、②二氧化硫、③活性炭、④过氧化钠，其漂白原理相同的是(　　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
答案：C
解析：潮湿的氯气(含次氯酸)、过氧化钠具有漂白作用是因为具有强氧化性；二氧化硫具有漂白作用是因为二氧化硫与有机色质发生化合反应生成了无色化合物；活性炭具有漂白作用是因为其具有吸附性，发生的是物理变化。
【基础强化】
1．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(　　)
A．硫 B．铜 C．铁 D．金
答案：A
解析：液态的金属汞受热易变成汞蒸气，在常温下，汞能与硫反应生成硫化汞(HgS)，从而防止其变成汞蒸气，“黄芽”指呈黄色的硫黄。
2．下列关于单质硫的叙述：①通常状况下为黄色晶体；②不溶于水、易溶于酒精和CS2；③氧化性比氯气弱；④只能被还原不能被氧化；⑤医药上用来制作硫黄软膏，治疗某些皮肤病；⑥硫有许多同素异形体，如正交硫和斜方硫。其中正确的是(　　)
A．①②③⑤ B．②③⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①③⑤⑥
答案：D
解析：①在常温下，单质硫是一种黄色晶体，故正确；②单质硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，故错误；③S元素的非金属性比Cl元素弱，则单质硫的氧化性比氯气弱，故正确；④单质硫中S元素的化合价处于中间价态，既能被氧化又能被还原，故错误；⑤单质硫能杀死病菌，医药上用来制作硫黄软膏，治疗某些皮肤病，故正确；⑥描述正确。
3．下列叙述不正确的是(　　)
A．试管内壁附着的硫可用二硫化碳溶解除去
B．硫微溶于酒精
C．大量燃烧化石燃料是空气中二氧化硫含量升高的原因之一
D．硫与氧气反应时表现出氧化性
答案：D
解析：硫是一种难溶于水的黄色晶体，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，试管内壁附着的硫可用二硫化碳溶解除去，A、B项正确；化石燃料中含有硫元素，在燃烧时会生成二氧化硫，C项正确；硫与氧气在点燃条件下反应生成SO2，硫元素化合价升高，表现出还原性，D项错误。
4．常温下单质硫主要以S8形式存在。加热时，S8会转化为S6、S4、S2等。当温度达到750 ℃时，硫蒸气主要以S2形式存在(占92%)。下列说法正确的是(　　)
A．S8转化为S6、S4、S2属于物理变化
B．不论哪种硫分子，完全燃烧时都生成二氧化硫
C．S2、S4、S6、S8都是硫元素形成的单质，为同种物质
D．把硫单质在空气中加热到750 ℃即得S2
答案：B
解析：硫单质之间的转化为化学变化，A不正确；不论哪种硫分子，完全燃烧的产物均为二氧化硫，B正确；S2、S4、S6、S8都是硫元素形成的单质，但是，构成分子的原子数不同，不是同种物质，C不正确；硫单质在空气中加热会燃烧生成二氧化硫，不可能得到S2，D不正确。
5．将SO2气体通入BaCl2溶液，无明显现象，然后再通入X气体或加入X溶液，有白色沉淀生成，X不可能是(　　)
A．Cl2 B．CO2 C．H2O2 D．NaOH
答案：B
解析：将SO2气体通入BaCl2溶液，SO2＋H2O??H2SO3。Cl2将H2SO3氧化成H2SO4，H2SO4与BaCl2反应生成白色沉淀硫酸钡，故不选A；H2O2将H2SO3氧化为H2SO4，H2SO4与BaCl2反应生成白色沉淀硫酸钡，故不选C；NaOH与H2SO3反应生成Na2SO3，Na2SO3与BaCl2反应生成BaSO3白色沉淀，故不选D。
6．SO2有毒，但葡萄酒中都含有一定量的SO2，起到杀菌和抗氧化的作用。下列说法错误的是(　　)
A．葡萄酒中的SO2对人体无害，是因为它的含量很少
B．葡萄酒中的SO2具有抗氧化作用，是因为它具有较强的还原性
C．从红葡萄酒的颜色判断，其中含有的SO2没有漂白性
D．将葡萄酒倒入酒杯中摇一摇，可以减少其中SO2的含量
答案：C
