第11讲硫及其化合物
一、硫和硫的氧化物
1.硫
硫元素在元素周期表中位于第三周期ⅥA族。硫元素广泛存在于自然界，游离态的硫存在于地壳附近或地壳的岩层里。化合物的硫主要以硫矿石和硫酸盐的形式存在。硫俗称_硫*，是一种淡*色晶体，质脆，易研成粉末，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2(用于洗涤沾有硫的容器)。硫原子最外层6个电子，较易得电子，表现较强的氧化性。
2.二氧化硫
SO2是无色而有刺激性气味的有*气体，密度比空气大，容易液化，易溶于水。
④将SO2逐渐通入Ca(OH)2溶液中先有白色沉淀生成，后沉淀消失，与CO2逐渐通入Ca(OH)2溶液实验现象相同，所以不能用石灰水来鉴别SO2和CO2。
⑤酸雨产生的原因在工业城市中主要是由含硫煤的燃烧引起的，在煤中加入少量生石灰对煤进行脱硫处理，少用原煤作燃料，开发新能源，都能减少SO2排放。
⑥实验室常用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中混有二氧化硫，有关化学方程式：SO2+NaHCO3=NaHSO3＋CO2，不能用饱和碳酸钠溶液的原因是碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠。
3.三氧化硫
三氧化硫是一种没有颜色易挥发的晶体；具有酸性氧化物的通性，遇水剧烈反应生成硫酸并放出大量的热。
4.酸雨的形成和防治
酸雨的形成是一个十分复杂的大气化学和大气物理过程。酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质，其中又以硫酸为主。从污染源排放出来的SO2、NOx（NO、NO2）是酸雨形成的主要起始物，因为大气中的SO2在光照、烟尘中的金属氧化物等的作用下，经氧化、溶于水等方式形成H2SO4，而NO被空气中氧气氧化为NO2，NO2直接溶于水形成HNO3，造成了雨水pH值降低，便形成了酸雨。
酸雨危害：①直接引起人的呼吸系统疾病；②使土壤酸化，损坏森林；③腐蚀建筑结构、工业装备，电信电缆等。
酸雨防治与各种脱硫技术：要防治酸雨的污染，最根本的途径是减少人为的污染物排放。因此研究煤炭中硫资源的综合开发与利用、采取排烟脱硫技术回收二氧化硫、寻找替代能源、城市煤气化、提高燃煤效率等都是防止和治理酸雨的有效途径。目前比较成熟的方法是各种脱硫技术的应用。
例题1、下列说法正确的是。
①类比Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与S反应生成Fe2S3A
②硫在空气中的燃烧产物是SO2，在纯氧中的燃烧产物是SO3
③二氧化硫可广泛用于食品的漂白
④SO2有漂白性，所以SO2可使溴水褪色
⑤SO2气体通入BaCl2溶液产生白色沉淀BaSO3
⑥二氧化硫作纸浆漂白剂的过程中没有发生化学变化
⑦因为SO2具有氧化性，故可用于漂白纸浆
二、硫酸
1.物理性质：浓硫酸是一种无色粘稠状液体。硫酸是一种高沸点无挥发性的强酸，溶于水，能以任意比和水混溶。浓硫酸溶于水时会放出大量的热。
（1）浓硫酸具有很强的腐蚀性，若实验时不小心溅到皮肤上，应先用布擦干，后用小苏打溶液冲洗，不能直接用大量清水冲洗；若实验时滴落在桌面上，则先用布擦干，再用水进行冲洗。
（2）浓H2SO4稀释的方法是：将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。
例题2、下列说法正确的是。
①配制稀硫酸的操作是先将浓硫酸加入烧杯中，后倒入蒸馏水A
②常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下铁与浓硫酸一定没有发生化学反应
③NaCl与浓H2SO4加热可制HCl，推测NaBr与浓H2SO4加热可制HBr
④浓H2SO4溅到皮肤上时立即用稀NaOH溶液冲洗
⑤浓H2SO4滴入蔗糖固体中，将产生的气体通入溴水，溴水褪色，说明浓硫酸具有脱水性、氧化性
⑥浓硫酸具有强氧化性，所以浓硫酸不可用于干燥H2和CO
⑦稀硫酸没有氧化性，一般不能发生氧化还原反应
⑧浓硫酸使蓝矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末，体现了浓硫酸的强氧化性
