第3課時硫及其化合物的相互轉化（1課時）一、教學流程活動一：構建知識體系問題1：硫元素的化合價與氧化性、還原性之間有什么關系？[例題1]硫在空氣中燃燒生成氣體A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B變成C，在C里加Na2S產生氣體D，把D通入B溶液得淺黃色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一種元素。則A、B、C、D、E分別為()A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、SB．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、SC．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3[答案]B[歸納總結]（一）硫元素的化合價與氧化性、還原性之間的關系問題2：硫及其化合物之間的轉化規(guī)律是什么？練習1．含硫煤燃燒會產生大氣污染物，為防治該污染，某工廠設計了新的治污方法，同時可得到化工產品，該工藝流程如圖所示，下列敘述不正確的是()A．該過程中可得到化工產品H2SO4B．該工藝流程是除去煤燃燒時產生的SO2C．該過程中化合價發(fā)生改變的元素只有Fe和SD．圖中涉及的反應之一為Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O=2FeSO4＋2H2SO4[答案]C[歸納總結]（二）硫及其化合物之間的轉化規(guī)律(1)相同價態(tài)硫的轉化是通過酸、堿反應實現(xiàn)的如：寫出②③④反應的化學方程式：②H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O；③Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑；④SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3。(2)不同價態(tài)硫的轉化是通過氧化還原反應實現(xiàn)的當硫元素的化合價升高或降低時，一般升高或降低到其相鄰的價態(tài)，即臺階式升降，可用下圖表示注意(1)同種元素相鄰價態(tài)的粒子間不發(fā)生氧化還原反應，如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發(fā)生氧化還原反應。(2)當硫元素的高價態(tài)粒子與低價態(tài)粒子反應時，一般生成中間價態(tài)，如2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O?；顒佣褐仉y點突破問題3：同價態(tài)硫元素之間的轉化也是物質推斷的重要突破點，可以從物質類別的角度進行分析與遷移。如：SO2、Na2SO3、NaHSO3之間的轉化代表著酸性氧化物、正鹽、酸式鹽之間的轉化；H2S、Na2S、NaHS之間的轉化代表著二元弱酸、正鹽、酸式鹽之間的轉化，可類比CO2、Na2CO3、NaHCO3之間的轉化。(注：上述轉化可通過與酸或堿反應實現(xiàn)) 典例簡析[典型題例]二氧化硫和亞硫酸在工農業(yè)生產中具有重要的用途。某化學興趣小組對SO2和H2SO3的一些性質進行了探究?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ.探究SO2的性質(1)關閉旋塞2，打開旋塞1，注入硫酸至浸沒三頸燒瓶中的固體。檢驗SO2與Na2O2反應是否有氧氣生成的方法是____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)裝置B中試劑X是________，裝置D中NaOH溶液的作用是________________________________________________________________________。(3)寫出裝置C中發(fā)生反應的化學方程式：____________________________________________________________________________________________________________。(4)關閉旋塞1后，打開旋塞2，裝置E中的Na2S溶液用于驗證SO2的________性，裝置F中的現(xiàn)象是______________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.