第一节 硫及其化合物

一、硫

1.1 硫元素的存在状态

1. 组成 ：硫元素可以组成很多种不同的单质分子
2. 存在 ：
   1. 游离态：只要存在于火山口附近，或地壳的岩层中
   2. 化合态：主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。（在蛋白质和化石燃料中也是以化合物的形式存在）\(\ce{FeS2(黄铁矿)、CuFeS2(黄铜矿)、CaSO4·2H2O(石膏)、Na2SO4·10H2O(芒硝)}\)

1.2 性质

1. 物理性质：黄色晶体，俗称硫黄，质脆、易磨成粉末。难溶于水，微溶于酒精、易溶于二硫化碳。（运用易溶可以除去试管中残留的硫）
2. 化学性质：单质硫既有氧化性，又有还原性。在化学反应中，可能只表现单一的性质，也可能既做氧化剂又作还原剂。

1.3 转化规律

1. 氧化性：在加热条件下，硫能够被 \(\ce{H2}\) 和绝大多数金属单质还原。但其氧化性较弱，与变价金属反应时只能将其氧化成低价态的金属
   • \(\ce{Fe + S \xlongequal[]{\Delta} FeS}\) (黑色难溶性固体)
   • \(\ce{2Cu + S \xlongequal[]{\Delta} Cu2S}\) （黑色难溶性固体）
   • \(\ce{S + 2KNO3 + 3C \xlongequal[]{点燃} K2S + 3CO2 ^ + N2 ^}\) (一硫二硝三炭，制备黑火药原料)

1. 还原性 ：在一定条件下，硫可以被\(\ce{O2、Cl2}\) 等非金属单质和其他氧化剂氧化
   1. \(\ce{S + O2 \xlongequal[]{点燃} SO2}\)
      • 无论在空气或者氧气中燃烧，无论氧气量足不足，产物都是 \(\rm SO_2\)
      • 空气中燃烧，淡蓝色火焰；氧气中燃烧，明亮蓝紫色火焰
   2. \(\ce{S + 6HNO3(浓) \xlongequal[]{\Delta} H2SO4 + 6NO2 ^ + 2H2O}\)
   3. \(\ce{S + 2H2SO4 (浓) \xlongequal[]{\Delta} 3SO2 ^ + 2H2O}\) (归中反应)
2. 既氧又还 ：硫在热碱溶液里加热可反应，所以可以用热碱溶液除去试管中残留的硫
   • \(\ce{3S + 6KOH \xlongequal[]{\Delta} 2K2S + K2SO3 + 3H2O}\) (歧化反应)

1.4 用途

1. 主要用于制造硫酸、化肥、农药、火柴、硫化橡胶、烟花、爆竹等

二、二氧化硫

2.1 组成及概况

1. 组成 ：\(\ce{SO2}\) 是由分子直接构成（常温常压下，基本上所有气体都是由分子直接构成的）

2.2 性质

1. 物理性质 ：无色有刺激性气味的气体，密度比空气大。易溶于水，体积比水：\(\rm SO_2\) =1:40
2. 化学性质 ：酸性氧化物，有酸性氧化物的通性；强还原性，弱氧化性、漂白性

2.3 转化规律

1. 具有酸性氧化物的通性

1. 通入紫色石蕊试液，溶液变红
2. 与水反应 ：\(\ce{SO2 + H2O <=> H2SO3 }\)
3. 与碱反应 ：(与量有关的方程式)
   • \(\ce{SO2(少量) + 2NaOH \xlongequal[]{} Na2SO3 + H2O}\)
   • \(\ce{SO2(足量) + NaOH \xlongequal[]{} NaHSO3}\)
   • 同类型的物质：\(\ce{SO2、CO2、H2S}\)
4. 与碱性氧化物 ：\(\ce{SO2 + CaO \xlongequal[]{} CaSO3}\)
5. 与某些盐反应 ：
   • \(\ce{Na2SO3 + SO2 + H2O \xlongequal[]{} 2NaHSO3}\)
   • 与\(\ce{BaCl2 、CaCl2}\) 等盐不反应（不符合复分解发生的条件，酸性条件会抑制\(\ce{CaSO3、BaSO3}\) 等沉淀的形成；在碱性条件下会发生）。
   • 与\(\ce{Ba(NO3)2、Ca(NO3)2 }\) 等盐会反应（发生的是氧化还原反应，\(\ce{NO3-}\) 在酸性条件下会表现出强氧化性）

