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第4课时　不同价态含硫物质的转化
课时目标　1.了解含硫物在自然界中的存在形式与转化。2.能从物质类别与化合价关系判断含硫物质间的转化关系,并能预测转化后的含硫物质及现象。
一、自然界中硫的存在和转化
1.自然界中硫的存在
(1)游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层中。
(2)化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中:
环境 含硫化合物的形式
地表附近 富含氧气 石膏(CaSO4·2H2O)、 芒硝(Na2SO4·10H2O)等
岩层深处和海底无氧 黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)等
动、植物体内 含硫蛋白质等
大气中 H2S、SO2、SO3、H2SO3和H2SO4等
2.自然界中含硫物质的相互转化
写出上述转化的化学方程式:
①2H2S+3O22SO2+2H2O;
②2SO2+O22SO3;
③SO3+H2O===H2SO4;
④S+O2SO2。
1.下列有关硫在自然界中的存在和转化的说法正确的是　　　　。
(1)由于-2价和+4价硫不稳定,自然界中含硫物质都以硫酸盐的形式存在
(2)在自然界中,空气中的O2和H2O对硫的转化起到重要的作用
(3)大气中存在大量的氧气,因此自然界中硫的转化都是氧化还原反应
(4)在岩层深处和海底无氧环境下,硫元素通常以硫酸盐的形式存在
(5)因为单质硫易与氧气反应,故自然界中不会存在游离态的硫
答案　(2)
2.下列有关硫元素循环的说法不合理的是(　　)
A.煤、石油中的硫元素燃烧时能生成SO2
B.动物尸体腐败过程产生的H2S气体会进入大气
C.循环过程中硫元素既发生氧化反应又发生还原反应
D.大气中的硫元素会全部转化成H2SO4变成酸雨
答案　D
3.如图是硫元素在自然界中的循环示意图,下列说法不正确的是(　　)
A.硫在自然界只有游离态
B.煤中含有硫元素,燃煤中加入生石灰可脱硫
C.硫具有弱氧化性,和变价金属反应,通常将金属氧化成低价态
D.硫化氢溶于水得到氢硫酸,氢硫酸是弱酸,能与碱、碱性氧化物反应
答案　A
解析　A项,S元素在自然界中既有S单质,也有H2S、S、有机硫,故硫元素在自然界既有游离态又有化合态;B项,煤中含有硫元素,煤燃烧时其中的S变为SO2,可与CaO、O2反应产生CaSO4,可减少大气中S的含量,达到脱硫的目的;C项,S原子最外层有6个电子,原子半径比较大,因而S的氧化性比较弱,在和变价金属反应时,通常将变价金属氧化成低价态;D项,硫化氢溶于水得到氢硫酸,氢硫酸是二元弱酸,具有酸的通性,能与碱、碱性氧化物反应产生盐和水。
二、实验室中不同价态含硫物质的转化关系探究
1.根据含硫物质的“价—类”图探究
(1)含有相同价态的硫元素的不同化合物间可通过与水或酸、碱反应相互转化,如:
(2)含有不同价态的硫元素的不同物质间也可通过氧化还原反应相互转化,如:
2H2S+SO2===3S+2H2O、S+H2H2S、S+O2SO2。
小题对点过
(1)H2S能溶于水,水溶液叫氢硫酸,是二元弱酸,具有酸的通性。写出NaOH溶液中通入少量H2S气体和足量H2S气体反应的离子方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)H2S是一种有臭鸡蛋气味的有毒气体。H2S在少量的O2中燃烧生成硫单质,在足量的O2中燃烧生成SO2,写出相关的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)H2S+2OH-===S2-+2H2O　H2S+OH-===HS-+H2O
(2)2H2S+O22S+2H2O　2H2S+3O22SO2+2H2O
2.根据含硫物质转化实验探究
预期转化 (价态变化) 选择试剂 实验操作和现象 现象解释
H2 二氧化硫、硫化氢、蒸馏水 将H2S和SO2通入水中,生成淡黄色沉淀(或溶液变浑浊) SO2与H2S反应生成单质硫
O2→H2O4 二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液 将SO2通入新制氯水中,溶液浅黄绿色褪去;再向溶液中滴入氯化钡溶液,产生白色沉淀 二氧化硫在水溶液中能被强氧化剂氧化为S
H2O4→O2 浓硫酸、铜片 加热铜片和浓硫酸的混合物,生成有刺激性气味的气体 浓硫酸被金属铜还原为SO2
实验结论:硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+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。
低价态高价态
小题对点过
欲制备Na2S2O3,从氧化还原角度分析,合理的是　　　　(填字母)。
A.Na2S+S B.Na2SO3+S
C.Na2SO3+Na2SO4 D.SO2+Na2SO4
答案　B
解析　Na2S2O3中S元素化合价是+2价,从氧化还原的角度分析,反应物中S元素的化合价必须分别大于2和小于2,A中S元素化合价都小于2,C、D中S元素的化合价都大于2,故B符合题意。
3.含硫物质的转化规律
(1)不同价态硫的化合物的转化规律
当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,如:
①不同价态硫元素相互转化“三原则一特殊”:
三原则:邻位价态原则、邻价不氧化还原原则、归中原则。
一特殊:当遇到强氧化剂或强还原剂时,硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。
②含硫物质的连续氧化
(2)相同价态硫元素的物质之间的转化
①
