硫的转化

自然界中硫元素的转化起始于火山喷发产生的H2S、S、SO2、SO3，然后再变为H2SO3、H2SO4。

实验室里汲及到S、H2S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4这些物质之间的转化。

含硫物质的燃烧，造成的最大危害是酸雨，工业上常采用钙基固硫法防治酸雨。

【重点难点】重点：硫及其化合物间的相互转化，酸雨的形成及防治。

难点：从化合价角度分析硫及其化合物间的转化。

【知识讲解】一、自然界中的硫硫元素是一种化学性质较为活泼的非金属元素，在自然界中主要以化合态存在，但也有硫单质存在。

自然界中存在着含硫元素物质间的转化。

1、自然界中不同价态硫元素间的转化。

自然界中的硫单质主要存在于火山表面，火山喷发是自然界硫元素转化的重要途径。

2、认识硫单质。

实验1：取少量硫粉，观察其颜色、状态，然后把一部分硫粉放到燃烧匙中加热，观察现象；一部分各取少许分别加入到盛水、酒精、CS2的三支试管中。

现象：硫粉为淡黄色固体粉末。

放到燃烧匙中的硫粉，加热时很快熔化(说明熔点低)，一会儿又开始燃烧，出现淡蓝色火焰，闻到刺激性气味(硫有可燃性)。

另一部分加入到水中的不溶解，在酒精中的少量溶解，在CS2中的全部溶解。

性质1：硫是一种黄色或淡黄色的固体粉末，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。

性质2：硫具有可燃性：S＋O2SO2在空气中硫燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中燃烧为明亮的蓝紫色火焰，都能闻到刺激性气味，生成的都是SO2，该反应中，S表现出还原性。

S是否有氧化性呢？实验2：把研细的硫粉、铁粉混合均匀，放在石棉网上，把粉末堆成“FeS”字样，然后把用火加热的玻璃棒触及粉末的一端，粉末呈红热状态后，可移开玻璃棒。

现象：粉末从玻璃棒加热的一端开始逐渐反应，发出红光，一个清晰的“FeS”形成。

分析：Fe与S剧烈反应，发出红光，说明反应放热。

开始用玻璃棒预热，说明反应发生需要加热。

玻璃棒移去后，反应仍在发生，也说明该反应放热。

性质3：硫的氧化性：Fe＋S FeS注意：Fe与S反应时生成亚铁化合物，但Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3，说明硫元素的氧化性已较弱，只能把变价元素氧化为低价，类似如Cu与S的反应：2Cu＋S Cu2S硫也能把其它金属氧化：2Na＋S Na2S2Al＋3S Al2S3硫的氧化性还表现在能与非金属单质反应，例如：硫与H2化合，H2＋S H2S我国古代四大发明之一的“制火药”，其中黑火药的主要成分为硫磺、硝石(KNO3)、木炭，反应中S和KNO3为氧化剂，C为还原剂。

S＋2KNO3＋3C K2S＋3CO2↑＋N2↑实验3：取硫粉少量，加入到NaOH溶液中。

现象：硫粉消失。

硫能溶于NaOH 溶液，是S与NaOH溶液发生了反应。

性质4：硫的自身氧化还原反应：3S＋6NaOH＝2Na2S＋Na2SO3＋3H2O该反应中，S既为氧化剂，又为还原剂，发生的为歧化反应，后面还要涉及到不同价态硫元素生成S单质的归中反应。

二、实验室里不同价态硫元素间的转化。

【活动·探究】预测：硫元素化合价主要有：-2(H2S、S2-)；O(S)；+4(SO2、H2SO3、)；+6(SO3、H2SO4、SO42-)。

单质S中0价硫处于中间价态，已分析了S既有氧化性，又有还原性，那么SO2中＋4价，S也处于中间价态，是否也既氧化性又有还原性呢？1、SO2的性质方案：SO2与H2S混合，验证SO2有氧化性。