解析：SO2有毒，但葡萄酒中SO2的含量在我国的食品添加剂使用标准的规定范围内，故葡萄酒中的SO2对人体无害，A项正确；SO2具有较强的还原性，故能起到抗氧化作用，B项正确；SO2具有漂白性，但只能漂白某些有色物质，C项错误；将葡萄酒倒入酒杯中摇一摇，压强减小，气体溶解度减小，D项正确。
7．如图装置可用于收集SO2并验证其某些化学性质，下列说法正确的是(　　)
选项 试剂 现象 结论
A 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 SO2有氧化性
B 品红溶液 溶液褪色 SO2有漂白性
C NaOH溶液 无明显现象 SO2与NaOH溶液不反应
D 紫色石蕊溶液 溶液变红色后不褪色 SO2有酸性，没有漂白性
答案：B
解析：本题主要考查SO2的相关性质。A项中，SO2使酸性KMnO4褪色说明SO2有还原性，不是氧化性；C项中SO2与NaOH反应生成产物仍为无色，现象不明显，但SO2与NaOH反应了，故C错；D项中紫色石蕊溶液变红是H2SO3的酸性，不是SO2的酸性，故D项错误。
8．下列离子方程式正确的是(　　)
A．向NaOH溶液中通入少量SO2：SO2＋OH－===HSO
B．向氯水中通入少量SO2：Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
C．将SO2通入饱和NaHCO3溶液中：2H＋＋CO===H2O＋CO2↑
D．将SO2通入BaCl2溶液中：SO2＋H2O＋Ba2＋===BaSO3↓＋2H＋
答案：B
解析：少量SO2与NaOH溶液反应生成Na2SO3和水，反应的离子方程式为SO2＋2OH－===SO＋H2O，A项错误；H2SO3的酸性比H2CO3强，SO2通入饱和NaHCO3溶液中，反应的离子方程式为SO2＋HCO===HSO＋CO2或SO2＋2HCO===SO＋H2O＋2CO2，C项错误；H2SO3的酸性比HCl弱，故SO2通入BaCl2溶液中不反应，D项错误。
9．在探究SO2水溶液成分和性质的实验中，下列根据实验现象得出的结论正确的是(　　)
A．向SO2水溶液中加入少量NaHCO3粉末，有气泡产生，说明SO2水溶液呈酸性
B．向SO2水溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀产生，说明SO2水溶液中含有SO
C．向SO2水溶液中通入H2S气体，有淡黄色沉淀产生，说明SO2具有还原性
D．向酸性KMnO4溶液中滴加SO2水溶液，溶液褪色，说明SO2具有漂白性
答案：A
解析：A项，SO2溶于水生成H2SO3，H2SO3与NaHCO3反应生成CO2，酸性：H2SO3>H2CO3，正确；B项，SO2溶于水显酸性，与BaCl2溶液不反应，错误；C项，发生反应：SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O，SO2是氧化剂，错误；D项，酸性KMnO4溶液具有强氧化性，可以氧化SO2，生成SO，SO2表现还原性，错误。
10．实验室洗涤试管壁上附着的硫单质，常用两种方法。
(1)物理方法：用CS2洗涤，利用单质硫的性质为____________________。
(2)化学方法：用热的NaOH溶液洗涤，该反应原理为 3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，在该反应中，硫单质表现__________性和________性，氧化剂和还原剂的物质的量之比为____________，写出上述反应的离子方程式：__________________________________。
(3)向上述反应的溶液中再加入适量的稀H2SO4，会产生淡黄色沉淀，写出该反应的离子方程式：__________________________________。
(4)由第(2)(3)问我们可看出S2－与SO在______性条件下可共存，在______性条件下可反应，不能共存。
答案：(1)易溶于CS2
(2)氧化　还原　2∶1　3S＋6OH－2S2－＋SO＋3H2O
(3)2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O
(4)碱　酸
【能力提升】
