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二氧化硫和水反应实验(硫和二氧化硫)

100次浏览     发布时间:2024-08-11 12:01:14    

硫元素广泛存在于自然界中。

游离态硫:单质硫主要存在于火山口附近和地壳的岩层中

化合态的硫:植物生长不可缺少的元素,蛋白质的组成成分金属硫化物,如黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)等;地壳中受氧气、水的长期作用得到的硫酸盐,如石膏(CaSO4•2H2O)、芒硝(Na2SO4•10H2O)等;火山口气体中的硫可转化成H2S、SO2、SO3,遇水可转化成H2SO3和H2SO4

根据硫元素在周期表中的位置,结合元素周期律及硫原子的结构,推测硫元素的性质。

硫元素位于第三周期、第ⅥA族,从位置看是一种比较典型的非金属元素

原子结构示意图:

最外层6个电子,容易得到2个电子,化合价为-2价,有较强的非金属性,单质有氧化性。

与同主族的氧元素相比,其原子多一个电子层,原子半径较大,得电子能力比氧弱,非金属性相对较弱,氧化性不如氧强。

与同周期的氯元素相比,其原子半径较大,得电子能力比氯弱,非金属性相对较弱,氧化性不如氯强。

由于其非金属性比氯、氧弱,主要化合价除了-2外,还有0、+4、+6等。


一、硫

物理性质:

俗名硫黄,黄色晶体,质地很脆易研成粉末,熔、沸点不高,密度不大。难溶于水、微溶于酒精、易溶于二硫化碳(CS2,可用二硫化碳洗涤玻璃仪器内壁上的固体硫。

硫有多种同素异形体,如斜方硫、正交硫等。硫分子有多种,最常见的是S8

化学性质:

从物质类别看,硫是一种较典型的非金属单质,有较强的氧化性。

从元素化合价的角度看,硫的化合价为0,处于硫元素的中间价,化合价可以升高、降低,硫单质既有氧化性、又有还原性。

与许多金属单质及非金属单质发生化学反应。


小结:

硫的化学性质较活泼,与金属单质、氢气反应,化合价从0降低到-2,表现出氧化性

但与氧气、氯气比较,和变价金属Fe、Cu反应时,只能生成低价的硫化亚铁(FeS)、硫化亚铜(Cu2S),而氧气、氯气反应可生成高价的Fe3O4、FeCl3、CuO、CuCl2说明硫的氧化性没有氧气、氯气强,硫的非金属性比氧、氯要弱。

硫与氧气反应时,化合价从0升高到+4,作还原剂,表现出还原性(硫在空气中和氧气中燃烧都只生成SO2,不会生成SO3)。也可证明其氧化性不如氧气。

可见,硫既有氧化性、又有还原性

硫的用途:

工业生产硫酸及硫酸盐、硫化物;在医疗上用于治疗皮肤病;用于橡胶的生产;用于火药的生产。


二、二氧化硫 

实验:验证SO2的溶解性和水溶液的性质

操作:将充满SO2的试管塞上橡胶塞,倒立在水中,在水下拿掉橡胶塞(减少气体的泄漏),观察现象。等到液面不再上升时,在水下塞上橡胶塞,取出试管,将试管中的溶液滴到pH试纸上,观察颜色的变化。

现象:试管中的气体是无色液面上升,但不能充满试管。试管中的溶液能使pH试纸显红色

结论:说明二氧化硫是一种无色气体,易溶于水,水溶液呈酸性

物理性质:

二氧化硫是无色有刺激性气味的气体,有剧毒,密度比空气大,易溶于水,一般1体积的水可溶解约40体积的二氧化硫。

化学性质:

1、酸性氧化物

二氧化硫的水溶液呈酸性,说明发生了化学变化,二氧化硫与水反应生成了亚硫酸(H2SO3)。但亚硫酸不稳定,同时又会分解成二氧化硫和水,上面的实验中气体不能完全吸收,也说明了这一点。


化学上把反应物向生成物进行的反应叫正反应;生成物向反应物进行的反应叫逆反应。在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应。

