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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
一、硫和二氧化硫
(一)硫
1、硫元素的位置、结构与性质
(1)硫元素位于元素周期表的第 三 周期、第 ⅥA 族,硫原子的最外电子层有 6个 电子,在化学反应中容易得到2个电子,形成 -2 价硫的化合物。
(2)与氧元素相比,得电子能力相对 较弱 ,非金属性比氧的 弱 。故在富含O2的地表附近的含硫化合物中,硫常显 +4 价或 +6 价,而氧显 -2 价。
2、硫单质的物理性质
硫(俗称 硫黄 )是一种黄色晶体,质脆,易研成粉末。硫 难 溶于水,微溶于 酒精 ,易溶于 二硫化碳 。
3、硫单质的化学性质
(1)氧化性表现为与金属、H2反应:
与Fe、Cu、H2反应的化学方程式分别为 S+Feeq \o(=====,\s\up9(△))FeS 、 S+2Cueq \o(=====,\s\up9(△))Cu2S 、 S+H2eq \o(=====,\s\up9(△))H2S ,在这些反应,S均作 氧化 剂。
(2)还原性表现为与O2反应,其化学方程式为 S+O2eq \o(=====,\s\up9(点燃))SO2 ,反应中S作 还原 剂。
注意:(1)硫的氧化性 较弱 ,与变价金属反应,生成 低价 态的金属硫化物。
(2)硫与氧气反应,无论氧气是否过量,只生成SO2。
(二)二氧化硫
1、物理性质
二氧化硫是一种无色、有 刺激性 气味的有毒气体,密度比空气的 大 ,易溶于水。在通常情况下,1体积的 水 可以溶解约 40 体积的SO2。
2、化学性质
(1)具有酸性氧化物的性质
①与H2O反应的化学方程式为: SO2+H2OH2SO3 。
②与碱(如NaOH)反应的化学方程式为: SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O 。
(2)还原性
SO2在一定条件下与O2反应的化学方程式为:,生成的SO3也是 酸性 氧化物,与H2O反应的化学方程式为: SO3+H2O===H2SO4 。
(3)氧化性
SO2与H2S反应的化学方程式为: SO2+2H2S===3S+2H2O 。
(4)漂白性
①SO2通入品红溶液中,品红溶液 褪 色,加热时,溶液又变 红 色。
②SO2的漂白原理:SO2与某些有色物质生成不稳定的无色物质。这些无色物质容易分解又使有色物质恢复原来的颜色。
③应用:SO2在工业上应用于漂白纸浆、毛、丝等;此外SO2可用于 杀菌消毒 ,还是一种食品 添加剂 。
3、可逆反应
(1)正反应:向 生成物 方向进行的反应。
(2)逆反应:向 反应物 方向进行的反应。
(3)可逆反应: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。
二、硫酸
1、工业制硫酸的原理示意图
(1) S+O2eq \o(=====,\s\up9(点燃))SO2 或4FeS2+11O2eq \o(=====,\s\up9(燃烧))2Fe2O3+8SO2;
(2)2SO2+O2eq \o(,\s\up9(V2O5),\s\do9(400~500 ℃))2SO3,
(3) SO3+H2O===H2SO4 。
2、硫酸的酸性
(1)电离方程式:H2SO4===2H++SOeq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4))。
(2)写出稀硫酸与Zn、CuO、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应的离子方程式分别为 Zn+2H+===Zn2++H2↑ 、CuO+2H+===Cu2++H2O 、 H++OH-===H2O 、HCOeq \o\al(\s\up1(-),\s\do1(3))+H+===CO2↑+H2O。
3、浓硫酸的特性
(1)吸水性:浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分,可用于作干燥剂。
(2)脱水性:浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。
(3)强氧化性
①与金属Cu反应的化学方程式为 2H2SO4(浓)+Cueq \o(=====,\s\up9(△))CuSO4+SO2↑+2H2O 。反应中氧化剂是 浓硫酸 ,还原剂是 Cu ,还原产物为 SO2 。
②与非金属的反应
浓硫酸与木炭反应的化学方程式为 C+2H2SO4(浓)eq \o(=====,\s\up9(△))CO2↑+2SO2↑+2H2O 。反应中氧化剂为 浓硫酸,还原剂为 C ,还原产物为 SO2 。
4、常见的硫酸盐
(1)石膏(化学式为 CaSO4·2H2O ),加热失水变为熟石膏(化学式为
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