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《硫及其化合物》知识速查
硫及氧化物的性质与应用
1.自然界中的硫
(1)游离态:硫单质俗称硫黄,主要存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
(2)化合态:主要以硫化物和硫酸盐的形式存在,有关化学式为:
硫铁矿 | 黄铜矿 | 石膏 | 芒硝 |
FeS2 | CuFeS2 | CaSO4·2H2O | Na2SO4·10H2O |
S为-1价 | S为-2价Fe为+2价 | S为+6价 | S为+6价 |
2.硫的性质
(1)物理性质
俗称 | 颜色状态 | 溶解性 | ||
水 | 酒精 | CS2 | ||
硫黄 | 黄色晶体 | 不溶 | 微溶 | 易溶 |
(2)化学性质
填写下列表格
化学方程式(写出标号的) | S表现的性质 | |
与金属反应 | Fe+S$ \stackrel {\Delta} {=} $FeS | 氧化性 |
2Cu+S$ \stackrel {\Delta} {=} $Cu2S | ||
S+Hg=HgS | ||
与非金属反应 | H2+S$ \stackrel {\Delta} {=} $H2S | |
S+O2$ \stackrel {点燃} {=} $SO2 | 还原性 | |
与强氧化性酸反应 | S+2H2SO4(浓)$ \stackrel {\Delta} {=} $3SO2↑+2H2O | |
S+4H2NO3(浓)$ \stackrel {\Delta} {=} $SO2↑+4NO2↑+2H2O | ||
与碱反应 | 3S+6NaOH$ \stackrel {\Delta} {=} $2Na2S+Na2SO3+3H2O | 氧化性和还原性 |
[注意]
①实验室中,残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去。
②硫单质的氧化性较弱,与变价金属反应时一般生成低价态金属硫化物(和Cl2与变价金属的反应情况相反),如FeS、Cu2S等。
③硫燃烧时产物是SO2,无论O2是否过量,均不会生成SO3。
(3)硫的应用
①制农药:如石硫合剂(石灰、硫黄)用于杀死果树的害虫。
②制黑火药:“一硫二硝三木炭”反应原理为S+2KNO3+3C$ \stackrel {点燃} {=} $K2S+N2↑+3CO2↑。
③消除汞蒸气:实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉处理。
硫的两种重要氧化物——SO2与SO3
1.二氧化硫
(1)物理性质
(2)化学性质
按要求完成下列方程式:
①酸性氧化物的通性:SO2+H2O$\rightleftharpoons$H2SO3
SO2+NaOH=Na2SO3+H2O
②氧化性(如与H2S溶液反应) SO2+2H2S=3S+2H2O
③还原性:2SO2+O2 $\rightleftharpoons$2SO3
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
④漂白性:可使品红溶液等有机色质褪色,生成不稳定的化合物。
(3)实验室制法
①固体Na2SO3与较浓H2SO4反应Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O;
②铜与浓H2SO4混合加热Cu+2H2SO4(浓)$ \stackrel {\Delta} {=} $CuSO4+SO2↑+2H2O。
(4)SO2的检验
将气体通入品红溶液中,品红溶液褪色,将褪色后的品红溶液加热又恢复红色,则一定为SO2气体。
(5)SO2和CO2的鉴别方法
试剂 | 现象及结论 | 原理(化学方程式) |
品红溶液 | 使品红溶液褪色的是SO2;不能使品红溶液褪色的是CO2 | — |
高锰酸钾溶液 | 使紫色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2 | 2KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4 |
溴水 | 使橙色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2 | Br2+2H2O+SO2=2HBr+H2SO4 |
硝酸酸化的硝酸钡溶液 | 产生白色沉淀的是SO2,无明显现象的是CO2 | 2H2O+2HNO3+3SO2=3H2SO4+2NO↑ Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4↓+2HNO3 |
FeCl3溶液 | 使棕黄色颜色变浅绿色的是SO2,无明显现象的是CO2 | 2FeCl3+SO2+2H2O=FeCl2+FeSO4+4HCl |
澄清石灰水 | 不能用澄清石灰水鉴别SO2和CO2,原因是二者都能使澄清石灰水变浑浊 |
(6)SO2对大气的污染与防治
H2SO4开发新能源、燃煤除硫、处理工业废气。
(7)检验SO2和CO2同时存在的一般流程
[说明]
①A—检验混合气体中SO2的存在;现象是品红溶液褪色。
B—除去混合气体中的SO2;现象是酸性KMnO4溶液褪色或颜色变浅。
C—检验混合气体中SO2是否除尽;现象是品红溶液不褪色。
D—检验混合气体中CO2的存在;现象是澄清石灰水变浑浊。
②为了简化装置,可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置,用较浓的酸性KMnO4,现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅(不能褪色)。
③确定混合气体中含有CO2的实验现象是装置C中的品红溶液不褪色,装置D中澄清石灰水变浑浊。
(8)消除SO2对环境污染的“3方法”
方法一:钙基固硫法
