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(共52张PPT)
第一节　硫和二氧化硫
第3课时　不同价态含硫物质的转化
第五章　化工生产中的重要非金属元素
课程标准 核心素养目标
1.认识硫元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态硫元素的物质的相互转化。
2．结合实例认识硫及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 1.科学探究与创新意识：知道含不同价态硫元素的物质可以相互转化，并能设计实验探究或验证，增强对氧化还原反应的认识。
2．科学态度与社会责任：能说出含硫物质进入大气的主要途径，知道二氧化硫进入大气能形成酸雨危害环境，增强环保意识，培养社会责任感。
一、自然界中硫的存在和转化
1．自然界中硫的存在
2．自然界中硫的转化
火山口附近的硫单质会被大气中的O2氧化成 ，可被进一步氧化生成SO3。SO2和SO3遇水分别形成 和 。
二、不同价态含硫物质的转化
SO2
亚硫酸
硫酸
1．从物质类别和元素价态两个维度认识含硫物质的性质
2．设计实验，实现不同价态含硫物质的转化
转化目标
(价态变化) 转化前的
含硫物质 选择试剂
(氧化剂或还原剂) 转化后的
含硫物质 预期现象
0→－2 S Fe 剧烈反应，生成
固体
－2→0 H2S SO2 S 生成 固体
0→＋4 S 空气 发出 火焰，产生 气味的气体
FeS
SO2
黑色
黄色
淡蓝色
刺激性
转化目标
(价态变化) 转化前的
含硫物质 选择试剂
(氧化剂或还原剂) 转化后的
含硫物质 预期现象
＋4→0 SO2 S 生成 固体
＋6→＋4 H2SO4 Cu 产生有 气味的气体，该气体能使
溶液褪色
H2S
SO2
黄色
刺激性
品红
转化目标
(价态变化) 转化前的
含硫物质 选择试剂
(氧化剂或还原剂) 转化后的
含硫物质 预期现象
＋4→＋6 H2SO3 H2O2 反应后溶液pH减小，滴加盐酸，无明显现象，再滴加BaCl2溶液，产生 沉淀
H2SO4
白色
3.整合信息，得出结论
根据上述实验探究，可得到下图所示的各物质间的转化关系。
◆名师点拨
自然界中含硫物质的转化
(1)自然界中常见的含硫物质包括H2S、S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO4、CaSO4等。
(2)从物质类别角度，硫及其化合物包括氢化物、单质、氧化物、酸、盐等。
(3)从元素价态角度，则包括含－2价、0价、＋4价或＋6价等不同价态的含硫物质。
(4)通过复分解反应可实现同种价态含硫物质的相互转化，通过氧化还原反应可实现不同价态含硫物质的相互转化。
◆名师点拨
含硫物质的性质与元素价态的关系
◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”)
(1)硫元素常见的化合价有－2、0、＋4和＋6，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化(　　)
(2)利用还原剂可将硫元素从低价态转化到高价态，如SO2→SO3(　　)
(3)利用氧化剂，可将硫元素从高价态转化到低价态，如H2SO4(浓)→SO2(　　)
(4)根据氧化还原反应规律推知，H2SO4与SO2不反应，故可用浓硫酸干燥SO2(　　)
√
√
×
×
(5)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(　　)
(6)硫单质与变价金属反应时一般生成低价态的金属硫化物(　　)
(7)汞蒸气有毒。若实验室里不慎洒落汞，则可撒上硫粉进行处理(　　)
(8)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(　　)
√
√
√
×
探究一 基于“价态- 类别”二维图建立含硫物质之间的转化关系
硫元素广泛存在于不同类别的物质中。通过将物质类别与元素价态两个角度相结合，我们可以构建一个完整的硫元素“物质家族”。这种以元素为核心的认识视角是研究含硫物质的性质与实现其转化的重要思路。
[问题设计]
(1)结合图中物质的转化关系，利用多种方法制备SO2，并写出对应反应的化学方程式。
(2)结合图中物质的转化关系，利用多种方法制备H2SO4，并写出对应反应的化学方程式。
提示：①SO3＋H2O===H2SO4；②2H2SO3＋O2===2H2SO4(答案合理即可)。
(1)含硫物质间的转化思维模型
(2)含硫物质间的转化类型
①直线型转化关系：
②交叉型转化关系：
③三角型转化关系：
(3)含硫物质转化的价态规律
①当硫元素的化合价发生升降时，通常逐级变化到相邻的价态，即价态邻位规则，表现为“只靠拢不交叉”，可用下图表示。
