5.1从黑火药到酸雨

硫的史话硫是人类最先知道的化学元素之一，具体时期则很难确定。地中海沿岸好多地方都有硫，古代的希腊和罗马人都很注意它。每次火山爆发都带出大量的硫；当时人们把二氧化硫气和硫化氢的臭味当做地下的火山神活动的标志。早在公元前几世纪，人们就注意到西西里大硫矿里所产的纯净而透明硫晶。特别引起人们兴趣的是这种石块会燃烧生成窒息性的气体。怪不得古代的自然研究者，尤其是炼金术士特别重视硫的作用。他们看来，硫的性质很神秘，一燃烧就生成新物质，所以他们联想到硫一定是哲人石的一个组成部分，因而拼命地炼制这种哲人石，总想用人工方法制造金子，但是，结果一无所得。俄罗斯化学家罗蒙诺索夫（Lomonosor,M.V.1711－1765）在1763年发表了《论地层》的文章，其中描述了硫：“一提起地下的火是那么多，念头马上就转到地下的火里含的是什么物质。”“还有什么东西比硫更容易发火呢？火里还有什么比它更有力的呢？”“因为不但火山喷出的气体里面在硫，地底下滚汤沸腾的矿泉里和陆地底下的通气口里也聚结有大量的硫，而且没有一块矿石，几乎没有一块石块，彼此摩擦之后不产生硫的气味，不显露它们的成分里含硫的……大量的硫在地球中心燃烧成沉重的气体，在深坑里膨胀起来，顶着地球的上层，使它升高，向四下做出不同程度的运动，产生各式各样的地震，而地面抵抗力最小的地方就最先断裂开来，破坏了的地面的碎块有些比较轻的给抛到高空，再落下来掉在附近；别的碎块因为太大太笨蛋，飞不起来，就变成山。”罗蒙诺索夫这段话，把地球中硫的运动描写得多么生动、多么科学。火山喷出物的气味不一定相同，意大利南部的火山喷出窒息性气体，勘察加半岛上火山爆发时生成云雾状的二氧化硫气。硫不但可以生成气体喷出，还能溶解在地下水里或在地下裂缝里构成矿物。人们从远古时代，就知道从硫的矿物里开采锌、铅、银和金等。大约在一、两千年前，这个在常温下呈黄色的固体，就活跃在炼丹家的炼丹炉里。炼丹家惊异地发现，硫不但能和铜、铁发生化学反应，而且居然还能把那神奇的水银制服，所以很受器重，用它来作为制造长生不老的仙丹妙药的原料和点石成金的药物。在中国:炼丹家抱着幻想在深山古洞里探索，没有制造出长生不老的仙丹，也没能点石成金，但是却摸到了一些硫的脾气秉性，并把他们观察的结果写入史册。在世界炼丹术的最古老的著作，写于一千七、八百年前的《周易参同契》里，记载了硫与汞化合生成不挥发的红色固体硫化汞的现象。汉代的《神农本草经》中，也把硫黄列入重要药材。一、硫1.硫在自然界的存在游离态:火山口化合态:矿物等硫在自然界的存在（游离态）硫磺晶体同素异形体单质硫有多种同素异形体，最常见的是斜方硫和单斜硫硫单质2.物理性质通常是淡黄色的晶体，俗称硫磺。它的密度大约是水的两倍。质脆，容易研成粉末，不溶于水，微溶于酒精，容易溶于二硫化碳。硫的熔点是112.8℃，沸点是444.6℃。单质硫是由分子构成的兴趣实验倒入冷水S-2S0S+4S+63.化学性质：思考:由硫的化合价推断硫具有哪些化学性质?实验给盛着硫粉的大试管加热到硫沸腾产生蒸气时，用坩埚钳夹住一束擦亮的细铜丝伸入管口。硫与铜的反应氧化剂现象：铜丝在硫蒸气中燃烧发红，变成黑色物质。注意：生成硫化亚铜Cu2S（铜为+1价）不生成硫化铜CuS!2Cu+S=Cu2S△0-2与金属反应实验将铁粉与硫粉的混合物平铺在一石棉网上，用一根加热后的玻璃棒去引燃药品的一端。硫与铁的反应氧化剂现象：红热，生成黑色固体。注意：生成硫化亚铁FeS（铁为+2价），不生成硫化铁Fe2S3Fe+S=FeS△0-2反应放出的热能使反应继续进行实验在研钵中研磨钠与硫粉的混合物硫与钠的反应氧化剂现象：燃烧，火星四射并爆炸.2Na+S=Na2S研磨0-2硫和氯气都能分别与铜、铁反应，试比较反应有何异同。2Cu+S=Cu2S△Fe+S=FeS△Cu+Cl2=CuCl2点燃2Fe+3Cl2=2FeCl3△硫是氧化剂化合反应生成低价的金属硫化物氯气是氧化剂化合反应生成高价的金属氯化物结论：氯气的氧化性比硫强＋1＋2＋2＋3硫与非金属的反应H2+S=H2S△C+2S=CS2S+O2=SO2点燃高温0-2-200+4硫作为氧化剂，具氧化性。