PAGE8-含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及其綜合實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)1．掌握含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用。2．探究SO2、CO2的檢驗(yàn)和濃硫酸的強(qiáng)氧化性。含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用1．不同價(jià)態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化不同價(jià)態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化主要通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。上述轉(zhuǎn)化中，從左到右，硫元素化合價(jià)升高，需加入氧化劑；從右到左，硫元素化合價(jià)降低，需加入還原劑。2．相同價(jià)態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化以上兩種轉(zhuǎn)化關(guān)系均屬于相同價(jià)態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化，從左到右的轉(zhuǎn)化，加入堿可以實(shí)現(xiàn)；從右到左的轉(zhuǎn)化，加入酸可以實(shí)現(xiàn)。提醒：(1)硫在自然界中主要以化合態(tài)存在，在火山口或地殼的巖層存在少量游離態(tài)。(2)硫的不同價(jià)態(tài)所對(duì)應(yīng)的常見化合物①含有－2價(jià)硫的物質(zhì)有酸：H2S，鹽：Na2S、NaHS等。②含有＋4價(jià)硫的物質(zhì)有氧化物：SO2，酸：H2SO3，鹽：Na2SO3、NaHSO3等。③含有＋6價(jià)硫的物質(zhì)有氧化物：SO3，酸：H2SO4，鹽：Na2SO4、NaHSO4等。【典例1】SO2的排放是造成酸雨的主要因素。形成酸雨的原理之一可簡(jiǎn)單表示如下：請(qǐng)回答下列問題：(1)A、B、D的化學(xué)式分別為________、________、________。(2)在上述反應(yīng)中不是氧化還原反應(yīng)的是________。(3)在實(shí)驗(yàn)室可以用Cu與濃H2SO4反應(yīng)制SO2，其化學(xué)方程式為________________________________________。(4)寫出A→B，D→C的化學(xué)方程式分別為___________，________________________。(5)寫出A通入足量石灰水的離子方程式為________________。[解析]根據(jù)含硫燃料的燃燒可知A為SO2，B為SO3，C為H2SO4，D為H2SO3。[答案](1)SO2SO3H2SO3(2)反應(yīng)c、反應(yīng)d(3)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(4)2SO2＋O22SO32H2SO3＋O2=2H2SO4(5)SO2＋Ca2＋＋2OH－=CaSO3↓＋H2O1．下列有關(guān)硫及其化合物的說法正確的是()A．SO2、H2SO3均具有還原性，故濃硫酸均能氧化SO2和H2SO3B．H2S與濃硫酸在不同的條件下反應(yīng)的氧化產(chǎn)物只能是SO2C．單質(zhì)eq\o(→,\s\up10(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up10(＋H2O))酸或堿eq\o(→,\s\up10(＋NaOH或HCl))鹽，能按照上述轉(zhuǎn)化關(guān)系直接轉(zhuǎn)化的可以是硫D．硫黃制備硫酸經(jīng)歷兩步：Seq\o(→,\s\up10(O2/點(diǎn)燃))SO3eq\o(→,\s\up10(H2O))H2SO4C[A項(xiàng)，SO2、H2SO3雖然有還原性，但均不能與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因?yàn)椋?價(jià)硫與＋6價(jià)硫之間無中間價(jià)；B項(xiàng)，氧化產(chǎn)物可能是S或SO2；D項(xiàng)，S與O2反應(yīng)生成SO2，不能生成SO3。]2．已知X為一種常見酸的濃溶液，能使蔗糖粉末變黑。A與X反應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中反應(yīng)條件及部分產(chǎn)物已略去，則下列有關(guān)說法正確的是()A．X能使蔗糖變黑的現(xiàn)象主要體現(xiàn)了X的強(qiáng)氧化性B．