②
1.下列关于不同价态含硫物质转化关系的说法不正确的是　　　　。
(1)将SO2通入氢硫酸中,若出现淡黄色浑浊,则证明SO2具有氧化性
(2)硫化氢气体与浓硫酸的反应用双线桥表示电子转移为
(3)H2S与O2反应,氧气不足生成单质S,氧气过量可以生成SO2
(4)SO2+2H2S===3S+2H2O的反应中H2S作氧化剂,SO2作还原剂
答案　(4)
2. 硫及其化合物的类别与价态关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.a在空气中充分燃烧可生成b
B.d的浓溶液可以干燥气体b
C.a与铁粉混合加热生成Fe2S3
D.c可与水反应生成d
答案　C
解析　由图可知,a、b、c、d分别为硫单质、二氧化硫、三氧化硫、硫酸。硫和氧气燃烧生成二氧化硫,A正确;浓硫酸具有吸水性,能干燥二氧化硫气体,B正确;硫氧化性较弱,和铁单质反应生成硫化亚铁(FeS),C错误;三氧化硫为酸性氧化物,和水生成硫酸,D正确。
3.下列关于不同价态含硫物质的转化实验中,硫元素的化合价变化合理的是(　　)
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
答案　C
解析　铁与硫加热生成硫化亚铁,硫元素化合价从0价变为-2价,A项错误;硫与氧气反应生成二氧化硫,硫元素化合价从0价变为+4价,B项错误;FeCl3溶液中通入SO2,生成FeCl2、H2SO4、HCl,硫元素从+4价变为+6价,C项正确;加热CuSO4·5H2O,硫元素的化合价不变,D项错误。
含硫物质的性质与转化
1.下列关于硫的叙述中不正确的是(　　)
A.在自然界中既有化合态的硫又有游离态的硫
B.游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层中
C.实验室常用酒精除去附着在试管壁上的硫黄
D.硫黄是黑火药的主要成分之一
答案　C
2.(2025·河北魏县高一月考)在指定条件下,下列选项所示的含硫物质的转化能实现的是(　　)
A.FeS2SO2
B.SFe2S3
C.稀H2SO4SO2
D.SO2(NH4)2SO4
答案　A
解析　S单质氧化性较弱,与铁反应生成FeS,B错误;铜与稀硫酸不反应,C错误;SO2与过量氨水反应生成亚硫酸铵和水,D错误。
3.(2025·海口高一期中)“价—类”二维图是元素化合物学习的重要工具,部分含硫物质的分类与相
应硫元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.将d转化为e后溶液酸性增强
B.将足量的e加入含f的溶液中,可以闻到臭鸡蛋气味
C.将c通入含有a的溶液中,可以生成淡黄色固体
D.将f转化为g需要加入氧化剂
答案　B
解析　由关系图可知:a为H2S,b为S,c为SO2,d为H2SO3,e为H2SO4,f为亚硫酸盐,g为硫酸盐。d为H2SO3,e为H2SO4,将d转化为e后溶液酸性增强,A项正确;将足量的H2SO4加入含亚硫酸盐的溶液中,产生的是二氧化硫气体,B项错误;将SO2通入含有H2S的溶液中,可以生成淡黄色固体S,C项正确;f为亚硫酸盐,g为硫酸盐,将f转化为g,化合物中S元素化合价升高,因此需要加入氧化剂,D项正确。
4.下列有关硫及其化合物的说法正确的是(　　)
A.SO2、H2SO3均具有还原性,故浓H2SO4均能氧化SO2和H2SO3
B.H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
C.单质氧化物酸或碱盐,能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素
D.硫黄制备硫酸经历两步:SSO3H2SO4
答案　C
解析　A项,SO2、H2SO3虽然有还原性,但与浓H2SO4之间不能发生氧化还原反应,因为+4价硫与+6价硫之间无中间价;B项,氧化产物可能是S或SO2;D项,S与O2的燃烧反应只生成SO2,不能生成SO3。
5.某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。
可选用的实验药品如下:
①Na2SO3溶液　②浓硫酸　③Na2S溶液
④稀硫酸　⑤酸性KMnO4溶液　⑥品红溶液
⑦铜片
实验 序号 预期转化 选择试剂 (填序号) 证明实现 转化的现象
ⅰ
ⅱ ①、③、④ 黄色沉淀
ⅲ ②、⑦、⑥
(1)实验ⅰ选择的试剂是①和　　　　　　(填序号),该转化利用了Na2SO3的　　　　　　性。
(2)实验ⅱ实现了　　　　价S向　　　　价S的转化。
(3)实验ⅲ中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)⑤　还原
(2)+4价(或-2价)　0
(3)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
解析　(1)实验ⅰ实现+4价的硫转化为+6价的硫,可选择的试剂为①和⑤,现象是酸性KMnO4溶液褪色,该转化利用了Na2SO3的还原性。(2)实验ⅱ选用了试剂Na2SO3溶液、Na2S溶液、稀硫酸,发生了归中反应,方程式为Na2SO3+2Na2S+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O,实现了+4价(或-2价)的硫转化为0价的硫。(3)实验ⅲ选用的试剂为②、⑦、⑥,发生的反应为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,证明实现转化的现象是将产生气体通入品红溶液,品红褪色。
基础落实
选择题只有1个选项符合题意
题组一　自然界中硫的转化
1.(2025·湖州高一月考)下列物质的俗称及其对应的化学式不正确的是(　　)
A.黄铁矿 FeS2
B.胆矾 CuSO4·5H2O
