化学自习室移动版

一、硫

1、“位－构－性”

(1)位置：第三周期VIA族。

(2)结构：

(3)性质：(预测)

①氧化性：最外层能得2电子，反应后显－2价，显示为氧化性。

与金属钠反应：生成Na₂S。与金属铝反应：生成Al₂S₃。

②还原性：自然界中能看到稳定的＋6价，＋4价也偶尔看到，－2价反而很少见，说明硫具有较强的还原性。

与F₂反应：生成SF₆。与O₂反应：生成SO₂。

③氧化性比较：比氯的氧化性差，比氧的氧化性差。【推理】

2、物理性质(先列举各种可能，再一一确认)

颜色：，状态：，密度：，溶解性：。熔沸点，硬度：，导电性：。气味：，毒性：。……

有些性质需要查资料(教材)，有些性质需要推理，有些性质需要默认。

【记忆性知识】颜色：黄色，状态：晶体，密度：是水的两倍左右(水溶液中生成时会产生黄色沉淀)，溶解性：难溶于水、微溶于酒精、易溶于CS₂。

【推理性知识】熔沸点不高，硬度：不大，导电性：不导电。

固体硫由分子构成，分子之间为分子间作用力，所以熔沸点不高，硬度不大。

硫是非金属，也不处于金属与非金属的交界处，固体由分子构成，没有自由移动的离子或电子，所以不能导电。

【默认知识】气味：无，毒性：无。

没有提到的知识，是不具有特殊性的，要按普通化进行类比。这样才能快速做到学少而会多。

3、化学性质(从金属、非金属、氧化物、酸、碱、盐等角度分析)

(1)与金属反应：S显示为氧化性，氧化性不如Cl₂和O₂，与Fe、Cu生成低价化合物。

Fe＋SFeS，2Cu＋SCu₂S

硫和汞常温下能反应：Hg＋S=HgS，可以用硫处理泄露的汞。

(2)与非金属反应：

S若与强氧化性非金属反应，显示为还原性。

S＋O₂SO₂

S若与还原性非金属反应，显示为氧化性。

H₂＋SH₂S

(3)与氧化物反应：

与水在常温或加热时，均不反应。

与强氧化性氧化物SO₃、N₂O₅等反应：

S＋2SO₃(g)3SO₂

(4)与酸反应：

与强氧化性酸反应，显示还原性。

【推理】S＋2H₂SO₄(浓)=3SO₂↑＋2H₂O

【推理】S＋6HNO₃(浓)= H₂SO₄＋6NO₂↑＋2H₂O(也有SO₂生成的可能)

与强还原性酸HI不能反应，原因是S的氧化性不如I₂。

(水溶液中粒子的氧化性：MnO₄^－＞Cl₂＞Br₂＞Fe^3＋＞I₂＞S)

(5)与热的强碱溶液反应：碱没有氧化性和还原性，S自身氧化还原。

【推理】3S＋6NaOH2Na₂S＋Na₂SO₃＋3H₂O

(6)与盐反应：

与强氧化性的盐反应，显示还原性。

S能慢慢溶解到酸性KMnO₄溶液(含稀H₂SO₄)中：

【推理】5S＋6KMnO₄＋4H₂SO₄=3K₂SO₄＋6MnSO₄＋4H₂O

有时，也能显示氧化性，例如黑火药反应：“一硫二硝三碳”

S＋2KNO₃＋3CK₂S＋N₂↑＋3CO₂↑

二、二氧化硫

1、物理性质

颜色？状态？气味？毒性？溶解性？密度？

除了密度，只能根据生活经验和看教材。

无色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水，1体积的水可以溶解40体积的SO₂。

【推理】密度比空气的大。

2、化学性质

(1)SO₂是酸性氧化物。

①溶于水后，少量SO₂能和水反应生成H₂SO₃(二元弱酸)