②处于相邻价态的同种元素之间通常不发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间，均不发生氧化还原反应。
B
[例1] 硫元素的常见化合价及其对应的化合物如下图所示(图中盐指正盐，且阳离子均为Na＋)，下列说法正确的是 (　　)
A．过量的硫单质与一定量的氧气反应可以生成c
B．b在一定条件下可以一步转化成c、d、e、f、g
C．e的稀溶液或浓溶液中都存在大量e分子
D．硫单质与氢气反应可一步制得a，a是一种强酸
解答本题的思路如下：
(1)结合图中物质类别及硫元素的化合价，确定a～g七种物质。
(2)结合复分解反应和氧化还原反应规律，确定不同含硫物质之间的转化关系及产物。
由图可知，a、b、c、d、e、f、g代表的物质分别为H2S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO3、Na2SO4。硫单质与O2反应只生成SO2，不能直接生成SO3；b是SO2，发生催化氧化反应可生成SO3(c)，与H2O反应可生成H2SO3(d)，与H2O2反应可生成H2SO4(e)，与足量NaOH溶液反应可生成Na2SO3(f)，与Na2O2反应可生成Na2SO4(g)，均可实现一步转化；e是H2SO4，属于强酸，在稀溶液中完全电离，不存在其分子；硫单质与H2反应可生成H2S，但H2S是二元弱酸。
[深度思考]根据氧化还原反应规律，判断物质a与足量e的浓溶液能否发生反应？若能，试写出反应的化学方程式。
B
1．部分含硫物质的类别与对应硫元素的化合价关系如下图所示。有关说法错误的是 (　　)
A.物质a是一种有臭鸡蛋气味的气体
B．气体a、c均可用e的浓溶液干燥
C．盐g与盐f之间也可能发生反应
D．溶液d久置于空气中会生成e
由图可知，a、b、c、d、e、f、g代表的物质分别为H2S、S、SO2、H2SO3、H2SO4、亚硫酸盐、硫酸盐。a是H2S，是一种有臭鸡蛋气味的气体；H2S具有较强还原性，能与浓硫酸发生氧化还原反应，故不能用浓硫酸干燥；NaHSO4可以与Na2SO3反应生成Na2SO4、SO2和H2O；d是H2SO3，久置于空气中会被O2氧化为H2SO4。
探究二 实验探究含硫物质之间的转化关系
【实验目的】选用不同含硫物质，设计并实施实验，探究0价、＋4价与＋6价硫元素之间的相互转化关系。
【选择试剂】二氧化硫水溶液，Na2SO3溶液，浓硫酸，酸性KMnO4溶液，氯水，Na2S溶液，KI溶液，铜片，淀粉溶液，品红溶液，稀硫酸，NaOH溶液。
【实验仪器】试管，胶头滴管，铁架台，酒精灯，玻璃管，橡胶塞，导管，试管夹等。
[问题设计]
(1)实验方案设计与实施，如下表所示：
预期转化 选取试剂 实验现象 反应的化学方程式
①＋4→0 Na2SO3溶液、Na2S溶液及稀硫酸 ____________________________ __________
__________
②＋4→＋6 SO2水溶液、酸性KMnO4溶液 ____________________________ __________
__________
③＋6→＋4 浓硫酸、铜片、品红溶液 ____________________________ __________
__________
(2)结合上述材料，请设计实验以达成硫元素从－2价至0价的转化，指出所用试剂、预期现象并写出反应的化学方程式。
提示：选取Na2S溶液和氯水，二者反应：产生黄色沉淀，且氯水褪色。反应的化学方程式为Na2S＋Cl2===2NaCl＋S↓。
(1)探究不同价态含硫物质相互转化的思路
第一步：选择含有特定价态硫元素的物质作为反应物，如＋4价硫元素的物质，可选择二氧化硫或亚硫酸钠。
第二步：基于氧化还原反应原理，为实现不同价态硫元素的相互转化，需要选择合适的氧化剂或还原剂。
第三步：通过明显的实验现象或检测手段，为转化提供证据。
(2)实现不同价态含硫物质相互转化的方法
(3)实现相同价态含硫物质转化的方法
核心方法是利用复分解反应，如：
其中，②③④反应的化学方程式分别为：
②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O
③Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑
④SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3
C
[例2] 下列不同价态含硫物质的转化实验，合理的是 (　　)
A．图 Ⅰ ：0价→＋2价　　 B．图 Ⅱ ：0价→＋6价
C．图 Ⅲ ：＋4价→＋6价 D．图 Ⅳ ：＋6价→＋4价
A
