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一、硫及其重要化合物的主要性质及用途:
:
(1)物理性质:硫为淡黄色固体;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2(用于洗去试管壁上的硫);硫有多种同素异形体:如单斜硫、斜方硫、弹性硫等。
(2)化学性质:硫原子最外层6个电子,较易得电子,表现较强的氧化性。
①与金属反应(与变价金属反应,均是金属氧化成低价态)
加热
2Na+S===Na2S(剧烈反应并发生爆炸)
加热
2Al+3SAl2S3(制取Al2S3的唯一途径)
加热
Fe+SFeS(黑色)
2Cu+SCu2S(黑色)
点燃
②与非金属反应
S+O2SO2
S+H2H2S(说明硫化氢不稳定)
加热
③与化合物的反应
加热
S+6HNO3(浓)H2SO4+6NO2↑+2H2O
加热
S+2H2SO4(浓)2SO2↑+2H2O
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O(用热碱溶液清洗硫)
(3)用途:大量用于制造硫酸、硫化天然橡胶,也用于制药和黑***。三药一柴:医药、***、农药、和火柴的原料。
:
①硫化氢的物理性质:
H2S是无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体;能溶于水,密度比空气略大。
②硫化氢的化学性质
点燃
:当≥2/1时,2H2S+O22S+2H2O(H2S过量)
当≤2/3时,2H2S+3O22SO2+2H2O(O2过量)
当时,两种反应物全部反应完,而产物既有硫又有SO2
:常见氧化剂Cl2、Br2、I2、Fe3+、HNO3、浓H2SO4、KMnO4等,甚至SO2均可将H2S氧化。
③H2S的水溶液叫氢硫酸,是二元弱酸。
除杂:用CuSO4溶液除去H2S:CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4
:
(1)二氧化硫:
①SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,容易液化,易溶于水。
②SO2是酸性氧化物,能跟水反应生成亚硫酸,亚硫酸是中强酸。
③SO2有强还原性常见氧化剂(见上)均可与SO2发生氧化一还原反应
如:SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl
④SO2也有一定的氧化性2H2S+SO2==3S↓+2H2O
⑤SO2具有漂白性,能跟有色有机化合物生成无色物质(可逆、非氧化还原反应)
⑥实验室制法:Na2SO3+H2SO4(浓)==Na2SO3+H2O+SO2↑
或Cu+2H2SO4(浓)===CuSO4+2H2O+SO2↑
(2)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。气态:具有强刺激性臭味有毒气体。
(3)比较SO2与CO2、SO3
SO2
CO2
SO3
主要物性
无色、有刺激性气体、易液化易溶于水(1:40)
无色、无气味气体能溶于水(1:1)
(℃)
与水反应
SO2+H2OH2SO3中强酸
CO2
CO2
CO2+H2OH2CO3弱酸
SO3+H2O==H2SO4(强酸)
与碱反应
SO2
SO2
Ca(OH)2CaSO3↓Ca(HSO3)2
清液白清液
Ca(OH)2CaCO3↓
Ca(HCO3)2
清液白↓清液
SO3+Ca(OH)2==CaSO4(微溶)
紫色石蕊
变红
变红
变红
品红
褪色
不褪色
不褪色
鉴定存在
能使品红褪色
又能使清石灰变浑浊
不能使品红褪色
但能使清石灰水变浑浊
氧化性
SO2+2H2S=2S↓+2H2O
CO2+2Mg=2MgO+C
CO2+C=2CO
还原性
有
无
与Na2O2作用
Na2O2+SO2==Na2SO4
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
2Na2O2+2SO3
==2NaSO4+O2↑
(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***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。
硫酸型酸雨的形成过程为:气相反应:2SO2+O2=2SO3、SO3+H2O=H2SO4;液相反应:SO2+H2O=H2SO3、2H2SO3+O2=2H2SO4。
***型酸雨的形成过程为:2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO。
引起硫酸型酸雨的SO2人为排放主要是化石燃料的燃烧、工业尾气的排放、土法炼硫等。引起***型酸雨的NOx人为排放主要是机动车尾气排放。
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。
