硫及其化合物的相互转化(原卷版)(苏教版2019必修第一册).docx

4.2硫及其化合物的相互转化
【学习目标】
1.根据硫元素化合价会分析含硫物质的性质，并能设计实验实现不同价态硫元素的相互转化。
2.利用不同类型化学反应的知识，研究物质之间相互转化的规律，能设计物质转化的方案。
3.掌握氧化还原反应方程式的配平。

【知识梳理】
一、含硫物质之间的转化
1．硫及其化合物转化原理
(1)不同价态的硫元素形成的物质及性质预测
根据氧化还原反应规律，不同价态的同一元素，如果处于最低价态，只表现还原性；如果处于最高价态，只表现氧化性；如果处于中间价态，则既表现氧化性，又表现还原性。而硫元素的化合价有－2价、0价、＋4价和＋6价，因此它们之间可以相互转化。
价态
－2
0
＋4
＋6
物质
硫化物
硫单质
二氧化硫、亚硫酸、亚硫酸盐
三氧化硫、硫酸、硫酸盐
性质预测
处于最低价态，只有还原性
处于中间价态，既有氧化性，又有还原性
处于中间价态，既有氧化性，又有还原性
处于最高价态，只有氧化性

2.硫及其化合物典型的氧化还原转化

①2H2S＋O22S＋2H2O
②H2＋SH2S
③O2＋SSO2
④2H2S＋SO2===3S＋2H2O
⑤⑥2SO2＋O22SO3
⑦Fe＋SFeS
⑧2H2SO3＋O2===2H2SO4
(1)不同价态转化规律
——————
①处于高价态含S物质具有氧化性，低价态含S物质具有还原性，处于中间价态具有氧化性、还原性。
②邻位变价规律：发生氧化还原反应时，相邻价态之间转化，当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，如
即 ―→ ―→ ―→。

相邻价态的粒子不发生氧化还原反应：如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
③归中规律
当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。
④含硫物质的连续氧化规律
硫元素
(2)相同价态物质转化规律
发生复分解反应，一般利用物质类别的通性，如酸性氧化物(SO2、SO3)、酸(H2S、H2SO3、H2SO4)、盐(Na2S、Na2SO3、Na2SO4)，利用其类别本身通性，相互转化。

3．含硫化合物典型的非氧化还原转化
(1)二氧化硫、亚硫酸及其盐之间的转化

①②
③
④
⑤
⑥ (或 )
⑦
⑧
⑨
⑩
(2)三氧化硫、硫酸及其盐之间的转化

①
②
③
④

[辨析]　1．含硫物质间的氧化还原转化关系可以概括为“一架硫梯”，图示如下：

2．含有相同价态的硫元素的不同物质之间的非氧化还原转化关系可以概括为“三条硫链”，图示如下：

3．研究含有同一元素的不同物质之间的转化，通常将这些物质按该元素的化合价高低进行排序和分类。如：

【能力达成】
1．下列化合物不能用相应元素的单质直接化合而成的是(　　)
①CuS　②FeS　③Al2S3　④Fe2S3　⑤Cu2S ⑥FeCl2　⑦CS2　⑧H2S
A．②⑤⑧　　　　　B．①④⑥
C．③④⑦ D．④⑥⑦
2．有关下列三个反应的叙述，正确的是(　　)
①2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O
②S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O
③3S＋6KOH2K2S＋K2SO3＋3H2O
A．反应①说明SO2能与酸反应，具有碱性氧化物的性质
B．反应②改用稀硫酸，则能放出氢气
C．反应②和③说明S具有两性元素的性质
D．反应③说明S既具有氧化性又具有还原性
3．A是中学化学中常见的单质，B、C为化合物。它们有如图所示的转化关系(部分产物及反应条件省略)。下列判断正确的是(　　)

