自然界的硫
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第3章物质的性质与转化第二节硫的转化自然界中的硫二氧化硫本节教学内容是鲁教版高中化学必修第一册第三章第二节《硫的转化》的第一课时。
该部分的教学内容涉及到硫元素的相关知识和概念,硫的各种重要化合物的相关性质和反应现象,不同硫的化合物的用途。
通过研究硫的单质及化合物的性质和用途,可以使我们从物质类别和元素价态的视角认识物质间的转化关系,深化对物质及其变化多样性的认识。
本节安排了“硫及其化合物的“价----类”二维图”、“实验室中硫的不同价态转化”这两部分内容。
通过学习这部分知识,学生将学习并掌握硫的氧化物及相关反应;学习并掌握硫单质和二氧化硫性质;通过本节内容的学习,学生将感受硫元素的多种化合物的不同特性和用途。
并学习到检验二氧化硫的方法。
证据推理与模型认知:能一举物质类别和元素价态列举硫元素的典型代表物。
能列举、描述、辨识含有硫元素的典型物质重要的物理和化学性质及实验现象。
能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。
宏观辨析与微观探析:能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测硫及其化合物的化学性质及变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。
能从物质类别和元素价态变化角度说明有关物质的转化路径。
能分别根据硫及其化合物的性质,分析实验室、生产、生活及环境中的某些问题,说明妥善保存、合理使用化学品的厂货减方法。
科学态度与社会责任:能说明硫及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。
能有意识地运用所学知识或寻求相关证据参与社会性科学议题的讨论。
能主动运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。
能运用绿色化学思想分析和讨论化工生产的相关问题。
重点:硫单质化学性质、二氧化硫性质难点:不同价态的硫元素转化多媒体、二氧化硫水溶液、亚硫酸钠溶液、浓硫酸、硫化钠溶液、稀硫酸、氢氧化钠溶液、酸性高锰酸钾溶液、氯水、碘化钾溶液、品红溶液、铜片、酒精灯、玻璃管、橡胶塞、导气管、试管夹、试管、胶头滴管、铁架台等一、知识回顾1.能与碱反应生成盐和水的氧化物叫酸性氧化物。
硫及其化合物知识导图一、硫1、自然界中硫元素的存在(1)游离态:存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
(2)化合态:主要以硫化物以及硫酸盐的形式存在。
有关常见含硫化合物的化学式为:硫铁矿:FeS 2,黄铜矿:CuFeS 2,石膏:CaSO 4·2H 2O ,芒硝:Na 2SO 4·10H 2O 2、物理性质硫单质俗称:硫黄,颜色状态:黄色晶体,溶解性难溶于水,微溶于酒精,易溶于CS 2。
3、化学性质 (1)与金属反应 2Na+S =Na 2S2Al+3S ∆Al 2S 3(干法制,是制备Al 2S 3的唯一途径) Fe+S ∆FeS (黑色) 2Cu+S ∆Cu 2S(黑色)注:硫与金属反应时,如果金属有变价,则一般生成低价的硫化物,但也有特例: Hg+S= HgS(2)与非金属反应H 2+S ∆H 2SS+O 2点燃SO 2(3)与碱液反应3S+6NaOH ∆2Na 2S+ Na 2SO 3+3H 2O二、氧化物(SO 2、SO 3)1、SO 2(1)物理性质无色有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,易溶与水。