C.芒硝 Na2SO4·10H2O
D.石膏 2CaSO4·H2O
答案　D
解析　石膏的主要成分是二水硫酸钙,化学式为CaSO4·2H2O,故选D。
2.(2025·武汉高一月考)如图是硫在自然界的循环,相关说法不正确的是(　　)
A.大气中的硫可能以酸雨的形式进入土壤
B.煤和石油中的硫燃烧生成三氧化硫进入大气
C.化石燃料中的硫来自形成化石燃料的生物体
D.煤和石油燃烧产生的颗粒物可能是雾霾的成因之一
答案　B
解析　大气中的硫元素主要以SO2的形式存在。所以会以酸雨的形式进入土壤中,故A不符合题意;煤和石油中的硫燃烧生成的是二氧化硫,而不是三氧化硫,故B符合题意;化石燃料中硫的来源主要是形成化石燃料的生物体,故C不符合题意;煤和石油燃烧产生的颗粒物可能形成雾霾,故D不符合题意。
题组二　含硫物质的相互转化
3.硫在空气中燃烧生成气体A,把气体A溶于水得溶液B,向溶液B中滴加溴水,溴水褪色,B变成C,在溶液C中加入Na2S产生气体D,把气体D通入溶液B得黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。则A、B、C、D、E分别是(　　)
A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3
D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3
答案　B
解析　硫在空气中燃烧生成SO2,SO2溶于水得亚硫酸,向亚硫酸中滴加溴水,生成H2SO4和HBr,在硫酸中加入Na2S产生H2S,H2S与H2SO3反应产生黄色沉淀S,故B正确。
4.(2025·南平市高一期末质量检测)硫元素及其化合物之间存在如图所示的相互转化,下列说法正确的是(　　)
A.反应③可以在氧气不足情况下实现
B.反应⑥可以加入酸性高锰酸钾溶液实现
C.反应⑦只与水化合反应实现
D.反应⑧可以通过复分解反应实现
答案　D
解析　H2S完全燃烧生成SO2,氧气不足,H2S会被氧气氧化为硫单质,A错误;二氧化硫具有还原性,高锰酸钾具有氧化性,两者反应生成硫酸根离子,B错误;二氧化硫需被氧化剂氧化为+6价硫,只和水反应不能生成硫酸,C错误;硫酸和亚硫酸钠生成硫酸钠、二氧化硫和水,为复分解反应,D正确。
5.硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。
H2SO4(浓)SO2Na2SO3Na2S2O3S
下列判断不正确的是(　　)
A.反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
B.反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质
C.反应③属于四大基本反应类型中的化合反应
D.反应④中稀H2SO4作氧化剂
答案　D
解析　反应①为浓硫酸氧化铜单质的反应,浓硫酸作氧化剂被还原成SO2,化合价降低2价,Cu作还原剂被氧化成Cu2+,化合价升高2价,所以氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1,故A正确;二氧化硫与NaOH反应生成盐和水,表明二氧化硫为酸性氧化物,故B正确;反应③为Na2SO3+S===Na2S2O3,生成物只有一种,属于四大基本反应类型中的化合反应,故C正确;反应④的化学方程式:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,稀硫酸既不是氧化剂也不是还原剂,故D错误。
6.灼烧绿矾的化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。将绿矾灼烧后生成的气体通入下图装置,下列叙述不正确的是(　　)
A.①中棉团颜色褪去
B.②中棉团颜色褪去,体现了SO2的还原性
C.③中同时有BaSO3和BaSO4生成
D.④中可发生反应:SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
答案　C
解析　SO2可使品红褪色,①中棉团颜色褪去 ,A正确;KMnO4具有氧化性,能氧化SO2,②中棉团颜色褪去,体现了SO2的还原性,B正确;将生成的气体通入BaCl2溶液中发生反应:SO3+H2O===H2SO4,H2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2HCl,由于H2SO3酸性小于HCl,因此不能与BaCl2反应,故无BaSO3生成,C错误;④为吸收尾气(SO2)的装置,可发生反应:SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O,D正确。
7.某化学兴趣小组为研究生铁(含碳)与浓硫酸的反应情况及产物性质,设计如下实验。请回答下列问题:
(1)按如图所示装置进行实验(夹持装置及尾气处理装置未画出)。
仪器b的名称是　　　　;实验过程中,装置B中观察的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
装置C中有白色沉淀生成,该沉淀是　　　　　(填化学式)。
(2)装置A反应容器中还会产生CO2气体,请写出产生CO2的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)为了验证装置A中产生的气体中含有CO2,应从下列①~④中选出必要的装置连接A装置中c处管口,从左到右的顺序是　　　　(填序号);然后再进行的操作是从a处多次鼓入N2,其目的是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)某同学通过验证发现实验后期装置A中产生气体中还含有H2,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