在含硫矿物燃料中加生石灰,及时吸收燃烧过程中产生的SO2,这种方法称为“钙基固硫”,其反应方程式为:SO2+CaO=CaSO3,2CaSO3+O2=2CaSO4;也可采用烟气脱硫技术,用石灰浆液或石灰石在烟气吸收塔内循环,吸收烟气中的SO2,其反应方程式为:SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O,SO2+CaCO3=CaSO3+CO2,2CaSO3+O2=2CaSO4。在冶金工业的烟道废气中,常混有大量的SO2和CO,它们都是大气的污染物,在773K和催化剂(铝矾土)的作用下,使二者反应可收回大量的硫黄,其反应原理为:SO2+2CO==S+CO2
:
①稀H2SO4具有酸的一般通性,而浓H2SO4具有酸的通性外还具有三大特性:
浓H2SO4
氧化性
Br2(I2、S)+SO2+H2O
S、△
C、△
Al(或Fe)
冷
足量Cu、△
足量Zn、△
Fe2+
HBr(HI、H2S)
SO2+H2O
SO2+CO2+H2O
钝化→运装浓H2SO4
CuSO4+SO2+H2O
ZnSO4+SO2(后有H2)+H2O
Fe3++SO2+H2O
只表现强
氧化性
兼有
酸性
脱水性
吸水性
C2H5OH
去结晶水
胆矾
作干燥剂
C+H2O
C2H4+H2O
糖等
无水CuSO4
中性气体
无强还原性气体
非碱性气体
可干燥
1700
②SO42—的鉴定(干扰离子可能有:CO32-、SO32-、SiO32-、Ag+、PO43-等):
待测液澄清液白色沉淀(说明待测液中含有SO42-离子)
③硫酸的用途:制过磷酸钙、硫酸铵、硫酸铜、硫酸亚铁、医药、炸药,用于铅蓄电池,作干燥剂、制挥发性酸、作脱水剂和催化剂等。
二、硫酸的工业制法──接触法:
:
三阶段
SO2制取和净化
SO2转化为SO3
SO3吸收和H2SO4的生成
三方程
4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g);
△H=-3412kJ/mol
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);
△H=-
SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l);△H=-
三设备
沸腾炉
接触室
吸收塔
有
关
原
理
矿石粉碎,以增大矿石与空气的接触面,加快反应速率
逆流原理(热交换器)目的:冷热气体流向相反,冷的SO2、O2、N2被预热,而热的SO3、SO2、O2、N2被冷却.
逆流原理(%的浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流向相反,充分接触,吸收更完全)
设备中排出的气体
炉气:(除尘).***硒化合物(洗涤).H2O气(干燥)……
净化气:
SO2、O2、N2、SO3
尾气:SO2及N2、O2
不能直接排入大气中
说明
:易使催化剂“中毒”
H2O气:腐蚀设备、影响生产
反应条件——
理论需要:低温、高压、催化剂;实际应用:400℃~500℃、常压、催化剂
%的浓硫酸吸收SO3,以免形成酸雾不利于气体三氧化硫被进一步吸收
:氨水(NH4)2SO3(NH4)2SO4+SO2↑
NH4HSO3
O2和O3比较:
O2
O3
颜色
无色
气态—淡蓝色
气味
无
刺激性特殊臭味
水溶性
臭氧密度比氧气的大
密度
臭氧比氧气易溶于水
氧化性
强
(不易氧化Ag、Hg等)
极强(O3+2KI+H2O==2KOH+I2+O2)
(易氧化Ag、Hg等不活泼金属)
漂白性
无
有(极强氧化性—作消毒剂和脱色剂)
稳定性
高压放电
>
3O22O32O3===3O2常温:缓慢
加热:迅速
相互关系
臭氧和氧气是氧的同素异形体
H2O
H2O2
电子式
化学键
极性键
极性键和非极性键
分子极性
有
有
稳定性
电解
稳定
2H2O2H2↑+O2↑
MnO2
不稳定
2H2O22H2O+O2↑
氧化性
较弱(遇强还原剂反应)
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
较强(遇还原剂反应)
SO2+H2O2===H2SO4
还原性
较弱
(遇极强氧化剂反应)
2F2+2H2O===4HF+O2
较强
(遇较强氧化剂反应)
2MnO4—+5H2O2+6H+==2Mn2++5O2↑+8H2O
作用
饮用、溶剂等
氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱***剂等
中学常见的强氧化性物质:卤族元素单质高锰酸根***浓硫酸三价铁离子双氧水二氧化锰
次***酸氧气臭氧
常见的还原性物质金属活动顺序表对应的金属单质亚铁离子碘离子S2-SH-亚硫酸根亚硫酸氢根二氧化硫硫化氢
一、选择题
,,下列措施中不能够减少SO2排放量的是( )
,
( )
,溶液显红色,加热后变为无色
