硫及其化合物的相互转化

化学 | 10年级

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

先修关系

先修 · 学这页之前先会含硫化合物的性质本知识点硫及其化合物的相互转化后续 · 学完接着学防治二氧化硫对环境的污染

箭头从「先修」指向「本知识点」,再指向「后续」;点节点可跳到对应页面。

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( )

  1. H2S
  2. SO2
  3. H2SO4
  4. 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( )

  1. 蒸馏水
  2. 稀硫酸
  3. 过氧化氢溶液
  4. 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( )

  1. H2SO4 → SO2
  2. SO2 → H2SO3
  3. H2S → S
  4. 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)

继续学习

浏览知识图谱做一次诊断看课时讲解教师入口

想要这一节的完整讲解与练习?

微信扫一扫下方二维码关注「天方乘风」,回复「知识点」领取这一节(及整册)的 Word 版。

找不到码?在微信里搜公众号「天方乘风」即可。

公众号「天方乘风」二维码