1．A是中学化学中常见的单质，B、C为化合物。它们有如图所示的转化关系(部分产物及反应条件省略)。下列判断正确的是(　　)
A．A、B、C含有一种相同的元素
B．A可能是金属，也可能是非金属
C．A对应氧化物的水化物为强酸
D．反应①②互为可逆反应
答案：A
解析：满足题目要求的转化关系如图所示：
2．某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3＋，他们使用的药品和装置如图所示，下列说法不合理的是(　　)
A．为了验证A中发生了氧化还原反应，加入酸性KMnO4溶液，紫红色褪去
B．为了验证A中发生了氧化还原反应，加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀
C．能表明I－的还原性弱于SO2的现象是B中蓝色溶液褪色
D．装置C的作用是吸收SO2尾气，防止污染空气
答案：A
解析：二氧化硫、Cl－都具有还原性，都可以和酸性高锰酸钾溶液发生反应使之褪色，不能验证A中发生了氧化还原反应，A不合理；A中加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，表明溶液中含有SO，从而表明FeCl3将SO2氧化为SO，B合理；若B中蓝色溶液褪色，则B中发生的反应为SO2＋I2＋2H2O===2I－＋SO＋4H＋，可知还原性：SO2＞I－，C合理；SO2有毒，会污染环境，所以装置C的作用是吸收SO2，防止污染空气，D合理。
3．“以废治废”是治理污染的新思路。用工业废碱渣(主要成分为Na2CO3)吸收烟气中的SO2，得到亚硫酸钠(Na2SO3)粗品。其流程如图，下列说法错误的是(　　)
A．步骤①④中都要用到玻璃棒
B．步骤②中SO2既体现还原性又体现酸性氧化物的性质
C．步骤③中发生反应的离子方程式为HSO＋OH－===SO＋H2O
D．亚硫酸钠粗品中可能含有Na2SO4
答案：B
解析：步骤①为溶解、过滤，需要玻璃棒搅拌、引流，④为隔绝空气加热浓缩、降温结晶、过滤，也需要玻璃棒引流，A项正确；步骤②中发生反应：Na2CO3＋2SO2＋H2O===2NaHSO3＋CO2，只体现了SO2酸性氧化物的性质，B项错误；步骤③是亚硫酸钠与氢氧化钠的反应，其离子方程式为HSO＋OH－===SO＋H2O，C项正确；亚硫酸钠中S元素为＋4价，易被空气中的氧气氧化为＋6价，即生成Na2SO4，因此亚硫酸钠粗品中可能含有Na2SO4，D项正确。
4．如图所示是一系列含硫化合物的转化关系(反应中生成的水已略去)，其中说法正确的是(　　)
A．反应①说明SO2具有漂白性，反应②说明SO2为酸性氧化物
B．反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1时，反应物n(SO2)∶n(NaOH)＝1∶2
C．反应③④⑤均属于氧化还原反应
D．实验室中可利用反应②吸收SO2
答案：D
解析：A项，反应①中溶液先变蓝后褪色，是因为SO2先与KIO3反应生成I2，后SO2又与I2反应生成I－，体现了SO2的还原性，反应②属于酸性氧化物与碱的反应，错误；B项，根据原子守恒，当n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1时，n(SO2)∶n(NaOH)＝2∶3，错误；C项，反应④是非氧化还原反应，错误；D项，实验室中可利用NaOH溶液吸收二氧化硫，正确。
5．SO2是国内外允许使用的一种食品添加剂，在食品工业中发挥着防腐、漂白和抗氧化的作用。某研究小组用如图装置对市售黄花菜中的SO2进行测定。其中，溶液X为黄花菜进行充分浸泡后所得浅黄色浸泡液，Y为加入的试剂(Y的浓度及体积均未标出)。查阅资料发现，在水溶液中正四价硫元素主要以SO形式存在，且SO2与SO化学性质相似。因此，该小组同学将SO2的测定问题转化为溶液中SO的测定。
(1)甲同学预测可用Na2S溶液验证溶液X中是否含有SO，该预测应用的是Na2S的________性。查阅资料发现该反应较为复杂，因此未做进一步验证。
(2)乙同学为验证溶液X中是否含有SO，进行了实验 Ⅰ：
实验序号 试剂Y 现象
Ⅰ 酸性KMnO4溶液 ①