A．A、B、C含有一种相同的元素
B．A可能是金属，也可能是非金属
C．B、C都属于含氧酸盐
D．反应①②不一定都是氧化还原反应
4．硫黄在空气中燃烧生成气体甲，甲溶于水得乙溶液，向乙溶液中滴加双氧水，乙溶液变成丙溶液。向丙溶液里加入Na2S生成气体丁，把丁通入乙溶液中得到沉淀戊。甲、乙、丙、丁、戊均含有硫元素，则它们分别为(　　)
A．SO3、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B．SO2、H2SO3、H2SO4、S、H2S
C．SO3、H2SO4、H2SO3、S、H2S
D．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
5．下列变化，需要加入还原剂才能实现的是(　　)
A．H2SO4―→SO2 B．H2S―→SO2
C．S―→SO2 D．SO―→SO2
6．下列化合物能由两种单质直接化合生成的是(　　)
A．Fe2S3 B．CuS　C．SO3 D．SO2
7．硫的氧化性不如氧气强，在下列叙述中不能说明这一事实的是(　　)
A．S＋O2SO2，O2是氧化剂、S是还原剂
B．S是淡黄色固体，O2是无色气体
C．氢硫酸放置在空气中易变浑浊(2H2S＋O2===2S↓＋2H2O)
D．S和Cu反应只能生成Cu2S(硫化亚铜)，而O2与Cu反应生成CuO
8．下列有关硫及其化合物的说法正确的是(　　)
A．SO2、H2SO3均具有还原性，故浓硫酸能氧化SO2和H2SO3
B．H2S与浓硫酸在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
C．单质氧化物酸盐，能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素
D．硫黄矿制备硫酸经历两步：SSO3H2SO4
9.在通常状况下，A为固态单质。根据下图的转化关系，回答问题：

(1)写出A～E的化学式：
A：__________，B：__________，C：________，D：________，E：________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
①E―→C：_________________________；
②C―→D：_________________________。
10.物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。请根据下图所示，回答下列问题：

(1)X的化学式为 ，Y的化学式为 。
(2)W的浓溶液与碳单质在加热条件下发生反应的化学方程式为 。
(3)欲制备Na2S2O3，从氧化还原角度分析，下列选项中合理的是 (填序号)。
A．Na2S与S　　　
B．Na2SO3与S
C．Na2SO3与Na2SO4
D．SO2与Na2SO4
(4)将X与SO2混合，可生成淡黄色固体。该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为 。
【知识梳理】二、氧化还原反应方程式的配平
1．氧化还原反应方程式配平的基本原则

2．氧化还原反应方程式配平的一般步骤

3．配平化学方程式

第三步：求总数(利用最小公倍数)，从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。

故H2S的化学计量数为3，HNO3的化学计量数为2。
第四步：配系数，先配平变价元素，再利用原子守恒配平其他元素。
3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O

[辨析]　1、氧化还原反应方程式的书写与配平技巧
(1)逆向配平法
配平时，先配平氧化产物与还原产物系数，再配平各反应物的系数。该方法适用于歧化反应。例如：

由于S的化合价既升又降，而且升降总数要相等，所以K2S的化学计量数为2，K2SO3的化学计量数为1，然后再确定S的化学计量数为3。
(2)缺项型氧化还原反应方程式的配平
①配平流程
缺项方程式是指某些反应物或生成物在方程式中没有写出来，它们一般为水、酸(H＋)或碱(OH－)，其配平流程为

②补项原则
条件
补项原则
酸性条件
缺H或多O补H＋，少O补H2O
碱性条件
缺H或多O补H2O，少O补OH－
③组合方式

反应物
生成物
使用条件
组合一
H＋
H2O
酸性溶液
组合二
H2O
H＋
酸性溶液或酸碱性未知
组合三
OH－
H2O
碱性溶液
组合四
H2O
OH－
碱性溶液或酸碱性未知
2、氧化还原反应计算
Ⅰ、典型的氧化还原反应计算类型
(1)求氧化剂与还原剂化学计量数之比或质量比。
(2)计算参加反应的氧化剂或还原剂的质量。
(3)确定某一元素的价态变化。
(4)已知参加反应的氧化剂与还原剂的质量比，计算确定产物。
Ⅱ、计算的关键
(1)电子守恒：一般是依据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数，列出守恒关系式求解。
(2)若是通过计算确定产物，解答的思路是首先根据氧化剂与还原剂的化学计量数之比，然后再由得失电子数守恒，求出化合价的变化，即可写出产物的化学式。

