【同步讲义】高中化学（鲁科版2019）必修第一册--第18讲 自然界中的硫 讲义

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第18讲 自然界中的硫
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课程标准
课标解读
1．认识硫元素在物质中具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态硫元素的物质的相互转化。
2．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硫的主要性质，认识其在生产中的应用。
1．能从物质类别和元素化合价的角度预测硫的性质及转化。
2．能根据教材中给出的有关硫的性质，设计简单的实验方案，完成操作，观察现象，对实验现象做出解释。
知识精讲

知识点01 自然界中硫的存在和转化
1．硫元素的存在

2．自然界中不同价态硫元素之间的转化
（1）硫元素类价二维图

（2）自然界中不同价态硫元素之间的转化

（3）价态和性质的关系

【即学即练1】游离态的硫存在于：①火山喷口附近；②土壤中；③地壳的岩层里；④空气中（ ）。
A．①②③ B．①③ C．②④ D．④
【解析】选B。在自然界里，硫既有游离态，又有化合态，游离态的天然硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里，煤中也含有少量硫。
知识点02 硫的性质
1．物理性质
（1）色、态：黄色或淡黄色的固体，俗称硫黄
（2）熔、沸点：都不高
（3）硬度：很脆
（4）溶解性：不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳
2．同素异形体

3．化学性质

4．用途
（1）制造硫酸、硫化橡胶；
（2）制造黑火药、焰火、火柴
（3）制造农药（石灰硫黄合剂）
（4）医药（硫黄软膏）。
【即学即练2】下列关于硫的叙述中，正确的是（ ）。
A．能溶于水
B．是一种白色固体
C．在空气中燃烧生成二氧化硫
D．在纯氧中燃烧生成三氧化硫
【解析】选C。硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，故A错误；硫是淡黄色固体，故B错误；硫在空气中燃烧生成二氧化硫，故C正确；硫在纯氧中燃烧生成二氧化硫，二氧化硫和氧气在催化剂、加热条件下反应生成三氧化硫，故D错误。
能力拓展

考法01 单质硫的存在和性质
【典例1】下列关于硫的说法正确的是（ ）。
A．硫是一种黄色或淡黄色的不溶于水的固体
B．1mol硫原子参加反应时一定转移2NA个电子
C．硫与非金属反应均作还原剂
D．1.6g硫与5.6g铁反应能得到7.2g纯净硫化物
【解析】选A。在S+O2SO2反应中，1mol硫原子参加反应时，转移4NA个电子，B错误；S与H2反应生成H2S时，S作氧化剂，C错误；Fe与S反应时：

Fe
+
S

FeS
计量关系
56g

32g

88g
加入质量
5.6g

1.6g

0
反应质量
2.8g

1.6g

4.4g
剩余质量
2.8g

0

4.4g
反应物中Fe过量，反应后得到含有4.4g FeS和2.8g Fe的混合物，D错误。
【知识拓展】单质硫的性质及应用

1．氧化性
（1）与金属反应
①2Na+SNa2S
②Fe+SFeS
③2Cu+SCu2S
（2）与非金属反应：H2+SH2S
（3）黑火药爆炸反应：S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑
2．还原性
（1）与非金属反应：S+O2SO2
（2）与氧化性酸反应
①浓硝酸：S+6HNO3（浓）H2SO4+6NO2↑+2H2O
②浓硫酸：S+2H2SO4（浓）3SO2↑+2H2O
3．与热的碱溶液反应
（1）化学方程式：3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O
（2）硫表现性质：既表现氧化性又表现还原性
（3）应用：除去附着在容器表面的硫
【特别提醒】（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。
考法02 含硫物质之间的转化
【典例2】从S元素的化合价判断下列含硫元素的物质只能作还原剂的是（ ）。
A．CuS B．S C．SO2 D．H2SO4
【解析】选A。CuS中S元素的化合价为－2价，为S的最低价，只具有还原性，A项正确；单质硫中S元素的化合价为0，为中间价态，既有氧化性也有还原性，B项错误；SO2中S元素的化合价为+4价，为中间价态，既有氧化性也有还原性，C项错误；H2SO4中的S元素化合价为+6价，为S的最高价，只具有氧化性，D项错误。
【知识拓展】不同价态硫元素之间的相互转化