***水,再滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则证明溶液中一定含有Fe2+
***气的集气瓶中,红色纸条褪色
,终点时溶液由紫色变为无色
()
4.(2015·黄冈调考)下列说法正确的是()
,其漂白原理与SO2的漂白原理相同
,可以杀菌消毒,所以空气中臭氧含量越高越好
,在纯氧中的燃烧产物是SO3
()
A.(2013·天津卷,1B)Na2SO3和H2O2的反应为氧化还原反应
B.(2013·四川卷,1A)二氧化硫可广泛用于食品的漂白
C.(2010·山东卷,14D)检验某溶液是否含有SO42-时,应取少量该溶液,依次加入BaCl2溶液和稀盐酸
D.(2012·山东卷,12A)Cl2、SO2均能使品红溶液褪色,说明二者均有氧化性
6.(2012·海南卷)化学与环境密切相关,下列有关说法正确的是()
、
()
A.(2013·广东卷,11B)用硫酸清洗锅炉中的水垢。
B.(2012·广东卷,12C)浓硫酸有强氧化性,所以浓硫酸可用于干燥H2和CO
C.(2012·四川卷,改编),
D.(2012·山东卷,12B)向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有SO42-
8.(2014·萍乡高三质检)下列说法正确的是()
,所以它能使品红溶液、溴水、酸性KMnO4溶液、石蕊溶液褪色
、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,且原理相同
,漂白效果更好
9.(2015·湖北八校联考)下图是研究铜与浓硫酸反应的实验,下列说法不正确的是()
,并从直立导管中向BaCl2溶液中通入另一种气体,产生白色沉淀,则气体可以是NH3或者NO2
,,B中红色褪去
,且反应时间足够长,最后浓硫酸可完全耗尽
,而通入另一种气体后可以产生白色沉淀。则右侧Y形管中放置的药品组合不符合要求的是(必要时可以加热)( )
***
,其有关制备途径及性质如图所示。下列说法正确的是( )
①,途径②
℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体
( )
,蔗糖变黑,体积膨胀,说明浓硫酸具有脱水性和强氧化性
(NO3)2溶液分别滴入Na2SO3和Na2SO4溶液中均能生成沉淀,但沉淀不是同一种物质
13.(2014·福建卷,节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验:
实验一焦亚硫酸钠的制取
采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为Na2SO3+SO2Na2S2O5。
装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为____________________________________
____________________________________________________________________。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是_________________。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为____(填序号)。
实验二焦亚硫酸钠的性质Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是_______(填序号)。
(OH)2溶液
,既有酸性和氧化性,又有还原性和漂白性,试回答下列问题
(1)(2010·山东卷,节选改编)验证固体FeS2焙烧后产生的气体含有SO2的方法是
____________________________________________________________________。
(2010·山东卷,节选)实验室制备、收集干燥的SO2,所需仪器如下。装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→_____→_____→_____→_____→f,装置D的作用是____________,装置E中NaOH溶液的作用是____________。
(2013·北京卷)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应:_______________________________。
(4)(2013·上海卷,节选)实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。
如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,并希望能控制反应速度,上图中可选用的发生装置是________(填写字母)。