⑨铜片溶于热的浓硫酸，体现了浓硫酸的酸性和强氧化性
鉴别浓硫酸和稀硫酸的实验方案设计
1．硫在自然界的循环过程如图所示。下列说法中，不正确的是
A．火山喷发、森林火灾不会产生SO2
B．氢、氧两种元素共同参与硫的循环
C．工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放
D．硫在自然界的循环过程中，涉及了氧化还原反应
2．下列关于硫及其化合物说法正确的是
A．硫粉和铜粉共热时反应生成黑色的硫化铜
B．浓硫酸具有吸水性，可以干燥H2S、SO2等气体
C．FeSO4可用于生产防治缺铁性贫血的药剂
4．向蔗糖固体中滴加浓硫酸，观察到蔗糖变黑，体积膨胀，放出气体等现象，下列叙述错误的是
A．上述过程中温度升高
B．体积膨胀的主要原因是固体碳受热膨胀所致
C．蔗糖生成碳，再生成二氧化碳
D．放出的气体用NaOH溶液吸收，可能得到5种盐
5．物质类别和核心元素的价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图是某元素的“价类二维图”，其中单质b是*色固体，f、h均为正盐，且焰色都是*色。下列说法不正确的是
A．d能使品红溶液褪色B．a和c反应可以生成b
C．e的浓溶液可用铝槽车运输D．h的水溶液呈碱性
6．宋代张杲《医说》记载：每每外出，用雄*桐子大，在火中烧烟薰脚绷、草履、领袖间，以消*灭菌，防止疫菌通过衣物的接触而传染。下列说法错误的是
A．雄*中硫的价态为－2价
B．古代烟熏的消*原理与H2O2、酒精相同
C．人们佩戴的药剂香囊具有驱虫抑疫、防病保健等功效
D．生活中也可使用火、盐水消*器具
7．铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是分析化学常用的基准试剂，其制备过程如图所示。下列分析不正确的是（）
A．过程Ⅰ发生的反应：2NH4HCO3＋Na2SO4=2NaHCO3↓＋(NH4)2SO4
B．向铵明矾溶液中逐滴加入NaOH溶液，先后观察到：刺激性气体逸出→白色沉淀生成→白色沉淀消失
C．检验溶液B中阴离子的试剂仅需BaCl2溶液
D．若省略过程Ⅱ，则铵明矾的产率明显降低
8．用如图所示仪器(内含物质)组装成实验装置，可验证木炭与浓H2SO4反应生成CO2，下列有关说法正确的是（）
A．上述装置连接的正确顺序是A→E→F→C→D→B
B．SO2和CO2都可与澄清石灰水反应，且原理相同
C．只需观察到乙中澄清石灰水变浑浊这一个现象，即可验证生成CO2
D．将SO2通入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，体现SO2的漂白性
9．碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟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(如图装置)，下列有关说法正确的是（）
A．洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡
B．洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡
C．在Z导管出来的气体中没有二氧化碳
D．在Z导管口排出无色气体
10．一定量的锌与mL18.5molL﹣1的浓H2SO4充分反应后，锌完全溶解，同时生成标准状况下的气体33.6L．将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液中c（H+）=0.1molL﹣1．则生成的气体中SO2和H2的体积比为（
）
A．1：2B．2：1C．1：4D．4：1
11．下列有关铜与过量浓硫酸反应的实验说法不正确的是()
A．喷有碱液的棉花是为了防止SO2污染环境
B．将水注入反应后冷却的试管a中，溶液变为蓝色
C．铜片表面先发黑，反应完全后试管a底部有白色固体
D．反应的化学方程式是Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
12．下列依据实验方案和现象对浓硫酸性质做出的判断合理的是
A．由I可知，浓硫酸具有脱水性B．由I可知，浓硫酸具有弱酸性