说明：以上转化主要是不同价态硫元素之间的相互转化，主要通过氧化还原反应实现。从左到右，硫元素化合价升高，需加入氧化剂；从右到左，硫元素化合价降低，需加入还原剂。
考法03 硫的同素异形体
【典例3】（2022·商丘高一检测）某种单质硫的分子由x个硫原子组成，取n mol这种硫的单质，在足量氧气中完全燃烧生成8n mol SO2，关于这种单质的结论不正确的是（ ）。
A．分子式为S8
B．相对分子质量为256
C．1mol该物质的质量为256g
D．1mol这种单质完全燃烧需1mol氧气
【解析】选D。由题意，设硫分子的化学式为Sx，则其和氧气反应的化学方程式为：Sx+xO2xSO2，n（Sx）∶n（O2）＝1∶x＝n mol∶8n mol，x＝8。可见，1mol S8完全燃烧需8mol O2，D项不正确，Mr（S8）＝32×8＝256，所以A、B、C项正确。
【知识拓展】同素异形体的结构和性质
1．物质类别：同种元素的不同单质
2．结构：原子的排列方式不同
3．性质：物理性质不同，化学性质形式
4．转化：属于化学变化，非氧化还原反应
5．实例
（1）氧元素：氧气和臭氧
（2）碳元素：金刚石、石墨和碳六十
（3）磷元素：红磷和白磷
（4）硫元素：正交硫和单斜硫
6．计量：等质量的同素异形体中含分子数不同，含原子数相同
分层提分

题组A 基础过关练
1．（2022•常州高一检测）东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞的描述云“太阳流珠，常欲去人……得火则飞，不见埃尘，将欲制之，黄芽为根”。这里的黄芽是指（ ）。
A．金 B．硫磺 C．黄铜 D．黄铁矿
【解析】选B。液态的金属汞，受热易变成汞蒸气，但常温下，能和硫反应生成硫化汞，从而防止其变成汞气体，黄芽指呈淡黄色的硫磺。
2．下列含硫矿物对应的组成不正确的是（ ）。
A．芒硝：Na2SO4·10H2O B．黄铁矿：FeS
C．石膏：CaSO4•2H2O D．辰砂：HgS
【解析】选B。黄铁矿主要成分为二硫化亚铁，化学式为FeS2，故B错误，其余含硫矿物对应的组成均正确。
3．下列反应中，硫表现还原性的是（ ）。
A．硫与氧气 B．硫与氢气 C．硫与铁 D．硫与铜
【解析】选A。硫与铁、氢气及铜反应时，硫都是得到电子生成－2价硫的化合物，表现氧化性；只有硫与氧气反应生成SO2时，硫显+4价，表现还原性。
4．实验室做完铜与硫蒸气反应的实验后，要除去试管内壁上附着的硫，可采用的方法是（ ）。
A．用酒精洗涤 B．用盐酸洗涤
C．用蒸馏水洗涤 D．用CS2洗涤
【解析】选D。硫的洗涤主要是利用硫的溶解性特点，硫易溶于CS2，因此可用CS2将硫除去，也可利用硫的化学性质，用热NaOH溶液将硫除去。
5．根据硫元素的化合价判断下列物质中的硫元素只能表现氧化性的是（ ）。
A．Na2S B．Na2S2O3 C．SO2 D．H2SO4
【解析】选D。H2SO4中硫元素处于最高价态，只有氧化性，没有还原性。
6．下列转化不能一步实现的是（ ）。
A．S→H2S B．S→SO3 C．H2S→SO2 D．SO2→H2SO4
【解析】选B。单质硫跟氧气的化合反应生成SO2，无论氧气量多还是少。
7．下列变化需要加入氧化剂实现的是（ ）。
A．S→FeS B．S→SO2 C．S→SO3 D．S→H2S
【解析】选B。A项，Fe+SFeS，Fe为还原剂；B项，S+O2SO2，O2为氧化剂；C项，S不能直接转化为SO3；D项，H2+SH2S，H2为还原剂。
8．在空气中加热S粉和Fe粉的混合物，可观察到下列现象，请写出有关反应的化学方程式。
（1）有淡蓝色火焰，且生成有刺激性气味的气体：________________________。
（2）混合粉末变红，放出热量，最后变为黑色固体：_____________________。
（3）不时有火星从混合物中射出：___________________________________。
【解析】在空气中加热硫粉和铁粉的混合物时，会伴随其他反应的发生，有淡蓝色火焰，说明S在空气中燃烧生成了SO2。有黑色固体产生：Fe+SFeS，FeS是黑色固体，且反应放热。有火星从混合物中射出，说明Fe粉与空气中的O2反应生成了Fe3O4。
【答案】（1）S+O2SO2（2）Fe+SFeS（3）3Fe+2O2Fe3O4
题组B 能力提升练
1．电视剧《老中医》在卫视上映，并且引起广泛关注。剧中陈宝国所饰演的翁泉海为我们展示了中医中药的博大精深。

