第五章化工生产中的重要非金属元素
第一节硫及其化合物
第1课时硫和二氧化硫
课前自主预习
1．硫单质
(1)硫元素在自然界中的存在形式
(2)硫的物理性质
(3)硫的化学性质
③与强氧化剂反应(如浓硫酸)：S ＋2H 2SO 4(浓)===3SO 2＋2H 2O ，表现还原性。
④与碱溶液反应：3S ＋6NaOH=====△
2Na 2S ＋Na 2SO 3＋3H 2O ，表现氧化性和还原性。
2．二氧化硫
(1)SO 2的物理性质
SO 2是无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大，容易液化，易溶于水(常温常压下，1体积水大约能溶解40体积的SO 2)。SO 2是一种主要的大气污染物。
(2)SO 2性质的实验探究
(3)SO2的化学性质
3．SO3的性质
(1)物理性质
标准状况下，SO3是一种无色固体，熔点、沸点较低。
(2)化学性质
SO3是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。
①SO3与水反应
SO3＋H2O===H2SO4，反应放出大量的热，产物能使紫色石蕊溶液变红。
②SO3与碱性氧化物反应
SO3＋CaO===CaSO4
③SO3与碱反应
SO3＋Ca(OH)2===CaSO4＋H2O
4．可逆反应
(1)定义
在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点
①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。
②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于100%。
(3)表示
在化学方程式中用“”表示。
课堂互动探究
SO2的漂白性及常见漂白剂的漂白原理
1．SO2和Cl2的漂白性比较
SO2的漂白原理是与有色物质结合生成不稳定的无色物质，Cl2的漂白原理是和H2O反应生成的HClO具有强氧化性，二者原理不同。
2．常见漂白剂的漂白原理
(1)漂白原理分类
①氧化型
漂白剂本身是一种强氧化剂，利用其强氧化性氧化有色物质而使之失去原有的颜色，特点是不可逆。此类物质有：HClO、Ca(ClO)2、NaClO、Na2O2、H2O2等强氧化性物质。
②加合型
漂白剂与有色物质结合生成新的无色物质，使有色物质失去原有的颜色，当受热时漂白剂从有色物质中脱离，使之又恢复原有的颜色，特点是可逆，如SO2使品红溶液褪色，加热又恢复原有颜色(SO2不漂白酸碱指示剂)。
③吸附型
有些物质的固体疏松、多孔，具有较大的表面积，可以吸附一些有色物质而使之失去原来的颜色，如活性炭、胶体等。
(2)漂白异同点比较
SO2与CO2性质的比较
1．物理性质
SO2CO2
气味有刺激性气味无味
毒性有毒无毒
溶解
易溶(体积比140) 可溶(体积比11) 性
3.SO2与CO2的鉴别
(1)利用SO2的还原性，用酸性KMnO4溶液或溴水作试剂，观察溶液是否褪色。
(2)利用SO2的漂白性，用品红溶液鉴别。
典例题组训练
题组一硫的单质
1．下列说法不正确的是(D)
①硫是一种能溶于水的黄色晶体
②火山喷出物中含有大量含硫化合物
③硫在空气中燃烧的产物是二氧化硫
④硫在纯氧中燃烧的产物是三氧化硫
A．①②B．②③C．③④D．①④
解析：硫是一种不溶于水的黄色晶体；硫不论在空气中还是纯氧
中，燃烧的产物都是SO2。
2．(双选)下列说法中不正确的是(AD)
A．在自然界中无游离态的硫存在
B．试管内壁的硫粉可以用热的碱液除去
C．硫与变价金属反应，生成金属的低价态化合物
D．硫的氧化性比氯气的强
解析：游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里，A错误。S可以与热的烧碱反应，B正确。硫的氧化性较弱，与变价金属化合时，只能生成低价态金属硫化物，如S与Fe、Cu的反应，生成FeS和Cu2S；氯气的氧化性较强，Cl2与Fe、Cu反应生成高价态金属化合物FeCl3、CuCl2，C正确，D错误。
(1)硫与变价金属反应时生成低价态的金属硫化物，而氯气与变价金属反应时生成高价态的金属氯化物。如Fe与S反应生成FeS，Fe 与Cl2反应生成FeCl3，从而体现出Cl2的氧化性强于S。
(2)S与氧气反应只能生成SO2，与反应条件、反应物的用量无关。
(3)金属汞洒落在地面可撒些硫黄覆盖，防止汞蒸气中毒，因为常温下，Hg＋S===HgS。
题组二二氧化硫的性质