探究H2SO3的酸性強于HClO(可能需要的裝置和試劑如圖所示)(5)所需裝置的連接順序：純凈的SO2→________(填字母)，裝置K中反應的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)能證明H2SO3的酸性強于HClO的實驗現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（典型題例出處：高三調研試題。推薦理由：本題考查二氧化硫的制備、二氧化硫的漂白性、氧化性、還原性、毒性等；亞硫酸的弱酸性、還原性；本題的綜合性強，能夠培養(yǎng)學生靈活應用所學知識的能力）[簡析]Ⅰ.A中制備二氧化硫：Na2SO3＋H2SO4(濃)=Na2SO4＋H2O＋SO2↑，二氧化硫為酸性氣體，X干燥二氧化硫，選用濃硫酸，C中SO2與Na2O2反應，D中氫氧化鈉溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空氣，E裝置驗證二氧化硫的氧化性，F(xiàn)裝置驗證二氧化硫為酸性氣體，并吸收二氧化硫，防止污染空氣。(1)檢驗SO2與Na2O2反應是否有氧氣生成的方法是將帶火星的木條放在裝置D的試管口，觀察木條是否復燃。(2)裝置B干燥二氧化硫，盛放的試劑X是濃硫酸，D中盛放的NaOH溶液吸收未反應的SO2，防止污染空氣。(3)C中SO2與Na2O2反應生成Na2SO4，反應的化學方程式為SO2＋Na2O2=Na2SO4。(4)E中為硫化鈉與二氧化硫發(fā)生價態(tài)歸中反應生成硫單質，二氧化硫表現(xiàn)氧化性；F裝置吸收二氧化硫，二氧化硫為酸性氣體，F(xiàn)中堿性減弱，紅色變淺。Ⅱ.(5)要證明H2SO3的酸性強于HClO，因為二氧化硫與次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應，不能直接將二氧化硫通入漂白粉溶液中，應先用二氧化硫制備二氧化碳，通過證明酸性：H2SO3>H2CO3>HClO，從而得出結論。將純凈的二氧化硫通過H使二氧化硫和水反應生成亞硫酸，亞硫酸和碳酸氫鈉反應制取二氧化碳，制備的二氧化碳中有二氧化硫，故通入漂白粉溶液之前用酸性高錳酸鉀除去二氧化硫氣體，再用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除凈，再通入漂白粉溶液中，K中反應的離子方程式為Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO。(6)I中品紅溶液不褪色，K中產生白色沉淀能證明H2SO3的酸性強于HClO。[答案](1)將帶火星的木條放在裝置D的試管口，觀察木條是否復燃(2)濃硫酸吸收未反應的SO2氣體，防止污染空氣(3)SO2＋Na2O2=Na2SO4(4)氧化溶液紅色變淺(5)HJIKCa2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO(6)裝置I中的品紅溶液不褪色，裝置K中溶液中出現(xiàn)白色沉淀[小結](1)該題考查了二氧化硫的制備方法及制備注意點。(2)該題考查了二氧化硫具有漂白性、氧化性、還原性、毒性等性質，綜合性較強。(3)該題考查了亞硫酸的弱酸性、還原性。[練習2]某學習小組設計制取SO2并驗證其部分性質的實驗裝置圖如圖(夾持裝置省略)，下列敘述正確的是()A．取反應后D中溶液少許，滴加品紅溶液，紅色褪去，能說明SO2具有漂白性B．A裝置中比較理想的反應物質是Na2SO4固體和濃硫酸C．B裝置溶液變紅色，說明SO2是酸性氧化物；C裝置產生白色沉淀的原因為：BaCl2＋SO2＋H2Oeq\o(=,\s\up7(FeCl3))BaSO3↓＋2HClD．關閉彈簧夾a，打開彈簧夾b，用酒精燈在三頸燒瓶下微熱，若能觀察到B中長導管口有明顯氣泡現(xiàn)象，冷卻后液體倒吸，就能判斷裝置A、B氣密性良好[解析]氯水中存在的次氯酸具有漂白作用，也可以使品紅溶液褪色，故品紅褪色不能說明二氧化硫具有漂白性，故A錯誤；二氧化硫易溶于水，比較理想的反應物質是亞硫酸鈉固體和濃硫酸，故B錯誤；C裝置中產生的白色沉淀為BaSO4，故C錯誤。[答案]D[例題2]硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O，M＝248g·mol－1)可用作定影劑、還原劑。市售硫代硫酸鈉中常含有硫酸根雜質，選用下列試劑設計實驗方案進行檢驗：試劑：稀鹽酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液實驗步驟現(xiàn)象①取少量樣品，加入除氧蒸餾水②固體完全溶解得無色澄清溶液③____________④____________，有刺激性氣體產生⑤靜置，__________⑥____________（例題2出處：2018·全國卷Ⅲ，26(1) 題。