C．由II可知，浓硫酸具有强氧化性D．由II可知，浓硫酸具有吸水性
13．两个化学兴趣小组进行了以下探究活动：
第一组：为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，称取铁钉(碳素钢)12.0g放入30.0mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。甲同学取mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得到干燥固体4.66g。分析上述实验中SO2体积分数的结果。甲同学认为气体Y中还可能含有H2和CO2气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。
(1)写出产生CO2的化学方程式_____________。
(2)装置A中试剂的作用是______，反应的离子方程式________。
(3)如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是____________。
(4)简述确认气体Y中含有CO2的实验现象__________。
第二组：拟用下列装置定量分析空气中SO2的含量：
(5)KMnO4溶液中导管末端做成球状多孔结构的作用是________。
(6)该实验中已经知道的数据有气体流速aL/min、酸性KMnO4溶液的体积bL，其浓度为cmol/L。若从气体通入到紫色恰好褪去，用时5分钟。则此次取样处的空气中二氧化硫含量为___g/L
14．硫酸是化工行业广泛应用的基础原料，某化学兴趣小组为探究浓硫酸所具有的一些特殊性质，进行如下有关实验。
实验一：浓硫酸与铜反应
(1)装置A中发生反应的化学方程式为___________________________________；
当反应转移0.2mol电子时，生成气体在标况下的体积为____L，被还原的硫酸为____mol
(2)装置D中试管口放置的棉花浸有NaOH浓溶液，其作用是_________________；
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中由于气压增大引发的现象是___，B中应放置的溶液是________。
A．水B．酸性KMnO4溶液
C．浓溴水D．饱和NaHSO3溶液
实验二：浓硫酸与碳反应，并验证反应生成的气体产物
(4)冯同学认为按照甲、丙、丁、乙的装置顺序，即可验证产物为SO2和CO2，那么丁中酸性KMnO4溶液的作用是______________；
(5)陈同学认为丙装置要使用两次才能确保检验气体产物的准确性，如按该同学所说，气流由左向右流向，连接上述装置的正确顺序是(填各接口字母)：
A——________________________________________________________——B；能说明气体产物中有CO2的实验现象是①__________________②____________________。
15．如图的实验装置可用于研究SO2转化为SO3的转化率。已知：SO3的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃处为SO2气体发生装置，C处为SO2与O2反应的装置。
完成下列填空：
(1)A处的化学反应方程式为___，所用的硫酸一般为___(此处填98%的硫酸溶液、70%的硫酸溶液或30%的硫酸溶液)。
(2)根据实验需要，应该在D、E处连接合适的装置。请从图中选择，将所选装置的序号填入相应的空格，D：___，E：____。
(3)用12.6gNa2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验，当A处反应结束时，再继续通入一段时间，最后测得E处装置增重1.28gSO2，则此时SO2的转化率为____%。
(4)若Na2SO3变质，会影响到SO2的转化。现欲检验某Na2SO3样品是否变质，你的方法是___。
(5)以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收该尾气，而且能防止倒吸的是___。
