《高一化学硫的思维导图》

中心主题：硫及其化合物

一级分支：硫的性质

• 物理性质：
  • 颜色：淡黄色固体
  • 状态：固态，通常为S₈环状结构
  • 气味：特殊气味（不纯时，含少量硫化氢）
  • 溶解性：难溶于水，易溶于二硫化碳
  • 密度：较小
  • 熔沸点：熔点不高，沸点较高
• 化学性质：
  • 氧化性：
    • 与金属反应：与活泼金属（如Fe、Cu）反应生成硫化物（FeS、Cu₂S），注意条件需加热，产物为较低价态。例如：Fe + S → FeS
    • 与非金属反应：与氢气反应生成硫化氢(H₂S)，条件是高温；与氧气反应生成二氧化硫(SO₂)，条件是点燃或加热。
    • 与某些还原剂反应：如与碳反应生成二硫化碳(CS₂)
  • 还原性：
    • 与氧气反应：S + O₂ → SO₂ (点燃或加热)
    • 与强氧化剂反应：如与浓硝酸、浓硫酸反应，被氧化为更高价态的硫的氧化物或硫的含氧酸。
  • 特殊性：
    • 既能做氧化剂，又能做还原剂，属于变价元素。

一级分支：硫的化合物

• 硫的氧化物：

  • 二氧化硫 (SO₂):
    • 物理性质：无色，有刺激性气味的气体，有毒，易液化，密度比空气大，易溶于水。
    • 化学性质：
      • 酸性氧化物：与水反应生成亚硫酸 (H₂SO₃)，亚硫酸不稳定，易分解。 SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃
      • 漂白性：能使品红溶液褪色，但加热后会恢复颜色（暂时性漂白）。
      • 还原性：能被强氧化剂氧化，如被氯水、高锰酸钾等氧化为硫酸根离子 (SO₄²⁻)。 SO₂ + Cl₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HCl
      • 氧化性：可以被强还原剂还原，如与硫化氢反应生成硫单质。 SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O
      • 用途：制造硫酸、漂白纸浆、杀菌消毒等。
    • 制备：燃烧硫磺或硫铁矿。 S + O₂ → SO₂; 4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂
    • 环境影响：形成酸雨的主要原因之一。
  • 三氧化硫 (SO₃):
    • 物理性质：无色固体，易潮解，与水剧烈反应。
    • 化学性质：
      • 酸性氧化物：与水反应生成硫酸 (H₂SO₄)。 SO₃ + H₂O → H₂SO₄
      • 强氧化剂：能氧化某些金属和非金属。
      • 与碱反应生成盐。 SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O
    • 制备：二氧化硫催化氧化。 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ (催化剂，加热)

• 硫化氢 (H₂S):

  • 物理性质：无色，有臭鸡蛋气味的有毒气体，密度比空气大，能溶于水。
  • 化学性质：
    • 还原性：易被氧化。
      • 在空气中燃烧：2H₂S + 3O₂ (足量) → 2SO₂ + 2H₂O (完全燃烧)
      • 氧气不足时燃烧：2H₂S + O₂ (少量) → 2S + 2H₂O (不完全燃烧)
      • 能使氯水、溴水、碘水等褪色。 H₂S + Cl₂ → 2HCl + S
      • 能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
    • 酸性：水溶液呈弱酸性，能与碱发生中和反应。
    • 与金属离子反应：能与某些金属离子反应生成难溶的金属硫化物沉淀。 如Cu²⁺ + H₂S → CuS↓ + 2H⁺
  • 制备：用硫化物与酸反应。 FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S↑
  • 环境影响：有毒，能腐蚀金属。

• 硫的含氧酸：

  • 亚硫酸 (H₂SO₃):
    • 性质：不稳定的弱酸，易分解，具有还原性。
    • 用途：作漂白剂、防腐剂等。
  • 硫酸 (H₂SO₄):
    • 物理性质：无色油状液体，密度大，沸点高，难挥发，具有吸水性，溶于水放出大量热。
    • 化学性质：
      • 酸性：具有酸的通性，如与指示剂反应、与活泼金属反应、与碱反应、与盐反应。
      • 强氧化性：
        • 浓硫酸的强氧化性：能氧化金属（如Cu）和非金属（如C）。 Cu + 2H₂SO₄(浓) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O; C + 2H₂SO₄(浓) → CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O
        • 稀硫酸具有氧化性，但氧化性较弱，体现在氧化氢离子上。
      • 吸水性：可以使某些气体干燥。
      • 脱水性：能将有机物中的氢氧元素按水的比例脱去，使有机物碳化。
    • 用途：重要的化工原料，广泛用于化肥、农药、染料、医药、冶金等行业。
    • 制备：接触法制硫酸。 原理：利用二氧化硫的催化氧化生成三氧化硫，再用三氧化硫与水反应生成硫酸。

一级分支：硫的重要应用

• 生产硫酸： 硫是生产硫酸的主要原料。
• 橡胶硫化： 硫与橡胶反应可以提高橡胶的强度和弹性。
• 农药杀虫： 硫磺粉可用于防治农作物病虫害。
• 医药： 某些含硫药物具有治疗作用。
• 制造火药： 硫是火药的成分之一。
• 其他： 硫还可用于制造染料、纸张、人造丝等。

一级分支：环境保护

• 减少二氧化硫排放：
  • 使用脱硫技术，例如石灰石脱硫法。
  • 开发清洁能源，如太阳能、风能等。
• 处理含硫废水、废气：
  • 中和法。
  • 回收利用法，例如将二氧化硫转化为硫酸。
• 减少硫化氢排放：
  • 封闭处理垃圾填埋场。
  • 生物处理法。