【能力达成】
1．已知aM2＋＋bO2＋4H＋===cM3＋＋dH2O，则化学计量数c的值为(　　)
A.1 　　　　　　　　B．2
C．3　　　 D．4
2．高锰酸钾溶液在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应，化学方程式为：KMnO4＋FeSO4＋H2SO4―→K2SO4＋MnSO4＋Fe2(SO4)3＋H2O(未配平)。下列说法正确的是(　　)
A．Mn2＋的还原性强于Fe2＋
B．MnO是氧化剂，Fe3＋是还原产物
C．氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5
D．生成1 mol水时，转移2.5 mol电子
3．对于反应O3＋I－＋H＋―→I2＋O2＋H2O(未配平)，下列说法正确的是(　　 )
A．O2和H2O是还原产物
B．该反应能说明O2的氧化性大于I2
C．氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1
D．配平后的化学方程式为
2O3＋2I－＋4H＋===I2＋2O2＋H2O
4．3个SO恰好将2个XO还原，则X元素在还原产物中的化合价是(　　)
A．＋1 B．＋2
C．＋3 D．＋4
5．用水热法制备纳米颗粒Y(化合物)的反应为3Fe2＋＋2S2O＋O2＋aOH－===Y＋S4O
＋2H2O，下列有关说法不正确的是(　　)
A．a＝4
B．Y的化学式为Fe2O3
C．S2O是还原剂
D．每32 g O2参加反应，转移电子的物质的量为4 mol
6．做实验时不小心使皮肤上沾了一些高锰酸钾，形成的黑斑很久才能消除，如果用草酸(H2C2O4乙二酸)的稀溶液洗涤，黑斑可以迅速褪去，其离子反应方程式为MnO＋H2C2O4＋H＋―→CO2↑＋Mn2＋＋(未配平)，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．该反应的氧化剂为KMnO4
B．发生还原反应的是H2C2O4
C．该离子方程式右侧方框内的产物是H2O
D．6 mol H＋参加反应时，电子转移10 mol
7．亚硝酸钠(NaNO2)具有致癌作用，许多腌制食品中含NaNO2。酸性KMnO4溶液与亚硝酸钠反应的离子方程式为MnO＋NO＋H＋―→Mn2＋＋NO＋H2O(未配平)，下列叙述错误的是(　　)
A．生成1 mol Mn2＋，转移5NA个电子
B．该反应中氮元素被氧化
C．配平后，水的化学计量数为3
D．反应中氧化产物与还原产物的粒子个数之比为2∶5
8．高锰酸钾溶液在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应，化学方程式如下(未配平)：
KMnO4＋FeSO4＋H2SO4―→K2SO4＋MnSO4＋Fe2(SO4)3＋H2O。下列说法正确的是(　　)
A．MnO是氧化剂，Fe3＋是还原产物
B．Fe2＋的还原性强于Mn2＋
C．取反应后的溶液加NaOH溶液，可观察到有白色沉淀生成
D．生成4个水分子时，转移10个电子
9．有一未完成的离子方程式为＋5X－＋6H＋===3X2＋3H2O，据此判断，元素X在缺项物质中的化合价为(　　)
A．＋7 B．＋5
C．＋4 D．＋1
10．已知氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应的化学方程式为NaClO3＋6HCl===NaCl＋3Cl2↑＋3H2O，则氧化产物和还原产物的质量比为(　　)
A．6∶1 B．5∶1
C．3∶1 D．2∶1
11.将0.195 g锌粉加入20.0 mL 0.100 mol·L－1 MO溶液中，恰好反应，则还原产物可能是(　　)
A. M　 　 　　　B．M2＋
C．M3＋ D．MO2＋
12. 在一定条件下，RO和F2可发生如下反应：RO＋F2＋2OH－===RO＋2F－＋H2O，从而可知在RO中，元素R的化合价是(　　)
A．＋4 B．＋5
C．＋6 D．＋7
13. 实验室可用KClO3固体与浓盐酸混合加热制备氯气。发生的离子反应如下：