16．随着现代工业的快速发展，SO2烟气的排放量急剧增加。将SO2还原为硫磺是目前烟气脱硫研究的热点。根据SO2的反应状态，将SO2还原法分为气相还原法和液相还原法。
Ⅰ.气相还原法—固体还原剂直接还原法
固体还原剂直接还原法是指在一定温度下（℃～℃）将SO2烟气通过固体还原剂，使SO2中的氧原子转移到固体还原剂上，从而实现SO2的还原，其流程如下：
（1）再生塔中生成的物质______（填化学式）可在流程中循环使用。
（2）脱硫塔中发生反应的化学方程式为________。脱硫过程中，当产生48g单质S2时，转移电子的物质的量为______mol。
Ⅱ.液相还原法—液相催化歧化制硫法
V.MPetrusevski等人用作为催化剂，在常温下，将NaHSO3进行液相催化回收硫磺的工艺如下：
（3）下列仪器中，“操作”时不需要用到的是______（填标号）。
参考答案
例题1、⑨
硫单质的氧化性较弱，与变价金属反应时一般生成低价态金属硫化物(和Cl2与变价金属的反应情况相反)，如FeS、Cu2S等，①错误；硫燃烧时产物是SO2，无论O2是否过量，均不会生成SO3，②错误；二氧化硫有*，严禁用于食品漂白，③错误；漂白性是指使有机色质褪色，SO2使溴水褪色体现了二氧化硫的还原性，④错误；由于亚硫酸的酸性比盐酸弱，BaSO3可溶于盐酸，故不会生成沉淀，⑤错误；二氧化硫和有色物质化合使之生成无色物质，⑥错误；SO2用于漂白纸浆是利用其与某些有色物质作用，生成不稳定的无色物质，不是氧化性，二氧化硫与硫化氢反应生成S单质和水，表现氧化性，⑦错误；煅烧FeS2可以得到氧化铁和二氧化硫，但SO2和H2O反应生成H2SO3，⑧错误；氯化氢能够与饱和亚硫酸氢钠反应，被吸收，二氧化硫不反应，⑨正确；SO2在酸性环境中能被Ba(NO3)2氧化成硫酸钡，则SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液只得到BaSO4白色沉淀，⑩错误；SO2与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙和水，与碳酸氢钠反应生成CO2、水和亚硫酸钠，氢氧化钙与碳酸氢钠反应生成碳酸钙、碳酸钠和水或碳酸钙、氢氧化钠和水，正确；生成CuCl白色沉淀，铜的化合价降低，必然有一种元素的化合价升高，只能是SO2中＋4价的硫被氧化，正确。
例题2、⑤⑨
浓硫酸稀释应该将浓硫酸倒入水中，①错误；铁在常温下在浓硫酸中钝化，发生了化学反应，②错误；浓硫酸氧化性很强，会将HBr氧化为Br2，③错误；浓硫酸溅到皮肤上应立即用干布擦掉，不能用稀氢氧化钠溶液冲洗，④错误；浓硫酸有脱水性，能够使蔗糖脱水碳化，然后浓硫酸与产生的C单质发生氧化还原反应，生成CO2、SO2、H2O，在③中与溴水反应:Br2＋2H2O+SO2=H2SO4+2HBr。因此证明了浓硫酸具有脱水性、氧化性，⑤正确；浓硫酸虽然具有强氧化性，但不能氧化H2，CO，因而可干燥H2、CO，⑥错误；稀硫酸溶液中的H＋可氧化活泼的金属，⑦错误；体现浓硫酸的吸水性，⑧错误；铜片溶于热的浓硫酸，生成硫酸铜体现了浓硫酸的酸性，生成二氧化硫体现了强氧化性，⑨正确；在未知液中加入BaCl2溶液，产生的白色沉淀可能是BaSO4，也可能是AgCl，二者都不溶于稀HNO3，⑩错误；NaCl溶液中SO的方法是加入BaCl2溶液而不是Ba(NO3)2，否则会使溶液中引入杂质NO，错误；H＋、NO具有强氧化性，能将SO氧化成SO，故C项不能确定溶液中是否含有SO，错误。
1．AA．由图分析可知火山喷发、森林火灾都会产生SO2，A错误；
B．动植物和微生物残体的腐败会产生H2S，H2S被氧化物SO2，所以氢、氧两种元素参与硫的循环，B正确；
C．工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放，可以减少二氧化硫生成，降低酸雨的形成，C正确；
D．由图可知：H2S→SO2，有化合价变化，属于氧化还原反应，所以硫在自然界的循环过程中，涉及了氧化还原反应，D正确。
答案A。
2．CA.Cu与S加热时产物为硫化亚铜，故A错误；
B.浓硫酸有强氧化性，硫化氢有强的还原性，两者能发生氧化还原反应，不能用浓硫酸干燥硫化氢，故B错误；
C.硫酸亚铁能治疗缺铁性贫血，可用于生产防治缺铁性贫血的药剂，故C正确；
