《硫的思维导图高中化学》

中心主题：硫 (S)

一、硫的物理性质

• 颜色状态：
  • 淡黄色固体
  • 俗称硫磺
• 气味：
  • 有特殊气味
• 溶解性：
  • 难溶于水
  • 微溶于酒精
  • 易溶于二硫化碳 (CS₂)
• 熔点沸点：
  • 较低熔点，较低沸点
  • 熔融时颜色变化：淡黄色 → 棕黄色 → 黏稠，颜色变深
• 结构：
  • 斜方硫 (S₈)：稳定存在形式，常温下
  • 单斜硫：高温下存在，不稳定
• 密度：
  • 比水大
• 其他：
  • 不导电

二、硫的化学性质

• 氧化性：
  • 与金属反应：
    • 与活泼金属：生成金属硫化物（硫显 -2 价）
      • 如：Na + S → Na₂S (研磨爆炸)，Cu + S → Cu₂S (加热)
    • 与铁反应：生成硫化亚铁（FeS），注意不是 Fe₂S₃
      • Fe + S → FeS (加热，避免铁过量)
  • 与非金属反应：
    • 与氢气反应：生成硫化氢 (H₂S) (条件：高温)
      • H₂ + S → H₂S (可逆反应，催化剂)
    • 与碳反应：生成二硫化碳 (CS₂) (条件：高温)
      • C + 2S → CS₂
• 还原性：
  • 与氧气反应：
    • 生成二氧化硫 (SO₂)
      • S + O₂ → SO₂ (点燃，现象：蓝紫色火焰)
    • 少量情况下也能生成三氧化硫 (SO₃)（工业催化氧化）
• 与强氧化剂反应：
  • 被浓硝酸、浓硫酸氧化成硫酸
  • 如：S + 6HNO₃(浓) → H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O

三、硫的重要化合物

• 二氧化硫 (SO₂)
  • 物理性质：
    • 无色有刺激性气味的气体
    • 比空气重
    • 易液化
    • 易溶于水（形成亚硫酸）
  • 化学性质：
    • 酸性氧化物：
      • 与碱反应：SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O
      • 与水反应：SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃ (亚硫酸，弱酸，不稳定)
    • 漂白性：
      • 能使品红溶液褪色（暂时性漂白，加热恢复）
      • 原理：SO₂ 与有色物质结合生成不稳定无色物质
      • 区别：与 Cl₂ 漂白原理不同 (Cl₂是氧化漂白，不可恢复)
    • 还原性：
      • 与氧化剂反应：2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ (催化剂，加热)
      • 与氯水反应：SO₂ + Cl₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HCl
      • 使溴水、高锰酸钾溶液褪色（体现 SO₂ 还原性）
    • 氧化性：
      • 与强还原剂反应：SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O
  • 用途：
    • 漂白纸浆、杀菌消毒、制造硫酸
    • 形成酸雨的主要气体之一 (大气污染)
  • 检验：
    • 通入品红溶液，褪色。 加热又恢复红色
    • 先通入品红溶液褪色，再通入酸性高锰酸钾溶液，如果高锰酸钾溶液也褪色，说明含有二氧化硫
• 三氧化硫 (SO₃)
  • 物理性质：
    • 常温下是无色固体
    • 易吸水（形成硫酸）
  • 化学性质：
    • 酸性氧化物：
      • 与水反应：SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (放热)
      • 与碱反应：SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O
    • 强氧化性（在高温下）
• 硫化氢 (H₂S)
  • 物理性质：
    • 无色、有臭鸡蛋气味的气体
    • 有毒
    • 比空气重
    • 能溶于水（形成氢硫酸，弱酸）
  • 化学性质：
    • 还原性：
      • 在空气中燃烧：2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O (氧气充足)
      • 氧气不足：2H₂S + O₂ → 2S + 2H₂O
      • 与氯气反应：H₂S + Cl₂ → 2HCl + S (现象：产生淡黄色沉淀)
      • 使酸性高锰酸钾溶液褪色（体现 H₂S 还原性）
    • 酸性：
      • 与碱反应：H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O
      • 与某些金属盐溶液反应，生成金属硫化物沉淀
        • 如：H₂S + CuSO₄ → CuS↓ + H₂SO₄ (CuS 黑色沉淀)
  • 用途：
    • 用于制备硫化物
    • 化学分析试剂
  • 检验：
    • 用醋酸铅 (Pb(Ac)₂) 试纸检验，试纸变黑
      • Pb²⁺ + S²⁻ → PbS↓ (黑色沉淀)
• 硫酸 (H₂SO₄)
  • 浓硫酸的特性：
    • 吸水性：能吸收空气中的水分
      • 用途：干燥剂 (不能干燥碱性气体和氨气)
    • 脱水性：能将有机物中的氢氧元素按 2:1 的比例脱去
      • 现象：使纸张、蔗糖等变黑
    • 强氧化性：
      • 与铜反应：Cu + 2H₂SO₄(浓) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O (加热)
      • 与碳反应：C + 2H₂SO₄(浓) → CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O (加热)
    • 钝化性：常温下使铁、铝等金属钝化
  • 稀硫酸的性质：
    • 具有酸的通性，如与活泼金属反应、与碱中和、与金属氧化物反应、与盐反应等。

四、硫的用途

• 制造硫酸
• 生产化肥、农药
• 用于橡胶硫化
• 用于医药
• 用于火药
• 用于漂白（SO₂）

五、硫的制备

• 工业制备：
  • 燃烧硫铁矿：4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂
  • 接触法制硫酸：
    • SO₂氧化为SO₃：2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ (催化剂、加热)
    • SO₃溶于水：SO₃ + H₂O → H₂SO₄
• 实验室制备 H₂S：
  • FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S↑ (不能用硫酸，因为会生成硫酸亚铁沉淀，阻碍反应进行)

六、环境问题

• SO₂ 是形成酸雨的主要原因之一
• H₂S 具有毒性，对环境造成污染
• 工业生产中应注意环保，减少硫的氧化物的排放