SO₂＋H₂O⇌H₂SO₃

②与NaOH溶液反应能生成两种盐。

【推理】SO₂＋2NaOH(过量)=Na₂SO₃＋H₂O

SO₂＋NaOH(少量)=NaHSO₃

③CaSO₃难溶于水。通入澄清石灰水的现象与CO₂相似：

【推理】先产生白色沉淀，后来沉淀慢慢溶解。

先后发生的反应为

SO₂＋Ca(OH)₂=CaSO₃↓＋H₂O

CaSO₃↓＋H₂O＋SO₂=Ca(HSO₃)₂

BaSO₃也难溶于水。SO₂通入Ba(OH)₂溶液中的现象也与CO₂相似。

(2)SO₂的氧化还原能力。

分析SO₂中S的价态：＋4价，在自然界中不常见，不能稳定存在。旁边有更稳定的＋6价，也有较稳定的0价。所以既能显示出强还原性，又能显示出一定的氧化性。

①还原性：

在气体环境中会被O₂氧化为SO₃。

2SO₂＋O₂2SO₃

在水溶液中会被氧化剂氧化为SO₄^2－。

A、SO₂与Cl₂同时通入水中：

【推理】SO₂＋Cl₂＋2H₂O=H₂SO₄＋2HCl(Br₂、I₂也可以)