根据实验 Ⅰ 的现象得出结论：溶液X中含有SO。实验 Ⅰ 的现象是_______________________，SO在反应后转化为___________。
(3)丙同学认为也可以用H2O2溶液来验证溶液X中是否含有SO，进行了实验 Ⅱ：
实验序号 操作 现象
Ⅱ a.向溶液X中加入适量H2O2溶液，振荡 无明显现象
b.继续滴加________，振荡 无明显现象
c.再滴加________，振荡 白色沉淀
通过实验 Ⅱ 可证明溶液X中含有SO，操作b、c中滴加的试剂为____________、____________。
(4)为测定市售黄花菜中SO2的含量，进行实验Ⅲ：
实验序号 操作
Ⅲ a.将50 g黄花菜研碎，用一定浓度的氢氧化钠溶液浸泡 b.加稀硫酸酸化 c.加入淀粉指示剂 d.用浓度为0.01 mol·L－1的I2溶液测定，消耗0.01 mol·L－1的I2溶液5.00 mL
查阅资料发现：碘元素的常见价态有－1、0、＋1、＋3、＋5、＋7。
①将黄花菜用氢氧化钠溶液浸泡的目的是(用化学方程式表示)_______________________________。
②写出测定时反应的化学方程式：_______________________________。
答案：(1)还原　(2)酸性KMnO4溶液褪色　SO
(3)盐酸　BaCl2溶液
(4)①SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
②Na2SO3＋I2＋H2O===Na2SO4＋2HI
解析：(1)Na2S与SO可以发生反应：2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O，在此反应中Na2S为还原剂。(2)SO有还原性，与酸性KMnO4溶液发生反应：5SO＋2MnO＋6H＋===5SO＋2Mn2＋＋3H2O，SO在反应后转化为SO。(3)溶液X中含有SO，加入适量H2O2溶液后，发生反应：SO＋H2O2===SO＋H2O，再向溶液中加入稀盐酸，没有反应发生，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀产生。(4)①将黄花菜用氢氧化钠溶液浸泡是为了将黄花菜中的SO2转化为SO。②用浓度为0.01 mol·L－1的I2溶液测定时发生反应的化学方程式为Na2SO3＋I2＋H2O===Na2SO4＋2HI。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第1课时 硫和二氯化硫
1．结合真实情境中的应用实例了解硫的主要性质。 2．通过实验探究，了解二氯化硫的主要性质。 3．认识二氯化硫在生产中的应用和对生态环境的影响。
一、硫
1．硫元素的原子结构和性质
硫元素位置 原子结构示意图 非金属性 主要化合价
第_____周期、第_____族 比氯、氯_____
2．硫的性质
(1)物理性质
硫(俗称_______)是一种_______晶体，质脆，易研成粉末。硫_____溶于水，_____溶于酒精，_____溶于二硫化碳(CS2)。
(2)化学性质
硫的化学性质比较活泼，处于中间价态的S能发生氯化反应和还原反应。
①与非金属反应：
和O2反应：_____________________ 表现为_______性
与O2反应：_____________________ 表现为_______性
②与金属反应：
与Fe反应：_____________________ 表现为_______性
与Cu反应：_____________________ 表现为_______性
与汞反应：_____________________ 应用：去除洒落的汞
③与NaOO溶液反应：___________________________________应用：清洗试管壁残留的硫
二、二氯化硫
1．物理性质
二氯化硫是一种_____色、有_______气味的有______气体，密度比空气的_____，_____溶于水，通常情况下，1体积的水可以溶解约_____体积的二氯化硫。
2．实验探究二氯化硫的性质
实验操作 (1) (2) 用pO试纸测溶液酸碱度。