2.强还原性

• 与氧气 ：\(\ce{2SO2 + O2 <=>[催化剂][\Delta] 2SO3}\)
• 使溴水褪色 ：\(\ce{SO2 + Br2 + H2O \xlongequal[]{} H2SO4 + 2HBr }\)
• 使高锰酸钾褪色 ：\(\ce{5SO2 + 2MnO4- + 2H2O \xlongequal[]{} 5SO4^2- + 2Mn^2+ + 4H+}\)
• 与氯化铁溶液 ： \(\ce{SO2 + 2Fe^3+ + 2H2O \xlongequal[]{} 2Fe^2+ SO4^2- +4H+ }\)
• 与\(\ce{H2O2}\) 反应 ：\(\ce{SO2 + H2O2 \xlongequal[]{} H2SO4}\)
• 注意事项 ：不止\(\rm SO_2\) 会被氧化剂氧化成 \(\rm SO_4^{2-}\) ；其他+4价的含硫离子（\(\ce{SO3^2-、HSO3^-}\)）也都会被氧化剂氧化成 \(\rm SO_4^{2-}\)

3. 弱氧化性

1. \(\ce{SO2 + 3H2S \xlongequal[]{} 3S v + 2H2O}\)

4.漂白性

1. 在品红溶液中通入\(\rm SO_2\) ，品红溶液褪色，再加热之后，品红溶液又恢复为原色。是因为\(\rm SO_2\)漂白并不是靠氧化性，而是它能与有色物质结合生成不稳定的无色物质。
2. 新制氯水也具有漂白性，但其漂白性是不可逆的。但是将两者1：1混合，反而会让漂白性失效
   • \(\ce{SO2 + Cl2 + 2H2O \xlongequal[]{} SO4^2- + 2Cl- +4H+}\)
3. 三种类型的漂白剂及原理对比

2.4 用途

1. 制备硫酸
2. 漂白剂：漂白纸浆、毛、丝等
3. 用作食品添加剂：严格控制用量，比如葡萄酒中加入适量二氧化硫，起到杀菌，抗氧化的作用

2.5 二氧化硫与二氧化碳的对比

1.两者性质的比较

• 两者最大的区别在于，二氧化硫具有漂白性、氧化性、还原性；而二氧化碳只有氧化性

\(\ce{SO2 + H2O <=> H2SO3}\) \(\ce{SO2 + 2H2S \xlongequal[]{} 3S + 2H2O}\)

2.两者的鉴别

1. 利用\(\ce{SO2}\) 的漂白性 ：使品红褪色的是\(\ce{SO2}\)；不能使品红褪色的是\(\ce{CO2}\)
2. 利用\(\ce{SO2}\) 的氧化性 ：用氢硫酸；出现浑浊的是\(\ce{SO2}\) ;无明显现象的是\(\ce{CO2}\)
3. 利用\(\ce{SO2}\) 的还原性 ：
   1. 用酸性高锰酸钾溶液：使溶液紫色褪去的是\(\ce{SO2}\) ；无明显现象的是\(\ce{CO2}\)
   2. 用溴水：使溴水橙色褪去的是\(\ce{SO2}\) ；无明显现象是\(\ce{CO2}\)
   3. 用硝酸钡溶液：产生白色沉淀的是\(\ce{SO2}\) ；无明显现象的是\(\ce{CO2}\)
   4. 用氯化铁溶液：使棕黄色变浅（或变为浅绿色）为\(\ce{SO2}\) ；无明显现象的是\(\ce{CO2}\)
4. 不能鉴别出来的方法 ：
   1. 用酸碱指示剂：因为两者都是酸性氧化物，都能使石蕊变相同的颜色
   2. 用澄清石灰水：两者通入都是先生成沉淀，随着气体过量，沉淀消失

三、三氧化硫

2.1 性质

1. 物理性质 ：熔点16.8℃，沸点44.8℃，在常温下呈液态，在标准状况下为固态（不是气体）
2. 化学性质 ：具有酸性氧化物的通性

2.2 转化规律

1. 与水反应 ：遇水剧烈生成硫酸，同时放出大量的热，\(\ce{SO3}\) 是硫酸的酸酐
   • \(\ce{SO3 + H2O \xlongequal[]{} H2SO4}\)
2. 与碱反应 ：
   • \(\ce{SO3 + Ba(OH)2 \xlongequal[]{} BaSO4 v + H2O}\)
   • \(\ce{SO3 + 2NaOH \xlongequal[]{} Na2SO4 + H2O}\)
3. 与碱性氧化物反应 ：
   • \(\ce{SO3 + CaO \xlongequal[]{} CaSO4}\)
   • \(\ce{SO3 + Na2O \xlongequal[]{} Na2SO4}\)

2.3 三氧化硫的制法

1. \(\ce{2SO2 + O2 <=>[催化剂][\Delta] 2SO3 }\) (催化氧化)

四、硫酸

4.1 纯硫酸

1. 组成 ：纯硫酸是由分子构成的，原子与原子之间通过共价键结合而成，属于共价化合物，其固体属于分子晶体
2. 物理性质 ：纯硫酸是无色、黏稠的油状液体，密度大，沸点高，是一种难挥发性的强酸。易溶于水，能与水以任意比例互溶。浓硫酸稀释的时候放出大量的热

