《高中化学硫价态的思维导图》

硫价态总览

• 中心原子：硫 (S)
• 元素符号：S
• 原子序数：16
• 核外电子排布：1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴
• 常见价态：-2, 0, +2, +4, +6
• 价态规律：
  • 最高正价：+6 (等于最外层电子数)
  • 最低负价：-2 (8 - 最外层电子数)
  • 中间价态：具有氧化性和还原性 (歧化反应的可能)

价态分布及对应物质

-2 价

• 代表物质：硫化物 (S²⁻)，硫化氢 (H₂S)
• 存在形式：
  • 金属硫化物：FeS, CuS, ZnS, HgS 等 (多数难溶于水，常用于沉淀分离)
  • 非金属硫化物：CS₂ (有毒)，H₂S (有毒、有臭鸡蛋气味)
• 性质：
  • 还原性： 易被氧化
    • 与氧气反应：H₂S + O₂ (少量) → S + H₂O (不完全燃烧); 2H₂S + 3O₂ (过量) → 2SO₂ + 2H₂O (完全燃烧)
    • 与Cl₂反应：H₂S + Cl₂ → S + 2HCl (少量Cl₂); H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O → H₂SO₄ + 8HCl (过量Cl₂)
    • 与金属离子反应：S²⁻ + 2Ag⁺ → Ag₂S (黑色沉淀，极难溶)
    • 与酸性KMnO₄溶液反应：5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O + 5S↓ (溶液褪色，生成硫单质)
• 应用：
  • 金属硫化物的冶炼
  • H₂S用于化学分析和实验

0 价

• 代表物质：硫单质 (S)
• 存在形式：
  • 斜方硫 (S₈)，单斜硫 (S₈)，无定形硫
• 性质：
  • 氧化性： 可与金属、氢气反应
    • 与金属反应：S + Fe → FeS (加热)；S + 2Cu → Cu₂S (加热)
    • 与氢气反应：H₂ + S ⇌ H₂S (加热，可逆反应)
  • 还原性： 可与氧气反应
    • 与氧气反应：S + O₂ → SO₂ (点燃)
  • 特殊性： 在一定条件下，可以自身氧化还原（歧化反应）
    • 与热的浓NaOH溶液反应：3S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O
• 应用：
  • 制造硫酸
  • 橡胶硫化
  • 杀虫剂、农药

+4 价

• 代表物质：二氧化硫 (SO₂)，亚硫酸 (H₂SO₃)，亚硫酸盐 (SO₃²⁻)
• 存在形式：
  • SO₂ (无色，有刺激性气味，有毒)
  • H₂SO₃ (弱酸，不稳定)
  • Na₂SO₃, CaSO₃ 等亚硫酸盐
• 性质：
  • 氧化性： 较弱
    • 与硫化氢反应：SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O
  • 还原性： 较强
    • 与氧气反应：2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ (催化剂，加热)
    • 与卤素单质反应：SO₂ + Cl₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HCl
    • 与酸性KMnO₄溶液反应：5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄ (溶液褪色)
  • 漂白性： 可漂白某些有机色素 (品红溶液)
    • 漂白原理：SO₂与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质，加热后又会恢复颜色。
    • 与Cl₂漂白的区别：Cl₂漂白是氧化漂白，不可逆。
  • 酸性氧化物：
    • 与水反应：SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃ (可逆反应)
    • 与碱反应：SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O； SO₂ (少量) + NaOH → NaHSO₃
• 应用：
  • 漂白纸浆
  • 杀菌消毒
  • 制备硫酸

+6 价

• 代表物质：三氧化硫 (SO₃)，硫酸 (H₂SO₄)，硫酸盐 (SO₄²⁻)
• 存在形式：
  • SO₃ (无色固体，易潮解)
  • H₂SO₄ (无色油状液体，浓硫酸具有强氧化性、吸水性和脱水性)
  • Na₂SO₄, BaSO₄ 等硫酸盐
• 性质：
  • 氧化性： 浓硫酸具有强氧化性
    • 与金属反应 (加热)：Cu + 2H₂SO₄ (浓) → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
    • 与非金属反应 (加热)：C + 2H₂SO₄ (浓) → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O
  • 吸水性： 浓硫酸可吸收空气中的水分 (用于干燥气体)
  • 脱水性： 浓硫酸可将有机物中的氢和氧元素按2:1的比例脱去 (使有机物碳化)
  • 酸性： 稀硫酸具有酸的通性
    • 与活泼金属反应：Fe + H₂SO₄ (稀) → FeSO₄ + H₂↑
    • 与碱反应：H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O
    • 与盐反应：BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl
• 应用：
  • 工业上重要的原料，广泛应用于化肥、农药、冶金等领域。
  • 制备其他化学品。
  • 实验室常用试剂。

硫的转化关系

S²⁻ -- 氧化 --> S -- 氧化 --> SO₂ -- 氧化 --> SO₃ -- 与水反应 --> H₂SO₄ H₂S -- 氧化 --> S -- 氧化 --> SO₂ -- 还原 --> S H₂SO₄ -- 还原 --> SO₂ -- 还原 --> S

注意事项

• 在判断反应产物时，注意氧化剂和还原剂的用量比例。
• SO₂的漂白性是暂时的，加热后会恢复颜色。
• 浓硫酸具有强腐蚀性，使用时注意安全。
• BaSO₄不溶于酸也不溶于碱，可用于检验SO₄²⁻离子。
• 了解硫的各种价态之间的转化关系，有助于解决实际问题。

该思维导图涵盖了高中化学中硫的主要价态及其相关物质的性质、应用和转化关系，可以帮助学生系统地学习和掌握硫的化学知识。