实验现象 (1)试管中______________ (2)pO试纸呈_______ 加入品红溶液的试管振荡后，_____________，再加热溶液____________
结论 SO2_________，且溶液呈____性
3．二氯化硫的化学性质
(1)酸性氯化物的通性
①与水反应：____________________________，O2SO3是中强酸，水溶液能使紫色石蕊试液变红色，
可逆反应是在_______条件下，既能向_______方向进行，同时又能向_______方向进行的反应。在书写化学方程式时，可逆反应用符号“_______”表示。
②二氯化硫能与碱、碱性氯化物等反应。
与NaOO溶液反应：____________________________ 应用：用NaOO溶液吸收SO2气体
与澄清石灰水反应：____________________________
与CaO反应：____________________________
Na2SO3溶液中通入SO2气体：____________________________
(2)氯化性
与O2S反应：____________________________
(3)还原性
催化氯化：____________________________ （_______反应）
SO3也是酸性氯化物，与水反应生成硫酸：____________________________ 应用：工业上制取硫酸
(4)SO2的特性——漂白性
①原理：它能与某些有色物质生成_______的无色物质。这些无色物质容易_______而使有色物质恢复原来的颜色。
②SO2漂白性的特点：
a．SO2的漂白作用具有选择性和不稳定性等特点，可漂白品红溶液，但不能漂白石蕊等指示剂。
b．漂白是使有机色素褪色，无机物褪色不能称为漂白，如二氯化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色不是漂白。
4．SO2的用途
(1)漂白纸浆、毛、丝等。
(2)用于杀菌消毒，还是一种食品添加剂。
问题一 从化合价角度认识硫的性质
【典例1】下列化合物能用相应的单质直接化合制得的是______(填序号)。
①CuS　②FeS　③SO2　④SO3　⑤FeCl2　⑥CuCl2　⑦Cu2S
【归纳小结】
(1)从物质类别和元素化合价角度理解硫的化学性质：
O2、Na2、FeO2、O、O
(2)硫在一定条件下与大多数金属反应生成相应的金属硫化物，与变价金属反应生成其低价金属硫化物。
(3)硫与氧气反应，不论氧气是否足量、浓度如何，其一步反应都只能生成SO2，不能生成SO3。
【变式练1-1】下列说法中不正确的是(　　)
A．常温常压下硫单质是一种黄色的不溶于水的晶体
B．硫元素在自然界中既有化合态存在又有游离态存在
C．硫跟铁反应生成硫化亚铁
D．硫在过量的氧气中的燃烧产物是三氧化硫
【变式练1-2】硫的氧化性不如氧气强，下列叙述不能说明这一事实的是(　　)
A．S＋O2SO2，O2是氧化剂、S是还原剂
B．S是淡黄色固体，O2是无色气体
C．氢硫酸放置在空气中易变浑浊(2H2S＋O2===2S↓＋2H2O)
D．S和Cu反应只能生成Cu2S(硫化亚铜)，而O2与Cu反应生成CuO
问题二 从物质类别和化合价角度认识SO2的性质
【典例2】某同学从物质类别、元素价态的角度，预测并验证SO2的部分化学性质。
(1)从物质类别的角度分析，二氧化硫属于酸性氧化物。
①预测SO2可以和强碱反应，反应的离子方程式为_______________________________。
②预测SO2可以和水反应，反应的化学方程式为SO2＋H2OH2SO3，请设计实验验证SO2能和水发生反应：__________________________________________________。
(2)从硫元素的价态角度分析，SO2既有氧化性又有还原性。
①将SO2通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液紫色褪去体现了SO2的__________性。
②SO2能与H2S反应，生成硫单质和水，反应的化学方程式为_________________________。
【归纳小结】