B、SO₂通入酸性KMnO₄溶液(含稀H₂SO₄)中：

【推理】5SO₂＋2KMnO₄＋2H₂O=K₂SO₄＋2MnsO₄＋3H₂SO₄

C、SO₂通入H₂O₂中：

【推理】SO₂＋H₂O₂=H₂SO₄

②氧化性：能与H₂S反应

【推理】SO₂＋2H₂S=3S＋2H₂O

(3)SO₂有漂白性

①漂白原理：与某些有色物质生成不稳定的无色物质。

②不是强氧化剂，不是利用强氧化性漂白，与次氯酸、过氧化钠不同。

③漂白结果不稳定，加热时漂白结果容易被破坏，颜色会恢复。

④常用的实验试剂为品红溶液，漂白后变为无色，加热后又变为红色。这种试剂可以检测SO₂。

⑤紫色石蕊试液中通入SO₂，溶液只变为红色，不褪色。

(4)SO₂有杀菌消毒能力

可以用作食品的添加剂。又由于具有强还原性，同时可做抗氧化剂，防止食品的氧化变质。

葡萄酒中添加有SO₂。

但SO₂有一定的毒性，使用范围和用量有严格限制。

3、可逆反应：

(1)定义：在同一条件下，既能向正方向进行，又能向逆方向进行的反应，叫可逆反应。

(2)已经学过的反应有：

2SO₂＋O₂2SO₃

SO₂＋H₂O⇌H₂SO₃

CO₂＋H₂O⇌H₂CO₃

H₂＋I₂2HI

(3)可逆反应可以从逆向开始。

2SO₃2SO₂＋O₂

(4)可逆反应的反应物不能完全反应。

例如，2mol SO₂和2mol O₂在催化剂和加热的条件下，充分反应，生成的SO₃的物质的量小于2mol。

三、三氧化硫和硫酸

1、SO₃是酸性氧化物，对应的酸是H₂SO₄。

(1)SO₃遇水完全反应生成H₂SO₄。

SO₃＋H₂O=H₂SO₄

(2)SO₃与碱性氧化物，碱能反应

SO₃＋CaO=CaSO₄

SO₃＋2NaOH=Na₂SO₄＋H₂O

2、硫酸的工业制取

4FeS₂＋11O₂2Fe₂O₃＋8SO₂

3、硫酸的性质

(1)纯硫酸

纯净的硫酸在常温下为透明无色油状液体。熔点10.3℃，沸点337℃。与水以任意比互溶。难挥发。

纯硫酸中H₂SO₄以分子形式存在，分子之间有氢键，不发生电离，液体状态时不导电。

(2)稀硫酸

高中阶段认为在稀硫酸中，H₂SO₄中两个H完全电离为H^＋，显示为强酸性。

与活泼金属、碱性氧化物、碱、弱酸盐、可溶性钡盐等发生反应。

(3)浓硫酸

一般指质量分数为98.3%的硫酸水溶液，其密度为1.84g/cm³。

①有吸水性

吸收周围环境中的水分，或将结晶水合物中的结晶水吸收。

可以用作干燥剂。

②有脱水性

将化合物中H和O按2：1的比例脱去。

浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布、木材等脱水。

【实验】蔗糖与浓硫酸的脱水实验

过程中放热，有脱水和氧化，产生大量气体，有刺激性气味，形成黑面包状固体。

分析：脱水过程是C₁₂H₂₂O₁₁12C＋11H₂O。为什么会有大量气体产生呢？

【推理】有SO₂产生，浓硫酸起了氧化作用，同时C被氧化，生成CO₂。

C＋2H₂SO₄(浓)CO₂↑＋2SO₂↑＋2H₂O

③有强氧化性，能氧化大多数金属和部分非金属。

注意：浓硫酸遇铁、铝有钝化现象，这是化学现象，使金属表面形成致密氧化膜后阻碍了内部金属的反应，导致反应停止。

铜能与热的浓硫酸反应：

【实验】铜与浓硫酸的反应

现象：铜丝上有气泡生成，品红溶液褪色，紫色石蕊溶液变红。将反应后的溶液小心倒入水中，水变为蓝色。这些现象可推理出：

Cu＋2H₂SO₄(浓) CuSO₄＋SO₂↑＋2H₂O

此反应不能写成离子方程式。浓硫酸中H₂SO₄绝大多数没有发生电离，反应后的CuSO₄主要以固体形式存在于反应体系中。

这个反应说明，浓硫酸的氧化性比稀硫酸(H^＋)的氧化性强。

【提醒】由于浓硫酸有强氧化性，有些还原性气体不能被浓硫酸干燥：HI、H₂S、HBr等。

④有难挥发性

用NaCl和浓硫酸可以制易挥发的氯化氢。

2NaCl^＋ H₂SO₄(浓) Na₂SO₄＋2HCl↑

四、几种硫酸盐，硫酸根离子的检验

1、几种硫酸盐

(1)CaSO₄：自然界中常以石膏CaSO₄·2H₂O形式存在。加热到150℃时会失去大部分结晶水变为熟石膏2CaSO₄·H₂O。

2CaSO₄·2H₂O2CaSO₄·H₂O＋3H₂O

熟石膏与水混合后会很快凝固，变为石膏。

2CaSO₄·H₂O＋3H₂O=2CaSO₄·2H₂O

可以用来制作模型、石膏绷带，可以用于调节水泥的硬化速度。

(2)BaSO₄：自然界中以重晶石(BaSO₄)的形式存在。不容易溶于水和酸，不易被x射线透过，在医疗上可以用作“钡餐”。

用BaSO₄制可溶性的Ba(OH)₂、BaCl₂、Ba(NO₃)₂等的方法如下：

先将BaSO₄与木炭在一起高温反应制BaS。

BaSO₄＋4CBaS＋4CO↑

再用BaS与H₂O(水解)、HCl等反应。

2BaS＋2H₂O=H₂S↑＋Ba(Hs)₂

BaS＋2HCl=H₂S↑＋BaCl₂

(3)CuSO₄：硫酸铜是白色粉末，结合水后会生成蓝色晶体胆矾(CuSO₄·5H₂O)。可以利用硫酸铜检验酒精中是否含有水。

胆矾和石灰乳混合制成波尔多液，可用作农药。

2、SO₄^2－的检验方法

(1)【实验】向稀硫酸、Na₂SO₄溶液、Na₂CO₃溶液中加入少量BaCl₂溶液，观察现象。然后再分别加入少量稀盐酸，振荡，观察现象。

SO₄^2－的检验方法：先在溶液中加少量稀盐酸，再加少量BaCl₂溶液。若有白色沉淀，则有SO₄^2－。

加盐酸是为了排除CO₃^2－或Ag^＋等的干扰。

(2)不能因为避开Ag^＋而将盐酸改为稀硝酸或将BaCl₂改为Ba(NO₃)₂，因为加盐酸和BaCl₂还能排除SO₃^2－的干扰。若改为稀硝酸或Ba(NO₃)₂，SO₃^2－会被氧化为SO₄^2－。