为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为CaO+SO2$ \stackrel {\Delta} {=} $CaSO3,2CaSO3+O2=2CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O2$ \stackrel {\Delta} {=} $2CaSO4。
方法二:氨水脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,其反应的化学方程式为NH3+SO2+H2O=NH4HSO3,2NH3+SO2+H2O=(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4。
方法三:钠、碱脱硫法
钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3。
2.三氧化硫
(1)物理性质:熔点16.8 ℃,沸点44.8 ℃,在常温下为液态,在标准状况下为固态。
(2)化学性质:具有酸性氧化物的通性。
反应 | 化学方程式 |
与水反应 | SO3+H2O=H2SO4(放出大量的热) |
与氧化钙反应 | SO3+CaO=CaSO4 |
与氢氧化钠反应 | SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O |
[注意]
(1)SO2不能漂白酸、碱指示剂,如:SO2使紫色的石蕊溶液只变红,不褪色。
(2)SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的还原性而不是漂白性。
(3)SO2与强碱溶液反应时,碱过量得正盐(SO32-)、SO2过量得酸式盐(HSO3-)。
3.硫的氧化物的污染与治理
(1)来源:含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。
(2)危害:危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)。
(3)治理:燃煤脱硫,改进燃烧技术。
(4)硫酸型酸雨的形成途径有两个:
途径1:空气中飘尘的催化作用,使2SO2+O2$ \stackrel {催化剂} {\rightleftharpoons} $2SO3、SO3+H2O=H2SO4。
途径2:SO2+H2O$\rightleftharpoons$H2SO3、2H2SO3+O2=2H2SO4。
硫酸及硫酸根离子的检验
1.硫酸的物理性质
H2SO4是无色液体,能与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热,浓H2SO4稀释的方法是将浓H2SO4沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌。
2.硫酸是强电解质,写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式:
①铁:Fe+2H+=Fe2++H2↑;
②MgO:MgO+2H+=Mg2++H2O;
③Ba(OH)2:Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O;
④Na2SO3:SO32-+2H+=H2O+SO2↑;
⑤BaCl2:Ba2++SO42-=BaSO4↓。
3.浓H2SO4的特性
(1)填写下表
实验 | 实验现象 | 硫酸的特性 |
少量胆矾加入浓硫酸中 | 蓝色固体变白 | 吸水性 |
用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上 | 沾有浓H2SO4的滤纸变黑 | 脱水性 |
将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热 | 铜片逐渐溶解,产生无色刺激性气味的气体 | 强氧化性 |
(2)分别写出浓硫酸与Cu、C反应的化学方程式:
Cu+2H2SO4(浓)$ \stackrel {\Delta} {=} $CuSO4+SO2↑+2H2O、C+2H2SO4(浓)$ \stackrel {\Delta} {=} $CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(3)常温下,铁、铝遇浓H2SO4钝化(――→)可用铝槽车运浓H2SO4。
4.SO42-的检验
检验SO42-的正确操作方法:被检液加足量盐酸酸化(――→)取清液滴加BaCl2溶液(――→)有无白色沉淀(判断有无SO42-)
先加稀盐酸的目的是防止CO32-、SO32-、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,可能发生反应的离子方程式:CO32-+2H+=CO2↑+H2O、SO32-+2H+=SO2↑+H2O、Ag++Cl-=AgCl↓、Ba2++SO42-=BaSO4↓。
深度思考
1.下表是鉴别浓硫酸和稀硫酸的方法,请将实验现象填入下表:
浓硫酸 | 稀硫酸 | ||
物理性质 | 加水 | 放出大量热 | 无明显变化 |
观状态 | 油状液体 | 液态 | |
密度 | ρ浓H2SO4>ρ稀H2SO4 | ||
化学性质 | 铁片 | 无明显变化(钝化) | 铁片逐渐溶解,并产生无色气体 |
铜片(加热) | 铜片溶解,产生无色气体 | 不反应 | |
白纸 | 变黑 | 无明显变化 | |
胆矾 | 蓝色变白 | 胆矾溶解形成蓝色溶液 |
2.将64 g铜箔加入到盛有含2 mol H2SO4的浓H2SO4试管中加热。
(1)铜箔能否完全溶解?请解释原因。
(2)在反应后的溶液中再加入少量硝酸钠晶体,铜箔表面又有气泡冒出,其原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)不能,因为随着反应的进行,浓H2SO4变为稀H2SO4,反应停止。(2)H+与NO3(-)又能氧化铜片,发生反应3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O
硫及其化合物的相互转化
1.