SO2、H2SO3、SO具有强还原性，在溶液中能被氧化性物质（如Cl2、Br2、I2、O2、H2O2、Fe3+、酸性KMnO4、硝酸等）反应，产物是SO。
SO2与氯水反应：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
SO2与H2O2反应：SO2+H2O2=H2SO4
H2SO3被氧气氧化：2H2SO3+O2=2H2SO4
Na2SO3被氧气氧化：2Na2SO3+O2=2Na2SO4
SO2与Fe3+反应：SO2+2Fe3++2H2O=SO+2Fe2++4H+
SO与酸性高锰酸钾溶液反应：5SO32-+2MnO+6H+ =5SO+2Mn2++3H2O
【变式练2-1】下列关于SO2和SO3的叙述正确的是(　　)
A．通常条件下，SO2是无色、无味的气体，易溶于水
B．都是酸性氧化物，其水溶液都是强酸
C．都可使品红溶液褪色，加热时红色又能再现
D．都能跟碱液反应
【变式练2-2】将SO2分别通入下列五种溶液中：
回答下列问题：
(1)试管①中的实验现象：酸性KMnO4溶液__________，证明SO2具有________性。
(2)试管②中的实验现象：溶液________，证明SO2具有________性。
(3)试管③中的实验现象：溶液__________，证明SO2能中和NaOH，写出该反应的离子方程式：_____________________________________。
(4)试管④中能产生______沉淀，该沉淀是__________。
(5)试管⑤中能产生白色沉淀，该沉淀是__________。
问题三 SO2和CO2性质比较
【典例3】下图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图，按要求回答下列问题：
(1)B中加入的试剂是________，作用是______________________________________________。
(2)C中加入的试剂是__________，作用是__________________________________________。
(3)D中加入的试剂是______________，作用是_____________________________________。
(4)实验时，C中应观察到的现象是_____________________________________________。
【归纳小结】SO2和CO2的鉴别方法
试剂 操作 现象与结论
品红溶液 将气体分别通入检验试剂中 溶液褪色的是SO2，不褪色的是CO2
酸性KMnO4溶液
溴水(或氯水)
氢硫酸 产生黄色浑浊的是SO2，无变化的是CO2
【变式练3-1】下列几种溶液既能鉴别CO2和SO2，又能除去CO2中的SO2的是(　　)
A．NaOH溶液　　　　　　　　　　 B．酸性KMnO4
C．饱和NaHCO3溶液 D．澄清石灰水
【变式练3-2】检验SO2气体中是否混有CO2气体，可采用的方法是(　　)
A．通过品红溶液
B．通过澄清石灰水
C．先通过足量的NaOH溶液，再通过澄清石灰水
D．先通过酸性KMnO4溶液，再通过澄清石灰水
问题四 SO2的特性——漂白性
【典例4】下列变化可以说明SO2具有漂白性的是(　　)
A．SO2通入溴水中，溴水褪色
B．SO2通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液的紫红色褪去
C．SO2通入品红溶液中，溶液的红色褪去
D．SO2通入滴有酚酞的氢氧化钠溶液中，溶液的红色褪去
【归纳小结】比较三类常见的漂白剂
类型 举例 原理 特点
氧化型 HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等 将有机色质内部“生色团”破坏掉 不可逆、持久
加合型 SO2 与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质 可逆、不持久
吸附型 活性炭 将有色物质(色素)吸附而褪色 物理变化