推薦理由：該題考查了硫代硫酸鈉的性質、硫酸根離子的檢驗方法，注重課本基礎知識點的考查，注重物質分離和檢驗的考查，既彌補客觀現(xiàn)實中課堂思維活動多、課堂實驗少的缺陷，又常態(tài)實現(xiàn)學生的深度思考、深度體驗和深度內化。）[解析]Na2S2O3·5H2O晶體樣品中含有SOeq\o\al(2－,4)，在SOeq\o\al(2－,4)的檢驗過程中應防止加入氧化劑，如H2O2會把S2Oeq\o\al(2－,3)氧化為SOeq\o\al(2－,4)，也要防止加入稀H2SO4而引入SOeq\o\al(2－,4)，所以樣品加水溶解后應加入過量稀鹽酸，發(fā)生反應：S2Oeq\o\al(2－,3)＋2H＋=S↓＋SO2↑＋H2O。取上層清液滴入BaCl2溶液，產生白色沉淀：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓，證明溶液中存在SOeq\o\al(2－,4)。[答案]③加入過量稀鹽酸④出現(xiàn)乳黃色渾濁⑤(吸)取上層清液，滴入BaCl2溶液⑥產生白色沉淀問題4：實驗室是如何制備二氧化硫的？二氧化硫有那些性質？(1)常用亞硫酸鈉與濃硫酸反應制取二氧化硫，進而驗證二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、還原性、氧化性等。①制取原理Na2SO3＋H2SO4(濃)=Na2SO4＋SO2↑＋H2O②綜合實驗裝置(2)實驗室也可用銅片與濃硫酸反應制取二氧化硫，進而驗證二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、還原性、氧化性等。①制取原理：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②綜合實驗裝置 活動三：鞏固提升1．如圖所示是一系列含硫化合物的轉化關系(反應中生成的水已略去)，其中說法正確的是()A．反應①說明SO2具有氧化性，反應②說明SO2具有酸性B．反應②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1時，則反應物n(SO2)∶n(NaOH)＝1∶2C．反應③④⑤均屬于氧化還原反應D．工業(yè)上可利用反應②和反應④回收SO22．利用工業(yè)廢堿渣(主要成分為Na2CO3)吸收硫酸廠尾氣中的SO2制備無水Na2SO3的流程如下：下列說法錯誤的是()A．向大氣中排放SO2可能導致酸雨發(fā)生B．中和器中發(fā)生反應的離子方程式為HSOeq\o\al(－,3)＋OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2OC．進入離心機的分散系是懸濁液D．檢驗Na2SO3成品中是否含Na2SO4，可選用稀鹽酸和Ba(NO3)2溶液3．碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO2降低環(huán)境污染，同時還能制得氫氣，具體流程如下：下列說法正確的是()A．分離器中的物質分離操作為過濾B．膜反應器中，增大壓強有利于提高HI的分解速率和平衡轉化率C．該工藝中I2和HI的相互轉化體現(xiàn)了“碘循環(huán)”D．碘循環(huán)工藝的總反應為2SO2＋4H2O＋I2=H2＋2H2SO4＋2HI4．某學習小組設計實驗探究H2S的性質，裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．若F中產生黑色沉淀，則說明H2SO4的酸性比H2S強B．若G中產生黃色沉淀，則說明H2S的還原性比Fe2＋強C．若H中溶液變紅色，則說明H2S是二元弱酸D．若E中FeS換成Na2S，該裝置也可達到相同的目的5．(2022江蘇高考)室溫下，下列實驗探究方案不能達到探究目的的是（）選項探究方案探究目的A向盛有溶液的試管中滴加幾滴溶液，振蕩，再滴加幾滴新制氯水，觀察溶液顏色變化具有還原性B向盛有水溶液的試管中滴加幾滴品紅溶液，振蕩，加熱試管，觀察溶液顏色變化具有漂白性C向盛有淀粉溶液的試管中滴加幾滴溴水，振蕩，觀察溶液顏色變化的氧化性比的強D用計測量醋酸、鹽酸的，比核溶液大小是弱電解質6．由一種陽離子與兩種酸根陰離子組成的鹽稱為混鹽。向混鹽Na4S2O3中加入足量稀硫酸，發(fā)生反應：2Na4S2O3＋4H2SO4=4Na2SO4＋3S↓＋SO2↑＋4H2O。下列說法正確的是()A．Na4S2O3的水溶液顯酸性B．1molNa4S2O3中共含離子數(shù)為5NAC．上述反應中，每產生3molS，轉移電子的物質的量為6molD．CaOCl2也可稱為混鹽，向CaOCl2中加入足量稀硫酸會有Cl2產生7．