硫的转化2 学案 鲁科版（2019）高中化学必修一

第三章　自然界中的元素

第3节　硫的转化

第2课时　不同价态硫元素间的转化　酸雨及其防治

【学习目标】

1．掌握二氧化硫的性质。

2．掌握浓硫酸的性质，特别是其强氧化性。

3．了解硫及其化合物在生产生活中的应用，体会应用过程中的环境问题。

4．了解酸雨的危害，能够提出减少向大气中排放二氧化硫的措施。

【知识清单】

一、硫元素不同化合价之间的相互转化

二、硫转化过程中涉及的重要化合物

1．二氧化硫。

(1)物理性质：无色，有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。

(2)化学性质

性质

反应化学方程式或原理

氧化性

与H2S反应：SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O

还原性

与O2反应：2SO2＋O2催化剂2SO3

与氯水反应：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl

漂白性

可使品红溶液退色，加热后恢复红色。原因是SO2与有色物质化合生成不稳定的无色物质

酸性氧化物通性

与H2O反应：H2O＋SO2H2SO3

与NaOH反应：2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O或NaOH＋SO2===NaHSO3

与CaO反应：SO2＋CaO===CaSO3

(3)用途：制硫酸、漂白剂、消毒剂、防腐剂。

(4)实验室制法。

实验室常用Na2SO3和浓H2SO4的反应制取SO2。反应的化学方程式：Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。

有两瓶经过Cl2和SO2漂白的品红溶液，如何通过简单实验鉴别？

答案：加热，恢复红色的是经过SO2漂白的品红溶液，否则是Cl2漂白过的品红溶液。

SO2与HClO、Na2O2的漂白原理是否相同？

答案：不同。HClO、Na2O2的漂白是因为具有强氧化性，能将有色物质氧化退色，改变了有色物质的结构，不能再恢复。SO2的漂白原理是与有色物质化合，形成无色的不稳定的化合物，加热时易分解恢复为原色。

2．硫酸。

(1)物理性质。

纯硫酸是无色油状液体，常见的浓硫酸的质量分数为98.3%，沸点为338 ℃，具有难挥发性。稀释时放出大量热。

(2)浓硫酸的特性。

①吸水性：浓硫酸具有很强的吸水性，可用作干燥剂。

②脱水性：浓硫酸按水的组成比夺取某些有机物中的氢、氧元素形成水分子

③强氧化性

浓硫酸—CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(=====)

浓H2SO4用作干燥剂时，能干燥哪些气体？不能干燥哪些气体？

答案：能干燥：H2、O2、HCl、Cl2、CO、CO2、CH4、SO2等；不能干燥碱性气体NH3和还原性气体H2S、HBr、HI等。

三、酸雨及其防治

1．酸雨的形成。

排入空气中的SO2在O2和水蒸气的共同作用下形成酸雾，随雨水降落就成为酸雨。

SO2—④O2(H2SO4)

主要反应如下：

①2SO2＋O2粉尘等催化()2SO3，②SO3＋H2O===H2SO4；③SO2＋H2OH2SO3；④2H2SO3＋O2===2H2SO4。

pH<7的雨水是否就是酸雨？

答案：不一定。正常雨水由于溶解有二氧化碳，其pH并不等于7，而是小于7，一般把pH小于5.6的雨水称为酸雨，酸雨中一般含有硝酸、硫酸等强酸。

2．酸雨的危害：湖泊酸化、土壤贫瘠、森林死亡、饮用水中重金属元素含量增加。

3．酸雨的防治措施

(1)从实际情况出发，对酸性物质的排放加以控制。

(2)改变能源结构，开发新能源。

【对点训练】

1．判断下列说法是否正确。

(1)SO2具有漂白性，能使溴水退色( )

(2)SO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性( )

(3)SO2能使紫色石蕊试液先变红后退色( )

(4)少量SO2通入BaCl2溶液中能生成白色沉淀( )

(5)可用饱和Na2CO3溶液除去CO2中的SO2( )

(6)硫在空气中燃烧生成SO2，在纯氧中燃烧则生成SO3( )

解析：(1)SO2使溴水退色，是因为SO2具有还原性。(2)SO2是酸性氧化物，溶于水生成H2SO3，具有酸性氧化物的通性。(3)SO2溶于水生成的H2SO3能使紫色石蕊试液变红。(4)SO2与BaCl2不反应，不会生成白色沉淀。(5)CO2能与Na2CO3反应：CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，可用饱和NaHCO3溶液除去SO2。(6)S在纯氧中燃烧也只生成SO2，SO2转化为SO3时需催化剂和加热的条件。

