硫及其化合物的相互转化
按硫元素化合价的高低整理硫单质、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、硫化氢等物质,区分氧化还原转化与非氧化还原转化,归纳实现转化所需的条件,并用得失电子守恒配平方程式,建立价态与类别相结合的转化思路。
这一页讲的是必修第一册 第4专题 硫与环境保护 · 硫及其化合物的相互转化里的「硫及其化合物的相互转化」,教材要求做到:能按价态整理含硫物质的转化关系,为指定转化选择试剂并写出化学方程式。。它不是凭空出现的——要先会「含硫化合物的性质」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「防治二氧化硫对环境的污染」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 2 道、进阶 6 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。
掌握标准
- 能按价态整理含硫物质的转化关系,为指定转化选择试剂并写出化学方程式。
- 能用得失电子守恒配平氧化还原反应方程式,标出电子转移的方向与数目。
先修关系
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诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)
第 1 题 基础
按硫元素化合价对含硫物质进行分类时,硫元素化合价为+4的物质是( )
- H2S
- SO2
- H2SO4
- S(硫单质)
看答案与解析
答案:B
解析:设硫元素化合价,H2S 中氢为+1价,硫为-2价;SO2 中氧为-2价,故硫为+4价;H2SO4 中氢+1、氧-2,硫为+6价;硫单质中硫为0价。因此化合价为+4价的只有 SO2,它是硫的中间价态物质。故选 B。
第 2 题 进阶
要把 SO2 转化为 H2SO4,硫元素由+4价升高到+6价,下列试剂中最合适的是( )
- 蒸馏水
- 稀硫酸
- 过氧化氢溶液
- 硫化氢水溶液
看答案与解析
答案:C
解析:SO2 中硫为+4价,H2SO4 中硫为+6价,实现该转化必须加入氧化剂。过氧化氢具有氧化性,可把 SO2 氧化为硫酸,反应为 SO2 + H2O2 = H2SO4,且不引入新杂质。蒸馏水只能得到 H2SO3,稀硫酸不与 SO2 反应,硫化氢是还原剂会把硫还原。故选 C。
第 3 题 挑战
下列含硫物质之间的转化中,必须加入氧化剂才能实现的是( )
- H2SO4 → SO2
- SO2 → H2SO3
- H2S → S
- SO3 → H2SO4
看答案与解析
答案:C
解析:判断依据是硫元素化合价是否升高。H2SO4 中硫为+6价变为 SO2 中的+4价,化合价降低,需加还原剂;SO2 与 H2SO3 中硫均为+4价,只需与水化合,属于非氧化还原转化;SO3 与 H2SO4 中硫均为+6价,加水即可实现;只有 H2S 中硫由-2价升高到0价,必须加入氧化剂。故选 C。
第 4 题 基础
硫在空气中燃烧,火焰呈淡蓝色,生成的具有刺激性气味的气体是 ____(填化学式)。
看答案与解析
答案:SO2
解析:硫单质在空气中燃烧时被氧气氧化,硫由0价升高到+4价,生成二氧化硫,化学式为 SO2。该气体有刺激性气味,是形成酸雨的主要污染物之一,应注意尾气吸收。答案依据为硫燃烧的化学方程式 S + O2 点燃生成 SO2。
第 5 题 进阶
将 SO2 通入氢硫酸中,溶液变浑浊并析出淡黄色沉淀,该反应的化学方程式为 ____。
看答案与解析
答案:SO2 + 2H2S = 3S↓ + 2H2O
解析:SO2 中硫为+4价,H2S 中硫为-2价,两者相遇发生归中反应,硫元素都转化为0价的单质硫,故有淡黄色沉淀析出。按得失电子守恒,一个+4价硫得4个电子、两个-2价硫各失2个电子,故 SO2 与 H2S 的系数比为 1 比 2,再补平氢氧得 2 个水。
第 6 题 挑战
硫粉与热的氢氧化钠溶液反应可发生歧化,配平后 ____S + ____NaOH = ____Na2S + ____Na2SO3 + ____H2O,各物质前化学计量数依次为 ____。
看答案与解析
答案:3、6、2、1、3
解析:该反应中硫单质既被还原为-2价生成 Na2S,又被氧化为+4价生成 Na2SO3,属于同一元素自身的歧化。按得失电子守恒,生成 1 个+4价硫失4个电子,生成 1 个-2价硫得2个电子,故 Na2S 与 Na2SO3 的系数比为 2 比 1。再由钠守恒定 NaOH 为 6,由氢守恒定水为 3,硫守恒定硫为 3,配平为 3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O。
第 7 题 进阶
从硫元素化合价的角度说明 SO2 为什么既有氧化性又有还原性,并各写一个反应实例。
看答案与解析
答案:SO2 中硫为+4价,处于0价与+6价之间,是中间价态,故既能升高又能降低,既有还原性又有氧化性;表现还原性时被氧化为+6价,如 2SO2 + O2 2SO3(催化剂、加热);表现氧化性时被还原为0价,如 SO2 + 2H2S = 3S↓ + 2H2O。
解析:价态决定性质。硫的常见价态有-2、0、+4、+6,+4价位于中间,因此遇强氧化剂时被氧化到+6价,遇强还原剂时被还原到0价。例如与氧气在催化剂作用下生成 SO3 体现还原性,与硫化氢反应生成单质硫体现氧化性,说明同一物质可随反应条件不同而扮演不同角色。
第 8 题 挑战
将 0.1 mol H2S 在氧气中完全燃烧、硫元素全部被氧化为+4价,标准状况下至少需要消耗氧气的体积是多少升?(结果保留两位小数)
看答案与解析
答案:3.36
解析:H2S 完全燃烧时硫由-2价升高到+4价,共失6个电子,氧气中每个氧原子由0价降到-2价,1 mol O2 可得到4 mol 电子,故 1 mol H2S 需 1.5 mol O2,反应为 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O。0.1 mol H2S 需氧气 0.15 mol,标准状况下体积为 0.15×22.4 L/mol = 3.36 L。
课标对应
…了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产生活中的应用…
《课程标准》原文节选(che-2017:G.NR.05)
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