从物质分类的角度看,二氧化硫能与水反应生成酸,是一种酸性氧化物,有酸性氧化物的性质,与碱、碱性氧化物可反应生成盐(可与CO2进行比较)。


2、氧化性、还原性

从元素化合价角度看,SO2中硫元素为中间价+4,在化学反应中可以升高为+6、也可以降低为0,所以+4价硫既有氧化性又有还原性


+4价S与-2价S发生归中反应,+4价S表现出氧化性,-2价S是最低价,表现出强还原性。二氧化硫(+4价硫)的氧化性不强,只有弱氧化性

二氧化硫在适当的温度和催化剂的作用下,可以被氧气氧化成三氧化硫。

三氧化硫也是一种酸性氧化物,有酸性氧化物的性质,与水可反应生成硫酸,与碱、碱性氧化物反应生成盐。


二氧化硫(+4价硫)的还原性很强,能被常见的强氧化剂氧化,生成+6价硫。如果是气相反应生成SO3,如果是在水溶液中则生成H2SO4。如氯气、溴、碘、高锰酸钾、铁离子、双氧水等氧化剂均可将其氧化。


3、漂白性

实验:取前面实验中试管的溶液少量于试管中,向其中滴入1-2滴红色的品红溶液,振荡,观察现象。然后再加热试管,再观察现象。

现象:振荡后试管中的溶液红色褪去,再加热溶液又恢复红色

结论:SO2具有漂白性,但生成的无色物质不稳定。说明其漂白性是二氧化硫与有机色素结合成了无色物质,而这些无色物质不稳定,加热又分解。

注意:SO2可漂白品红溶液,但不能漂白石蕊等指示剂,只能使石蕊显红色。

漂白是使有机色素褪色,无机物褪色不能称为漂白,如SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,是其还原性而非漂白性。

SO2的用途:

作漂白剂,漂白纸浆、毛、丝等。

用于杀菌消毒,还是一种食品添加剂。食品中添加适量的二氧化硫可起到防腐、抗氧化等作用,如葡萄酒、干果、食糖、蜜饯等。但其添加量和残留量不能超过一定的标准,否则会对人体健康造成不利影响。如用于葡萄酒的最大使用量为0.25g/L。

思考:

1、常见的有漂白性的物质有哪些,它们的漂白原理有什么区别。

一般把有机色素褪色叫漂白,并不是所有的褪色的过程都叫漂白,如高锰酸钾溶液、溴水的褪色就不是漂白。

常见的有漂白性的物质有:活性炭、过氧化氢、过氧化钠、氯水、次氯酸、次氯酸盐、臭氧、二氧化硫等。

活性炭有较大的比表面积,可以吸附有机色素而使之褪色。

SO2与有机色素结合生成不稳定的无色物质。其过程可逆,加热又能恢复原来的颜色。

HClO(氯气、氯水、次氯酸盐的漂白性本质上都是次氯酸的作用)、H2O2、Na2O2、O3等物质有强氧化性,能氧化有机色素使之褪色。其过程不可逆,褪色后不能恢复原来的颜色。如氯水也可使品红溶液褪色,但再加热不能恢复为红色。


2、二氧化硫与二氧化碳的性质有哪些相似和不同的地方。

都是无色气体,能溶于水,但二氧化硫有刺激性气味、有毒、在水中的溶解度大。

都是酸性氧化物,都有酸性氧化物的性质,与水、碱、碱性氧化物都能发生类似的反应。

都有较弱的氧化性,如:


二氧化硫有很强的还原性和漂白性,而二氧化碳没有。


3、如何检验和鉴别二氧化硫和二氧化碳。

利用二氧化硫有强还原性,能使高锰酸钾酸性溶液或溴水褪色,而二氧化碳不能。

利用二氧化硫有漂白性,能使品红溶液褪色,而二氧化碳没有漂白性。

不能用澄清石灰水鉴别,它们都可能使石灰水变浑浊。


4、怎样除去二氧化碳中的二氧化硫。

可以将气体通过高锰酸钾酸性溶液或者饱和NaHCO3亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强)溶液洗气。

但不能通过NaOH溶液或Na2CO3溶液除SO2


练习:

将SO2分别通入下列五种溶液中:

回答下列问题:

(1)试管①中的实验现象:酸性KMnO4溶液________,

证明SO2具有________性。

(2)试管②中的实验现象:溶液________,证明SO2具有________性。

(3)试管③中的实验现象:溶液______,证明SO2能中和NaOH,写出该反应的离子方程式:______。

(4)试管④中能产生______沉淀,该沉淀是____。

(5)试管⑤中能产生白色沉淀,该沉淀是____。

答案:

(1)褪色 还原 

(2)褪色 漂白

(3)褪色 

(4)白色 BaSO3 

(5)BaSO4


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