過二硫酸(H2S2O8)可以看成是H2O2中的兩個氫原子被兩個磺基(—SO3H)取代的產物，下列說法不正確的是()A．H2S2O8中硫的化合價為＋7，具有強氧化性B．H2S2O8中具有強酸性和不穩(wěn)定性C．H2S2O8能水解，水溶液呈酸性D．Na2S2O8可氧化Fe2＋、I－等還原性微粒8．焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是一種常用的食品抗氧化劑(易被氧化)。實驗室利用如圖所示裝置制取少量焦亞硫酸鈉，并探究SO2的性質(夾持裝置已略去)。請回答下列問題：(實驗前已除去裝置中的空氣)(1)儀器a的名稱是________。(2)關閉K2、K3，打開K1，裝置B中發(fā)生反應的離子方程式為______________________，觀察到裝置C中產生的現(xiàn)象是__________________。(3)裝置D和F的作用是__________________________________________________。(4)實驗前，配制亞硫酸鈉飽和溶液所用的蒸餾水需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是________________________________________________________________________，關閉K1、K3，打開K2，一段時間后裝置E中有Na2S2O5晶體析出，裝置E中發(fā)生反應的化學方程式為____________________________________________________________________________________________________________________________。(5)設計實驗驗證Na2S2O5晶體在空氣中已被氧化，所需試劑為__________________。(6)在測定某葡萄酒中Na2S2O5的殘留量時，取40.00mL葡萄酒樣品，加入指示劑，用0.01000mol·L－1的碘標準液滴定，當溶液________________，即為終點。測定實驗中，消耗碘標準液10.00mL，該樣品中Na2S2O5的殘留量為________g·L－1(以SO2計算)。[參考答案]1.D解析：反應①中溶液先變藍后褪色，說明KIO3先轉化為I2后轉化為I－，SO2體現(xiàn)還原性，A錯誤；根據(jù)原子守恒，當n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)＝1∶1時，n(SO2)∶n(NaOH)＝2∶3，B錯誤；反應④不是氧化還原反應，C錯誤；利用反應②④，可以吸收SO2并回收利用，D正確。2.D解析：二氧化硫與水反應生成H2SO3，H2SO3又被空氣中的氧氣氧化為H2SO4，進入水中形成酸雨，A正確；在中和器中主要是將亞硫酸氫鈉轉化為亞硫酸鈉，主要反應的化學方程式為NaHSO3＋NaOH=Na2SO3＋H2O，離子方程式為HSOeq\o\al(－,3)＋OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O，B正確；經(jīng)過中和器后的物質既有形成的結晶狀的固態(tài)物質，也有溶液，因為形成的固態(tài)物質顆粒小，因此有膠體存在，進入離心機的分散系是懸濁液，C正確；檢驗Na2SO3成品中是否含Na2SO4，若用稀鹽酸和Ba(NO3)2溶液，H＋、SOeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)會發(fā)生氧化還原反應，使SOeq\o\al(2－,3)轉化為SOeq\o\al(2－,4)，因此不能檢驗是否含有Na2SO4，應該用稀鹽酸和BaCl2溶液檢驗，D錯誤。3.C解析：A項，硫酸和氫碘酸均易溶于水，過濾不能分離硫酸和氫碘酸，錯誤；B項，膜反應器中，碘化氫的分解反應是氣體的物質的量不變的反應，增大壓強，平衡不會移動，不能提高HI的平衡轉化率，錯誤；C項，該工藝中在反應器中碘吸收二氧化硫，在膜反應器中生成的碘化氫又分解生成碘，體現(xiàn)了“碘循環(huán)”，正確；D項，從流程圖可知，在反應器中，I2氧化SO2，生成硫酸和HI，反應方程式為SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI，在500℃時HI分解生成碘和氫氣，總反應為SO2＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(I2))H2↑＋H2SO4，錯誤。