实验1：如下图，两个集气瓶，一个盛满SO2，一个盛满H2S。

抽去中间的玻璃片观察。

现象：气体混合后，瓶壁上有淡黄色固体和水滴出现。

分析：SO2与H2S反应生成S和H2O 。

(1)SO2的氧化性：SO2＋2H2S＝3S＋2H2O该反应中，SO2为氧化剂，H2S为还原剂。

结论：SO2具有氧化性，＋4价的硫被还原为0价，类似的反应有：Na2SO3＋2Na2S＋3H2SO4＝3Na2SO4＋3S↓＋3H2O(2)SO2的还原性方案：SO2与溴水，KMnO4(H+)溶液混合，验证SO2的还原性。

实验2：取两支试管，分别加入溴水，酸性KMnO4溶液，然后分别通入SO2气体。

现象：两支试管中的溶液均褪色。

分析：溴水、KMnO4溶液褪色，说明Br2、KMnO4都被还原，发生反应的化学方程式为：Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO42KMnO4＋5SO2＋2H2O＝2MnSO4＋K2SO4＋2H2SO4结论：SO2具有还原性，能被常用的氧化剂氧化，类似反应还有：SO2＋Cl2＋2H2O＝2HCl＋H2SO4Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O＝2FeSO4＋2H2SO4但SO2、O2不能直接反应，需在催化剂作用下才能反应：2SO2＋O22SO3该反应为工业制H2SO4的一个重要反应。

(3)SO2还有漂白性：能使品红溶液褪色，可用于检验SO2。

(4)SO2为酸性氧化物：SO2＋2NaOH＝Na2SO3＋H2O，SO2＋Ca(OH)2＝CaSO3↓＋H2O运用上述方法，预测浓H2SO4的性质。

预测：浓H2SO4中S元素的化合价为＋6，为S元素的最高正价，浓H2SO4应具有强氧化性。

2、浓H2SO4的强氧化性：方案：用Zn、Cu、H2S等与浓H2SO4混合，发现都产生了有刺激性气味的气体，该气体能使品红溶液褪色，为SO2，证明浓H2SO4被还原为SO2。

2H2SO4(浓)＋Zn ZnSO4＋SO2↑＋2H2O2H2SO4(浓)＋Cu CuSO4＋SO2↑＋2H2O2H2SO4(浓)＋C CO2↑＋2SO2↑＋2H2OH2SO4(浓)＋H2S S↓＋SO2↑＋2H2O如何验证C与浓H2SO4反应的产物有CO2、SO2、H2O[实验·探讨]分析：H2O、SO2、CO2的检验试剂可分别用CuSO4、品红溶液、澄清石灰水，对应现象分别为无水CuSO4变蓝、品红溶液褪色、澄清石灰水变浑浊。

问题：检验的先后顺序应该是什么呢？分析：检验SO2、CO2时，都用到了水溶液，故应先检验水。

SO2也能使澄清石灰水变浑浊(生成CaSO3沉淀)，为避免干扰，应先检验SO2，然后除去SO2(用酸性KMnO4溶液)，再用澄清石灰水检验CO2。

结论：检验各成分的试剂和顺序依次为：混合气体→CuSO4→品红→酸性KMnO4溶液→品红(检验SO2是否吸收完)→澄清石灰水。

思考：浓H2SO4在与非金属单质C的反应和与金属单质Cu的反应中，有何不同点？对比Cu与H2SO4(浓)和C与H2SO4(浓)反应的两个方程式可知，Cu与H2SO4(浓)的反应中，浓H2SO4一部分起氧化剂作用，一部分呈酸性作用(生成CuSO2呈酸性作用)。

而C与浓H2SO4的反应中，浓H2SO4全部起氧化剂作用。

3、硫酸的工业生产原理工业上用煅烧硫铁矿或燃烧硫磺的方法生产硫酸，其步骤和原理为：(1)煅烧硫铁矿4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2或S＋O2SO2需要的设备为沸腾炉。