(2)化学性质①酸性氧化物的通性与水反应生成对应的酸:SO2+H2O H2SO3与碱反应:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2OSO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O(SO2也能使澄清的石灰水变浑浊)与碱性氧化物反应:SO2+CaO=CaSO3(煤中的钙基固硫法)由于煤在燃烧时,所含的硫转化为SO2,SO2与加入的碱性氧化物生石灰反应生CaSO3,CaSO3在高温条件下与空气中的O2反应生成不易分解的CaSO4,这样就减少了煤燃烧时向大气排放的SO2的量,减轻了对环境的污染。
与某些盐反应:SO2+NaHCO3= NaHSO3+CO2↑(用饱和的NaHCO3溶液除CO2中SO2)注:可逆反应在同一条件下,同时向正、逆反应方向进行的反应。
如:2H2+O 22H2O,2H2O2H2↑+O2↑这两个反应条件不同,故不能视为可逆反应。
硫在自然界中的游离态
硫是一种常见的元素,在自然界中以多种形式存在。
它的游离态指的是没有与其他元素形成化合物的硫分子或原子。
硫的游离态非常稀少,在自然界中很难找到纯净的硫。
硫的游离态最常见的形式是硫气(S2)和硫化氢(H2S)。
硫气是一种无色有臭味的气体,硫化氢则是一种无色有毒的气体。
它们通常存在于火山和温泉等富含硫的环境中。
此外,一些细菌和藻类也能产生硫化氢。
此外,硫在自然界中的游离态还包括一些较稀有的形式。
例如,硫化物矿物中的一些小量氧化硫(S8)也算是硫的游离态。
此外,巨型分子如全硫化炭(S8)也被认为是硫的游离态之一。
除了以上的形态,硫的游离态还可能表现为其他神秘的化学性质。
例如,一些研究表明,硫在一些海洋生物中起着重要作用,可能涉及到另一种形式的游离态硫。
但是这些还需要更深入的研究和探索。
总之,硫的游离态包括硫气和硫化氢等形式,但在自然界中并不常见。
它们主要存在于富含硫化物的环境中,如火山和温泉。
硫的游离态的研究也是化学和生物学领域的重要课题之一,它们的独特性质可能会帮助我们更好地理解自然界的复杂性。
硫的分子式硫(S)是化学元素周期表中的一种非金属元素,其分子式为S。
硫在自然界中广泛存在于矿物、生物体和大气中,是地球上第十五常见的元素之一。
本文将从硫的性质、用途和环境影响等方面进行探讨。
硫是一种具有特殊气味的黄色固体,常见的形态有单质硫和硫化物。
硫的化学性质活泼,容易与许多元素发生反应,尤其是氧气,形成二氧化硫和三氧化硫等气体。
此外,硫还能与金属形成硫化物,如铁的硫化物铁矿石等。
硫还可以形成多种有机硫化合物,如硫醇、硫醚和硫酸等,这些有机硫化合物在生物体内具有重要的生物学功能。
硫在工业生产中有着广泛的应用,其中最重要的用途之一是用于生产硫酸。
硫酸是一种重要的化工原料,广泛用于冶金、电镀、纺织、医药和农业等领域。
此外,硫还被用作橡胶生产中的硫化剂、制造硫化氢和硫醇等有机合成反应的催化剂,以及制备硫代硫酸酯类农药和杀虫剂。
然而,硫的过度排放和利用也对环境造成了严重影响。
工业生产和交通运输中产生的二氧化硫和硫化氢等硫化物会导致大气污染和酸雨的形成,对植物、土壤和水体造成危害。
此外,硫化物还是温室气体的一种,对全球气候变化产生不利影响。
为了减少硫对环境的危害,人们采取了一系列措施。
例如,工业企业采用先进的净化技术,减少硫化物的排放;发展清洁能源替代传统燃料,减少化石燃料燃烧产生的硫化物;加强环境监测和管理,及时发现和治理硫污染等问题。
总的来说,硫是一种重要的化学元素,具有广泛的应用价值,但过度利用会对环境造成危害。
我们应该正确对待硫资源,推动绿色生产和可持续发展,保护环境,促进人类社会的可持续发展。
希望通过本文的介绍,读者能更加了解硫的性质和用途,增强环保意识,共同建设美丽的家园。
硫元素在自然界中有两种存在方式:游离态和化合态。
游离态中硫元素的化合价为零价,化合态中硫元素的化合价不同。
例如SO3 、 SO2 中硫元素的化合价分别为+6价和+4价,硫化氢中硫元素为-2价,硫酸盐中硫元素为+6价等。
自然界中的硫二氧化硫本节课是鲁科版高一化学(必修一)第三章第一节《硫的转化》第一课时的内容。