4.2 稀硫酸

1. 电离 ：稀硫酸为强酸，\(\ce{H2SO4 \xlongequal[]{} 2H+ + SO4^2-}\)
2. 具有酸的通性 ：
   1. 能使酸碱指示剂变色：使紫色石蕊试液变红
   2. 与活泼金属反应
   3. 与碱性氧化物反应
   4. 与碱反应
   5. 与某些盐反应

4.3 浓硫酸

1.物理性质

1. 吸水性 ：可以吸收周围环境中的水分，如气体、液体中的水分子及固体中的结晶水。
2. 基于吸水性，可以作干燥剂
   • 可以干燥：酸性气体 (\(\ce{SO2、CO2、Cl2 }\) ) ; 中性气体 (\(\ce{H2、O2}\)) 等
   • 不可干燥 ：碱性气体（\(\ce{NH3}\)） ; 还原性气体（\(\ce{H2S}\) ）等

2.化学性质

1. 脱水性 ：浓硫酸能把有机物中的氢、氧元素按水的组成比脱去
2. 强氧化性 ：
   1. 与金属单质 ：\(\ce{Cu + 2H2SO4(浓) \xlongequal[]{\Delta} CuSO4 + SO2^ + 2H2O }\) (既表现氧化性又表现酸性)
   2. 与非金属单质 ：\(\ce{C + 2H2SO4 (浓) \xlongequal[]{\Delta} CO2 ^ + 2SO2 ^ + 2H2O}\) (只表现氧化性)
      • 该反应产物的验证

1. 钝化 : 常温下浓硫酸（浓硝酸）能使铁铝发生钝化，在其表面形成一层致密的氧化膜。（能反应，但是不能连续反应，一反应就停止了，所以可以用铁器盛放浓硫酸）

4.4 硫酸的应用

1. 浓硫酸属于难挥发性酸，可以制备 \(\ce{HF、HCl、HNO3}\) 等挥发性酸 ; 浓硫酸具有强氧化性，不能制备 \(\ce{HBr、HI}\) 等还原性气体（这些用浓磷酸制备）
   1. \(\ce{CaF2 + H2SO4(浓) \xlongequal[]{\Delta} CaSO4 + 2HF ^}\)
   2. \(\ce{NaCl + H2SO4(浓) \xlongequal[]{\Delta} NaHSO4 + HCl ^}\)
   3. \(\ce{NaNO3 + H2SO4(浓) \xlongequal[]{\Delta} NaHSO4 + HNO3 ^}\)

4.5 硫酸的工业制法

1. 生产\(\ce{SO2}\) : ①\(\ce{4FeS2 + 11O2 \xlongequal[]{高温} 2Fe2O3 + 8SO2 }\) (或 \(\ce{S+ O2 \xlongequal[]{点燃} SO2}\))
2. 生产\(\ce{SO2}\) : ②\(\ce{2SO2 + O2 <=>[V2O5][400-500℃] 2SO3 }\)
3. 生产硫酸 ：③\(\ce{SO3 + H2O \xlongequal[]{} H2SO4}\)

4.6 检验\(\ce{SO4^{2-}}\) 的操作

4.7 用化学从沉淀法除去粗盐中的杂志离子

1. 分离提纯的“三必须”

1. 除杂试剂必须稍过量
2. 过量试剂必须除尽，且容易除去
3. 有多种杂质时除杂顺序要注意

2.分离提纯的四原则

1. 不增：不增加锌的杂质
2. 不减：不减少被提纯的物质
3. 易分离：被提纯物质与杂质分离
4. 易复原：被提纯物质要容易复原

3.粗盐提纯

1. 粗盐中的杂质 ：\(\ce{Ca^{2+} 、Mg^{2+} 、SO4^{2-} }\)
2. 除杂试剂 ：\(\ce{BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl }\)
3. 加入顺序 ：\(\ce{Na2CO3}\) 必须在 \(\ce{BaCl2}\) 后面加，\(\ce{HCl}\) 必须最后加

4.沉淀的洗涤

1. 洗涤沉淀的目的 ：过滤完毕，过滤器中的固体表面总是残留部分母液
2. 洗涤沉淀的方法 ：沿玻璃棒向过滤器重注入少量蒸馏水，使水刚好浸没沉淀，让水自然流下，重复操作2~3次
3. 沉淀是否洗涤干净：取少量最后一次洗涤液于一支洁净的试管中，加入xx试剂，不产生xx沉淀/溶液不变为xx色/不产生xx气体，说明沉淀已经洗涤干净。

五、硫化氢、氢硫酸及其钠盐

5.1 组成与概况

1. 组成及构成 ：硫化氢由分子构成，可配制成氢硫酸

5.2 性质

1. 物理性质：无色，有臭鸡蛋气味的气体。密度比空气略大，能溶于水，其水溶液叫氢硫酸。氢硫酸具有挥发性
2. 化学性质：其气体热稳定性较差、有较强的还原性。氢硫酸具有酸的通性