中医用药讲究“十八反”和“十八畏”，其中有“硫黄原是火中精，朴硝一见便相争”，硫黄即硫单质。下列说法中正确的是（ ）。
A．硫是一种淡黄色的能溶于水的固体
B．试管内壁上的硫黄可用二硫化碳清洗
C．过量的硫与铁反应生成Fe2S3，表现了硫单质的氧化性
D．硫在空气中燃烧生成二氧化硫，硫在过量氧气中燃烧生成三氧化硫
【解析】选B。A项，硫是一种黄色或淡黄色固体，不溶于水，错误；B项，硫溶于二硫化碳，正确；C项，硫与铁反应时，硫得电子作氧化剂，但反应产物为FeS，与铁和硫的用量无关，错误；D项，硫在空气中和氧气中燃烧都只生成二氧化硫，燃烧产物与氧气用量无关，只是在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，而在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰，错误。
2．（2021·合肥高一检测）物质氧化性的强弱可以从多方面得到证明，下列能说明Cl2的氧化性比S的氧化性强的事实是（ ）。
A．通常情况下硫为淡黄色固体，而氯气为黄绿色气体
B．硫不溶于水，而氯气能溶于水
C．与金属反应时，硫被还原为－2价而氯被还原为－1价
D．与同一种金属反应时，金属被硫氧化成低价态，被氯气氧化成高价态
【解析】选D。物质的颜色、状态、溶解性属于物理性质，与化学性质无关，A、B两项错误；与金属反应后，非金属元素的化合价取决于元素原子最外层电子的数目，与氧化性强弱无关，C项错误；与同一种金属反应时，金属被硫氧化成低价态，被氯气氧化成高价态，说明Cl得电子能力较强，即氯气的氧化性较强，D项正确。
3．在中国古代第一部药物学专著《神农本草经》中指出：“石硫黄……能化金银铜铁，奇物”。这说明当时已经知晓硫能与铜、铁等金属直接作用而生成金属硫化物。下列反应中，硫表现还原性的是（ ）。
A．硫与氧气 B．硫与氢气 C．硫与铁 D．硫与铜
【解析】选A。硫与铁、氢气及铜反应时，硫都得到电子生成－2价的硫的化合物，表现氧化性，只有硫与氧气反应生成的SO2中硫显+4价，表现还原性。
4．对于反应：3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O，下列说法中正确的是（ ）。
A．硫是氧化剂，KOH是还原剂
B．反应中共转移8mol电子
C．还原剂和氧化剂的质量比是1∶2
D．氧化产物和还原产物的质量比是1∶2
【解析】选C。反应物硫元素的化合价发生如下变化：S元素由0→－2、+4价，故S既是氧化剂又是还原剂。
5．已知H2S+Cl22HCl+S↓，则下列说法正确的是（ ）。
A．S是氧化剂 B．Cl2被氧化
C．氧化性：S＞Cl2 D．还原性：H2S＞HCl
【解析】选D。由元素化合价变化可知，H2S是还原剂，Cl2是氧化剂，HCl是还原产物，S是氧化产物。氧化性：氧化剂（Cl2）＞氧化产物（S），还原性：还原剂（H2S）＞还原产物（HCl）。
6．（2021·济南高一检测）0.1mol某单质与足量的硫充分反应，质量增加1.6g，则这种单质是（ ）。
A．Cu B．Fe C．Al D．Mg
【解析】选A。增加的质量是参加反应的硫的质量，n（S）＝＝0.05mol，即单质与硫按2∶1的比例反应，2Cu+SCu2S，Fe+SFeS，2Al+3SAl2S3，Mg+SMgS，符合题意的只有Cu。
7．（2021·郑州高一检测）如图装置，待内外空气压强不变时标注出水银的刻度（用红漆）。取下橡皮塞，在玻璃燃烧匙中加入硫粉，用酒精灯点燃后迅速移入锥形瓶中并塞紧橡皮塞。硫粉安静地燃烧，水银柱移向左管。当火焰熄灭后，静置，水银柱又慢慢地回到原先标注的刻度。