下列有关叙述不正确的是(　　)
A．以上各物质对应的化学计量数依次为1、5、6、3、3
B．ClO发生了还原反应
C.处对应的物质是H2O
D．生成3 mol Cl2时，有6 mol电子发生转移
14.某厂废水中含KCN，其浓度为0.01 mol·L－1，现用氯氧化法处理，发生如下反应(化合物中N元素化合价均为－3)：
KCN＋2KOH＋Cl2===KOCN＋2KCl＋H2O
(1)上述反应中被氧化的元素是________(用元素符号表示)。
(2)加入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气，请配平下列化学方程式：

(3)若将10 L含KCN浓度为0.01 mol·L－1的废水中的KCN氧化为无污染物质，最少需要氯气________mol。
15．配平下列化学方程式：
(1)____HCl(浓)＋____MnO2____Cl2↑＋____MnCl2＋____H2O；
(2)____Cu＋____HNO3(稀)===____Cu(NO3)2＋____NO↑＋____H2O；
(3)____S＋____KOH____K2S＋____K2SO3＋____H2O；
(4)____ClO－＋____Fe(OH)3＋____===____Cl－＋____FeO＋________H2O。
16.（1）工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式： 。
(2)＋6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3＋，反应的离子方程式为 。
(3)在稀硫酸中，K2Cr2O7氧化H2O2，K2Cr2O7被还原为Cr3＋，反应的化学方程式为 。
(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式： 。
(5)Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化为SO，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为 。

【学习效果】
1．下列物质能与SO2在一定条件下发生反应的是(　　)
①NaOH　②氯气　③空气　④氢硫酸　⑤Na2SO3　⑥Na2CO3
A．①②④⑤ B．②③⑤⑥
C．② D．①②③④⑤⑥
2．以下物质间的每步转化不能通过一步反应实现的是(　　)
A．C→CO→CO2→Na2CO3
B．S→SO3→H2SO4→Na2SO4
C．Fe→FeCl2→FeCl3→Fe(OH)3
D．Na→Na2O2→NaOH→NaCl
3．能说明Cl2的氧化性比S的氧化性强的事实是(　　)
A．通常情况下硫为淡黄色固体，而氯气为黄绿色气体
B．硫不溶于水，而氯气能溶于水
C．与金属反应时，硫被还原为－2价而氯被还原为－1价
D．与同一种变价金属反应时，金属被硫氧化成低价态，被氯气氧化成高价态
4．下列离子方程式书写正确的是(　　)
A．稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应：Ba2＋＋OH－＋H＋＋SO===BaSO4↓＋H2O
B．过量的SO2通入NaOH溶液中：SO2＋2OH－===SO＋H2O
C．铜片在加热条件下与浓硫酸反应：Cu＋SO＋4H＋Cu2＋＋SO2↑＋2H2O
D．SO2使溴水褪色：SO2＋Br2＋2H2O===SO＋2Br－＋4H＋
5．现有Na2SO3、Na2SO4混合物样品a g，为了测定其中Na2SO3的质量分数，设计了如下方案，其中明显不合理的是(　　)
A．将样品配制成V1 L溶液，取25.00 mL与已知浓度的KMnO4溶液反应，消耗KMnO4溶液的体积是V2 mL
B．向样品中加足量H2O2，再加足量BaCl2溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥，称量其质量为b g
C．将样品与足量稀盐酸充分反应，生成的气体通过盛有碱石灰的干燥管，测得干燥管增重c g
D．将样品与足量稀盐酸充分反应后，再加入足量BaCl2溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥，称量其质量为d g
6．由硫铁矿(主要成分：FeS2和SiO2)为主要原料得到绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如下：