5.3 转化规律

1. 硫化氢气体在空气中燃烧 ：（氧气充足与不充足产物不同）
   1. 充足：\(\ce{2H2S + 3O2(充足) \xlongequal[]{点燃} 2SO2 + 2H2O}\)
   2. 不充足：\(\ce{2H2S + O2(不足) \xlongequal[]{点燃} 2S + 2H2O}\)
2. 还原性 ：能被酸性\(\ce{KMnO4、Fe^3+、氯水、溴水、碘水、SO2、HNO3等氧化剂氧化 }\)
   1. 通入氯水：\(\ce{H2S + Cl2 \xlongequal[]{} S v + 2HCl}\)
   2. 与\(\ce{SO2}\) 反应：\(\ce{2H2S + SO2 \xlongequal[]{} 3S + 2H2O}\)
3. 氢硫酸的电离 ：属于多元弱酸分步电离，酸性比碳酸还弱
   1. \(\ce{H2S <=> H+ + HS-}\) ；\(\ce{HS- <=> H+ + S^2-}\)
4. 酸的通性 ：
   1. 与碱反应（与量相关的方程式）：
      • \(\ce{H2S(少量) + 2OH- \xlongequal[]{} S^2- + 2H2O}\)
      • \(\ce{H2S(过量) + OH- \xlongequal[]{} HS- + H2O}\)
   2. 与盐反应：
      • \(\ce{CuSO4 + 2H2S \xlongequal[]{} CuS v + H2SO4}\)
5. 对应的钠盐的反应 ：\(\ce{S^2- 、HS-}\) 都具有还原性，在空气中易被氧化
   1. \(\ce{Na2S + 2HCl \xlongequal[]{} 2NaCl + H2S ^}\)
   2. \(\ce{NaHS + HCl \xlongequal[]{} NaCl + H2S ^}\)
   3. \(\ce{NaHS + NaOH \xlongequal[]{} Na2S + H2O}\)

5.4 实验室制法

1. \(\ce{FeS + 2HCl \xlongequal[]{} FeCl2 + H2S ^}\)
2. \(\ce{FeS + H2SO4 \xlongequal[]{} FeSO4 + H2S ^}\)

5.5 检验

1. 用湿润的醋酸铅试纸检验，若试纸变黑，说明有\(\ce{H2S}\) 气体生成
   • \(\ce{(CH3COO)2Pb + H2S \xlongequal[]{} PbS v + 2CH3COOH}\)

六、多硫含氧酸盐

6.1 硫代硫酸钠 （\(\ce{Na2S2O3}\)）

1. 组成 ：由\(\ce{Na+}\) 和 \(\ce{S2O^{2-}3}\)构成，硫的化合价为 +2
2. 物理性质 ：俗名大苏打，又称海波，无色或白色结晶性粉末，易溶于水。结晶水合物\(\ce{Na2S2O3 ·5H2O}\)
3. 化学性质 ：水溶液呈碱性，具有还原性
4. 转化规律 ：
   1. 遇酸不稳定 ：\(\ce{Na2S2O3 + 2HCl \xlongequal[]{} 2NaCl + S v + SO2 ^ + H2O}\) (歧化反应)
   2. 还原性 ：被强氧化剂可以氧化为 \(\ce{SO^{2-}4}\) ，被弱氧化剂氧化为 \(\ce{S4O^{2-}6}\) (平均化合价+2.5)
      • 弱氧化剂：\(\ce{2Na2S2O3 + I2 \xlongequal[]{} Na2S2O6 + 2NaI}\)
      • 强氧化剂：\(\ce{Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O \xlongequal[]{} 2NaCl + 2H2SO4 + 6HCl}\)
5. 制备方法 ：
   1. 亚硫酸钠法(工业制法)：\(\ce{Na2SO3 + S \xlongequal[]{\Delta} Na2S2O3}\) （归中反应）
   2. 硫酸钠法：\(\ce{2Na2S + Na2CO3 + 4SO2 \xlongequal[]{} 3Na2S2O3 + CO2}\)
6. 用途 ：
   1. 纺织、造纸、自来水处理等做脱氯剂
   2. 照相定影剂
   3. 分析化学中碘量法的还原剂
   4. 药品，氰化物的解毒剂