3．(双选)下图所示装置可用于收集SO2并验证SO2的某些化学性质，下列说法正确的是(AB)
选项试剂现象结论
A 酸性KMnO4
溶液
溶液褪色SO2有还原性
B 品红溶液溶液褪色SO2有漂白性
C NaOH溶液无明显现象SO2与NaOH溶液不反应
D 紫色石
蕊溶液
溶液变红
后不褪色
SO2有酸性，没有漂
白性
解析：SO2使酸性KMnO4溶液褪色，体现其还原性，A项正确；SO2为酸性氧化物，能与NaOH溶液反应，2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O(或NaOH＋SO2===NaHSO3)，但无明显现象，C项错误；SO2能使紫色石蕊溶液变红是由于SO2与H2O反应生成的H2SO3具有酸性，但SO2无酸性，SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，但不能使酸碱指示剂褪色，B项正确，D项错误。
4．向BaCl2溶液中通入SO2气体后，未见沉淀，继续通入下列物质仍未出现明显变化的是(C)
A．NH3B．Cl2
C．CO2D．H2S
解析：向BaCl2溶液中通入SO2气体后，二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸不与氯化钡反应，故未见沉淀。若继续通入NH3，则其可以与亚硫酸反应生成亚硫酸铵，进而与氯化钡反应生成亚硫酸钡
沉淀。若继续通入Cl2，其可以把亚硫酸氧化为硫酸，进而与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀。若继续通入H2S，则其可以与亚硫酸反应生成硫单质。只有通入CO2仍未出现明显变化，故选C。
在分析SO2性质的相关题目时要注意SO2性质的多样性：酸性氧化物的通性、还原性、氧化性、漂白性，尤其要区分褪色与漂白性的对应关系。
题组三二氧化硫的漂白性
5．(双选)下列说法正确的是(BC)
A．因为SO2具有漂白性，所以它能使品红溶液、溴水、酸性KMnO4溶液、石蕊溶液褪色
B．能使品红溶液褪色的不一定是SO2
C．SO2、漂白粉、活性炭都能使红墨水褪色，其原理不相同
D．将SO2和Cl2等物质的量混合后，通入装有湿润的有色布条的集气瓶中，漂白效果更好
解析：A项中SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性，能使品红溶液褪色才体现其漂白性，SO2不能使石蕊溶液褪色；B项中能使品红溶液褪色的物质很多，不仅仅是SO2；C项中各漂白剂的漂白原理不尽相同；D项中SO2和Cl2等物质的量混合后与H2O发生反应SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，从而失去漂白能力。
(1)SO2的漂白原理与氯水不同，其原理是SO2与有色物质结合生成不稳定的无色物质，加热后，无色物质分解为原来的物质和SO2。
(2)SO2能漂白品红、鲜花等有机色素，不能漂白酸碱指示剂，如酚酞、石蕊等
题组四鉴别CO2和SO2
6．有一无色混合气体，其成分是CO2和SO2，试设计实验证明该气体的成分，并画出装置图。
答案：
将气体依次通过：品红溶液―→酸性KMnO4溶液―→品红溶液―→澄清石灰水。①中品红溶液褪色，可验证SO2的存在，③中品红溶液不褪色，且④中澄清石灰水变浑浊可验证CO2的存在。
解析：验证SO2通常用品红溶液，验证CO2通常用澄清石灰水，但SO2也可使澄清石灰水变浑浊，因此验证CO2前应先除尽SO2，一般选用酸性KMnO4溶液除去SO2，用品红溶液验证其是否除尽。
(1)鉴别SO2和CO2，不能用澄清的石灰水，因为二者通入澄清石灰水时，现象相同：开始产生白色沉淀，后来沉淀又逐渐溶解。
(2)要检验SO2、CO2混合气体中的CO2，必须先除去SO2(一般用溴水或KMnO4酸性溶液)，再通入澄清的石灰水。
题组五SO3的性质
7．下列有关三氧化硫的说法中，正确的是(A)
A．三氧化硫与水反应生成H2SO4
B．SO3不属于酸性氧化物
C．硫粉在过量的氧气中燃烧生成SO3
D．SO2、SO3均具有漂白性，能使石蕊试液褪色
解析：SO3是酸性氧化物，硫粉与过量O2反应只生成SO2，SO2具有漂白性，SO2、SO3均能使石蕊试液变红。
核心素养
1．检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2均可使澄清石灰水变浑浊，若通入的气体过量，沉淀都可以溶解消失。检验SO2、CO2混合气体中存在CO2的一般流程如下：
2.漂白性物质分类汇总