4.B解析：硫化氫和硫酸銅反應生成黑色沉淀硫化銅和硫酸，不能說明H2SO4的酸性比H2S強，只能說明硫化銅不溶于硫酸，A項不正確；若G中產生黃色沉淀，證明硫化氫可以被Fe3＋氧化成S，而Fe3＋被還原為Fe2＋，則說明H2S的還原性比Fe2＋強，B項正確；若H中溶液變紅色，則說明H2S的水溶液呈酸性，不能說明H2S是二元弱酸，C項不正確；若E中FeS換成Na2S，由于硫化鈉可溶于水，無法達到該裝置隨開隨用、隨關隨停的目的，D項不正確。5.D6.D解析：混鹽Na4S2O3中S元素的平均化合價為＋1，應為Na2SO3和Na2S的混鹽，Na2SO3和Na2S都是強堿弱酸鹽，溶液呈堿性，A錯誤；Na4S2O3為Na2SO3和Na2S的混鹽，所以1molNa4S2O3中共含離子數(shù)為(2＋1＋2＋1)NA＝6NA，B錯誤；由2Na4S2O3＋4H2SO4=4Na2SO4＋3S↓＋SO2↑＋4H2O可知，生成單質硫的S元素化合價由＋1變?yōu)?，則每產生3molS，轉移電子的物質的量為3mol，C錯誤；CaOCl2為CaCl2和Ca(ClO)2的混鹽，在酸性條件下，發(fā)生反應：Cl－＋ClO－＋2H＋=Cl2↑＋H2O，即向CaOCl2中加入足量稀硫酸會有Cl2產生，D正確。7.A解析：H2O2中O元素的化合價為－1，過二硫酸(H2S2O8)可以看成是H2O2中的兩個氫原子被兩個磺基(—SO3H)取代的產物，S的化合價沒有變化，仍為＋6價；Na2S2O8的氧化性是－1價O的氧化性，故A錯誤；H2S2O8中磺基(—SO3H)上的H易電離，具有強酸性；H2O2不穩(wěn)定，則H2S2O8也不穩(wěn)定，受熱易分解，生成硫酸和氧氣，故B正確；H2S2O8能水解，水解反應的化學方程式為H2S2O8＋2H2O2H2SO4＋H2O2，故水溶液呈酸性，故C正確；Na2S2O8中有兩個－1價的O，具有強氧化性，可氧化Fe2＋、I－等還原性微粒，故D正確。8.(1)分液漏斗(2)2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋有淡黃色沉淀生成(3)吸收SO2，防止污染空氣(4)去除水中溶解的氧SO2＋Na2SO3=Na2S2O5(5)稀鹽酸、BaCl2溶液(6)變藍且30s內不褪色0.16解析：(2)A中產生的二氧化硫進入裝置B中，與氯化鐵溶液反應生成硫酸亞鐵、氯化亞鐵和鹽酸，離子方程式為2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋；裝置C中二氧化硫與硫化鈉溶液反應生成硫單質和亞硫酸鈉，現(xiàn)象為有淡黃色沉淀(S)生成。(3)二氧化硫有毒不能直接排放到空氣中，可用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫尾氣。因此裝置D和F的作用是吸收SO2，防止污染空氣。(4)制備焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)飽和溶液時，若水中溶解氧氣，則具有氧化性，影響焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)的制備，因此配制焦亞硫酸鈉飽和溶液所用蒸餾水需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是去除水中溶解的氧氣，制備焦亞硫酸鈉的化學方程式為SO2＋Na2SO3=Na2S2O5。(5)Na2S2O5晶體在空氣中易被氧化為Na2SO4，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗樣品中是否含有硫酸根離子即可，因此所需試劑為稀鹽酸、BaCl2溶液。(6)滴定終點可根據(jù)顏色變化來判斷，滴入最后一滴標準液溶液變藍色且30s內不褪色。設40mL葡萄酒中二氧化硫的質量為m，則：SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI64g1molm0.01L×0.01000mol·L－164g∶m＝1mol∶(0.01L×0.01000mol·L－1)解得m＝0.0064g故該次實驗測得樣品中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)為eq\f(0.0064g,0.04L)＝0.16g·L－1。 二、教學建議1． 拓寬學生從化合價角度理解和掌握物質性質的認識視角，培養(yǎng)學生學會自主構建氧化還原反應、硫及其化合物的知識體系。2． 把學過的硫及其化合物知識進行歸納、分析、對比、總結、類推，達到在原有基礎上進一步提升硫及其化合物之間相互轉化的理解。3．硫的多硫含氧酸鹽較多，應拓展相關知識點，從化合價的角度聯(lián)系相關含硫化合物進行理解記