若A為鐵，則足量A與X在室溫下即可完全反應(yīng)C．若A為碳單質(zhì)，則將C通入少量的澄清石灰水中，一定可以觀察到有白色沉淀產(chǎn)生D．工業(yè)上，B轉(zhuǎn)化為D的反應(yīng)條件為高溫、常壓、催化劑D[X為一種常見酸的濃溶液，能使蔗糖粉末變黑，則X是濃硫酸，D和水反應(yīng)生成硫酸，則D是三氧化硫，B和氧氣反應(yīng)生成三氧化硫，則B是二氧化硫。濃硫酸使蔗糖變黑的現(xiàn)象主要體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性，A錯(cuò)誤；若A是鐵，室溫下，鐵遇濃硫酸發(fā)生鈍化，所以不能完全反應(yīng)，B錯(cuò)誤；若A是碳，濃硫酸和碳反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，足量的二氧化碳可與氫氧化鈣反應(yīng)生成可溶性的碳酸氫鈣，C錯(cuò)誤；工業(yè)上，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的反應(yīng)條件為高溫、常壓、催化劑，D正確。]含硫物質(zhì)的綜合實(shí)驗(yàn)探究1．SO2和CO2混合氣體的檢驗(yàn)和除雜方法(1)除去CO2中混有的SO2，常將混合氣體通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶洗氣。(2)檢驗(yàn)SO2和CO2混合氣體中CO2的方法2．SO2的制備及性質(zhì)探究(1)實(shí)驗(yàn)裝置說明：B、C驗(yàn)證SO2還原性，D驗(yàn)證SO2氧化性，E驗(yàn)證SO2漂白性，F(xiàn)吸尾氣，防污染。(2)制備SO2的原理eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Na2SO3＋H2SO4濃=Na2SO4＋SO2↑＋H2O,Cu＋2H2SO4濃\o(=,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O))(3)除雜：SO2中HCl可以用飽和NaHSO3溶液除去，可用濃硫酸干燥。(4)收集：可用向上排空氣法收集。【典例2】某化學(xué)興趣小組為了探究常溫下某非金屬氧化物形成的未知?dú)怏w的成分。該小組成員將氣體通入澄清石灰水中，發(fā)現(xiàn)澄清石灰水變渾濁，持續(xù)通入，發(fā)現(xiàn)渾濁又變澄清，由此該小組成員對(duì)該氣體的成分提出猜想。[提出猜想]猜想1：____________________________________________；猜想2：____________________________________________；猜想3：____________________________________________。為了驗(yàn)證猜想，該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以探究。[實(shí)驗(yàn)探究]該小組同學(xué)按下圖所示裝置，將氣體從a端通入，則：(1)B中應(yīng)該裝________(填字母)。A．NaCl溶液 B．酸性KMnO4溶液C．鹽酸 D．澄清石灰水(2)A中品紅溶液的作用是_______________________________。(3)D中澄清石灰水的作用是____________________________。通過該實(shí)驗(yàn)，該小組同學(xué)觀察到以下三個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①A中品紅溶液褪色②C中品紅溶液不褪色③D中澄清石灰水變渾濁[得出結(jié)論](4)由上述現(xiàn)象，該小組同學(xué)確認(rèn)該氣體為________。[解析]SO2和CO2在某些性質(zhì)方面較相似，如都能使澄清石灰水變渾濁，若通入的氣體過量，則渾濁都可消失，但SO2具有還原性，能被強(qiáng)氧化劑氧化，且SO2可使品紅溶液褪色，而CO2不具備這些性質(zhì)，可利用這些差異性鑒別CO2、SO2的存在與否。[答案]氣體為CO2氣體為SO2氣體為CO2和SO2的混合氣體(1)B(2)檢驗(yàn)該氣體中是否含有SO2(3)檢驗(yàn)該氣體中是否含有CO2(4)CO2和SO2的混合氣體[變式]C裝置的作用是________________，若沒有C裝置，則B中的現(xiàn)象是________________，說明含CO2。[答案]驗(yàn)證SO2是否除盡溶液變淺3．某化學(xué)課外興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應(yīng)情況，用如圖所示裝置進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答：(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。