硫的转化 学案 鲁科版（2019）高中化学必修一

第三章　自然界中的元素

第2节　硫的转化

第1课时　自然界中的硫

【学习目标】

2．掌握硫单质的物理性质和化学性质。

【知识清单】

一、自然界中的硫

1．硫元素的存在。

在自然界中，硫元素既以游离态存在，又以化合态存在。

硫元素在自然界中主要存在于海洋、大气、地壳及动植物体内。

2．自然界中不同价态的硫元素间的转化。

二、认识硫单质

1．存在：硫单质俗称硫黄，常见的硫单质有单斜硫和斜方硫，两者互称为同素异形体。

2．物理性质。

颜色：黄色或淡黄色；状态：固态；溶解性：不溶于水，在酒精中微溶，在二硫化碳(CS2)中易溶；

熔、沸点：不高。

试管壁残留硫黄，如何清洗？

答案：用少量CS2溶解或用热的NaOH溶液洗涤除去。

3．化学性质。

硫单质的化合价是0价，处于中间状态，既可以被氧化又可以被还原。

(1)与非金属的反应。

一定条件下，S能与O2等非金属反应，化学方程式为S＋O2点燃(=====)SO2，产物中硫的化合价为＋4价，体现了硫的还原性。

(2)与金属的反应。

一定条件下，S能与Fe等金属反应，化学方程式为Fe＋S△(=====)FeS，产物中硫的化合价为－2价，体现了硫的氧化性。

Cl2和S的氧化性谁的更强？

答案：2Fe＋3Cl2△(=====)2FeCl3，Cu＋Cl2△(=====)CuCl2，Fe＋S△(=====)FeS，2Cu＋S△(=====)Cu2S，铁、铜为变价金属，当与Cl2反应时，均显示较高价态；而与S反应时，均显示较低价态，所以可以得出Cl2的氧化性比S的强。

4．用途。

主要用于制造硫酸、化肥、火柴及杀虫剂等，还用于制造火药、烟花、爆竹等。

【对点训练】

1．用短线连接Ⅰ和Ⅱ中相关内容。

2．下列反应中，硫表现还原性的是( )

A．硫与氧气 B．硫与氢气 C．硫与铁 D．硫与铜

A 解析：硫与氢气、铁、铜反应，硫元素化合价都是由0价→－2价。表现氧化性。

3．下列关于硫的叙述正确的是( )

A．硫的非金属性较强，所以只以化合态存在于自然界中

B．分离黑火药中的硝酸钾、炭、硫要用到二硫化碳、水及过滤操作

C．硫与金属或非金属反应时均做氧化剂

D．硫的两种单质之间的转化属于物理变化

B 解析：元素在自然界中的存在形式虽然与化学活泼性有关，但不能以非金属性强弱作为依据，如O、N、S的非金属性并不弱，但是在自然界中仍然存在游离态的单质O2、N2、S，故A项错误；分离黑火药中的三种成分可以利用它们的溶解性差异。先用CS2处理，使硫溶解，过滤后蒸发滤液，得到晶体硫。滤渣再用水处理，溶解硝酸钾，过滤，滤渣为碳粉。滤液蒸发、浓缩、结晶，得到硝酸钾，故B项正确；硫单质为0价，是中间价态，遇到金属和氢气时，显示氧化性；硫与非金属性比它强的非金属(如O、F等)反应时，硫显示还原性，故C项错误；硫形成的两种单质的物理性质不同，是不同的物质，它们之间的转化是化学变化，故D项错误。

【课后练习】

1．下列说法中不正确的是( )

A．硫是一种淡黄色易溶于酒精的固体 B．硫单质俗称黄

C．硫是黑火药的主要成分 D．一些动、植物体内也含有硫元素

A

2．下列化合物可由两种单质直接化合得到的是( )

A．SO3 B．NO2 C．CuS D．FeCl3

3．下列关于硫的叙述正确的是( )

A．硫的非金属性较强，所以只能以化合态存在于自然界中

B．硫单质有多种同素异形体，常见的有斜方硫和单斜硫

C．在标准状况下，1 mol硫单质的体积约为22.4 L

D．硫在空气中燃烧时，火焰呈明亮的蓝紫色

B 解析：硫在自然界中既有游离态又有化合态；在标准状况下，S为固体，不能用气体摩尔体积计算；S在空气中燃烧时，火焰呈微弱的淡蓝色，在氧气中燃烧时火焰呈明亮的蓝紫色。

4．下列事实能够说明单质氯气的氧化性比硫强的事实有( )

①硫的沸点比氯气高　②与金属单质反应，硫被还原为－2价，氯被还原为－1价

③铜与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成Cu2S　④将Cl2通入氢硫酸(H2S)溶液中溶液变浑浊

A．①②③ B．②④ C．②③④ D．③④

D 解析：若氧化性Cl2＞S，即得电子能力Cl＞S，在相同条件下，与变价金属反应时，前者得到高价态化合物，后者得到低价态化合物。

5．在一定条件下，下列物质能与硫发生反应，且硫作为还原剂的是( )

