资源简介

专题1 元素及其化合物
第二单元 非金属及其化合物（氧化还原反应）
第3讲 硫及其化合物
一、课程标准要求
1．能列举、描述辨识硫及其化合物重要的物理性质和化学性质及实验现象。
2．了解硫元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质和应用，以及含硫物质之间的相互转化。
3．了解硫及其化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
4．使学生认识化学概念和化学原理是不断发展和深化的，合理的将硫酸制备的化工发展史融入教学之中，更深入的使学生了解科学知识、科学方法，培养技术素养和创造精神，并有效体现情感态度与价值观的教育。
二、在高中化学教材体系中的地位
本节课的内容在教材上是位于必修课程内容，是普通高中学生发展的共同基础。二氧化硫是高中教材中详细讲述集氧化性、还原性于一身的重要的酸性氧化物，对今后学习其他的元素化合物知识奠定基础。此部分内容与日常生活、环境问题有密切的关系，是教育学生爱护环境、增强环保意识的一个锲机。 通过硫及其化合物知识的学习，让学生学会自主构建化学知识体系的方法，逐步提升利用“氧化还原反应”等认知角度研究硫及其化合物性质的系统性。
思维导图
四、课时安排建议
第1课时 硫及其氧化物（1课时）
第2课时 硫酸（1课时）
第3课时 硫及其化合物的相互转化（1课时）
第4课时 氧族元素（1课时）
第1课时 硫及其氧化物（1课时）
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1：硫单质有哪些物理性质、化学性质？
[例题1]：据我国古代第一部药物学专著《神农本草经》记载：“石硫黄(即硫黄)能化金银钢铁，奇物”，所得产物不可能是(　　)
A．Au2S B．Ag2S C．CuS D．FeS
（例题1出处：2020年南京期中。推荐理由：本题的情境属于化学史料情境，是以《神农本草经》中的记载体现出硫与金属反应的规律。）
[解析]　S单质的氧化性比较弱，只能将变价金属氧化为低价态的物质，所以S分别与Au、Ag、Fe反应时依次生成Au2S、Ag2S、FeS，选项A、B、D正确；S氧化Cu应该生成低价的Cu2S，C项错误。
[答案]　C
[归纳总结]
(一)硫单质的物理性质
硫是 色 体，质脆， 溶于水， 溶于酒精， 溶于二硫化碳。
(二)从化合价的角度认识硫单质的化学性质
问题2：二氧化硫、三氧化硫分别有哪些物理性质、化学性质？
(一)二氧化硫
1．二氧化硫的物理性质
二氧化硫是 色 气味气体，密度比空气 ， 溶于水。
2．二氧化硫的化学性质
①酸性氧化物的通性：
②氧化性(如与H2S溶液反应)：
③还原性：
④漂白性：品红溶液 又变 ，可使 溶液等有机色质褪色，生成不稳定的化合物。
3．SO2的实验室制法：
①固体Na2SO3与较浓H2SO4反应： ；
②固体Cu与浓H2SO4混合加热： 。
(二)三氧化硫
1．物理性质
熔点：16.8 ℃，沸点：44.8 ℃，常温下为 态，标准状况下为 态。
2．化学性质
三氧化硫具有酸性氧化物的通性，主要反应如下：
[例题2]：（2022江苏高考）实验室制取少量水溶液并探究其酸性，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是（ ）
A．用装置甲制取气体 B．用装置乙制取水溶液
C．用装置丙吸收尾气中的 D．用干燥试纸检验水溶液的酸性
[答案] C
[练习1]：（2021江苏高考）黑火药是中国古代四大发明之一，其爆炸反应为
2KNO3 + S + 3C = K2S + N2↑+ 3CO2↑。下列说法正确的是
A．黑火药中含有两种单质 B．爆炸时吸收热量
C．反应中S作还原剂 D．反应为置换反应
[答案]　A
活动二：重难点突破
问题3：检验SO2和CO2同时存在的一般流程？
典例解析
[典型例题]下图虚线框中的装置(试剂均足量)可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应所产生的所有气体产物，其中供选择的试剂有无水硫酸铜、品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、澄清石灰水四种试剂，下列说法正确的是(　　)
A．物质甲可以是无水硫酸铜，也可以是变色硅胶、无水氯化钙等物质
