硫及其化合物
煤炭燃烧时产生的刺鼻气味，火山喷发口附近散发的臭鸡蛋气息，酸雨腐蚀石灰岩建筑留下的斑驳痕迹——这些现象的背后，都与同一种元素密切相关：硫（S）。硫是自然界中分布非常广泛的非金属元素，既能以游离态单质形式存在于火山地区和地层之中，也能以化合态形式出现在黄铁矿（FeS2）、石膏（CaSO4⋅2H2O）等矿物中。
硫的化学性质较为活泼，能与多种金属和非金属发生反应，生成不同价态的含硫化合物。从单质硫到二氧化硫、三氧化硫，再到硫酸，这条转化链条构成了工业化学中最重要的生产路径之一。学好硫元素，既能理解环境污染的化学原理，也能掌握工业制酸的核心逻辑。
硫的物理性质
硫单质（S）在常温下是一种淡黄色固体，质地较脆，无特殊气味，不溶于水，微溶于酒精，能溶于二硫化碳（CS2）。工业上常利用硫溶于 CS2 的性质，将硫从矿石中提取出来。
硫在自然界中有多种存在形式：天然硫磺主要分布在火山口附近；黄铁矿（FeS2）是重要的含硫矿石；石膏、重晶石等矿物中也含有大量 SO42−。
例题 1
某同学想将固体硫从混合物中分离出来，所用溶剂是 CS2。请说明该方案可行的依据，并指出其局限性。
硫能溶于 CS2，先将混合物加入 CS2 中充分溶解，过滤除去不溶杂质，再将滤液蒸发，即可得到硫的固体。该方案的局限性在于 CS2 有毒且易燃，操作时需要注意安全，且 价格较高，工业上不常用此法大规模提取硫。
硫的化学性质
硫是中等活泼的非金属，在元素周期表第三周期第ⅥA族，化合价有 −2、0、+4、+6 等多种。单质硫既能表现氧化性（与活泼金属、氢气反应），也能表现还原性（与强氧化剂如氧气反应）。
硫与非金属的反应
硫在空气或氧气中燃烧：
硫在空气中点燃，发出淡蓝色火焰；在纯氧中燃烧则发出明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的二氧化硫气体（SO2）：
S+O2点燃SO
硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰。两种情况下产物均为 SO₂，但反应速率和火焰颜色不同，这是实验中区分“空气燃烧”与“纯氧燃烧”的依据之一。
硫与氢气反应：
硫蒸气与氢气在加热条件下发生可逆反应，生成硫化氢气体（H2S）：
H2+S⇌ΔH
H2S 是一种无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体，在水中有一定溶解度，显弱酸性。
硫与金属的反应
硫与金属反应时，一般将金属氧化到较低价态——这与氯气不同，氯气氧化性更强，通常将金属氧化到最高价。
硫与铁反应：
将硫磺粉与铁粉混合加热，铁被硫氧化生成硫化亚铁（FeS，铁为 +2 价）：
Fe+SΔFeS
硫与铁反应生成 FeS（铁的 +2 价），而氯气与铁反应生成 FeCl₃（铁的 +3 价）。这是因为氯气氧化性强于硫，能将铁氧化到更高价态。记住这个区别：S → FeS（+2），Cl₂ → FeCl₃（+3）。
硫与铜反应：
铜与硫加热反应，生成硫化亚铜（Cu2S，铜为 +1 价）：
2Cu+SΔCu2S
硫与汞反应（常温）：
硫与汞（水银）在常温下就能直接反应，生成硫化汞（HgS）：
Hg+S→HgS
这是实验室处理汞泄漏的常用方法——将硫磺粉撒在洒落的汞上，能将有毒的汞转化为无毒的 HgS 固体，方便清理。
例题 2
实验室不小心打破了温度计，导致汞液散落在地面上。现场处置方法是在汞液上撒上硫磺粉，请写出反应方程式并说明这样做的原因。
反应方程式：Hg+S→HgS
汞在常温下是液态金属，蒸气有剧毒，不易清扫。将硫磺粉撒在汞上，硫与汞在常温下直接化合生成黑色固体 HgS，既降低了汞的毒性（HgS 在自然界中较稳定），也将液态变为固态，便于清扫处理。
二氧化硫的性质
二氧化硫（SO2）是硫燃烧或含硫物质燃烧的主要产物，也是造成酸雨的重要原因。理解 SO2 的性质，是学习硫化学的核心内容。
物理性质
SO2 是一种无色、有强烈刺激性气味的气体，密度比空气大（分子量为 64，空气平均分子量约为 29），能溶于水（1 体积水能溶解约 40 体积 SO），有毒。
酸性氧化物的通性
SO2 是酸性氧化物，能与水、碱发生反应。
与水反应，生成亚硫酸（H2SO3）：
SO2+H2O⇌H2SO