下列说法不正确的是(　 　)
A．过程1，废气中含SO2
B．过程2，试剂a为稀硫酸
C．过程3，离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋
D.过程4，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾
7.一定条件下，硫的某种含氧酸H2SOx(x≤4)与H2S可发生反应：H2S＋H2SOx―→S↓＋(x－3)SO2＋H2O(未配平)。下列推断中合理的是(　　)
A．该反应中，一定有SO2生成
B．该反应中，H2S作还原剂，H2SOx作氧化剂
C．若x＝3，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶1
D．若x＝4，每生成1 mol S，转移的电子为6 mol
9．硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用作脱氯剂，它和氯气反应，可将氯气完全转化为Cl－，从而消除氯气对环境的污染，则在该反应中S2O不可能转化为(　　)
①S2－　②SO　③SO2　④S
A．①③　　 B．①④　　 C．②③　 　D．③④
10．实验室常用热的NaOH溶液洗去试管壁上沾有的硫黄，其反应为6NaOH＋3S2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，在此反应中硫表现的性质是(　　)
A．氧化性
B．还原性
C．既无氧化性又无还原性
D．既有氧化性又有还原性
11．为了降低硫的氧化物造成的空气污染，一种方法是在含硫燃料(如煤)中加入生石灰，这种方法称为“钙基固硫”。采用这种方法在燃烧过程中的“固硫”反应为(　　 )
①2CaO＋2S===2CaS＋O2↑　②S＋O2SO2 ③CaO＋SO2===CaSO3　④2CaSO3＋O2===2CaSO4
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
12．高温下硫酸亚铁发生反应：2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，若将生成的气体通入氯化钡溶液中，得到的沉淀物是(　　 )
A．BaSO3和BaSO4 B．BaS
C．BaSO3 D．BaSO4
13．某单质与足量浓硫酸反应，若参加反应的单质与硫酸的物质的量之比为1∶2，则该元素在生成物中所显示的化合价可能是(　　)
①＋1　②＋2　③＋3　④＋4
A．①② B．②④ C．②③ D．①④
14．储氢碳纳米管的成功研制体现了科技的进步。用电弧法合成的碳纳米管常伴有大量的杂质——碳纳米颗粒。这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯。其反应中的反应物和生成物有C、CO2、H2SO4、K2Cr2O7、K2SO4、Cr2(SO4)3和H2O七种。
(1)请用上述物质填空，并配平化学方程式：
C＋________＋H2SO4===________＋________＋Cr2(SO4)3＋H2O。
(2)上述反应中氧化剂是________(填化学式)，被氧化的元素是________(填元素符号)。
(3)H2SO4在上述反应中表现的性质是________(填字母)。
A．氧化性 B．氧化性和酸性
C．酸性 D．还原性和酸性
15．实验室用如图所示的装置验证硫与铜的反应。

(1)将硫粉加热至沸腾后，然后把一束用砂纸擦亮的铜丝伸入硫蒸气中，可以观察到的现象是 ，反应的化学方程式为 。
(2)实验结束后，试管中附着的硫常用热的NaOH溶液洗去，其反应方程式为6NaOH
＋3S2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，在此反应中硫表现的性质是 。
A．氧化性
B．还原性
C．既有氧化性又有还原性
D．既无氧化性又无还原性
16．在学习了硫的转化后，某学生绘制了如图转化关系。

(1)写出指定物质的化学式：A： ，B： ，D： 。
(2)写出“H2SO4→C”的化学方程式： )(写一个即可)。
(3)写出A与SO2相互转化的化学方程式： 。
(4)写出一个由SO2直接生成H2SO4的化学方程式： 。
17．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是葡萄酒中常用的抗氧化剂。一种以硫黄为原料制取Na2S2O5的生产工艺如下：

已知：结晶脱水时发生的反应为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。
回答下列问题：
(1)Na2S2O5中硫元素的化合价为________价。
(2)焚烧炉中反应的化学方程式为_______________________________。
(3)反应器中发生反应的离子方程式为____________________________。
(4)葡萄酒酿造过程中添加Na2S2O5会释放出一种有刺激性气味的气体，该气体是一种食品添加剂。实验室中检验该气体的常用试剂是________________________________。
(5)废水中的硫单质(S8)能与碱反应，化学方程式为3S8＋48KOH16K2S＋8K2SO3＋24H2O，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。