(2)SO2的催化氧化：2SO2＋O22SO3反应在接触室中进行，用V2O5作催化剂。

(3)SO3的吸收SO3＋H2O＝H2SO4实际生产中不用H2O吸收，而是用98.3％的浓H2SO4在吸收塔中吸收。

以上反应中，涉及到各种硫元素价态的转化：三、酸雨及其防治目前的环境染污，其中的酸雨与硫元素有关。

煤、石油等这些化石燃料中含硫元素，燃烧时产生大量SO2，在空中能形成酸雨或酸雾。

1、酸雨形成的反应2SO2＋O22SO3SO3＋H2O＝H2SO4或SO2＋H2O H2SO32H2SO3＋O2＝H2SO4以上是硫的氧化物形成的酸雨，还有氮的氧化物形成的酸雨，故酸雨中的主要成分为H2SO3、H2SO4、HNO3等。

2、酸雨的危害及防治：(1)酸雨的危害a、酸雨能使水质变坏：水呈酸性，使水生生物死亡，植物死亡，森林大面积灭亡等；b、酸雨能腐蚀金属设备的电线、电缆等；c、酸雾能侵入人肺部而引起肺气肿等疾病而死亡。

(2)酸雨的防治a、发展无染污或少染污的能源，如太阳能、水能、氢能等，减少化石燃料的直接使用。

b、钙基固硫法：煤中掺少量生石灰后，再用于燃烧，燃烧时生石灰与SO2反应可生成CaSO3，再被氧化为CaSO4，制得石膏，变废为宝。

总反应为：2CaO＋2SO2＋O2＋4H2O＝2CaSO4·2H2Oc、氨水吸收：SO2为酸性氧化物，能与氨水反应生成铵盐，可作肥料。

SO2＋2NH3＋H2O＝(NH4)2SO3SO2＋NH3＋H2O＝NH4HSO3小结：本节涉及到多种价态硫元素之间的转化，这些常见物质之间的转化关系为：【例题分析】例1、在BaCl2溶液中通入SO2气体，溶液仍澄清，若将BaCl2溶液分盛两支试管，分别加硝酸和烧碱溶液，然后再通入SO2气体，结果两支试管都有白色沉淀，由此得出下列结论合理的是（）A、氯化钡具有两性。

B、两支试管中的沉淀均是亚硫酸钡。

C、SO2有还原性和酸性。

D、升高pH，SO2水溶液中SO32-浓度增大。

分析：此题属于理解题，有一定难度，要熟练掌握SO2的性质，方可解题。

应重点分析在BaCl2溶液中加入的HNO3与烧碱和SO2发生反应的结果是什么，找出生成白色沉淀的原因。

在BaCl2溶液中通SO2，溶液仍澄清,说明SO2与BaCl2溶液不反应。

这是因为：一方面弱酸不能制强酸；另一方面，即使BaSO3沉淀，也溶于盐酸。

当加入硝酸再通入SO2时，由于SO2有还原性，被氧化成SO42-。

另一份加入烧碱溶液后再通入SO2，先发生：SO2＋2NaOH＝Na2SO3＋H2O，再发生：Na2SO3＋BaCl2＝BaSO3↓＋2NaCl。

加入强碱后溶液的pH升高。

SO2Na2SO3，使SO32-浓度增大。

答案：C、D。

例2、在50mL18mol/L的H2SO4中加入足量的铜片并加热，被还原的H2SO4的物质的量为（）A、小于0.45molB、等于0.45molC、在0.45mol和0.90mol之间D、大于0.90mol分析：本题着重考查浓硫酸与Cu的反应。

18mol/L的H2SO4应当为浓硫酸，Cu与浓硫酸反应为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，2molH2SO4参加反应，被还原的H2SO4为1mol，现有0.9molH2SO4与Cu反应，被还原的H2SO4似乎应该是0.45mol，但随着反应的不断进行，H2SO4被消耗，同时有H2O生成，H2SO4的浓度不断变小，最终成为稀硫酸，而稀硫酸与Cu是不能反应的，即0.90mol的H2SO4不可能完全反应掉，故被还原的H2SO4应小于总量的。

答案：A。

例3、我国农业因遭受酸雨而造成的损失每年高达15亿多元。

为了有效控制酸雨，前不久国务院已批准了《酸雨控制区和二氧化硫浸染控制区划分方案》等法规。

你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是（）①少用煤作燃料；②把工厂烟囱造高；③使燃料脱硫；④在已酸化的土壤中加石灰；⑤开发新能源。