B．丙中发生反应的离子方程式可能是SO2＋2OH－===SO＋H2O
C．乙和戊两种溶液都不宜用作尾气吸收装置中的试剂
D．如果将装置的连接顺序变为①③②，则只能检验出两种产物
（典型例题出处：2020·山东实验中学模拟）
[解析]装置①是检验混合气体中是否含有水蒸气，应该用无水硫酸铜、变色硅胶，不能用无水氯化钙，A错误；二氧化碳也能被氢氧化钠溶液吸收，丙中试剂应该是酸性高锰酸钾溶液，B错误；品红溶液可以检验二氧化硫，但一般不能用来除去二氧化硫，澄清石灰水浓度太小，不能用来吸收二氧化硫，C正确；如果将仪器的连接顺序变为①③②，气体产物通过①中的无水硫酸铜，无水硫酸铜由白色变成蓝色，能说明有水生成，通过③中的澄清石灰水，石灰水变浑浊，二氧化硫、二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，不可以检验出二氧化硫、二氧化碳，D错误。
[答案]C
[小结]
流程设计 检验SO2?除去SO2?检验SO2是否除尽?检验CO2
选用试剂 品红溶液 酸性KMnO4溶液 品红溶液 澄清的石灰水
预期现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊
注意　有时为简化装置，可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置，用较浓的酸性KMnO4溶液，现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅，但不褪成无色。
问题4：活性炭、氯水和二氧化硫漂白性的比较
[练习2]下列说法正确的是(　　)
A．因为SO2具有漂白性，所以它能使品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、石蕊溶液褪色
B．能使品红溶液褪色的不一定是SO2
C．SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色，其原理相同
D．将SO2气体通入滴有酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色，说明SO2具有漂白性
[答案]　B
[解析]　SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，具有还原性，能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色，二氧化硫能使石蕊变红，故A错误；二氧化硫、次氯酸等物质都能使品红溶液褪色，所以能使品红溶液褪色的物质不一定是SO2，故B正确；漂白粉和过氧化钠的漂白性是利用其氧化性，活性炭的漂白性是利用其吸附性，二氧化硫的漂白性是因为和有色物质反应生成无色物质，所以其漂白原理不一定相同，故C错误；SO2与NaOH发生反应，溶液因不呈碱性而褪色，不能说明SO2具有漂白性，故D错误。
[小结]三类漂白剂的区别
类型 原理 举例 特点 备注
氧化型 将有机色质内部“生色团”破坏掉 HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等 不可逆、持久 无选择性
加合型 与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质 SO2 可逆、不持久 有选择性
吸附型 将有色物质吸附而褪色 活性炭 物理变化 吸附色素
活动三：巩固提升
1．下列说法错误的是(　　)
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．汞蒸气有毒，实验室里不慎洒落一些汞，可撒上硫粉进行处理
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
2．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
3．(2020·南京模拟)某同学利用如图装置探究SO2的性质。
下列有关反应的方程式，不正确的是(　　)
A．①中溶液显红色的原因：CO＋H2O??HCO＋OH－
B．①中溶液红色褪去的原因：2SO2＋CO＋H2O===CO2＋2HSO
C．②中溶液显黄绿色的原因：Cl2＋H2O===HCl＋HClO
D．②中溶液黄绿色褪去的原因：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl
4．下图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是(　　)
A．向溶液B中滴加KSCN溶液，溶液可能变为血红色
B．溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H＋＋2Fe2＋＋O2===2Fe3＋＋2H2O
C．溶液酸性：A>B>C
D．加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A
5．(2020·盐城模拟)环保是21世纪人类社会的主要课题之一，十九大报告中提出了新目标“建成富强、民主、文明、和谐、美丽的社会主义现代化强国”。火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模较大的行业，石灰石—石膏烟脱硫是除去SO2的一种常用方法。其过程如图1。
研究发现：pH和温度会对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响；当烟气通入速度一定时，石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图2，下列有关说法不正确的是(　　)
―→―→―→―→
图1
A．烟气通入石灰石浆液时的温度越高吸收越快，吸收率越高
B．石灰石浆液pH>5.7时，烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度减小
C．将脱硫后的气体通入KMnO4溶液，可粗略判断烟气脱硫效率的高低
D．上述方法中用石灰石浆液吸收64 g SO2理论生成44 g CO2
6．葡萄酒中常加入亚硫酸盐作为食品添加剂，为检测某葡萄酒样品中亚硫酸盐的含量(通常以酒样中SO2的量计)，某研究小组设计了如下实验(已知还原性：SO>I－>Cl－)。
下列说法不正确的是(　　)
A．若试剂A选择氯水，则试剂B可选择NaOH标准液
B．通入N2和煮沸的目的是将产生的气体从溶液中全部赶出
C．葡萄酒中加亚硫酸盐的主要目的是防止氧化，利用了亚硫酸盐的还原性
D．若试剂A选择碱液，调节吸收后溶液为中性，则试剂B可选择I2标准液
7．吸收工厂烟气中的SO2，能有效减少SO2对空气的污染。氨水、ZnO水悬浊液吸收烟气中SO2后经O2催化氧化，可得到硫酸盐。
已知：室温下，ZnSO3微溶于水，Zn(HSO3)2易溶于水；溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物质的量分数随pH的分布如图-1所示。
(1)氨水吸收SO2。向氨水中通入少量SO2，主要反应的离子方程式为___________；当通入SO2至溶液pH=6时，溶液中浓度最大的阴离子是_____________(填化学式)。
(2)ZnO水悬浊液吸收SO2。向ZnO水悬浊液中匀速缓慢通入SO2，在开始吸收的40mim内，SO2吸收率、溶液pH均经历了从几乎不变到迅速降低的变化(见图-2)。溶液pH几乎不变阶段，主要产物是____________(填化学式)；SO2吸收率迅速降低阶段，主要反应的离子方程式为_______________。
(3)O2催化氧化。其他条件相同时，调节吸收SO2得到溶液的pH在4.5~6.5范围内，pH越低SO生成速率越大，其主要原因是__________；随着氧化的进行，溶液的pH将__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
[参考答案]
1．D
解析：硫易溶于CS2，且能与热NaOH溶液反应生成可溶性的Na2S和Na2SO3，A项正确；硫在氧气中燃烧只生成SO2，D项错误。
2．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。
3．C
4．A
解析：SO2与Fe3＋发生氧化还原反应生成Fe2＋，若二氧化硫足量，则溶液中无Fe3＋，加入KSCN溶液，溶液不变血红色；若二氧化硫不足，则溶液中有Fe3＋，加入KSCN溶液，溶液显血红色，A正确；方程式中电荷不守恒，B错误；溶液A转化为溶液B后溶液酸性增强，C错误；FeO与H＋反应生成Fe2＋，故溶液C不能转化为溶液A，D错误。
5．A