【变式练4-1】大约4 000年前，埃及人已经用硫燃烧所生成的二氧化硫漂白布匹。在著名诗人荷马的著作里讲到硫燃烧的产物有消毒和漂白作用。下列物质都具有漂白性：①潮湿的氯气、②二氧化硫、③活性炭、④过氧化钠，其漂白原理相同的是(　　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【基础强化】
1．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(　　)
A．硫 B．铜 C．铁 D．金
2．下列关于单质硫的叙述：①通常状况下为黄色晶体；②不溶于水、易溶于酒精和CS2；③氧化性比氯气弱；④只能被还原不能被氧化；⑤医药上用来制作硫黄软膏，治疗某些皮肤病；⑥硫有许多同素异形体，如正交硫和斜方硫。其中正确的是(　　)
A．①②③⑤ B．②③⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①③⑤⑥
3．下列叙述不正确的是(　　)
A．试管内壁附着的硫可用二硫化碳溶解除去
B．硫微溶于酒精
C．大量燃烧化石燃料是空气中二氧化硫含量升高的原因之一
D．硫与氧气反应时表现出氧化性
4．常温下单质硫主要以S8形式存在。加热时，S8会转化为S6、S4、S2等。当温度达到750 ℃时，硫蒸气主要以S2形式存在(占92%)。下列说法正确的是(　　)
A．S8转化为S6、S4、S2属于物理变化
B．不论哪种硫分子，完全燃烧时都生成二氧化硫
C．S2、S4、S6、S8都是硫元素形成的单质，为同种物质
D．把硫单质在空气中加热到750 ℃即得S2
5．将SO2气体通入BaCl2溶液，无明显现象，然后再通入X气体或加入X溶液，有白色沉淀生成，X不可能是(　　)
A．Cl2 B．CO2 C．H2O2 D．NaOH
6．SO2有毒，但葡萄酒中都含有一定量的SO2，起到杀菌和抗氧化的作用。下列说法错误的是(　　)
A．葡萄酒中的SO2对人体无害，是因为它的含量很少
B．葡萄酒中的SO2具有抗氧化作用，是因为它具有较强的还原性
C．从红葡萄酒的颜色判断，其中含有的SO2没有漂白性
D．将葡萄酒倒入酒杯中摇一摇，可以减少其中SO2的含量
7．如图装置可用于收集SO2并验证其某些化学性质，下列说法正确的是(　　)
选项 试剂 现象 结论
A 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 SO2有氧化性
B 品红溶液 溶液褪色 SO2有漂白性
C NaOH溶液 无明显现象 SO2与NaOH溶液不反应
D 紫色石蕊溶液 溶液变红色后不褪色 SO2有酸性，没有漂白性
8．下列离子方程式正确的是(　　)
A．向NaOH溶液中通入少量SO2：SO2＋OH－===HSO
B．向氯水中通入少量SO2：Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
C．将SO2通入饱和NaHCO3溶液中：2H＋＋CO===H2O＋CO2↑
D．将SO2通入BaCl2溶液中：SO2＋H2O＋Ba2＋===BaSO3↓＋2H＋
9．在探究SO2水溶液成分和性质的实验中，下列根据实验现象得出的结论正确的是(　　)
A．向SO2水溶液中加入少量NaHCO3粉末，有气泡产生，说明SO2水溶液呈酸性
B．向SO2水溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀产生，说明SO2水溶液中含有SO
C．向SO2水溶液中通入H2S气体，有淡黄色沉淀产生，说明SO2具有还原性
D．向酸性KMnO4溶液中滴加SO2水溶液，溶液褪色，说明SO2具有漂白性
10．实验室洗涤试管壁上附着的硫单质，常用两种方法。
(1)物理方法：用CS2洗涤，利用单质硫的性质为____________________。
(2)化学方法：用热的NaOH溶液洗涤，该反应原理为 3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，在该反应中，硫单质表现__________性和________性，氧化剂和还原剂的物质的量之比为____________，写出上述反应的离子方程式：__________________________________。