硫作为还原剂，具还原性。划火柴时常闻到的一股呛鼻的气味，就是火柴头成份中的硫燃烧后产生的二氧化硫。硫与其它物质的反应S+2KNO3+3C=K2S+N2+3CO23S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O△黑火药的成份是硝酸钾、硫黄、木炭，燃烧时发生如下反应：硫能与强碱溶液反应0-2+4氧化产物与还原产物的物质的量之比为（Na2SO3）（Na2S）1:2另一角度-----硫的化学性质(1)氧化性:Na+S==Na2S（剧烈反应并发生爆炸）2Al+3S=Al2S3（制取Al2S3的唯一途径）Fe+S==FeS（黑色）2Cu+S==Cu2S(黑色,并同氯气与铜,铁反应作对比Hg+S==HgS(撒落水银的处理,古代的炼丹术)H2+S==H2S(可逆)C+2S=CS2(高温)(2)还原性:△△△△△S+O2=SO2S+6HNO3（浓）==H2SO4+6NO2↑+2H2OS+2H2SO4（浓）==3SO2↑+2H2O3S+6NaOH==2Na2S+Na2SO3+3H2O-----可除去试管壁的硫粉点燃△△在医药、农业、工业上有广泛的用途4.硫的用途黑火药S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑点燃标明上述方程式中电子转移的方向和数目得到10e得到2e失去12e黑火药黑火药是我国古代四大发明之一，它是用硝酸钾、木炭粉和硫黄粉混合而制成的。硝酸钾分解放出的氧气，使木炭和硫磺剧烈燃烧，瞬间产生大量的热和氮气、二氧化碳等气体。由于体积急剧膨胀，压力猛烈增大，于是发生了爆炸。据测，大约每4g黑火药着火燃烧时，可以产生280L气体，体积可膨胀近万倍。由于爆炸时有K2S固体产生，往往有很多浓烟冒出，因此得名黑火药。硫在自然界的存在（化合态）石膏黄铜矿黄铁矿二、硫化氢（H2S）•无色、有臭鸡蛋气味、有毒气体；•能溶于水（水溶液叫氢硫酸）空气中含0.1%就会感到头疼，大量吸入会昏迷或死亡思考：氢硫酸是一弱酸，能跟哪些物质发生化学反应？常温下,溶解2.6体积H2S/1体积水2、化学性质硫化氢---可燃性、还原性、--------不稳定性氢硫酸---弱酸性、还原性噗•H2S的化学性质:(1)燃烧2H2S+3O22SO2+2H2O完全燃烧2H2S+O22S+2H2O不完全燃烧H2SH2+S△（2）不稳定性：≒可燃性：2H2S+O2=2S+2H2O（不完全燃烧）点燃2H2S+3O2=2SO2+2H2O（完全燃烧）点燃练习1：把70mlH2S和90mlO2气体混合燃烧，反应后恢复原状况，可得到SO2体积是（）A.50mlB.55mlC.60mlD.70mlB练习2：常温常压下，点燃100mlH2S和O2的混合气体，充分反应恢复到原状况，气体的体积变为57ml,这57ml气体的成分可能是（）A.H2SB.SO2、C.SO2、O2D.SO2、H2SA.C(2)还原性H2S+Cl2S+2HCl常见的还有:O2、SO2、Br2水、KMnO4、浓H2SO4、Fe3+等还原性：H2S+SO2=H2S+Fe3+=练习1：①在H2S水溶液中通入过量的O2，②在H2S水溶液中通入过量的SO2，PH怎样变化，作出图像。PHO27①7PHSO2②2H2O+3S222Fe2++S↓+2H+2H2S+O2=2H2O+2S写出氢硫酸跟NaOH、Cl2、FeCl3、硝酸铅等物质反应的方程式：H2S+2NaOH→Na2S+H2OH2S+NaOH→NaHS+H2OH2S+Cl2→S↓+2HClH2S+2FeCl3→S↓+2HCl+2FeCl2H2S少量H2S过量H2S+Pb(NO3)2→PbS↓+2HNO3氢硫酸具有弱酸性NaOH+H2S(过量）=CuSO4+H2S=2NaHS+H2OCuS↓+H2SO4练习：下列物质，既能跟H2S反应，又能使溴水褪色的是（）①硫化钾溶液②二氧化硫③硫酸铜溶液④硝酸银溶液⑤小苏打溶液⑥烧碱溶液Ａ①②③B、①②④⑥C、③④⑤⑥D、②④⑥ＢH2S+2NaOH→Na2S+H2O弱酸强弱顺序:亚硫磷酸氢氟酸亚硝甲酸冰醋酸碳酸氢硫氢氰酸动植物在腐败时会产生H2S；3、实验室常用FeS跟稀盐酸或稀硫酸反应制取。