6.2 连二亚硫酸钠 （\(\ce{Na2S2O4}\)）

1. 组成 ：由\(\ce{Na+}\) 和 \(\ce{S2O^{2-}4}\)构成，硫的化合价为 +3
2. 物理性质 ：俗名保险粉，白色结晶性粉末。易溶于冷水，水溶液不稳定。结晶水合物为\(\ce{Na2S2O4·2H2O}\)
3. 化学性质 ：热稳定性差；极强的还原性
4. 转化规律 ：
   1. 热稳定性差，溶解在热水中即可分解
      1. 遇水受热分解：\(\ce{2Na2S2O4 + H2O \xlongequal[]{\Delta} Na2S2O3 + 2NaHSO3}\) （歧化反应）
      2. 遇酸迅速分解：\(\ce{S2O^{2-}4 + 2H+ \xlongequal[]{} SO2 ^ + S v + H2O}\)
   2. 极强的还原性
      1. 能被氧气氧化，甚至在溶液中也能被空气缓慢氧化\(\ce{2Na2S2O4 + O2 + 2H2O \xlongequal[]{} 4NaHSO3}\) ,\(\ce{Na2S2O4 + O2 + H2O \xlongequal[]{} NaHSO3 + NaHSO4}\)
      2. 能将 \(\ce{Cu^2+ 、Ag+ 、Hg^2+}\) 等离子还原为单质
5. 制备 ：锌粉法（传统工艺）：\(\ce{2NaHSO3 + Zn \xlongequal[]{} Na2S2O4 + Zn(OH)2}\)
6. 用途 ：
   1. 纺织印染工业中，常用的还原性漂白剂
   2. 造纸工业：漂白纸浆
   3. 食品工业：漂白剂，防腐剂和抗氧化剂
   4. 实验中用于吸收氧气，创造无氧环境

6.3 焦亚硫酸钠 （\(\ce{Na2S2O5}\)）

1. 组成 ：由\(\ce{Na+}\) 和 \(\ce{S2O^{2-}5}\)构成，硫的化合价为 +4
2. 物理性质 ：俗称偏二亚硫酸钠，白色结晶粉末，有强烈的刺激性 \(\ce{SO2}\) 气味，易溶于水
3. 化学性质 ：热不稳定性；遇酸分解；强还原性（亚硫酸盐家族重要成员）
4. 转化规律 ：
   1. 热稳定性：加热至150℃以上分解，\(\ce{Na2S2O5 \xlongequal[]{\Delta} Na2SO3 + SO2 ^}\)
   2. 遇酸分解：\(\ce{S2O^{2-}5 + 2H+ \xlongequal[]{} 2SO2 ^ + H2O}\)
   3. 与碱反应：可逆的“缩合—水解”
      1. \(\ce{Na2S2O5 + H2O <=> 2NaHSO3 }\) ；\(\ce{NaHSO3 + NaOH \xlongequal[]{} Na2SO3 + H2O}\)
   4. 强还原性：
      1. 与氧气反应：\(\ce{Na2S2O5 + O2 \xlongequal[]{} 2Na2SO4}\)
      2. 与弱氧化剂：\(\ce{S2O^{2-}5 + 2I2 + 3H2O \xlongequal[]{} 2SO^{2-}4 + 4I- + 6H+}\)
      3. 其他氧化剂：可被\(\ce{Cl2、Br2、H2O2、KMnO4}\) 等氧化为硫酸盐
5. 制备 ：\(\ce{2NaHSO3 \xlongequal[]{\Delta} Na2S2O5 + H2O}\)
6. 用途 ：
   1. 食品工业（最主要用途）:作为防腐剂、抗氧化剂、漂白剂、面团改良（更松脆）
   2. 工业应用：漂白剂

6.4 过二硫酸钠 （\(\ce{Na2S2O8}\)）

1. 组成 ：由\(\ce{Na+}\) 和 \(\ce{S2O^{2-}8}\)构成，硫的化合价为 +6 ；其中有一个过氧键。
2. 物理性质 ：白色结晶性粉末，无味，易溶于水
3. 化学性质 ：强氧化剂（与硫无关，只与过氧键有关）；不稳定性
4. 转化规律 ：
   1. 不稳定性：\(\ce{2Na2S2O8 \xlongequal[]{\Delta} 2Na2SO4 + 2SO2 ^ + O2 ^}\)
   2. 氧化\(\ce{Mn^2+}\) ，氧化成 \(\ce{MnO4^{-}}\)
   3. 水解性
5. 制备 ：电解硫酸铵和硫酸的混合溶液
6. 用途 ：
   1. 高分子化工：乳液聚合引发剂
   2. 电子工业：印刷电子板的微蚀剂
   3. 分析化学：作为氧化剂作为定量分析，测定 \(\ce{Mn^2+}\)