答案：×；√；×；×；×；×。

2．将浓H2SO4表现的性质填入括号内。

A．强酸性B．强氧化性C．脱水性D．吸水性

(1)用磷矿粉和硫酸反应制磷酸( )

(2)热的浓硫酸与铜片反应( )

(3)浓H2SO4不能干燥NH3、H2S、HI等气体( )

(4)浓H2SO4能吸收H2或SO2气体中的水分( )

(5)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑( )

解析：硫酸与Ca3(PO4)2反应制磷酸利用了硫酸的强酸性；热的浓硫酸与Cu片反应生成CuSO4和SO2，表现了浓硫酸的强氧化性和酸性；NH3为碱性气体，不能用浓H2SO4干燥、H2S、HI为还原性气体，浓H2SO4能氧化这两种气体。浓H2SO4可用来干燥气体，表现了其吸水性，浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸变红，表现其酸性，后变黑，表现其脱水性。

答案：A；AB；AB；D；AC。

3. (双选)下列关于酸雨的分析中，不正确的是( )

A．因空气中无催化剂，SO2 不能转化成SO3 ，酸雨中只含H2SO3

B．SO2 在空气中有条件形成SO3 ，所以酸雨中含H2SO4

C．酸雨就是指显酸性的雨水

D．H2SO4 形成的酸雨比H2SO3 危害大

AC 解析：在空气中飘尘的催化作用下，SO2能被氧化为SO3，A项不正确；平常的雨水中由于溶解有CO2而略显酸性，C项不正确。

【课后练习】

A．酸性KMnO4溶液中通入SO2气体后紫红色消失

B．滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2气体后红色消失

C．品红溶液中通入SO2气体后红色消失

D．溴水中通入SO2气体后橙色消失

C 解析：A项中SO2表现还原性。B项中SO2表现酸性。D项中SO2表现还原性。

2．SO2和Cl2都具有漂白作用，能使品红溶液退色，若将等物质的量的SO2、Cl2混合后再通入品红与BaCl2的混合溶液，能观察到的现象是( )

①溶液很快退色　②溶液不退色　③出现沉淀　④不出现沉淀

A．①② B．①③ C．②③ D．②④

C 解析：尽管潮湿的SO2和Cl2都具有漂白作用，但Cl2具有强的氧化性，而SO2具有还原性，若同时使用，它们将会发生如下反应：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。这样两者等物质的量相混合，会完全丧失漂白作用，溶液不会退色。而生成的H2SO4和BaCl2反应生成不溶于水和酸(盐酸)的BaSO4白色沉淀。

3．下列试剂能用于鉴别SO2和CO2气体的是( )

①石灰水　②H2S溶液　③KMnO4溶液　④溴水　⑤品红溶液

A．①② B．②③④⑤ C．①④⑤ D．全部

B 解析：石灰水与SO2、CO2反应现象相同。SO2能使③、④、⑤退色，而CO2不能。SO2通入H2S溶液中，有淡黄色固体生成(或溶液变浑浊)，而CO2无明显现象。

4．木炭与浓硫酸共热产生的气体X和铜与浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如下图装置)，下列说法正确的是( )

A．洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡 B．从Z导管口出来的气体中无CO2

C．洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡 D．在Z导管口无明显现象

C 解析：Cu与浓HNO3反应生成NO2，通入BaCl2溶液后生成HNO3，同时放出NO H2；C与浓SO4反应生成CO2、SO2。混合气体通入BaCl2溶液后，SO2被氧化成H2SO4，故有BaSO4沉淀生成，但不会生成BaCO3沉淀；Z管口处的NO遇O2生成红棕色NO2气体。

5．下列关于浓硫酸的叙述中，正确的是( )

A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化

B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体

C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体

D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属形成氧化膜而钝化

D 解析：A项中浓H2SO4表现脱水性。B项中必须是在“加热”条件才反应。C项中浓H2SO4不能干燥NH3。

6．为了检验某溶液中是否含有硫酸根离子，下列操作最合理的是( )

A．加入用硝酸酸化了的硝酸钡溶液 B．先用盐酸酸化，再加硝酸钡溶液

C．先用盐酸酸化，再加氯化钡溶液 D．用氯化钡溶液

C 解析：检验硫酸根离子时常用Ba2＋，但是需要排除CO3(2－)和SO3(2－)的影响，CO3(2－)可以通过将溶液酸化排除影响，SO3(2－)也可以通过将溶液酸化排除影响，但要注意不能用硝酸等强氧化性酸，防止SO3(2－)被氧化成SO4(2－)，所以通常先用盐酸酸化溶液，排除CO3(2－)、SO3(2－)、Ag＋的影响以后，再用氯化钡溶液检验硫酸根离子。