简要回答下列问题：
（1）水银柱移向左管说明_____________________________________。
（2）硫粉未燃尽时火焰就熄灭了，说明__________________。
（3）根据水银柱最后又回到原先标注的刻度，可得到的结论是______________。
【解析】S+O2SO2，该反应放出热量，使锥形瓶内的温度升高，压强增大；硫粉燃烧需要空气中的氧气，硫粉未燃尽时火焰就熄灭了，说明瓶内氧气不足；由于1体积的O2参加反应生成1体积的SO2，气体的物质的量在反应前后没有发生变化，当温度恢复后，水银柱会慢慢地回到原先标注的刻度。
【答案】（1）硫燃烧放出热量，使锥形瓶内气体受热膨胀（2）氧气不足（3）硫燃烧消耗的氧气的体积等于生成的二氧化硫的体积
8．黑火药的成分是硝酸钾、硫黄和木炭，俗称“一硫二硝三木炭”。当加热或点燃黑火药时会发生剧烈反应而爆炸，其原理为S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑。请回答下列问题：
（1）该反应中的氧化剂是________，还原剂是________。
（2）现有一定量的黑火药爆炸，产生了标准状况下的气体44.8L，反应过程中转移电子的物质的量是________。
（3）分离黑火药中三种成分的方法是将黑火药溶于水，过滤，蒸发滤液得________，再将滤纸上的物质溶于________，过滤，滤纸上留下的物质是________。
（4）简述禁止燃放烟花爆竹的原因：__________________________________。
【解析】黑火药爆炸反应分析如下：

（1）S和KNO3作氧化剂，C作还原剂。
（2）n（N2）+n（CO2）＝＝2mol，n（N2）＝×2mol＝0.5mol，n（CO2）＝1.5mol，则n（e－）＝12×0.5mol＝6mol。
（3）用水、CS2经过滤可分离三种成分：S和C不溶于水，加水时得到的滤液是KNO3；向滤渣S和C的混合物中加入CS2，得到的滤液是S的CS2溶液，滤渣是C。
【答案】（1）S、KNO3；C（2）6mol（3）KNO3；CS2；C
（4）燃放烟花爆竹会产生污染性气体SO2，还有噪声、粉尘等都会造成环境污染，而且不小心还会引发火灾，造成意外伤害事故
题组C 培优拔尖练
1．（2022·山东省等级考）古医典富载化学知识，下述之物见其氧化性者为（ ）。
A．金（Au）：“虽被火亦未熟”
B．石灰（CaO）：“以水沃之，即热蒸而解”
C．石硫黄（S）：“能化……银、铜、铁，奇物”
D．石钟乳（CaCO3）：“色黄，以苦酒（醋）洗刷则白”
【解析】选C。金“虽被火亦未熟”是指金单质在空气中被火灼烧也不反应，反应金的化学性质很稳定，与其氧化性无关，A不合题意；石灰（CaO）：“以水沃之，即热蒸而解”是指CaO+H2OCa（OH）2，反应放热，产生大量的水汽，而CaO由块状变为粉末状，未发生氧化还原反应，与其氧化性无关，B不合题意；石硫磺即S：“能化……银、铜、铁，奇物”是指2Ag+SAg2S、Fe+SFeS、2Cu+SCu2S，反应中S作氧化剂，与其氧化性有关，C符合题意；石钟乳（CaCO3）：“色黄，以苦酒（醋）洗刷则白”是指CaCO3+2CH3COOH（CH3COO）2Ca+H2O+CO2↑，未发生氧化还原反应，与其氧化性无关，D不合题意。
2．常温下单质硫主要以S8形式存在。加热时，S8会转化为S6、S4、S2等。当温度达到750℃时，硫蒸气主要以S2形式存在（占92%）。下列说法中正确的是（ ）。
A．S8转化为S6、S4、S2属于物理变化
B．不论哪种硫分子，完全燃烧时都生成SO2
C．减少二氧化硫的排放，可防止全球气候变暖
D．把硫单质在空气中加热到750℃即得S2
【解析】选B。S8、S6、S4、S2等是硫的同素异形体，它们的相互转化是化学变化；各种硫单质完全燃烧时，产物均为SO2；减少二氧化硫的排放，可有效防止酸雨；硫单质在空气中加热燃烧生成SO2。
3．（2021·潍坊高一检测）ag硫在bg氧气中充分燃烧后，最终得到的气体在标准状况下的体积一定为（ ）。
A．×22.4L B．×22.4L C．×22.4L D．无法确定
【解析】选B。硫与氧气反应生成二氧化硫：S+O2SO2，反应后生成的二氧化硫的体积与参加反应的氧气的体积相等，所以无论氧气过量还是不足，最终得到气体的量与反应前氧气的量相等。
4．火山口处常常会聚集大量的硫黄，科学家研究发现，火山喷发时会带出H2S气体，其中H2S转化为S的过程如图所示，下列叙述正确的是（ ）。

