以硫及其化合物为例的“知识脉络”法应用

安徽 尉言勋 房兴礼

以硫及其化合物为例的“知识脉络”法应用

“元素及其化合物”知识是高考化学命题的重要载体，掌握好元素化合物知识，有利于高考取得理想的成绩。硫是一种重要的非金属元素，相关化合物的性质及氧化还原反应的方程式较多，内容丰富，知识点多，涉及面广，学生难以系统掌握和运用。为帮助同学们巩固学习，现对硫及其化合物知识进行归纳总结。

一、知识脉络

等于224 mL(标准状况下)Cl2完全转化为Cl-时得到的电子，设最终生成S元素的化合价为+x价，即0.025 L×0.100 mol·L-1×2×(x-2)=0.224 L/22.4 L·mol-1×2。解得x=6。D正确。

【答案】D

【解答策略】与氧化还原反应有关的计算都以化合价升降守恒(电子转移守恒)为依据进行计算。即还原剂化合价升高总数(失电子总数)等于氧化剂化合价降低总数(得电子总数)。

(3)运用守恒思想进行配平

①直接对氧化还原反应进行配平

【例13】(试题节选)配平下面的化学方程式(将有关的化学计量数填入方框中)：

【解析】在反应中，KMnO4中锰元素化合价降低，FeSO4中铁元素化合价升高，根据化合价升降守恒和元素守恒配平该方程式。

②补写反应物或生成物，并进行配平

【例14】(试题节选)请将5种物质：N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上，组成一个配平的化学方程式。

【解析】通过分析可知，N2O为还原产物，FeSO4为还原剂、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3为氧化产物，HNO3为氧化剂。根据化合价升降守恒可得结果。

二、知识梳理

1.硫单质

(1)物理性质：游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里，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：硫原子最外层有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，均是将金属氧化成低价态)

②与非金属反应

③与化合物的反应

(3)用途：用于制造硫酸、硫化天然橡胶，也用于制造“三药一柴”(医药、火药、农药和火柴)的原料。

2.硫的氢化物

(1)物理性质：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)化学性质

①弱酸性：二元弱酸，能与NaOH溶液反应。

②可燃性

③强还原性：可被常见氧化剂氧化。

3.二氧化硫

(1)物理性质

SO2是无色、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(1∶40)。

(2)化学性质

①酸性氧化物通性：与水、碱性氧化物以及某些弱酸盐溶液反应。

②还原性：能被O2、X2(Cl2、Br2、I2)、KMnO4(H+)溶液等强氧化剂氧化。

④漂白性：与有色物质化合生成不稳定的无色物质而起漂白作用(可逆、非氧化还原反应),但见光、加热或长时间放置，不稳定物质又分解为原有色物质和SO2。

4.三氧化硫

(1)物理性质

SO3的熔点16.8℃，沸点44.8℃，标准状况下SO3为晶体。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SO3是具有强刺激性臭味的有毒气体。

(2)化学性质

SO3是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，与H2O、CaO、Ca(OH)2等发生反应。

5.硫酸

(1)物理性质：纯硫酸是一种无色粘稠的液体，常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%，其密度为 1.84 g·cm-3，物质的量浓度为18.4 mol·L-1。硫酸是一种高沸点、难挥发的强酸。

【注意】浓硫酸溶解时放出大量的热，稀释时应将浓硫酸沿器壁慢慢加入水中，边加边搅拌。

(2)浓H2SO4的特性

①吸水性(常用作干燥剂)

a.中学化学中常用浓H2SO4干燥的气体有：H2、O2、CO2、SO2、Cl2、HCl等。

b.不能用浓硫酸干燥的气体有：碱性气体，如NH3；还原性气体，如H2S等。

②脱水性：指浓H2SO4将有机物里的氢、氧元素按原子个数2∶1的比例脱去水的性质。

③强氧化性

a.常温下，铁、铝遇浓H2SO4发生“钝化”，因为表面生成一层致密的氧化膜，所以常温下可用铝槽车装运浓硫酸。

6.酸雨的形成和防治

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：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。

三、典型例题解析

1.硫的氧化物性质的考查

例1(改编)下列有关硫的氧化物性质的说法中错误的是

( )

A.SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液均可得到BaSO3和BaSO4

B.二氧化硫的水溶液中滴加氯化钡无现象，再加入 0.5 mL 3%的过氧化氢后产生沉淀

C.将足量二氧化硫通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液褪色，说明二氧化硫具有还原性

D.二氧化硫能漂白某些有色物质，是因为与有色物质化合生成不稳定的无色物质

【解析】SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液中，由于硝酸根在酸性情况下具有强氧化性，所以产物只有BaSO4，A错误。SO2被H2O2氧化为H2SO4，然后与BaCl2反应产生沉淀，B正确；SO2被酸性高锰酸钾溶液氧化为K2SO4，KMnO4转化为MnSO4，故溶液褪色，C正确； SO2的漂白具有可逆、非氧化还原反应的特点，与有色物质化合生成不稳定的无色物质，D正确。

【答案】A

2.硫的氢化物性质的考查

例2(2012上海)和氢硫酸反应不能产生沉淀的是

( )

A.Pb(NO3)2溶液 B.Na2S溶液

C.CuSO4溶液 D.H2SO3溶液

【答案】B

3.浓硫酸的性质考查

例3将一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L-1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A 33.6 L(标准状态)。将反应后的溶液稀释至1 L，测得溶液的pH=1，则下列叙述中错误的是

( )

A.气体A为SO2和H2的混合物

B.气体A中SO2与H2的体积比为5∶1

C.反应中共消耗Zn 97.5 g

D.反应中共转移电子3 mol

【答案】B

4.工业制硫酸原理的考查

例4(2016上海)在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室。下列说法错误的是

( )

A.a、b两处的混合气体成分含量相同，温度不同

B.c、d两处的混合气体成分含量相同，温度不同

C.热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应后的气体

D.c处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高SO2的转化率

【解析】根据装置图可知，从a进入的气体含有SO2、O2、N2等的冷气，经过热交换器后从b处出来的是热的气体，成分与a处相同，A正确；在c处出来的气体SO2、O2在催化剂表面发生反应产生的含有SO3及未反应的SO2、O2等气体，该反应是放热反应，当经过热交换器后被冷的气体降温，SO3变为液态，故c、d两处含有的气体的成分不相同，B错误；热交换器的作用是预热待反应的冷的气体，同时冷却反应产生的气体，为SO3的吸收创造条件，C正确；c处气体经过热交换器后再次被催化氧化，目的就是使未反应的SO2进一步反应产生SO3，从而可以提高SO2的转化率，D正确。

(作者单位：安徽省砀山四中，安徽省砀山二中)

宁夏育才中学)