SO2与过量Na2CO3溶液反应生成Na2SO3而不是NaHSO3，不能实现该转化；煅烧FeS2固体生成SO2，SO2与O2在催化剂、加热条件下反应生成SO3；Na2SO3与70%硫酸反应生成SO2，SO2被H2O2氧化成H2SO4，H2SO4与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀；浓硫酸与Cu在加热条件下反应生成SO2，SO2被酸性KMnO4溶液氧化为H2SO4。
C
D
对于反应①[Cu＋2H2SO4(浓)===CuSO4＋SO2↑＋2H2O]，浓硫酸作氧化剂，被还原为SO2，其中硫元素化合价由＋6降至＋4，Cu作还原剂，被氧化成Cu2+，化合价由0升至＋2，根据电子得失守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1；SO2与NaOH反应生成盐和水，符合酸性氧化物的定义；反应③(Na2SO3＋S===Na2S2O3)的生成物只有一种，原子利用率为100%；反应④(Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O)中，H2SO4中各元素的化合价均未改变，因此它既不是氧化剂也不是还原剂。
C
3．硫元素的“价态 类别”二维图如下图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A．硫元素的性质活泼，自然界中不存在物质a
B．气体d具有强还原性，不能用f的浓溶液干燥
C．向溶液h中滴加溶液g并加热，可能生成气体d
D．可用BaCl2溶液检验某溶液中是否含有g
4．已知粗盐中主要含有MgCl2、CaCl2和Na2SO4杂质。其提纯操作流程设计如下图所示：
已知：20 ℃时，Ba(OH)2的溶解度为3.89 g，BaCl2的溶解度为35.7 g。
C
下列说法不正确的是 (　　)
A．除杂试剂①②③都必须过量
B．试剂①②③可以是BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液
C．从成本和除杂效果考虑，工业生产中可用Ba(OH)2溶液代替BaCl2溶液
D．加入盐酸后获得NaCl固体的方法为蒸发结晶
在粗盐提纯过程中，加入过量氢氧化钠溶液的目的是除去镁离子，加入过量氯化钡溶液的目的是除去硫酸根离子，加入过量碳酸钠溶液的目的是除去钙离子和过量的钡离子。因此，氢氧化钠溶液与氯化钡溶液的加入顺序可以调换。但关键原则是：碳酸钠溶液必须在氯化钡溶液之后加入。待所有杂质转化为沉淀后过滤，向滤液中加入适量盐酸，即可除去过量的氢氧根离子和碳酸根离子。为确保杂质能完全被除去，除杂试剂必须过量；试剂①②③可以是BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液； 因Ba(OH)2的溶解度较低，若用它代替BaCl2，所需溶
液体积更大，将显著增加后续蒸发的能耗；滤液加盐酸后，经蒸发结晶，待大量固体析出时停止加热，利用余热蒸干，即可得到NaCl固体。
5．实验室里研究不同价态硫元素之间的转化。
(1)A中发生反应的化学方程式为_________________________________
_____________________________________________________________。
(2)B中的现象是_______________________________________________。
(3)C中的现象是__________________，Na2S在反应中作__________剂。
(4)D中氯水褪色，此反应中硫元素的化合价由______转化为______；甲认为可以补充一个实验进一步证明硫元素的价态转化，实验方案和现象为取D中褪色后的溶液于试管中，___________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)E的作用是_________________________________________________
___________，反应的离子方程式为______________________________。
(6)上述实验体现SO2的性质有____________(任填2项即可)。
在装置A中，Cu与浓硫酸在加热条件下反应，生成CuSO4、SO2和H2O。产生的SO2进入装置B的品红溶液中，可验证SO2的漂白性，观察到品红溶液褪色。将SO2通入Na2S溶液中，二者发生氧化还原反应生成硫单质，可观察到黄色沉淀。当SO2通入氯水中时，会与其发生氧化还原反应(SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl)，此反应体现了SO2的还原性，并导致氯水褪色。装置E中的NaOH溶液用于吸收SO2尾气，防止其污染环境。

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