7．观察如图装置，回答下列问题：

(1)在⑥中发生的化学反应方程式为______________________________________________________________________________________。

(2)①中的实验现象为石蕊试液________，此实验证明SO2是________气体。

(3)②中的品红溶液________，证明SO2有________性。

(4)③中实验现象是________，证明SO2有________性。

(5)④中实验现象是________，证明SO2有________性。

(6)⑤中反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________________________。

解析：Na2SO3和浓H2SO4反应生成SO2气体，SO2为酸性气体，能使紫色石蕊试液变红，由于具有漂白性，能使品红溶液退色。SO2具有氧化性，与H2S反应生成S单质。SO2具有还原性，能使酸性KMnO4溶液退色。因SO2有毒，应用NaOH溶液吸收。

答案：(1)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O　(2)变红色　酸性　(3)退色　漂白　(4)有淡黄色沉淀生成　氧化　(5)酸性KMnO4溶液退色　还原　(6)SO2＋2OH－===SO3(2－)＋H2O

8．酸雨主要是大量燃烧含硫燃料释放出SO2所造成的，试回答下列问题：

(1)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：

测试时间/h

0

1

2

3

4

雨水的pH

4.73

4.62

4.56

4.55

4.55

分析数据，回答下列问题：

①雨水样品的pH变化的原因是(用化学方程式表示)：_________________________________________________________________。

②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________，原因是(用化学方程式表示)

____________________________________________________________________________________________________。

(2)你认为减少酸雨产生的途径可采用的措施是________________。

①少用煤作燃料　②把工厂烟囱造高　③燃料脱硫　④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源

A．①②③ B．②③④⑤ C．①③⑤ D．①③④⑤

(3)有人在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地表面SO2浓度。在20世纪的60～70年代的10年间，由发电厂排放出的SO2增加了35%，但由于建筑高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多。请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取。简述其理由。

解析：(1)酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致。雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应。

(2)减少酸雨的形成须减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)，燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有力措施。

(3)将烟囱建高，并没有减少SO2的排放，只是将SO2在地表的含量降了下来，无疑将增加高空中SO2的浓度，酸雨依旧会形成。

答案：(1)①SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4　②小　H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl(或SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl)　(2)C　(3)不可取；由于SO2的排放总量没有减少，进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害

【综合提升】

9．50 mL物质的量浓度为18 mol·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列有关说法中正确的是( )

A．有0.9 mol的硫酸被还原 B．有0.45 mol的硫酸被还原

C．充分反应后体系中无硫酸剩余 D．消耗的铜的质量一定少于28.8 g

D 解析：强氧化性是浓硫酸的特性。随反应的进行，硫酸变稀，氧化性变弱，与Cu的反应将停止。因此参与反应的硫酸的物质的量一定少于0.9 mol，被还原的硫酸一定少于0.45 mol，参与反应的铜的质量也一定少于28.8 g。

10．一定量的浓硫酸与足量Zn充分反应时，有SO2和H2生成。某校化学研究性学习小组对此进行研究。按图组装好实验装置，微热试管A，观察到C、D、E中均有气泡产生；随后气泡量减少，品红溶液退色，D中先出现浑浊后浑浊消失；反应较长时间后，C、D、E中的气泡量又会明显增加。

试回答：

(1)从甲、乙中选择合适的装置填入B、C中，并进行正确连接，a接________、________接b，c接________、________接d；D、E两支试管中CCl4溶液的作用是_________________________________________________________________________________________。

(2)能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为_______________________________________________________________________________。

(3)反应较长时间后气泡量又会明显增加的原因是_____________________________________________________________________。

(4)D中浑浊消失的离子方程式为_________________________________________________________________________________。

解析：(1)从图示看，C装置应是检验SO2气体的，应选择甲装置，则B处需接一安全装置。

(2)浓硫酸的强氧化性表现在＋6价硫元素被还原，生成SO2。反应开始后，装置中的空气被排出，产生大量气泡，同时品红溶液退色。

(3)当SO2被品红溶液吸收时，气泡量减少，且随着硫酸浓度的减小，反应速率逐渐减慢，反应较长时间后浓硫酸变成稀硫酸，与Zn反应生成H2，气泡量又会增加。

(4)D中浑浊消失是因为过量的SO2与CaSO3反应生成Ca(HSO3)2。

答案：(1)3　4　1　2　防倒吸　(2)C中品红溶液退色

(3)浓H2SO4变为稀H2SO4与Zn反应生成H2　(4)SO2＋H2O＋CaSO3===Ca2＋＋2HSO3(－)