七、过氧化氢和臭氧

7.1 过氧化氢（\(\ce{H2O2}\)）

1. 组成 ：过氧化氢由 \(\ce{H2O2}\) 分子构成，氧元素的化合价为-1
2. 结构 ：其中两个O以过氧键 \(\ce{-O-O -}\) 单键连接，分子并不是直线型，而是呈二面角构型
3. 物理性质 ：纯品为淡蓝色的黏稠液体，水溶液为无色液体，能与水以任意比例互溶。实验室和医用通常为低浓度（浓度\(\le\) 30% ，高浓度\(\ge\) 65% 遇有机物和杂质易剧烈分解爆炸）
4. 化学性质 ：热稳定性差；强氧化性，弱还原性（有时两种性质同时表现）；弱酸性
5. 转化规律 ：
   1. 热稳定性：\(\ce{2H2O2 \xlongequal[]{\Delta} 2H2O + O2 ^ }\) （歧化反应，既氧又还）
   2. 强氧化性：\(\ce{H2O2 + SO2 \xlongequal[]{} H2SO4}\) ; \(\ce{H2O2 + 2Fe^2+ + 2H+ \xlongequal[]{} 2Fe^3+ + 2H2O}\)
   3. 弱还原性：\(\ce{5H2O2 + 2MnO^{-}4 + 6H+ \xlongequal[]{} 2Mn^2+ + 5O2 ^ + 8H2O }\)
   4. 弱酸性：极弱的电解质，是一种二元弱酸，电离方程式如下
      1. \(\ce{H2O2 <=> H+ + HO^{-}2}\) ; \(\ce{HO^{-}2 <=> H+ + O^{2-}2}\)
6. 制备 ：
   1. 实验室： \(\ce{Na2O2 + 2H2O \xlongequal[]{} 2NaOH + H2O2}\) (实际上用冷稀酸，防止过氧化氢分解)
   2. 工业上：乙基蒽醌法
7. 用途 ：
   1. 医用消毒：3%溶液用于上课，器械消毒，利用其氧化性消毒
   2. 工业漂白：纺织、皮毛、造纸等漂白，代替氯气漂白
   3. 环境保护：氧化降解含氰、酚等有毒有机物，脱氯
   4. 化学合成：有机合成中应用
   5. 实验室试剂：常用氧化剂，制氧原料
   6. 高能燃料：高浓度可作为过氧化氢的火箭推进剂

7.2 臭氧（\(\ce{O3}\)）

1. 组成 ：臭氧由\(\ce{O3}\) 分子构成，三个氧原子构成V形，键角为116.8°
2. 物理性质 ：常温常压下为淡蓝色气体，有特殊的鱼腥草味儿（雷电后空气清新感即来源此）
3. 化学性质 ：强氧化性、不稳定性、毒性（低浓度无毒，高浓度呼吸道和眼睛有强烈刺激感）
4. 转化规律 ：
   1. 强氧化性：氧化性非常强，仅次于氟、过二硫酸等少数物质
      1. 氧化\(\ce{I- 为 I2}\) ,用于检测臭氧，可以使淀粉—\(\ce{KI}\) 试纸变蓝\(\ce{O3 + 2KI + H2O \xlongequal[]{} I2+ 2KOH + O2}\)
      2. 氧化\(\ce{SO2 为 SO3}\) ,(大气中酸雨形成重要途径) \(\ce{SO2 + O3 \xlongequal[]{} O2 + SO3}\)
      3. 可以将\(\ce{Ag、Hg}\) 等不活泼金属氧化
   2. 不稳定性：\(\ce{2O3 \xlongequal[]{一定条件} 3O2}\)
5. 制备 ：\(\ce{3O2 \xlongequal[]{放电} 2O3}\)
6. 应用 ：（均基于其强氧化性）
   1. 饮用水消毒与净化
   2. 工业废水处理
   3. 食品行业：餐具消毒，冷库杀菌，食品保鲜
   4. 医疗领域：医疗器械消毒，臭氧疗法，
   5. 纸浆漂变：代替传统的氯气漂白

八、含硫物质的转化

8.1 含硫物质的转化规则

1. 当硫元素化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻价态，即台阶式升降
2. 最低价和最高价含硫物质之间发生反应时只能转化到中间价态，且不能交叉（归中反应，只靠拢，不交叉）
3. 相邻价态的含硫物质之间不发生氧化还原反应
4. 最低价态的硫只有还原性，最高价的只有氧化性，中间价态既有还原性又有氧化性

8.2 含硫物质化合价之间的转化

1. 最低价态：-2价 （如：*\(\ce{H2S}\)、\(\ce{Na2S}\)、\(\ce{NaHS}\)、\(\ce{FeS}\)、\(\ce{Cu2S}\)、\(\ce{CuS}\)、\(\ce{K2S}\)*）

• \(\ce{H2S}\)：具有较强还原性，酸的通性
  • 从 -2→0 （\(\ce{2H2S + O2(不足) \xlongequal[]{点燃} 2S + 2H2O}\)）生成 \(\ce{S}\)（也可被\(\ce{Cl2、SO2}\)等氧化为\(\ce{S}\)）
  • 从 -2→+4 （\(\ce{2H2S + 3O2(充足) \xlongequal[]{点燃} 2SO2 + 2H2O}\)）生成 \(\ce{SO2}\)
  • 与\(\ce{CuSO4}\)反应生成 \(\ce{CuS}\)（不变价，\(\ce{H2S + CuSO4 \xlongequal[]{} CuS v + H2SO4}\)
  • 与\(\ce{NaOH}\)反应：少量生成 \(\ce{Na2S}\)，过量生成 \(\ce{NaHS}\)（均不变价，\(\ce{H2S + 2NaOH \xlongequal[]{} Na2S + 2H2O}\)、\(\ce{H2S + NaOH \xlongequal[]{} NaHS + H2O}\)
• \(\ce{Na2S}\)：具有还原性，盐的通性
  • 在空气中易被氧化。
  • 与酸反应生成 \(\ce{H2S}\)（不变价，\(\ce{Na2S + 2HCl \xlongequal[]{} 2NaCl + H2S ^}\)）。
• \(\ce{NaHS}\)：具有还原性，以及与酸碱都可反应
  • 在空气中易被氧化。
  • 与酸反应生成 \(\ce{H2S}\)（\(\ce{NaHS + HCl \xlongequal[]{} NaCl + H2S ^}\)）。
  • 与\(\ce{NaOH}\)反应生成 \(\ce{Na2S}\)（\(\ce{NaHS + NaOH \xlongequal[]{} Na2S + H2O}\)）。
• \(\ce{FeS}\)：与酸反应生成 \(\ce{H2S}\)（不变价，\(\ce{FeS + 2HCl \xlongequal[]{} FeCl2 + H2S ^}\)）。