A．过程一中H2S燃烧能得到S或SO2
B．O2越充足越有利于S的转化
C．过程二中SO2表现了强还原性
D．喷发的H2S经过两个过程可以完全转化为硫黄，残余气体不会造成大气污染
【解析】选A。H2S完全燃烧生成SO2，不完全燃烧生成S，A选项正确；O2过多，H2S容易转化成SO2，不利于得到S，B选项错误；过程二中SO2与H2S反应生成S，SO2中硫元素的化合价降低，表现了氧化性，C选项错误；火山喷发的过程中，H2S不可能完全转化为硫黄，残余气体中含有H2S，会造成大气污染，D选项错误。
5．（2021~2022学年度江苏常熟高一上学期期末）为了证明铁和硫反应产物中铁的化合价，下面是某同学设计的实验过程的一部分：

已知：3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O。请回答以下问题：
（1）混合粉末A中硫粉过量的原因是_____________________。
（2）反应在“惰性环境”中进行的原因是_____________________。
（3）操作①是用烧热的玻璃棒点触混合粉末反应即可持续进行，说明反应_______（填“放热”或“吸热”）。 
（4）操作②的作用是______________，也可改用加入_____________________。
（5）操作③稀硫酸煮沸的目的是_____________________。
（6）为证明产物中铁的价态，对D溶液的实验操作最好是______________。
【解析】（1）硫粉过量的目的是使铁粉全部反应，防止剩余铁粉与H2SO4反应，生成Fe2+干扰实验。（2）因为氧气的氧化性强，可以将铁氧化为+3价铁的氧化物从而干扰实验。（3）引发实验后可以持续反应，说明反应是放热反应。（4）操作②的目的是用热的KOH溶液除去过量的硫粉。因为硫粉易溶于CS2，也可以用CS2溶解除去硫粉。（5）稀硫酸煮沸的目的是除去溶解于其中的氧气，防止氧化溶液中的Fe2+。（6）Fe2+不能使KSCN溶液变红色，而Fe3+可以使KSCN溶液变红色，故使用KSCN溶液可以确定铁的化合价，但是需要排除溶解于其中的氧气，所以用加热煮沸的KSCN溶液。
【答案】（1）防止因铁粉过量而使滤渣C中所含铁粉与H2SO4反应，生成Fe2+干扰实验，过量的铁粉还能与可能存在的Fe3+反应，影响实验检测
（2）防止环境中的O2参与反应
（3）放热
（4）除去混合物中的硫粉；CS2
（5）防止H2SO4溶液中溶解的氧气氧化生成的Fe2+
（6）加入煮沸的KSCN溶液，看是否变为红色溶液
6．已知单质硫在通常条件下以S8（斜方硫）的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种成分，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如下图所示：

（1）S4、S6和S8的都属于硫的_______________。
（2）写出S4在加热条件下和铜反应的化学方程式_______________。
（3）加热纯硫粉至1273K，测得其密度（折合成标准状况）为2.86g/L，则该硫蒸气的化学式为__________。
（4）等质量的S4和S6两种成分，所含的硫原子数的关系是：S4_____S6（填“＞”、“＝”或“＜”）。
【解析】（1）S4、S6和S8都是由硫元素组成的不同单质，互为同素异形体；（2）硫具有弱氧化性，将铜氧化成Cu2S，其反应的化学方程式为8Cu+S44Cu2S。（3）假设该硫蒸气的分子式为Sx，则该硫蒸气的摩尔质量为M＝2.86g/L×22.4L/mol＝64g/mol＝32x，所以x＝2，其化学式为S2。（4）等质量的S4和S6分子数之比为：n（S6）∶n（S4）＝∶＝2∶1，所以其硫原子的物质的量之比为n（S）S2∶n（S）S4＝2×2∶1×4＝1∶1。根据n＝，原子的物质的量之比等于原子的个数比，所以二者中硫原子数之比为1∶1。
【答案】（1）同素异形体（2）8Cu+S44Cu2S（3）S2（4）＝