答案　(1)分液漏斗　品红试纸褪色,蓝色石蕊试纸变红　BaSO4
(2)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(3)③②④　赶尽装置中的空气,防止空气中的CO2影响实验　(4)Fe+2H+===Fe2++H2↑
解析　(1)由装置图可知,仪器b为分液漏斗,生铁(含碳)与浓硫酸反应生成二氧化硫,可使湿润的品红试纸褪色,湿润的蓝色石蕊试纸变红;酸性条件下N具有强氧化性,把二氧化硫通入硝酸钡溶液,会生成硫酸钡沉淀。(2)装置A中C与浓硫酸反应,反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。(3)二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊,因此应先用酸性高锰酸钾溶液吸收二氧化硫,然后通过品红溶液检验二氧化硫是否除尽,最后通入澄清石灰水检验二氧化碳,从左到右顺序为③②④。(4)随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,Fe和稀硫酸反应生成氢气,反应的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑。
能力提升
8.(2025·衡水二中月考)已知c、d、e、f、h均是二元化合物,a为黑色固体单质,d能使品红溶液褪色,e是液体,上述物质的转化关系如图所示(个别产物略去)。下列说法错误的是(　　)
A.a与b的反应体现了b的强氧化性
B.f中阴、阳离子个数比为1∶2
C.h也可以由两种单质直接化合而成
D.d可用作食品添加剂
答案　C
解析　c、d、e、f、h是二元化合物,a为黑色固体单质,则a为C;d能使品红溶液褪色,d为SO2,C与浓硫酸反应有SO2生成,b为浓硫酸,e是液体,e为H2O,c为CO2;h与e反应生成b,则h为SO3,g为O2;c与f反应生成氧气,f为Na2O2。C与浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O,S元素的化合价从+6价降低至+4价,只体现了浓硫酸的强氧化性,A正确;f为Na2O2,阴、阳离子个数比为1∶2,B正确;h为SO3,S和氧气反应只能生成SO2,C错误;d为SO2,食品中添加适量的SO2可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用,因此SO2可用作食品添加剂,D正确。
9.含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是(　　)
A.该过程中可得到化工产品H2SO4
B.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S
C.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
D.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4
答案　B
解析　A项,由图示可知该过程可得到化工产品硫酸;B项,根据流程图可知,化合价发生变化的元素有铁、硫、氧三种元素;C项,该工艺把二氧化硫最终转化为硫酸;D项,图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4。
10.大气污染物SO2易溶于水,通常表现出较强的还原性,对人体的呼吸系统和中枢神经系统等均有毒性作用。认识和利用SO2的性质可有效防治SO2对环境的污染,并实现SO2的综合利用。某研究团队提出的SO2烟气脱硫工艺流程如下,该流程中脱硫剂反复循环,可实现对烟气中SO2的持续脱除。已知:脱硫塔中发生的主要反应为2CaS+3SO2===2CaSO3+3S、2CaSO3+O2===2CaSO4。
下列有关说法不正确的是(　　)
A.脱硫塔中反应生成的S为氧化产物和还原产物
B.经冷凝器得到的几种单质S2、S4、S6和S8互为同分异构体
C.将CaSO4和煤粉碎混合,再投入再生塔,有利于反应充分进行
D.再生塔中得到的X主要成分为CaS
答案　B
解析　A项,脱硫塔发生反应2CaS+3SO2===2CaSO3+3S,根据价态规律,CaS→S和SO2→S,则S为氧化产物和还原产物;B项,S2、S4、S6和S8都为S的不同单质,互为同素异形体;C项,将CaSO4和煤粉碎混合,增大反应物接触面积,有利于反应充分进行;D项,“再生塔”中C与CaSO4反应生成CO2和X,根据原子守恒和电子守恒规律,可判断X为CaS。
11.某研究小组为研究不同价态含硫物质的转化,设计实验如下,请回答有关问题。
[实验方案]　按下图装置进行实验:
[问题讨论]
(1)A中反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)B中品红溶液褪色,说明A中反应硫元素的价态由+6价转化为　　　　价。
(3)C中出现黄色沉淀,反应中Na2S作　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”,下同),SO2作　　　　。
(4)若D中有S生成,则可说明硫元素的化合价由+4价转化为+6价,检验D中有S生成的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,
D中FeCl3试剂也可用　　　　(填序号)代替。
a.NaCl溶液 b.酸性KMnO4溶液
c.氯水 d.BaCl2溶液
(5)E的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O　(2)+4　(3)还原剂　氧化剂