(3)向上述反应的溶液中再加入适量的稀H2SO4，会产生淡黄色沉淀，写出该反应的离子方程式：__________________________________。
(4)由第(2)(3)问我们可看出S2－与SO在______性条件下可共存，在______性条件下可反应，不能共存。
【能力提升】
1．A是中学化学中常见的单质，B、C为化合物。它们有如图所示的转化关系(部分产物及反应条件省略)。下列判断正确的是(　　)
A．A、B、C含有一种相同的元素
B．A可能是金属，也可能是非金属
C．A对应氧化物的水化物为强酸
D．反应①②互为可逆反应
2．某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3＋，他们使用的药品和装置如图所示，下列说法不合理的是(　　)
A．为了验证A中发生了氧化还原反应，加入酸性KMnO4溶液，紫红色褪去
B．为了验证A中发生了氧化还原反应，加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀
C．能表明I－的还原性弱于SO2的现象是B中蓝色溶液褪色
D．装置C的作用是吸收SO2尾气，防止污染空气
3．“以废治废”是治理污染的新思路。用工业废碱渣(主要成分为Na2CO3)吸收烟气中的SO2，得到亚硫酸钠(Na2SO3)粗品。其流程如图，下列说法错误的是(　　)
A．步骤①④中都要用到玻璃棒
B．步骤②中SO2既体现还原性又体现酸性氧化物的性质
C．步骤③中发生反应的离子方程式为HSO＋OH－===SO＋H2O
D．亚硫酸钠粗品中可能含有Na2SO4
4．如图所示是一系列含硫化合物的转化关系(反应中生成的水已略去)，其中说法正确的是(　　)
A．反应①说明SO2具有漂白性，反应②说明SO2为酸性氧化物
B．反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1时，反应物n(SO2)∶n(NaOH)＝1∶2
C．反应③④⑤均属于氧化还原反应
D．实验室中可利用反应②吸收SO2
5．SO2是国内外允许使用的一种食品添加剂，在食品工业中发挥着防腐、漂白和抗氧化的作用。某研究小组用如图装置对市售黄花菜中的SO2进行测定。其中，溶液X为黄花菜进行充分浸泡后所得浅黄色浸泡液，Y为加入的试剂(Y的浓度及体积均未标出)。查阅资料发现，在水溶液中正四价硫元素主要以SO形式存在，且SO2与SO化学性质相似。因此，该小组同学将SO2的测定问题转化为溶液中SO的测定。
(1)甲同学预测可用Na2S溶液验证溶液X中是否含有SO，该预测应用的是Na2S的________性。查阅资料发现该反应较为复杂，因此未做进一步验证。
(2)乙同学为验证溶液X中是否含有SO，进行了实验 Ⅰ：
实验序号 试剂Y 现象
Ⅰ 酸性KMnO4溶液 ①
根据实验 Ⅰ 的现象得出结论：溶液X中含有SO。实验 Ⅰ 的现象是_______________________，SO在反应后转化为___________。
(3)丙同学认为也可以用H2O2溶液来验证溶液X中是否含有SO，进行了实验 Ⅱ：
实验序号 操作 现象
Ⅱ a.向溶液X中加入适量H2O2溶液，振荡 无明显现象
b.继续滴加________，振荡 无明显现象
c.再滴加________，振荡 白色沉淀
通过实验 Ⅱ 可证明溶液X中含有SO，操作b、c中滴加的试剂为____________、____________。
(4)为测定市售黄花菜中SO2的含量，进行实验Ⅲ：
实验序号 操作
Ⅲ a.将50 g黄花菜研碎，用一定浓度的氢氧化钠溶液浸泡 b.加稀硫酸酸化 c.加入淀粉指示剂 d.用浓度为0.01 mol·L－1的I2溶液测定，消耗0.01 mol·L－1的I2溶液5.00 mL
查阅资料发现：碘元素的常见价态有－1、0、＋1、＋3、＋5、＋7。
①将黄花菜用氢氧化钠溶液浸泡的目的是(用化学方程式表示)_______________________________。
②写出测定时反应的化学方程式：_______________________________。
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