这个反应也是可逆的，亚硫酸是弱酸，不稳定，容易分解重新生成 SO2 和水。
与碱反应：
SO2 通入 NaOH 溶液，根据用量不同，产物不同：
SO2+2NaOH→Na2SO3+
SO2+NaOH→NaHSO3(SO2过量)
SO₂ 与 NaOH 反应的产物取决于两者的物质的量之比：n(SO₂) : n(NaOH) < 1:2 时，生成 Na₂SO₃；n(SO₂) : n(NaOH) > 1:1 时，生成 NaHSO₃；介于两者之间时，两种产物都有。
漂白性
SO2 能使某些有色物质（如品红溶液）褪色，具有漂白性。
SO2 漂白的原理是：SO2 与有色物质中的发色基团化合，生成无色的不稳定化合物。
SO₂ 的漂白原理与 HClO 完全不同：HClO 通过氧化分解发色基团来漂白（不可逆）；SO₂ 通过与有色物质化合生成无色物来漂白（可逆）——加热后无色化合物分解，颜色会恢复。这是区分两类漂白剂的关键。
例题 3
将 SO2 气体通入品红溶液中，观察到溶液褪色。再将此溶液加热，溶液重新变红。请解释这两个现象。
SO2 与品红分子中的有色基团化合，生成无色的化合物，所以溶液褪色。加热时，该无色化合物不稳定，分解重新释放出 SO2 和有色的品红分子，所以颜色恢复。这说明 SO2 的漂白是可逆的。
还原性
SO2 中硫的化合价为 +4，不是硫的最高化合价（+6），因此 SO2 能被强氧化剂氧化，表现出还原性。
SO2 被氧气氧化，在催化剂的作用下生成三氧化硫（SO3），这是工业制硫酸的关键步骤：
2SO2+O2⇌催化剂
SO2 还能被 Cl2、KMnO4 等强氧化剂氧化，这也是检验 具有还原性的实验依据。
弱氧化性
SO2 与 H2S 反应时，SO2 作氧化剂，将 氧化，两者发生归中反应，生成单质硫和水：
SO2+2H2S→3S↓+2H
例题 4
工厂排放的尾气中含有 SO2，若将该尾气直接通入下列溶液中，能用来吸收 SO2 的是哪些？
（a）品红溶液 （b）NaOH 溶液 （c）BaCl2 溶液
硫酸的性质
硫酸（H2SO4）是最重要的工业酸之一，分为稀硫酸和浓硫酸，两者在性质上有显著差别。
稀硫酸的性质
稀硫酸是强酸，完全电离，具有酸的通性：
H2SO4→2H++SO4
稀硫酸与碳酸钙反应时，开始时有气泡，但很快停止。原因是反应生成的 CaSO₄ 微溶于水，会覆盖在 CaCO₃ 表面，阻止反应继续进行。所以实验室制 CO₂ 不用硫酸，而用盐酸与 CaCO₃ 反应。
浓硫酸的特殊性质
浓硫酸是密度约为 1.84 g/mL 的无色油状液体，除具有酸的通性外，还有以下三种特殊性质：
浓硫酸能吸收空气中的水分及其他物质中的游离水，常用作干燥剂，可干燥 H2、O2、CO2、、 等气体（不能干燥碱性气体如 ，也不能干燥还原性较强的 、）。
浓硫酸能将有机物（如蔗糖、纸张）中按水的比例（H 和 O）脱去，并非真的“拿走水分子”，而是将有机物中的 H 和 O 以水的比例脱去，留下碳。
蔗糖遇浓硫酸后，体积迅速膨大，变成蓬松的黑色碳柱，并放出刺激性气味的气体（SO2）：
C12H22O11
注意区分吸水性与脱水性：吸水性是浓硫酸吸收外界水分（物理过程为主）；脱水性是浓硫酸将有机物中的 H、O 按水的比例脱去（化学过程），两者本质不同。
浓硫酸是强氧化剂，能与铜、碳等在加热时发生反应：
浓硫酸与铜加热反应：
Cu+2H2SO4(浓)Δ
浓硫酸与碳加热反应：
C+2H2SO4(浓)Δ
常温下，浓硫酸与铁、铝接触会发生钝化现象——在金属表面形成一层致密的氧化膜（Fe2O3 或 Al2O3），阻止内部金属继续被腐蚀，因此浓硫酸可以用铁罐或铝罐储存和运输。
例题 5
将一块铜片放入足量浓硫酸中，加热，观察到产生气泡，铜片逐渐溶解，溶液变蓝。待反应结束后冷却，再加入大量水，溶液颜色会加深还是变浅？
铜与浓硫酸加热：Cu+2H2SO4(浓)Δ
硫酸根离子的检验
检验溶液中是否存在 SO42−，操作方法固定，不能随意更换试剂。
检验步骤：
取少量待测液于试管中，先加入足量稀盐酸酸化，再加入氯化钡（BaCl2）溶液。
判断依据：
若出现白色沉淀，且该沉淀不溶于稀盐酸，则证明溶液中含有 SO42−。
BaCl2+H2SO4→BaSO
离子方程式：
Ba2++SO42−→BaSO4↓