(2)裝置D中試管口放置的棉花應(yīng)事先用一種液體浸濕，這種液體是________，其作用是_______________________。(3)裝置B的作用是貯存多余的氣體。當(dāng)D處有明顯的現(xiàn)象后，關(guān)閉止水夾K并移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有氣體產(chǎn)生，此時(shí)B中現(xiàn)象是____________________。B中應(yīng)放置的液體是________(填字母)。A．水 B．酸性KMnO4溶液C．濃溴水 D．飽和NaHSO3溶液(4)實(shí)驗(yàn)中，取一定質(zhì)量的銅片和一定體積18mol·L－1的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)完畢，發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余。①有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解，你認(rèn)為原因是_________________________________________________________。②下列藥品中能用來證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸的是________(填字母)。A．鐵粉 B．BaCl2溶液C．銀粉 D．NaHCO3溶液[解析](1)Cu可與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)因?yàn)镾O2是污染性氣體，不能排入大氣中，故D中試管口放置的棉花應(yīng)事先用NaOH溶液浸濕，以吸收多余的SO2，防止污染空氣。(3)余熱使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，生成的多余氣體可貯存于B中，排出的液體進(jìn)入長(zhǎng)頸漏斗，為減少SO2的溶解，B內(nèi)應(yīng)盛放飽和NaHSO3溶液。(4)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2SO4被不斷消耗，且反應(yīng)生成水，使硫酸溶液的濃度逐漸減小，當(dāng)變?yōu)橄×蛩釙r(shí)，反應(yīng)將會(huì)停止，而銅與稀硫酸不反應(yīng)；可向反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中加入鐵粉或NaHCO3溶液，若有氣泡產(chǎn)生，則可證明確有余酸。[答案](1)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)NaOH溶液(其他合理答案均可)吸收多余的二氧化硫，防止污染空氣(3)瓶中液面下降，而長(zhǎng)頸漏斗中液面上升D(4)①反應(yīng)過程中硫酸被消耗，濃硫酸逐漸變稀，而銅不和稀硫酸反應(yīng)②AD情境一SO2在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用[素材一]食品中添加適量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用。例如，在葡萄酒釀制過程中，葡萄汁中某些細(xì)菌的繁殖會(huì)影響發(fā)酵，添加適量的二氧化硫可以起到殺菌的作用。二氧化硫又是一種抗氧化劑，能防止葡萄酒中的一些成分被氧化，起到保質(zhì)作用，并有助于保持葡萄酒的天然果香味。[素材二]某化學(xué)興趣小組從新聞中得知，管理部門從銀耳中檢驗(yàn)出二氧化硫；于是查閱資料得知：二氧化硫是食品加工過程中常用的漂白劑、防腐劑和抗氧化劑。不法商販常常采用加熱硫黃的方法來熏制食品，達(dá)到漂白的目的。1．素材一中體現(xiàn)了SO2的哪些應(yīng)用？這些應(yīng)用的原理分別是什么？提示：殺菌消毒，原理是SO2與H2O反應(yīng)生成的H2SO3具有氧化性；抗氧化劑，原理是SO2具有還原性，易被氧化。2．素材二中，SO2產(chǎn)生的反應(yīng)原理是什么？提示：S加熱燃燒生成SO2。3．SO2在食品中使用時(shí)應(yīng)注意什么問題？提示：注意適量，不能超標(biāo)，食品漂白不能使用硫黃熏制。情境二濃硫酸的性質(zhì)探究[素材三]某同學(xué)在研究Fe與H2SO4的反應(yīng)時(shí)，進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。1．實(shí)驗(yàn)Ⅰ中現(xiàn)象是什么？寫出反應(yīng)的離子方程式。提示：有氣體生成，F(xiàn)e＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。