3、粗盐的提纯(实验设计)

粗盐中含有Na₂SO₄、MgCl₂、CaCl₂等。如何除去这些杂质？

(除杂的物质加入量是稍过量的)

三个问题：除去这些杂质用什么？过量的杂质怎么办？加入的顺序是否有说法？

加入顺序：先将粗盐溶于水，加入稍过量的BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃(保证Na₂CO₃在BaCl₂之后加入即可)，充分反应后过滤、洗涤，再在滤液中加稍过量的稀盐酸，蒸发滤液得到晶体即可。

五、不同价态含硫物质的转化

1、自然界中不同价态的硫的存在形态、位置、转化

自然界中不同价态的硫的转化：

2、不同价态含硫物质的价类二维图

3、实验室中不同价态含硫物质的转化：

(1)几个规则：

①在实验室环境中，硫的＋6价最稳定，其次是0价。但在岩层深处，－2价最稳定。

②－2一般被氧化为0。氧气过量的气态体系中可能被氧化为＋4(SO₂)。

③溶液中：0、＋2、＋4一般被强氧化剂氧化为＋6。

④歧化反应一般生成两侧相邻价态，归中反应生成中间价态。

⑤同种元素的同种价态有相似的氧化还原能力。

⑥中间价态的既有氧化性，又有还原性。最高价的只有氧化性，最低价的只有还原性。

⑦环境对氧化还原能力有影响。环境指溶液的酸碱性或空气中的氧气的氧化氛围等。

(2)不同价态的硫及对应的常见物质及反应(所有反应采用【推理】)

①H₂S溶液、Na₂S溶液、NaHS溶液都能被氯气氧化。

H₂S＋Cl₂=S↓＋2HCl

Na₂S＋Cl₂=S↓＋2NaCl

NaHS＋Cl₂=S↓＋NaCl＋HCl

②H₂S可燃，氧气不足时生成S，氧气充足时生成SO₂。

2H₂S＋O₂2S＋2H₂O

2H₂S＋3O₂2SO₂＋2H₂O

③热的Na₂SO₃溶液与S能反应。

Na₂SO₃＋S Na₂S₂O₃

Na₂S₂O₃溶液中加入盐酸有浑浊出现，有刺激性气味气体生成。

Na₂S₂O₃＋2HCl=S↓＋SO₂↑＋2NaCl＋H₂O(提示：HCl无明显氧化还原能力)

Na₂S₂O₃溶液中通入氯气能反应。

Na₂S₂O₃＋4Cl₂＋5H₂O= Na₂SO₄＋H₂SO₄＋8HCl

④Na₂SO₃溶液敞口放置在空气中，易被氧化。

2Na₂SO₃＋O₂=2Na₂SO₄

Na₂S溶液敞口放置在空气中，易被氧化，现象是出现浑浊。

2Na₂S(aq)＋O₂＋2H₂O=2S↓＋4NaOH

这些溶液及对应的固体都要密封保存。

⑤Na₂S溶液中通入SO₂有浑浊出现。

2Na₂S＋3SO₂=3S↓＋2Na₂SO₃

Na₂S与Na₂SO₃的混合溶液中滴入盐酸有浑浊出现。

2Na₂S＋Na₂SO₃＋6HCl=3S↓＋6NaCl＋3H₂O

⑥Na₂SO₃遇到稀盐酸和稀硝酸的不同

Na₂SO₃＋2HCl=2NaCl＋SO₂↑＋H₂O

3Na₂SO₃＋2HNO₃=3Na₂SO₄＋2NO↑＋H₂O

4、化学实验设计

(1)什么是化学实验设计：

实验者在实施化学实验之前，根据一定的实验目的，运用化学知识与技能，按照一定的实验方法，对实验的原理、试剂、仪器、步骤和方法等所进行的规划。

(2)化学实验设计的几个原则：

科学性、可行性、安全性、绿色化原则。

(3)化学实验设计方案包括：

实验课题、实验目的、实验原理、实验仪器与试剂、实验步骤及注意事项、实验数据及处理、实验结论与讨论等。