【例1】某学生课外活动小组利用如图装置做如下实验：在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液颜色变为红色，冷却后恢复无色，
则()
A．溶有SO2的品红溶液B．溶有NH3的酚酞溶液
C．溶有SO2的酚酞溶液D．溶有Cl2的品红溶液
【解析】二氧化硫和有色物质反应生成无色物质，但二氧化硫
的漂白性不稳定，加热时溶液又恢复原来的颜色，所以溶有二氧化硫的品红溶液符合题意，A正确；氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出OH－而使溶液呈碱性，酚酞遇碱变红色，加热条件下，一水合氨易分解生成氨气而使溶液褪色，B错误；二氧化硫和水反应生成亚硫酸，酚酞在酸性溶液中为无色，二氧化硫不能使酸碱指示剂褪色，C错误；氯气和水反应生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性而使品红溶液褪色，且次氯酸的漂白性具有不可逆性，D错误。
【答案】 A
【例2】某化学兴趣小组在实验室用除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)与浓硫酸共热制取SO2并完成相关性质探究(不考虑水蒸气)。
(1)有同学认为制得的SO2中可能混有杂质，其化学式为________和________，原因是_________________________________。
(2)为验证气体成分，兴趣小组同学设计了下图所示装置进行了实验探究。
①为验证并吸收SO2，装置B中加入的试剂为________，装置C 中品红溶液的作用是_____________________________________；
②装置D中加入的试剂为_______________________________；
③装置G中可能出现的现象为__________________________；
④装置H的作用为__________________________。
(3)兴趣小组设计如图装置验证二氧化硫的化学性质。
①能验证SO2具有氧化性的实验现象为__________________________________________________；
②为验证SO2的还原性，取试管b中充分反应后的溶液分成三份，分别进行如下实验：
方案Ⅰ：向第一份溶液加入品红溶液，红色褪去
方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl2溶液，产生白色沉淀
方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成
上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；试管b 中发生反应的离子方程式为____________________________。
【解析】(1)铁钉中含有的C在加热条件下会和浓硫酸反应生成CO2；随着反应进行，浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应产生氢气，故制得的SO2中可能混有的杂质为CO2和H2。
(2)①装置B中加入酸性KMnO4溶液能检验并吸收SO2，若SO2被吸收完全，装置C中品红溶液不褪色；②装置D中加入澄清石灰水，可检验气体中是否有CO2；③装置E中浓硫酸可干燥气体，装置F中CuO与H2反应生成H2O，G中无水硫酸铜吸收水蒸气后变蓝色；④装置H装有干燥剂，其作用为防止空气中H2O进入干燥管而影响H2的检验。
(3)①Na2S和SO2发生氧化还原反应生成S，故a试管中有淡黄色
沉淀生成；②方案Ⅱ合理，SO2被氧化生成SO2－4，和Ba2＋反应生成白色沉淀，据此能证明SO2的还原性，试管b中发生反应的离子方程式为Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO2－4。
【答案】(1)CO2H2铁钉中含有的C在加热条件下会和浓硫酸反应生成CO2；随着反应进行，浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应产生氢气
(2)①酸性KMnO4溶液(或其他合理答案也可)验证SO2是否吸收完全
②澄清石灰水
③无水硫酸铜变蓝色
④防止空气中H2O进入干燥管而影响H2的检验
(3)①a试管中有淡黄色沉淀生成
②ⅡCl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO2－4