必须先用稀盐酸酸化，目的是排除 SO₃²⁻（亚硫酸根）和 CO₃²⁻ 的干扰——BaSO₃ 和 BaCO₃ 也是白色沉淀，但能溶于稀盐酸，而 BaSO₄ 不溶于稀盐酸。注意：酸化时用稀盐酸而非稀硫酸（引入 SO₄²⁻ 干扰），也不用稀硝酸（HNO₃ 有氧化性，可能干扰实验）。
例题 6
某溶液中可能含有 SO42−、SO32−、CO、。向溶液中加入足量稀盐酸，有无色气泡产生；再加入 溶液，出现白色沉淀，且沉淀不溶于稀盐酸。请判断原溶液中一定存在哪些离子？
加入稀盐酸后有无色气泡，说明原溶液中含有 CO32− 或 SO32−（与盐酸反应分别生成 CO 和 ，均无色）。仅从无色气泡无法区分两者，还需进一步实验（如用品红溶液检验是否有 ）。
硫元素化合物的转化关系
硫元素在不同条件下，可以在 −2、0、+4、+6 四种化合价之间转化，形成一张完整的“转化网络”。掌握这张图，就能理解硫化学的主要脉络。
工业制硫酸的“接触法”完整路径：硫磺燃烧得 SO₂，SO₂ 经催化氧化得 SO₃，SO₃ 溶于水得 H₂SO₄。每一步都对应硫化合价的升高：S（0价）→ SO₂（+4价）→ SO₃（+6价）→ H₂SO₄（+6价）。
例题 7
工业制硫酸的“接触法”中，为什么要用 SO3 溶于浓硫酸，而不是直接溶于水？
若将 SO3 直接通入水中，SO3 与水反应极为剧烈，放出大量热，使液态水迅速汽化形成酸雾（H2SO 小液滴弥漫在气体中），不但难以被吸收，还会造成严重的酸雾污染和设备腐蚀。
练习题
第1题
下列关于 SO2 性质的说法，正确的是（ ）
A. SO2 通入品红溶液，溶液褪色，加热后颜色不能恢复
B. SO2 是酸性氧化物，与 NaOH 溶液反应只能生成 Na2SO3
C. SO2 具有漂白性，能使所有有色物质褪色
D. SO2 具有还原性，能被 O2 在催化剂条件下氧化为 SO3
答案：D
A 错误：SO2 的漂白是可逆的化合型漂白，加热后生成的无色物质会分解，品红颜色能恢复。
B 错误：SO2 与 NaOH 反应的产物取决于用量比。SO 少时生成 ， 过量时生成 。
第2题
下列检验 SO42− 的操作，正确的是（ ）
A. 直接向溶液中加入 BaCl2 溶液，出现白色沉淀即证明含有 SO42−
B. 先向溶液中加入足量稀盐酸，再加入 BaCl2 溶液，出现不溶于稀盐酸的白色沉淀
C. 向溶液中加入稀硝酸酸化，再加入 BaCl2 溶液，出现白色沉淀
D. 向溶液中加入稀硫酸，再加入 BaCl2 溶液，出现白色沉淀
答案：B
A 错误：不先酸化，SO32−、CO32− 等离子也能与 Ba 生成白色沉淀（、），无法区分是否含 。
第3题
将硫磺粉与铁粉混合后加热，所得产物 FeS 与足量稀盐酸反应，会产生什么气体？下列关于该气体性质的描述，正确的是（ ）
A. 该气体是 H2，能还原 CuO
B. 该气体是 H2S，具有强还原性，能被氧气氧化
C. 该气体是 SO2，有漂白性，能使品红溶液褪色且加热不恢复
D. 该气体是 SO3，溶于水生成硫酸
答案：B
Fe+SΔFeS，FeS 与稀盐酸反应：
第4题
下列关于浓硫酸性质的说法，不正确的是（ ）
A. 浓硫酸与铁在常温下不反应，因为铁被钝化
B. 浓硫酸具有吸水性，可以干燥氨气
C. 将蔗糖加入浓硫酸中，蔗糖变黑，这体现了浓硫酸的脱水性
D. 浓硫酸与铜在加热条件下反应，生成 CuSO4、SO2 和 H2O
答案：B
A 正确：铁与常温浓硫酸接触，铁表面形成致密的氧化膜（Fe2O3），发生钝化，阻止内部铁继续被腐蚀，因此浓硫酸可以用铁罐运输。
B 不正确：浓硫酸虽有吸水性，可以用来干燥许多气体，但不能干燥碱性气体（如 NH3）。浓硫酸是酸性干燥剂，会与 发生反应（），不能用于干燥氨气。
第5题（计算题）
将足量稀硫酸加入含有 5.6 g 铁粉的烧杯中，充分反应后收集气体。
（1）求生成 H2 的物质的量；
（2）求生成 H2 在标准状况下的体积。
解题过程：
铁的摩尔质量为 56 g/mol，
n(Fe)=56 g/mol5.6 g=0.1
第6题（计算题）
工业上用“接触法”制硫酸，某工厂每天燃烧纯硫 320 kg 生产硫酸。
（1）理论上每天生成 SO2 的物质的量是多少？
（2）若 SO2 全部转化为 SO3，再完全与水反应，理论上能得到纯 H2SO 的质量是多少？
解题过程：
S 的摩尔质量为 32 g/mol，
n(S)=32 g/mol