高一化学硫元素思维导图

1. 游离态:火山喷口附近(富含硫黄)
2. 化合态:
a) 硫化物:FeS₂ (黄铁矿),ZnS (闪锌矿),CuFeS₂ (黄铜矿),HgS (辰砂)
b) 硫酸盐:CaSO₄·2H₂O (石膏),MgSO₄·7H₂O (泻盐),BaSO₄ (重晶石)
c) 有机物:蛋白质(含硫氨基酸)、煤、石油

A. 存在形式

1. 颜色:淡黄色固体(硫黄)
2. 状态:常温下为固体
3. 溶解性:难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳
4. 其他:有特殊气味;密度较大

B. 物理性质

1. 氧化性:
a) 与金属反应:S + 2Cu = Cu₂S (加热) ; S + 2Ag = Ag₂S (常温,易使银器变黑)
b) 与非金属反应:S + H₂ = H₂S (加热); S + O₂ = SO₂ (点燃) (注意:生成二氧化硫而不是三氧化硫)
c) 与其他氧化剂反应:如浓硝酸,氯气等(氧化为硫酸)
2. 还原性:
a) 与强氧化剂反应:如O₂,浓HNO₃,Cl₂等,硫被氧化为高价态硫的氧化物或含氧酸。
b) 二氧化硫的还原性:SO₂ + Br₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HBr; SO₂ + 2H₂S = 3S + 2H₂O
c) 亚硫酸盐的还原性:能被氧化剂氧化为硫酸盐。

C. 化学性质

I. 硫元素的存在与性质
1. 物理性质:无色、有刺激性气味的有毒气体;易液化;密度比空气大;易溶于水
2. 化学性质:
a) 酸性氧化物:SO₂ + H₂O = H₂SO₃ (亚硫酸) (可逆反应)
b) 漂白性:能使品红溶液褪色(暂时性漂白,加热恢复),不能漂白酸碱指示剂
c) 还原性:SO₂ + Br₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HBr;SO₂ + 2Fe³⁺ + 2H₂O = 2Fe²⁺ + SO₄²⁻ + 4H⁺;SO₂ + Cl₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HCl
d) 氧化性:SO₂ + 2H₂S = 3S + 2H₂O (体现了SO₂的氧化性)
e) 应用:工业制硫酸的原料;杀菌、消毒、漂白(如漂白纸浆);食品防腐剂(但有毒,限制使用)
3. 制备:S + O₂ = SO₂ (点燃); Na₂SO₃ + H₂SO₄(浓) = Na₂SO₄ + H₂O + SO₂↑ (实验室制备,属于强酸制弱酸原理)
4. 危害:形成酸雨;刺激呼吸道,危害人体健康。

A. 二氧化硫 (SO₂)

1. 物理性质:无色固体,易潮解,放出大量的热
2. 化学性质:
a) 酸性氧化物:SO₃ + H₂O = H₂SO₄ (与水剧烈反应,放出大量的热)
b) 与碱反应:SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O
c) 与碱性氧化物反应:SO₃ + CaO = CaSO₄

B. 三氧化硫 (SO₃)

1. 物理性质:无色、具有臭鸡蛋气味的有毒气体,密度比空气大,能溶于水
2. 化学性质:
a) 还原性:2H₂S + O₂ (足量) = 2SO₂ + 2H₂O (点燃);2H₂S + 3O₂ (少量) = 2S + 2H₂O (点燃);H₂S + Cl₂ = 2HCl + S
b) 酸性:H₂S 溶于水形成氢硫酸,是弱酸,弱于碳酸。H₂S + NaOH = NaHS + H₂O;H₂S + 2NaOH = Na₂S + 2H₂O
c) 沉淀金属离子:能与许多金属离子反应生成难溶的金属硫化物沉淀,如Cu²⁺ + H₂S = CuS↓ + 2H⁺ (CuS为黑色沉淀)

C. 氢硫酸 (H₂S)

1. 浓硫酸的特性:
a) 吸水性:能吸收空气中的水分,常用作干燥剂(不能干燥氨气)
b) 脱水性:能将有机物中的氢氧元素按水的组成脱去,使其碳化。
与金属反应:Cu + 2H₂SO₄(浓) = CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O (加热)
与非金属反应:C + 2H₂SO₄(浓) = CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O (加热)
c) 强氧化性:
d) 腐蚀性:对皮肤、衣物等有强烈的腐蚀作用
2. 稀硫酸的性质:具有酸的通性,如与金属反应生成氢气,与碱发生中和反应,与碳酸盐反应放出二氧化碳等。
3. 用途:重要的化工原料,广泛应用于化肥、农药、冶金、石油、医药等工业。

D. 硫酸 (H₂SO₄)

II. 重要的硫的化合物

A. 原理:接触法

1. 原料气制备:黄铁矿煅烧:4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂
2. 二氧化硫的净化与干燥:除去原料气中的杂质,提高SO₂的纯度,确保催化剂活性。用浓硫酸干燥气体。
3. 二氧化硫的催化氧化:2SO₂ + O₂ = 2SO₃ (V₂O₅催化剂,高温、常压) (可逆反应,但常压下转化率较高)
4. 三氧化硫的吸收:用98.3%的浓硫酸吸收SO₃,防止产生酸雾影响吸收效率。SO₃ + H₂SO₄ = H₂S₂O₇ (焦硫酸),H₂S₂O₇ + H₂O = 2H₂SO₄

B. 流程:

1. 原料气必须纯净干燥,以保护催化剂
2. 催化氧化反应需控制适宜的温度和压力,以提高SO₂的转化率
3. 采用98.3%的浓硫酸吸收SO₃,避免产生酸雾

C. 注意事项:

III. 硫酸的工业制法
**A. 火山灰的利用:**火山灰富含硫元素,可以作为肥料,改良土壤。
**B. 硫在橡胶工业中的应用:**硫化橡胶,提高橡胶的强度和弹性。
**C. 硫在医药上的应用:**某些含硫化合物可用作药物,如磺胺类药物。
**D. 硫在农业上的应用:**生产硫磺粉,用于防治农作物病虫害。
IV. 硫元素的特殊应用
**A. 酸雨的形成及危害:**二氧化硫是形成酸雨的主要原因。酸雨会腐蚀建筑物,破坏森林,酸化水体,危害水生生物。
1. 使用脱硫煤或天然气等清洁能源
2. 工业废气脱硫处理(如石灰石-石膏法)
3. 提高能源利用效率,减少能源消耗
B. 减少二氧化硫排放的措施:
**C. 硫化氢的毒性及防护:**硫化氢是有毒气体,吸入高浓度硫化氢会导致中毒甚至死亡。应加强通风,佩戴防毒面具等防护措施。
V. 环境保护
中心主题:硫元素
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