2. 中间价态：0价 （如：*\(\ce{S}\)*）

• \(\ce{S}\)：既有氧化性又有还原性，还能发生歧化反应。
• 氧化性：
  • 0→-2 （\(\ce{Fe + S \xlongequal[]{\Delta} FeS}\)）生成 \(\ce{FeS}\)；

（\(\ce{2Cu + S \xlongequal[]{\Delta} Cu2S}\)）生成 \(\ce{Cu2S}\)； （\(\ce{S + 2KNO3 + 3C \xlongequal[]{点燃} K2S + 3CO2 ^ + N2 ^}\)）生成 \(\ce{K2S}\)。

• 还原性：
  • 0→+4 （\(\ce{S + O2 \xlongequal[]{点燃} SO2}\)）生成 \(\ce{SO2}\)；（与浓硫酸归中反应也可生成\(\ce{SO2}\)）。
  • 0→+6 （\(\ce{S + 6HNO3(浓) \xlongequal[]{\Delta} H2SO4 + 6NO2 ^ + 2H2O}\)）生成 \(\ce{H2SO4}\)。
• 歧化反应：
  • 0→-2和+4 （\(\ce{3S + 6KOH \xlongequal[]{\Delta} 2K2S + K2SO3 + 3H2O}\)）生成 \(\ce{K2S}\) 和 \(\ce{K2SO3}\)。

3. 中间价态：+4价 （如：*\(\ce{SO2}\)、\(\ce{H2SO3}\)、\(\ce{Na2SO3}\)、\(\ce{NaHSO3}\)、\(\ce{CaSO3}\)、\(\ce{K2SO3}\)*）

1. \(\ce{SO2}\)：具有强还原性和弱氧化性。
2. 强还原性：
   • +4→+6 （\(\ce{SO2 + Br2 + H2O \xlongequal[]{} H2SO4 + 2HBr}\)）生成 \(\ce{H2SO4}\)；（也可被\(\ce{O2、FeCl3、H2O2、Cl2、KMnO4}\)等氧化）。
   • +4→+6 （\(\ce{2SO2 + O2 <=>[催化剂][\Delta] 2SO3}\)）生成 \(\ce{SO3}\)。
3. 弱氧化性：
   • +4→0 （\(\ce{SO2 + 3H2S \xlongequal[]{} 3S v + 2H2O}\)）生成 \(\ce{S}\)。
4. \(\ce{SO^{2-}3}\) : 具有还原性
   • \(\ce{H2SO3}\)：具有还原性，可被氧化为硫酸盐
   • \(\ce{Na2SO3}\)：具有强还原性，易被氧化为 \(\ce{Na2SO4}\)
5. \(\ce{HSO^{-}3}\) :具有还原性
   • \(\ce{NaHSO3}\)：具有还原性，可被氧化为硫酸盐（略）。

4. 最高价态：+6价 （如：*\(\ce{SO3}\)、\(\ce{H2SO4}\)、\(\ce{NaHSO4}\)、\(\ce{CuSO4}\)、\(\ce{FeSO4}\)、\(\ce{Na2SO4}\)、\(\ce{CaSO4}\)、\(\ce{BaSO4}\)*）

1. \(\ce{SO3}\)：酸性氧化物，硫元素化合价稳定，不发生氧化还原反应。可与水、碱、碱性氧化物反应生成硫酸或硫酸盐（不变价）
   • 与水：\(\ce{SO3 + H2O \xlongequal[]{} H2SO4}\)
   • 与碱：\(\ce{SO3 + Ba(OH)2 \xlongequal[]{} BaSO4 v + H2O}\)

\(\ce{SO3 + 2NaOH \xlongequal[]{} Na2SO4 + H2O}\)

• 与碱性氧化物：\(\ce{SO3 + CaO \xlongequal[]{} CaSO4}\)