A．Cu B．H2 C．Fe D．O2

D 解析：S与Cu 、H2、Fe 发生反应时，S元素化合价由0价降到－2价，作氧化剂；S和O2反应时，S元素化合价由0价升到＋4价，作还原剂。

6．实验室常用热的NaOH溶液洗去试管壁上沾有的硫黄，其反应为：6NaOH＋3S△(=====)2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，在此反应中硫表现的性质是( )

A．氧化性 B．还原性 C．既无氧化性又无还原性 D．既有氧化性又有还原性

D 解析：在该反应中，一部分S化合价降低生成了Na2S，表现氧化性，一部分S化合价升高生成了Na2SO3，表现还原性。

7．在空气中加热S粉和Fe粉的混合物，可观察到下列现象，请写出有关反应的化学方程式。

(1)有淡蓝色火焰，且生成有刺激性气味的气体：_____________________________________________________________________。

(2)混合粉末变红，放出热量，最后变为黑色固体：_____________________________________________________________________。

(3)不时有火星从混合物中射出：_____________________________________________________________________。

解析：Fe、S在空气中加热可能发生S与O2、Fe与O2、Fe与S等反应。

答案：(1)S＋O2点燃(=====)SO2　(2)Fe＋S△(=====)FeS　(3)3Fe＋2O2点燃(=====)Fe3O4

8．黑火药的成分是硝酸钾、硫黄和木炭，俗称“一硫二硝三 木炭”。当加热或点燃黑火药时会发生剧烈反应而爆炸，其原理为S＋2KNO3＋3C△(=====)K2S＋N2↑＋3CO2↑。请回答下列问题：

(1)该反应中的氧化剂是________，还原剂是________。

(2)现有一定量的黑火药爆炸，产生了标准状况下的气体44.8 L，反应过程中转移电子的物质的量是________。

(3)分离黑火药中三种成分的方法是将黑火药溶于水，过滤，蒸发滤液得________，再将滤纸上的物质溶于________，过滤，滤纸上留下的物质是________；

(4)简述禁止燃放烟花爆竹的原因：________________________________________________________________________________________。

解析：(1)S和KNO3做氧化剂，C做还原剂。(2)n(N2)＋n(CO2)＝22.4 L·mol－1(44.8 L)＝2 mol，n(N2)＝4(1)×2 mol＝0.5 mol，n(CO)2＝1.5 mol，则n(e－)＝12×0.5 mol ＝6 mol。(3)用水、CS2经过滤可分离三种成分。

答案：(1)S、KNO3　C　(2)6 mol　(3)KNO3　CS2　C　(4)因为燃放烟花爆竹会产生污染性气体SO2，还有噪声、粉尘等都会造成环境污染，而且不小心还会引发火灾，造成意外伤害事故。

【综合提升】

9．8 g硫能与0.5 mol某单质在一定条件下完全反应，该单质可能是( )

A．H2 B. O2 C．Cu D．Fe

C 解析：n(S)＝32 g·mol－1(8 g)＝0.25 mol，n(S)∶n(单质)＝0.25∶0.5＝1∶2，对应选项，该单质是Cu。

10．铁与硫反应的实验主要体现以下几个要点：

(1)反应后固体成分的验证；(2)产物中铁元素价态的证明；(3)实验方案的设计与评价。为了证明铁和硫反应产物中铁的化合价，下面是某同学设计的实验过程的一部分：

已知：①FeS固体难溶于水，可与稀盐酸、稀H2SO4发生反应：FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑

②3S＋6NaOH△(=====)2Na2S＋Na2SO3＋3H2O

请回答以下问题：

(1)混合粉末A中硫粉必须过量的原因是________________________________________________________________________________。

(2)反应在“惰性环境”中进行的原因是________________________________________________________________________。

(3)操作①是用烧热的玻璃棒点触混合粉末，反应可持续进行，说明反应________(填写“放热”或“吸热”)。

(4)操作②的作用是________，也可改用加入________。

(5)操作③稀硫酸煮沸的目的是________________________________________________________________________。

(6)为证明产物中铁的价态，对D溶液的实验操作最好是______________________________________________________________。

解析：实验目的是证明铁和硫反应产物中铁的价态，应保证溶液D中铁元素的存在价态是S和Fe反应生成的，若Fe过量，滤渣C中含Fe，与H2SO4反应生成Fe2＋，干扰实验，同时，空气中的O2会与Fe2＋反应，影响实验，所以反应应在“惰性环境”中进行。

答案：(1)防止因铁粉过量而使滤渣C中所含铁粉与H2SO4反应，生成Fe2＋干扰实验，过量的铁粉还能与可能存在的Fe3＋反应，影响实验检测　(2)防止环境中的O2参与反应　(3)放热　(4)除去混合物中过量的硫粉　CS2　(5)防止H2SO4溶液中溶解的氧气氧化生成的Fe2＋　(6)加入煮沸的KSCN溶液，若溶液变红，证明产物中有Fe3＋；若溶液无明显现象，再滴入双氧水(或新制氯水)后溶液再显红色，则证明产物中有Fe2＋。