(4)取D中反应后的溶液少许于试管中,先加入盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则证明D中有S生成　bc　(5)吸收SO2尾气,防止污染环境
解析　(1)A为SO2的发生装置,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)品红溶液褪色,说明生成SO2气体,即H2SO4转化为SO2,硫元素的价态由+6价转化为+4价。(3)C中可观察到有黄色沉淀生成,发生反应2Na2S+3SO2===3S↓+2Na2SO3,该反应中,Na2S 中S的化合价由-2价升为0价,Na2S作还原剂,发生氧化反应,SO2的化合价由+4价降为0价,SO2作氧化剂,发生还原反应。(4)D中发生反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++S+4H+,要想证明硫元素的价态转化,只需要证明产物中有S即可,所以取D中反应后的溶液少许于试管中,先加入盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则证明D中有S生成;D中FeCl3做氧化剂,选项中酸性KMnO4溶液和氯水具有强氧化性,可代替FeCl3溶液。(5)SO2是污染性气体,需要尾气处理,E装置的作用是吸收SO2尾气,防止污染环境。
12.已知A是一种不溶于水的固体,在一定条件下有如图所示的转化关系(部分产物略)。
(1)写出物质的化学式:A　　　　,E　　　　。
(2)写出有关反应的化学方程式。
B+C→A:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
F(浓)+Cu→C:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)写出D和F的稀溶液反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)S　SO3
(2)2H2S+SO2===3S+2H2O
2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O
(3)FeS+2H+===Fe2++H2S↑
解析　(2)B为H2S,C为SO2,H2S和SO2反应生成硫单质和水,化学方程式为2H2S+SO2===3S+2H2O;由H2SO4的浓溶液与Cu反应生成SO2的化学方程式为2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O。(3)FeS和H2SO4的稀溶液反应的离子方程式为FeS+2H+===Fe2++H2S↑。(共58张PPT)
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4课时　不同价态含硫物质的转化
1.了解含硫物在自然界中的存在形式与转化。2.能从物质类别与化合价关系判断含硫物质间的转化关系,并能预测转化后的含硫物质及现象。
课时目标
一、自然界中硫的存在和转化
知能通关
1.自然界中硫的存在
(1)游离态的硫存在于　　　　　　附近或　　　　　　　　中。
(2)化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中:
火山口
环境 含硫化合物的形式
地表附近富含氧气 石膏(　　　　　　)、 芒硝(Na2SO4·10H2O)等
岩层深处和海底无氧 黄铁矿(　　　　)、黄铜矿(CuFeS2)等
动、植物体内 　　　　　　等
大气中 H2S、SO2、SO3、H2SO3和H2SO4等
地壳的岩层
CaSO4·2H2O
FeS2
含硫蛋白质
2.自然界中含硫物质的相互转化
写出上述转化的化学方程式:
①　　　　　　　　　　　　　　;
②　　　　　　　　　　　　　　;
③　　　　　　　　　　　　　　;
④　　　　　　　　　　　　　　。
SO3+H2O===H2SO4
1.下列有关硫在自然界中的存在和转化的说法正确的是　　　　。
(1)由于-2价和+4价硫不稳定,自然界中含硫物质都以硫酸盐的形式存在
(2)在自然界中,空气中的O2和H2O对硫的转化起到重要的作用
(3)大气中存在大量的氧气,因此自然界中硫的转化都是氧化还原反应
(4)在岩层深处和海底无氧环境下,硫元素通常以硫酸盐的形式存在
(5)因为单质硫易与氧气反应,故自然界中不会存在游离态的硫
(2)
2.下列有关硫元素循环的说法不合理的是(　　)
A.煤、石油中的硫元素燃烧时能生成SO2
B.动物尸体腐败过程产生的H2S气体会进入大气
C.循环过程中硫元素既发生氧化反应又发生还原反应
D.大气中的硫元素会全部转化成H2SO4变成酸雨
D
3.如图是硫元素在自然界中的循环示意图,下列说法不正确的是(　　)
A.硫在自然界只有游离态
B.煤中含有硫元素,燃煤中加入生石灰可脱硫
C.硫具有弱氧化性,和变价金属反应,通常将金属氧
化成低价态
D.硫化氢溶于水得到氢硫酸,氢硫酸是弱酸,能与碱、
碱性氧化物反应
A
二、实验室中不同价态含硫物质的转化关系探究
知能通关
1.根据含硫物质的“价—类”图探究
氧化
还原
(1)含有相同价态的硫元素的不同化合物间可通过与水或酸、碱反应相互转化,如:
NaHSO3
Na2SO3
(1)H2S能溶于水,水溶液叫氢硫酸,是二元弱酸,具有酸的通性。写出NaOH溶液中通入少量H2S气体和足量H2S气体反应的离子方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　; 　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)H2S是一种有臭鸡蛋气味的有毒气体。H2S在少量的O2中燃烧生成硫单质,在足量的O2中燃烧生成SO2,写出相关的化学方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　; 　　　　　　　　　　　　　　　　。