解析：烟气通入石灰石浆液时的温度越高气体二氧化硫的溶解度越小，部分二氧化硫不能被溶解，就会逸出溶液使吸收率降低，故A错误；石灰石浆液pH>5.7时，烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度减小，石灰石的浓度减小，脱硫效率随之下降，故B正确；脱硫后的气体是否残存二氧化硫，含多少，可以利用高锰酸钾溶液褪色的程度和快慢粗略判断烟气脱硫效率，故C正确；上述分析得到总反应为：2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O===2CaSO4·2H2O＋2CO2↑，1 mol二氧化硫反应生成1 mol二氧化碳，即每吸收64 g二氧化硫理论上同时生成44 g二氧化碳，故D正确。
6．A
解析：二氧化硫具有还原性，可以被氯水氧化为硫酸，但是氯水也可以和氢氧化钠反应，所以此时不能选择NaOH标准液，A错误；通氮气是为了将生成的二氧化硫从溶液中全部赶出，B正确；亚硫酸根离子易被空气中的氧气氧化为硫酸根，葡萄酒中加亚硫酸盐的主要目的是防止葡萄酒氧化，利用了亚硫酸盐的还原性，C正确；若试剂A选择碱液，可以和二氧化硫反应得到亚硫酸盐或是亚硫酸氢盐，该盐可以被碘单质氧化为硫酸盐，试剂B可选择I2标准液，D正确。
7．(1).2NH3+H2O+SO2=2NH4++SO32- 或2NH3.H2O+SO2=2NH4++SO32- +H2O (2). HSO3- (3). ZnSO3 (4).ZnSO3+SO2+H2O=Zn2++2HSO3- 或ZnO+2SO2+H2O=Zn2++2HSO3- (5). 随着pH降低，HSO3-浓度增大 (6). 减小
解析：向氨水中通入少量的SO2，反应生成亚硫酸铵，结合图像分析pH=6时溶液中浓度最大的阴离子；通过分析ZnO吸收SO2后产物的溶解性判断吸收率变化的原因；通过分析HSO3-与氧气反应的生成物，分析溶液pH的变化情况。
详解：(1)向氨水中通入少量SO2时，SO2与氨水反应生成亚硫酸铵，反应的离子方程式为2NH3+H2O+SO2=2NH4++SO32-（或2NH3·H2O +SO2=2NH4++SO32-+H2O）；根据图-1所示，pH=6时，溶液中不含有亚硫酸，仅含有HSO3-和SO32-，根据微粒物质的量分数曲线可以看出溶液中阴离子浓度最大的是HSO3-；
(2)反应开始时，悬浊液中的ZnO大量吸收SO2，生成微溶于水的ZnSO3，此时溶液pH几乎不变；一旦ZnO完全反应生成ZnSO3后，ZnSO3继续吸收SO2生成易溶于水的Zn(HSO3)2，此时溶液pH逐渐变小，SO2的吸收率逐渐降低，这一过程的离子方程式为ZnSO3+SO2+H2O=Zn2++2HSO3-（或ZnO+2SO2+H2O=Zn2++2HSO3-）
(3)HSO3-可以经氧气氧化生成SO42-，这一过程中需要调节溶液pH在4.5~6.5的范围内，pH越低，溶液中的HSO3-的浓度越大，使得催化氧化过程中反应速率越快；随着反应的不断进行，大量的HSO3-反应生成SO42-，反应的离子方程式为2HSO3-+O2=2SO42-+2H+，随着反应的不断进行，有大量的氢离子生成，导致氢离子浓度增大，溶液pH减小。
二、教学建议
1．复习课不是把学过的知识简单罗列、机械重复，而是把学过的知识进行归纳、分析、对比，达到在原有基础上进一步提高的目的。
2．拓宽学生从化合价角度理解和掌握物质性质的认识视角，培养学生学会自主构建氧化还原反应、硫及其化合物的知识体系。
3．为了更有效地进行高中化学复习，教师要将课堂教学中心由“老师的复习”向“学生的学”和“对学生的评”转移，切实转变教与学的方式。
4．在对硫元素及其化合物的复习时，要重视硫元素及其化合物在生产和生活中的应用。
三、情境素材
1．提纯硫磺
明《天工开物》中记载：“凡烧硫磺石，与煤矿石同形。掘取其石，用煤炭饼包裹丛架，外筑土作炉。……石精感受火神，化出黄光飞走，遇盂掩住不能上飞，则化成汁液靠着盂底，其液流入弦袋之中，其弦又透小眼流入冷道灰槽小池，则凝结而成硫磺矣。”这一提纯的过程中运用了冷凝的方法。
2．活泼的硫
《神农本草经》记载了硫磺，说它“能化金、银、铜、铁奇物”，表明汉代时已了解到硫磺能化蚀各种金属。这反映出硫的化学性质比较活泼，能跟氧、氢、卤素（除碘外）、金属等大多数元素的单质化合，生成离子化合物或共价化合物。硫单质既有氧化性又有还原性。
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