是在学习了氧化还原反应基本理论知识后学习的以氧化还原反应为基础要求认识硫及其化合物的性质探索不同价态硫的转化。
宏观辨识与微观探析:通过含硫物质的转化利用氧化还原反应原理掌握元素的氧化性还原性与其所处的价态的关系。
证据推理与模型认知:通过铁及其化合物之间转化的学习,让学生建构起分类观和转化观等化学基本方法。
科学探究与创新意识 :能针对物质性质及物质转化的探究问题,提出有依据的假设,选取试剂,设计实验方案并实施,基于实验事实得出结论。
科学精神与社会责任 :探究不同价态硫元素间的转化生产、生活中不同硫元素间的转化,体会化学知识在生活中具体应用。
教学重点:硫、二氧化硫的主要性质教学难点:探究硫元素之间的相互转化。
实验用品、多媒体教学平台【导入】2011年11月26日,刚果(金)东部城市戈马附近的维龙加国家公园(Virunga National Park),尼亚穆拉吉拉火山(Nyamulagira Volcano)岩浆喷发,维龙加国家公园推出徒步观赏火山喷发的项目。
带领游客近距离一睹盛况。
【视频播放】火山喷发的相关视频。
【教师讲述】火山喷发不仅释放出巨大的能量,而且产生许多含有硫元素的气体,在火山口还有硫单质出现。
我们本节课的内容是关于硫元素的。
【教师提出问题】1、硫元素在自然界中的存在形式有几种?2、不同的存在方式中硫元素的化合价有什么不同?举例说明。
【学生自主学习讨论】【结论】硫元素在自然界中有两种存在方式:游离态和化合态。
游离态中硫元素的化合价为零价,化合态中硫元素的化合价不同。
例如SO3 、 SO2 中硫元素的化合价分别为+6价和+4价,硫化氢中硫元素为-2价,硫酸盐中硫元素为+6价等。
一、自然界的硫
1、硫元素的存在形态:
①游离态(单质):天然硫,火山口附近或地壳岩层里。
(硫单质由分子构成)
同素异形体(单质硫有多种同素异形体),最常见的是斜方硫和单斜硫
②化合态:主要有硫化物、硫酸盐;煤、石油和蛋白质里都含有少量的硫。
(例:石膏,黄铜矿CuFeS2, 黄铁矿FeS2)
硫元素在地壳中含量不高但分布很广。
2.物理性质
通常是淡黄色的晶体,俗称硫磺。
质脆,容易研成粉末,不溶于水,微溶于酒精,容易溶于二硫化碳。
硫的熔点是112.8℃,沸点是444.6℃。
二、硫的化学性质
既有氧化性又有还原性
硫与氧气的反应
取少量的硫粉放入燃烧匙中,将燃烧匙放在酒精灯上加热至硫粉呈熔化状态后,迅速伸入底部有少量水的盛满氧气的集气瓶中。
实验现象:
1、空气中:淡蓝色火焰;纯氧中:产生明亮的蓝紫色火焰
2、生成一种有刺激性气味的气体
(1)与非金属反应
还原剂
氧化剂
探究硫粉和铁粉的反应
实验: 将铁粉与硫粉的混合物平铺在一石棉网上,用一根加热后的玻璃棒去引燃药品的一端.
现象:剧烈反应,反应物保持红热状态,放出大量热,生成黑褐色的硫化亚铁。
反应放出的热能使反应继续进行
探究硫粉和铜粉的反应
实验:给盛着硫粉的大试管加热到硫沸腾产生蒸气时,用坩埚钳夹住一束擦亮的细铜丝伸入管口。
现象:铜丝在硫蒸气中燃烧发红,变成黑色物质。
硫与钠的反应
实验: 在研钵中研磨钠与硫粉的混合物
现象:燃烧,火星四射并爆炸.
硫粉与铝、汞等反应
Hg+S → HgS (黑色) ——可以用硫粉来处理散落的汞滴。
硫与其它物质的反应
黑火药的成份是硝酸钾、硫黄、木炭,燃烧时发生如下反应:
(既表现氧化性又表现还原性)
硫的非金属性比氧和氯都弱
(1)从原子结构上比较
氧、硫、氯三种元素的原子结构示意图分别为:
硫原子比氧原子多1个电子层; Cl原子与硫原子电子层数相同, 但Cl 原子最外电子层上比氧原子多1个电子。
其原子半径的大小为S > 0, S > Cl。
因此氧原子和氯原子得电子能力都大于硫, 即氧和氯的氧化性都比硫强。
也就是说, 硫的非金属性比氧和氯都弱。
二、令人生厌的硫化氢
1.硫化氢的物理性质
无色有臭鸡蛋气味的气体,密度比空气略大,能溶于水(常温常压下 1 : 2.
6 ),剧毒(头痛、头晕、恶心、昏迷、死亡,是一种大气污染物)
在制取和使用硫化氢时,必须在密闭系统或通风橱中进行!