H2S+2OH-===S2-+2H2O
小题对点过
H2S+OH-===HS-+H2O
2.根据含硫物质转化实验探究
淡黄
预期转化
(价态变化) 选择试剂 实验操作和现象 现象解释
二氧化硫、硫化氢、蒸馏水 将H2S和SO2通入水中,生成
　　　　色沉淀(或溶液变浑浊) SO2与H2S反应生成
　　　　
二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液　 将SO2通入新制氯水中,溶液
　　　　　色褪去;再向溶液中滴入氯化钡溶液,产生
　　　　　　 二氧化硫在水溶液中能被强氧化剂氧化为　　　　
浓硫酸、铜片 加热铜片和浓硫酸的混合物,生成有　　　　气味的气体 浓硫酸被金属铜还原为　　　　
单质硫
浅黄绿
白色沉淀
刺激性
SO2
实验结论:硫元素常见的化合价有　　　　　　　　　,可以通过　　　　　　反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
-2、0、+4、+6
高价态
低价态
氧化还原
氧化
还原
欲制备Na2S2O3,从氧化还原角度分析,合理的是　　　　(填字母)。
A.Na2S+S B.Na2SO3+S
C.Na2SO3+Na2SO4 D.SO2+Na2SO4
解析　Na2S2O3中S元素化合价是+2价,从氧化还原的角度分析,反应物中S元素的化合价必须分别大于2和小于2,A中S元素化合价都小于2,C、D中S元素的化合价都大于2,故B符合题意。
B
小题对点过
3.含硫物质的转化规律
(1)不同价态硫的化合物的转化规律
当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,如:
①不同价态硫元素相互转化“三原则一特殊”:
三原则:邻位价态原则、邻价不氧化还原原则、归中原则。
一特殊:当遇到强氧化剂或强还原剂时,硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。
②含硫物质的连续氧化
(2)相同价态硫元素的物质之间的转化
1.下列关于不同价态含硫物质转化关系的说法不正确的是　　　　。
(1)将SO2通入氢硫酸中,若出现淡黄色浑浊,则证明SO2具有氧化性
(2)硫化氢气体与浓硫酸的反应用双线桥表示电子转移为
(4)
(3)H2S与O2反应,氧气不足生成单质S,氧气过量可以生成SO2
(4)SO2+2H2S===3S+2H2O的反应中H2S作氧化剂,SO2作还原剂
2. 硫及其化合物的类别与价态关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.a在空气中充分燃烧可生成b
B.d的浓溶液可以干燥气体b
C.a与铁粉混合加热生成Fe2S3
D.c可与水反应生成d
解析　由图可知,a、b、c、d分别为硫单质、二氧化硫、三氧化硫、硫酸。硫和氧气燃烧生成二氧化硫,A正确;浓硫酸具有吸水性,能干燥二氧化硫气体,B正确;硫氧化性较弱,和铁单质反应生成硫化亚铁(FeS),C错误;三氧化硫为酸性氧化物,和水生成硫酸,D正确。
C
3.下列关于不同价态含硫物质的转化实验中,硫元素的化合价变化合理的是(　　)
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
C
解析　铁与硫加热生成硫化亚铁,硫元素化合价从0价变为-2价,A项错误;硫与氧气反应生成二氧化硫,硫元素化合价从0价变为+4价,B项错误;FeCl3溶液中通入SO2,生成FeCl2、H2SO4、HCl,硫元素从+4价变为+6价,C项正确;加热CuSO4·5H2O,硫元素的化合价不变,D项错误。
含硫物质的性质与转化
课堂 达标训练
1.下列关于硫的叙述中不正确的是(　　)
A.在自然界中既有化合态的硫又有游离态的硫
B.游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层中
C.实验室常用酒精除去附着在试管壁上的硫黄
D.硫黄是黑火药的主要成分之一
C
2.(2025·河北魏县高一月考)在指定条件下,下列选项所示的含硫物质的转化能实现的是(　　)
解析　S单质氧化性较弱,与铁反应生成FeS,B错误;铜与稀硫酸不反应,C错误;SO2与过量氨水反应生成亚硫酸铵和水,D错误。
A
3.(2025·海口高一期中)“价—类”二维图是元素化合物学习的重要工具,部分含硫物质的分类与相应硫元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.将d转化为e后溶液酸性增强
B.将足量的e加入含f的溶液中,可以闻到
臭鸡蛋气味
C.将c通入含有a的溶液中,可以生成淡黄
色固体
D.将f转化为g需要加入氧化剂
B
解析　由关系图可知:a为H2S,b为S,c为SO2,d为H2SO3,e为H2SO4,f为亚硫酸盐,g为硫酸盐。d为H2SO3,e为H2SO4,将d转化为e后溶液酸性增强,A项正确;将足量的H2SO4加入含亚硫酸盐的溶液中,产生的是二氧化硫气体,B项错误;将SO2通入含有H2S的溶液中,可以生成淡黄色固体S,C项正确;f为亚硫酸盐,g为硫酸盐,将f转化为g,化合物中S元素化合价升高,因此需要加入氧化剂,D项正确。
4.下列有关硫及其化合物的说法正确的是(　　)
A.SO2、H2SO3均具有还原性,故浓H2SO4均能氧化SO2和H2SO3
B.H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
C
解析　A项,SO2、H2SO3虽然有还原性,但与浓H2SO4之间不能发生氧化还原反应,因为+4价硫与+6价硫之间无中间价;B项,氧化产物可能是S或SO2;D项,S与O2的燃烧反应只生成SO2,不能生成SO3。