2．實(shí)驗(yàn)Ⅱ中，鐵絲表面迅速變黑，反應(yīng)很快停止，其原因是什么？體現(xiàn)了濃硫酸的什么性質(zhì)？提示：濃硫酸使鐵絲迅速形成一層氧化物保護(hù)膜阻止反應(yīng)。體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性。3．實(shí)驗(yàn)Ⅲ中，B中的現(xiàn)象是什么？說明了什么問題？提示：品紅溶液紅色逐漸褪去，說明A中生成SO2氣體。4．裝置C的作用是什么？提示：吸收尾氣中的SO2氣體，防止污染環(huán)境。5．若檢測(cè)到D處有可燃性氣體，這種氣體可能是什么？提示：H2。6．對(duì)比實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，同學(xué)們得出以下結(jié)論：(1)濃硫酸和稀硫酸都具有氧化性，但原因不同，濃硫酸的氧化性源于＋6價(jià)的硫元素，稀硫酸的氧化性源于什么？(2)造成反應(yīng)多樣性的因素有哪些？提示：(1)＋1價(jià)的氫元素(或H＋)。(2)濃度、溫度等。通過SO2在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用探究和濃、稀H2SO4與Fe的反應(yīng)，結(jié)合問題探究，培養(yǎng)了學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的化學(xué)核心素養(yǎng)。1．下列說法不正確的是()A．硫是一種淡黃色的難溶于水的晶體B．硫的化合物常在火山噴出的氣體中和礦泉里C．硫易燃燒，燃燒產(chǎn)物是大氣污染物之一D．硫是活潑的非金屬，在自然界中只有化合態(tài)的硫[答案]D2．濃硫酸在使下列物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性的是()A．Cu→CuSO4 B．C→CO2C．FeO→Fe2(SO4)3 D．Fe2O3→Fe2(SO4)3[答案]B3．將足量的SO2通入BaCl2溶液中，無明顯現(xiàn)象，當(dāng)加入(或通入)某試劑(或氣體)X后有沉淀生成。此試劑(或氣體)X可能是()①NaOH溶液②NaCl溶液③氨水④新制氯水⑤H2S⑥CO2A．①②④ B．①③④⑤C．②③⑤⑥ D．④⑤⑥B[將SO2通入BaCl2溶液中無明顯現(xiàn)象，當(dāng)加入NaOH溶液或氨水時(shí)，可生成Na2SO3或(NH4)2SO3，進(jìn)而生成BaSO3沉淀；新制氯水可將SO2氧化為SOeq\o\al(2－,4)，進(jìn)而生成BaSO4沉淀；H2S能與SO2反應(yīng)生成單質(zhì)硫(黃色沉淀)和水。NaCl、CO2都不能與SO2、BaCl2溶液反應(yīng)，故選B。]4．(素養(yǎng)題)某興趣小組為了探究SO2氣體還原Fe3＋的反應(yīng)，他們使用的藥品和裝置如下圖所示，下列說法不合理的是()A．能表明I－的還原性弱于SO2的現(xiàn)象是B中藍(lán)色溶液褪色B．裝置C的作用是吸收SO2尾氣，防止污染空氣C．為了驗(yàn)證A中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，加入酸性KMnO4溶液，紫色褪去D．為了驗(yàn)證A中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，加入用稀鹽酸酸化的BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀C[C項(xiàng)，若不發(fā)生反應(yīng)，SO2、Cl－均可使酸性KMnO4溶液被還原、紫色褪去，不合理。]5．(素養(yǎng)題)皮蛋，又稱松花蛋，因其獨(dú)特的口味，是不少市民心愛的食物。傳統(tǒng)皮蛋的主要原料有生石灰、純堿、食鹽、紅茶、植物灰等。央視曝光了某皮蛋生產(chǎn)企業(yè)使用工業(yè)硫酸銅“炮制”皮蛋，工業(yè)硫酸銅中含有大量重金屬。硫酸銅是重要的工業(yè)原料。對(duì)下列有關(guān)硫酸銅的制備方法進(jìn)行討論。查閱資料可知：銅在低溫下不能和O2發(fā)生反應(yīng)，也不能和稀硫酸共熱發(fā)生反應(yīng)。(1)工業(yè)上是將廢銅屑倒入熱的稀硫酸中并不斷地通入空氣來制取CuSO4溶液的。寫出銅屑在此狀態(tài)下發(fā)生的一系列反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________。(2)利用銅和濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)也能制備CuSO4溶液，在該反應(yīng)中硫酸表現(xiàn)出________________，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是______