FeS+2HCl→H2S↑+FeCl2FeS+H2SO4→H2S↑+FeSO4思考1：能用浓硫酸吗？为什么？思考2:可用怎样的制备气体的装置?怎样进行收集、除杂和尾气处理?气体收集装置:气体发生装置:尾气吸收装置:2.8克铁粉和1.28克硫粉混合均匀后加热,充分反应后将剩余固体冷却后放入足量稀硫酸中,求标况下可产生气体多少升?将一定量铁粉和硫粉的混合物共热,充分反应后冷却,加入足量稀盐酸,得到标准状况下气体11.2L.则原混合物可能的组成是:An(Fe)n(S),总质量=44克Bn(Fe)n(S),总质量=44克Cn(Fe)=n(S),总质量44克Dn(Fe)n(S),总质量44克D在20℃时一刚性容器内部有一不漏气且可滑动的活塞将容器分隔成左、右室两室。左室充入N2，右室充入H2S和O2，活塞正好停留离左端1/4处（如右图a）然后点燃H2S和O2，反应完毕恢复至原来温度，活塞恰好停在中间（如右图b），水蒸气的体积可忽略，则反应前H2S和O2的体积比可能是A．1︰1B．4︰5C．5︰4D．7︰2BD三、二氧化硫的性质(一)物理性质:(二)化学性质:气体无色有刺激性有毒－10℃比空气大易溶于水(在常温、常压下，1体积水大约能溶解40体积的SO2。状态：颜色：气味：毒性：沸点：密度：溶解度：(一)物理性质:(二)化学性质:1.酸性氧化物的通性2.SO2的氧化还原反应：①弱氧化性:②较强还原性:3.二氧化硫的漂白性:SO2+H2OH2SO3（亚硫酸）⑴SO2与H2O的反应:实验现象:试管中的水面上升，滴入紫色石蕊试液后，溶液变红。实验结论:SO2溶于水后形成的溶液显酸性。反应方程式：1、具有酸性氧化物的通性：•H2SO3是一种二元酸，与碱反应时：NaOH比较少，生成NaHSO3；NaOH比较多，生成Na2SO3。•酸性：H2SO3(中强酸)＞H2CO3(弱酸)思考:怎样除去CO2中的SO2?结论:SO2是亚硫酸的酸酐n(SO2):n(NaOH)=1:2SO2+2NaOH→Na2SO3+H2On(SO2):n(NaOH)=1:1SO2+NaOH→NaHSO3(2)能与碱反应生成盐和水。【练习】lL0.1mol/L的NaOH溶液吸收0.08molSO2,求所得溶液中溶质的成分及物质的量。x设生成的NaHSO3及Na2SO3的物质的量分别为x、yxNaOH+SO2=NaHSO32NaOH+SO2=Na2SO3+H2Oyyx+2y=0.1·1x+y=0.08x=0.06moly=0.02mol答：NaHSO3的物质的量为0.06mol,Na2SO3的物质的量为0.02mol。x2y【解法一】【练习】lL0.1mol/L的NaOH溶液吸收0.08molSO2,求所得溶液中溶质的成分及物质的量。NaOH+SO2=NaHSO32NaOH+SO2=Na2SO3+H2O列比例，可求得NaHSO3的物质的量为0.06mol,Na2SO3的物质的量为0.02mol。【解法二】由题意，知反应物NaOH和SO2的物质的量的比为5:4，生成物为NaHSO3及Na2SO3，可得化学方程式：5NaOH+4SO2=3NaHSO3+Na2SO3+H2O设NaHSO3和Na2SO3物质的量分别为x、y5mol4mol3mol1mol(1L)(0.1mol/L)0.08molxySO2+2Ca(OH)2→CaSO3↓+H2OCaSO3+SO2+H2O→Ca(HSO3)2CO2+2Ca(OH)2→CaCO3↓+H2OCaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2思考:SO2能与氢氧化钙反应吗?思考:能用澄清石灰水来鉴别二氧化硫和二氧化碳吗？不能(3)