\(\ce{SO3 + Na2O \xlongequal[]{} Na2SO4}\)）

1. \(\ce{H2SO4}\)（浓）：具有强氧化性。
   • +6→+4 （\(\ce{Cu + 2H2SO4(浓) \xlongequal[]{\Delta} CuSO4 + SO2 ^ + 2H2O}\)）生成 \(\ce{SO2}\)；（与非金属\(\ce{C}\)反应也可生成\(\ce{SO2}\)）。
2. 硫酸盐：没有氧化还原性，只有盐的性质
   • \(\ce{NaHSO4}\)：由浓硫酸与 \(\ce{NaCl}\) 共热生成（不变价，\(\ce{NaCl + H2SO4(浓) \xlongequal[]{\Delta} NaHSO4 + HCl ^}\)）
   • \(\ce{FeSO4}\)：由 \(\ce{FeS}\) 与稀硫酸反应生成（不变价）。
   • \(\ce{Na2SO4}\)：由 \(\ce{SO3}\) 与 \(\ce{NaOH}\) 等生成（不变价）
   • \(\ce{CaSO4}\)：由 \(\ce{SO3}\) 与 \(\ce{CaO}\) 或浓硫酸与 \(\ce{CaF2}\) 生成（不变价）
   • \(\ce{BaSO4}\)：由 \(\ce{SO3}\) 与 \(\ce{Ba(OH)2}\) 生成（不变价）

8.3含硫物质之间的转化

```mermaid graph TD S[硫 S] H2S[硫化氢 H2S] Na2S[硫化钠 Na2S] NaHS[硫氢化钠 NaHS] FeS[硫化亚铁 FeS] Cu2S[硫化亚铜 Cu2S] CuS[硫化铜 CuS] K2S[硫化钾 K2S] K2SO3[亚硫酸钾 K2SO3] FeS2[黄铁矿 FeS2] SO2[二氧化硫 SO2] H2SO3[亚硫酸 H2SO3] Na2SO3[亚硫酸钠 Na2SO3] NaHSO3[亚硫酸氢钠 NaHSO3] CaSO3[亚硫酸钙 CaSO3] SO3[三氧化硫 SO3] H2SO4[硫酸 H2SO4] NaHSO4[硫酸氢钠 NaHSO4] CuSO4[硫酸铜 CuSO4] FeSO4[硫酸亚铁 FeSO4] Na2SO4[硫酸钠 Na2SO4] CaSO4[硫酸钙 CaSO4] BaSO4[硫酸钡 BaSO4]

%% 硫单质转化 S -->|"H₂, Δ"| H2S S -->|"Fe, Δ"| FeS S -->|"Cu, Δ"| Cu2S S -->|"O₂, 点燃"| SO2 S -->|"浓HNO₃, Δ"| H2SO4 S -->|"浓H₂SO₄, Δ"| SO2 S -->|"KOH(aq), Δ"| K2S S -->|"KOH(aq), Δ"| K2SO3

%% 硫化氢转化 H2S -->|"O₂(足), 点燃"| SO2 H2S -->|"O₂(不足), 点燃"| S H2S -->|"Cl₂"| S H2S -->|"SO₂"| S H2S -->|"CuSO₄"| CuS H2S -->|"NaOH(少量)"| Na2S H2S -->|"NaOH(过量)"| NaHS

%% 硫化物生成 H2S FeS -->|"HCl 或 H₂SO₄"| H2S Na2S -->|"HCl"| H2S NaHS -->|"HCl"| H2S NaHS -->|"NaOH"| Na2S

%% FeS2 转化 FeS2 -->|"O₂, 高温"| SO2

%% 二氧化硫转化 SO2 -->|"H₂O"| H2SO3 SO2 -->|"NaOH(少量)"| Na2SO3 SO2 -->|"NaOH(足量)"| NaHSO3 SO2 -->|"CaO"| CaSO3 SO2 -->|"Na₂SO₃, H₂O"| NaHSO3 SO2 -->|"O₂, 催化剂, Δ"| SO3 SO2 -->|"Br₂, H₂O"| H2SO4 SO2 -->|"FeCl₃, H₂O"| H2SO4 SO2 -->|"H₂O₂"| H2SO4 SO2 -->|"Cl₂, H₂O"| H2SO4 SO2 -->|"KMnO₄, H₂O"| H2SO4 SO2 -->|"H₂S"| S

%% 三氧化硫转化 SO3 -->|"H₂O"| H2SO4 SO3 -->|"Ba(OH)₂"| BaSO4 SO3 -->|"NaOH"| Na2SO4 SO3 -->|"CaO"| CaSO4 SO3 -->|"Na₂O"| Na2SO4

%% 浓硫酸转化 H2SO4 -->|"Cu, Δ"| CuSO4 H2SO4 -->|"Cu, Δ"| SO2 H2SO4 -->|"C, Δ"| SO2 H2SO4 -->|"NaCl, Δ"| NaHSO4 H2SO4 -->|"CaF₂, Δ"| CaSO4 H2SO4 -->|"NaNO₃, Δ"| NaHSO4 H2SO4 -->|"FeS"| FeSO4 H2SO4 -->|"FeS"| H2S ```