D.某溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，可能是硫酸钡沉淀，也能是氯化银沉淀，不能证明原溶液中含有硫酸根，故D错误；
故选：C。
3．CA.S燃烧产生SO2，不能产生SO3，A错误；
B.酸雨中主要含有H2SO3、H2SO4，与土壤中的金属氧化物反应后，硫元素以硫酸盐、亚硫酸盐的形式进入土壤中，B错误；
C.煅烧石灰石会产生CaO，CaO是碱性氧化物，与酸性氧化物反应产生盐，使硫进入到炉渣中，从而减少了SO2的排放，C正确；
D.溶液中含有Ag+、SO42-都会产生上述现象，因此不能确定一定含有SO42-，D错误；
故合理选项是C。
4．B浓硫酸具有强烈的脱水性，使蔗糖脱水后，C与浓硫酸发生氧化还原反应生成二氧化碳、二氧化硫，则蔗糖变黑，体积膨胀，并放出刺激性气味气体，体现浓硫酸具有脱水性和氧化性，据此分析解答。
A．蔗糖的脱水反应是放热反应，反应后温度升高，故A正确；
B．体积膨胀的主要原因是反应生成了气体，使得生成的固体碳疏松多孔，体积膨胀，故B错误；
C．蔗糖脱水时先碳化，生成碳，生成的碳再与浓硫酸反应生成二氧化碳，故C正确；
D．放出的气体中含有二氧化碳、二氧化硫，用NaOH溶液吸收，可能得到碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠，亚硫酸钠比较容易被氧化，因此溶液中可能存在硫酸钠，因此可能出现5种盐，故D正确；
故选B。
5．A单质b是*色固体，则b是S元素，故该“价类二维图”是S元素的，f、h均为正盐，且焰色都是*色，则f为Na2SO4，h为Na2SO3，故a为H2S、b为S、c为SO2、d为SO3，e为H2SO4，g为H2SO3，f为Na2SO4，h为Na2SO3。
A.由分析可知，d为SO3，因为SO2具有漂白性，才会使品红溶液褪色，非SO3，A错误；
B.a为H2S、c为SO2，两者反应方程式为：2H2S+SO2=2S↓+2H2O，有S生成即为b，B正确；
C.e为H2SO4，浓硫酸与铝槽常温下发生钝化反应，可用铝槽车运输，C正确；
（3）装置B的作用是贮存多余的气体，则B中应放置的溶液不能溶解或吸收二氧化硫，酸性高锰酸钾溶液和溴水均能氧化二氧化硫，二氧化硫易溶于水，所以B中溶液应该是饱和的亚硫酸氢钠溶液，答案选D；当D处有明显的现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中由于气压增大引发的现象是溶液倒流回长颈漏斗中。
（4）由于二氧化硫和二氧化碳均是酸性氧化物，都能使澄清石灰水先变浑浊后澄清，则检验二氧化碳之前要首先除去二氧化硫，即丁中酸性KMnO4溶液的作用是除去CO2中的SO2；
（5）由于二氧化硫能干扰二氧化碳，则检验二氧化碳之前要首先除去二氧化硫，且还需要检验二氧化硫是否除尽，则按气流由左向右流向，连接上述装置的正确顺序是ACDFECDB；能说明气体产物中有CO2的实验现象是第二个丙装置不褪色，乙中生成白色沉淀。
15．（1）Na2SO3(s)+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O；70%硫酸溶液（2）③；④（3）80%（4）取待测样品少许于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，先滴入足量稀盐酸，再滴加氯化钡溶液，如有白色沉淀生成，则证明样品变质，若无白色沉淀生成，证明样品未变质（5）②④
(1)A处的化学反应方程式为Na2SO3(s)+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O，浓硫酸的浓度不需要太大，可选70%的硫酸溶液，故答案为：Na2SO3(s)+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O；70%的硫酸溶液；
(2)SO3的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃，当温度低于16.8℃时，三氧化硫以晶体状态存在，二氧化硫、三氧化硫的尾气处理用碱吸收，可知D中选③冷却，E中选④吸收未反应的二氧化硫，故答案为：③；④；