二、硫化氢(H2S)
能溶于水(水溶液叫氢硫酸)
2.硫化氢的化学性质
氢硫酸是硫化氢的水溶液,是一种易挥发的二元弱酸。
使紫色石蕊试液变红
在H2S中S处于最低价,在化学变化中容易失去电子变成单质硫或硫的高价化合物,所以H2S具有强还原性,能与多种氧化剂发生反应。
H2S 电离出的氢离子和其他酸一样具有弱氧化性。
常见硫化物的溶解性
3.硫化氢的实验室制取
原理:FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S
装置:固液不加热装置(与制氢气、二氧化碳相同)或启普发生器净化: 无水 CaCl2
弱酸强弱顺序:
亚硫磷酸氢氟酸
亚硝甲酸冰醋酸
碳酸氢硫氢氰酸
三、全球性的环境问题——酸雨
(一)酸雨
1、定义:国际上把PH值小于的雨水称为酸雨
1.开发新能源,如氢能,太阳能,水能,潮汐能,地热能等
2.使用燃煤脱硫技术,减少二氧化硫排放
3.工业生产排放气体处理后再排放
4.少开车,多乘坐公共交通工具出行
5.使用天然气等较清洁能源,少用煤
三、二氧化硫的性质
(一) 物理性质:
状态:气体
颜色:无色
气味:有刺激性
毒性:有毒
沸点:-10℃
密度:比空气大
溶解度:易溶于水(在常温、常压下,1体积水大约能溶解40体积的SO2 。
1、具有酸性氧化物的通性:
⑴ SO2与H2O 的反应:
实验现象:
试管中的水面上升,滴入紫色石蕊试液后,溶液变红。
实验结论:
SO2溶于水后形成的溶液显酸性。
反应方程式:
结论:SO2是亚硫酸的酸酐
H2SO3是一种二元酸,与碱反应时:
NaOH比较少,生成NaHSO3 ;
NaOH比较多,生成Na2SO3
酸性:H2SO3(中强酸)> H2CO3(弱酸)
(2)能与碱反应生成盐和水。
n(SO2) :n(NaOH) = 1 : 2
SO2 + 2 NaOH →Na2SO3 + H2O
n(SO2) : n(NaOH) = 1 : 1
SO2 + NaOH → NaHSO3
SO2 + 2Ca(OH)2 → CaSO3↓ + H2O
CaSO3 + SO2+ H2O → Ca(HSO3)2
CO2 + 2Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
CaCO3 + CO2+ H2O→ Ca(HCO3)2
不能用澄清石灰水来鉴别二氧化硫和二氧化碳
实验室制取SO2时,常选择碱液吸收尾气,防止空气污染
(3)跟碱性氧化物的反应
SO2+Na2O→Na2SO3
SO2 +CaO→CaSO3(钙基固硫)
2. SO2的氧化还原反应:
①弱氧化性: SO2 + 2H2S → 3S↓ + 2H2O
②较强还原性:
催化剂
2SO2 + O2 2SO3
SO2 + X2 +2H2O→ H2SO4 + 2HX
*5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O →K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4
SO2还可使酸性KMnO4溶液褪色。
的漂白性:(特殊化学性质)
SO2能与有色色素结合成不稳定的无色物质而具有漂白性.它可以用来漂白纸浆、毛、丝、草编制品等。
受热或长期放置颜色会恢复
二氧化硫的化学性质
漂白性的比较
4、二氧化硫的制法:
实验室制法
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2↑
工业制法
4FeS2 +11O2 高温→ 2Fe2O3 + 8SO2 +Q
既具有氧化性又具有还原性,请你判断能否用浓硫酸来干燥SO2说明你的理由.(浓硫酸具强氧化性)
能。
因为硫元素在+4和+6价之间无其它的化合价,因此这两者之间不能发
生氧化还原反应.
即含同种元素两种物质间若不存在中间价态时,它们就不能发生氧化还原反应.
亚硫酸和亚硫酸盐
1. 亚硫酸
⑴弱酸性
⑵不稳定性
⑶还原性
2H2SO3 + O2 = 2H2SO4
2. 亚硫酸盐
2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4
亚硫酸和亚硫酸盐比二氧化硫有更强的还原性三氧化硫
标准状况下1mol SO3所占的体积不为22.4L。