5.某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。
可选用的实验药品如下:
①Na2SO3溶液　②浓硫酸　③Na2S溶液　④稀硫酸　⑤酸性KMnO4溶液
⑥品红溶液　⑦铜片
实验序号 预期转化 选择试剂 (填序号) 证明实现转化的现象
ⅰ
ⅱ ①、③、④ 黄色沉淀
ⅲ ②、⑦、⑥
(1)实验ⅰ选择的试剂是①和　　　　　　(填序号),该转化利用了Na2SO3的
　　　　　　性。
(2)实验ⅱ实现了　　　　　　　　价S向　　　　价S的转化。
(3)实验ⅲ中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
⑤
还原
+4价(或-2价)
0
课后 巩固训练
基础落实
选择题只有1个选项符合题意
题组一　自然界中硫的转化
1.(2025·湖州高一月考)下列物质的俗称及其对应的化学式不正确的是(　　)
A.黄铁矿 FeS2 B.胆矾 CuSO4·5H2O
C.芒硝 Na2SO4·10H2O D.石膏 2CaSO4·H2O
解析　石膏的主要成分是二水硫酸钙,化学式为CaSO4·2H2O,故选D。
D
2.(2025·武汉高一月考)如图是硫在自然界的循环,相关说法不正确的是(　　)
A.大气中的硫可能以酸雨的形式进入土壤
B.煤和石油中的硫燃烧生成三氧化硫进入
大气
C.化石燃料中的硫来自形成化石燃料的生
物体
D.煤和石油燃烧产生的颗粒物可能是雾霾的成因之一
B
解析　大气中的硫元素主要以SO2的形式存在。所以会以酸雨的形式进入土壤中,故A不符合题意;煤和石油中的硫燃烧生成的是二氧化硫,而不是三氧化硫,故B符合题意;化石燃料中硫的来源主要是形成化石燃料的生物体,故C不符合题意;煤和石油燃烧产生的颗粒物可能形成雾霾,故D不符合题意。
题组二　含硫物质的相互转化
3.硫在空气中燃烧生成气体A,把气体A溶于水得溶液B,向溶液B中滴加溴水,溴水褪色,B变成C,在溶液C中加入Na2S产生气体D,把气体D通入溶液B得黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。则A、B、C、D、E分别是(　　)
A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3
D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3
B
解析　硫在空气中燃烧生成SO2,SO2溶于水得亚硫酸,向亚硫酸中滴加溴水,生成H2SO4和HBr,在硫酸中加入Na2S产生H2S,H2S与H2SO3反应产生黄色沉淀S,故B正确。
4.(2025·南平市高一期末质量检测)硫元素及其化合物之间存在如图所示的相互转化,下列说法正确的是(　　)
A.反应③可以在氧气不足情况下实现
B.反应⑥可以加入酸性高锰酸钾溶液实现
C.反应⑦只与水化合反应实现
D.反应⑧可以通过复分解反应实现
解析　H2S完全燃烧生成SO2,氧气不足,H2S会被氧气氧化为硫单质,A错误;二氧化硫具有还原性,高锰酸钾具有氧化性,两者反应生成硫酸根离子,B错误;二氧化硫需被氧化剂氧化为+6价硫,只和水反应不能生成硫酸,C错误;硫酸和亚硫酸钠生成硫酸钠、二氧化硫和水,为复分解反应,D正确。
D
5.硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。
下列判断不正确的是(　　)
A.反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
B.反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质
C.反应③属于四大基本反应类型中的化合反应
D.反应④中稀H2SO4作氧化剂
D
解析　反应①为浓硫酸氧化铜单质的反应,浓硫酸作氧化剂被还原成SO2,化合价降低2价,Cu作还原剂被氧化成Cu2+,化合价升高2价,所以氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1,故A正确;二氧化硫与NaOH反应生成盐和水,表明二氧化硫为酸性氧化物,故B正确;反应③为Na2SO3+S===Na2S2O3,生成物只有一种,属于四大基本反应类型中的化合反应,故C正确;反应④的化学方程式:Na2S2O3+H2SO4=== Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,稀硫酸既不是氧化剂也不是还原剂,故D错误。
矾灼烧后生成的气体通入下图装置,下列叙述不正确的是(　　)
A.①中棉团颜色褪去
B.②中棉团颜色褪去,体现
了SO2的还原性
C.③中同时有BaSO3和BaSO4生成
D.④中可发生反应:SO2+2NaOH
===Na2SO3+H2O
C
解析　SO2可使品红褪色,①中棉团颜色褪去 ,A正确;KMnO4具有氧化性,能氧化SO2,②中棉团颜色褪去,体现了SO2的还原性,B正确;将生成的气体通入BaCl2溶液中发生反应:SO3+H2O===H2SO4,H2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2HCl,由于H2SO3酸性小于HCl,因此不能与BaCl2反应,故无BaSO3生成,C错误;④为吸收尾气(SO2)的装置,可发生反应:SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O,D正确。
7.某化学兴趣小组为研究生铁(含碳)与浓硫酸的反应情况及产物性质,设计如下实验。请回答下列问题:
(1)按如图所示装置进行实验(夹持
装置及尾气处理装置未画出)。
仪器b的名称是　　　　　;实验过
程中,装置B中观察的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　; 装置C中有白色沉淀生成,该沉淀是　　　　　(填化学式)。
(2)装置A反应容器中还会产生CO2气体,请写出产生CO2的化学方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
分液漏斗
品红试纸褪色,蓝色石蕊试纸变红
BaSO4
(3)为了验证装置A中产生的气体中
含有CO2,应从下列①~④中选出必
要的装置连接A装置中c处管口,从
左到右的顺序是　　　　(填序号);
然后再进行的操作是从a处多次鼓
入N2,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)某同学通过验证发现实验后期装置A中产生气体中还含有H2,理由是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
③②④
赶尽装置中的空气,防止空气中的CO2影响实验
Fe+2H+===Fe2++H2↑
解析　(3)二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊,因此应先用酸性高锰酸钾溶液吸收二氧化硫,然后通过品红溶液检验二氧化硫是否除尽,最后通入澄清石灰水检验二氧化碳,从左到右顺序为③②④。(4)随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,Fe和稀硫酸反应生成氢气,反应的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑。
能力提升
8.(2025·衡水二中月考)已知c、d、e、f、h均是二元化合物,a为黑色固体单质,d能使品红溶液褪色,e是液体,上述物质的转化关系如图所示(个别产物略去)。下列说法错误的是(　　)
A.a与b的反应体现了b的强氧化性
B.f中阴、阳离子个数比为1∶2
C.h也可以由两种单质直接化合而成
D.d可用作食品添加剂
C
解析　c、d、e、f、h是二元化合物,a为黑色固体单质,则a为C;d能使品红溶液褪色,d为SO2,C与浓硫酸反应有SO2生成,b为浓硫酸,e是液体,e为H2O,c为CO2;h与e反应生成b,则h为SO3,g为O2;c与f反应生成氧气,f为Na2O2。C与浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O,S元素的化合价从+6价降低至+4价,只体现了浓硫酸的强氧化性,A正确;f为Na2O2,阴、阳离子个数比为1∶2,B正确;h为SO3,S和氧气反应只能生成SO2,C错误;d为SO2,食品中添加适量的SO2可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用,因此SO2可用作食品添加剂,D正确。
9.含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是(　　)
A.该过程中可得到化工产品H2SO4
B.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S
C.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
D.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O
===2FeSO4+2H2SO4
B
解析　A项,由图示可知该过程可得到化工产品硫酸;B项,根据流程图可知,化合价发生变化的元素有铁、硫、氧三种元素;C项,该工艺把二氧化硫最终转化为硫酸;D项,图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4。
10.大气污染物SO2易溶于水,通常表现出较强的还原性,对人体的呼吸系统和中枢神经系统等均有毒性作用。认识和利用SO2的性质可有效防治SO2对环境的污染,并实现SO2的综合利用。某研究团队提出的SO2烟气脱硫工艺流程如下,该流程中脱硫剂反复循环,可实现对烟气中SO2的持续脱除。已知:脱硫塔中发生的主要反应为2CaS+3SO2===2CaSO3+3S、2CaSO3+O2===2CaSO4。
下列有关说法不正确的是(　　)
A.脱硫塔中反应生成的S为氧化产物和还原产物
B.经冷凝器得到的几种单质S2、S4、
S6和S8互为同分异构体
C.将CaSO4和煤粉碎混合,再投入再生
塔,有利于反应充分进行
D.再生塔中得到的X主要成分为CaS
B
解析　A项,脱硫塔发生反应2CaS+3SO2===2CaSO3+3S,根据价态规律,CaS→S和SO2→S,则S为氧化产物和还原产物;B项,S2、S4、S6和S8都为S的不同单质,互为同素异形体;C项,将CaSO4和煤粉碎混合,增大反应物接触面积,有利于反应充分进行;D项,“再生塔”中C与CaSO4反应生成CO2和X,根据原子守恒和电子守恒规律,可判断X为CaS。
11.某研究小组为研究不同价态含硫物质的转化,设计实验如下,请回答有关问题。
[实验方案]　按下图装置进行实验:
+4
还原剂
氧化剂
bc
吸收SO2尾气,防止污染环境
12.已知A是一种不溶于水的固体,在一定条件下有如图所示的转化关系(部分产物略)。
(1)写出物质的化学式:A　　　　,
E　　　　。
(2)写出有关反应的化学方程式。
B+C→A:　　　　　　　　　　　　　　;
F(浓)+Cu→C:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)写出D和F的稀溶液反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　。
S
SO3
2H2S+SO2===3S+2H2O
FeS+2H+===Fe2++H2S↑

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