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- 2021-07-08 发布
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第三单元 含硫化合物的性质和应用
[考点分布]
知识内容
考试
要求
2016年
2017年
2018年
2019年
2020年
4月
10月
4月
11月
4月
11月
4月
1月
(1)二氧化硫的性质(酸性氧化物、漂白性、还原性)
c
T6、T27
T8
T28
T28
T11
T8
(2)酸雨的成因和防治
a
T6
T8
(3)硫酸的工业生产
b
(4)浓硫酸的特性(吸水性、脱水性和强氧化性)
b
T20、T26(4)
T9
(5)S、SO2、H2SO4等硫及其化合物之间的相互转化
c
T27
T7
T8
T8
T24、T28Ⅱ
(6)几种重要的硫酸盐及其用途
a
硫及其氧化物的性质
1.硫单质(S)
(1)存在形态
(2)物理性质
硫单质俗称硫黄,是一种淡黄色固体;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2;有多种同素异形体,如单斜硫、斜方硫等。
(3)从化合价的角度认识硫单质的化学性质
O2
按要求完成下列化学方程式:
S
2.二氧化硫(SO2)
(1)物理性质
二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体,是大气污染物之一;易溶于水,通常状况下,1体积水溶解约40体积SO2。
(2)化学性质
按要求完成下列化学方程式:
SO2
3.三氧化硫(SO3)
SO3在标准状况下为无色、针状晶体,能与水反应:SO3+H2O===H2SO4,放出大量的热;SO3是酸性氧化物,它跟碱性氧化物或碱都能反应生成硫酸盐。
4.硫的氧化物的污染与治理
(1)来源:化石燃料的燃烧及含硫金属矿物的冶炼等。
(2)危害:危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)。
(3)治理:燃煤脱硫,改进燃烧技术。
(4)硫酸型酸雨的形成途径
途径1:2SO2+O22SO3、SO3+H2O===H2SO4。
途径2:SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。
题组一SO2性质的多重性
1.(2016·浙江10月选考,T8)下列能使品红溶液褪色的是( )
A.SO2 B.BaSO4
C.KCl D.CO2
答案:A
2.有关SO2的性质,下列说法不正确的是( )
A.能使品红溶液褪色
B.能与NaOH溶液反应
C.能与H2O反应生成H2SO4
D.一定条件下能与O2反应生成SO3
解析:选C。①SO2是酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,能与水反应生成亚硫酸:SO2+H2OH2SO3;能与碱性氧化物反应:SO2+CaOCaSO3;能与碱反应:SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O(NaOH过量,SO2不足),SO2+NaOH===NaHSO3 (SO2过量,NaOH不足)。②SO2有强还原性,能被Na2O2、KMnO4、Fe3+、Cl2 等氧化,一定条件下能与O2反应生成SO3。③SO2也有一定的氧化性:2H2S+SO2===3S↓+2H2O。④SO2具有漂白性,能跟有色物质化合生成不稳定的无色物质(受热易分解,可逆),如能使品红溶液褪色,但SO2不能漂白酸碱指示剂,不能使石蕊试液褪色,SO2通入石蕊试液,溶液只变红色。综上所述,C不正确。
3.(2018·浙江11月选考,T28)某同学用下列装置完成了浓硫酸和SO2的性质实验(夹持装置已省略):
请回答:
(1)下列说法正确的是________。
A.反应后,将试管Ⅰ中的白色固体加入水中,溶液呈蓝色
B.取下试管Ⅲ并不断振荡,试管中出现浑浊,是因为生成了BaSO4
C.试管Ⅳ中KMnO4溶液褪色,说明SO2具有氧化性
D.试管Ⅴ中的NaOH溶液可用Na2CO3溶液代替
(2)取下试管Ⅱ,在该试管口套上气球,将无色溶液加热恢复至红色,冷却后,
发现溶液颜色再次变浅。解释“无色→红色→颜色变浅”变化的原因:________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)A.试管Ⅰ中的白色固体是CuSO4,加入水中溶液呈蓝色,故正确。B.振荡的过程中,溶液与氧气接触,最后生成了BaSO4沉淀,故正确。C.KMnO4溶液褪色,说明SO2具有还原性,故错误。D.Na2CO3溶液也可以用来吸收SO2,故正确。
(2)SO2的漂白属于化合型漂白,加热释放SO2,恢复红色;冷却后,温度降低,SO2重新溶于品红溶液,继续漂白品红,溶液颜色变浅。
答案:(1)ABD
(2)SO2遇品红生成不稳定无色物质,受热释放SO2,溶液恢复红色;温度降低,SO2在品红溶液中溶解度增大,溶液颜色变浅
4.(2016·浙江4月选考,T27)下图中,固体A是铁锈的主要成分。
请回答:
(1)白色沉淀E的化学式是________。
(2)写出A→B的化学方程式:__________________________________________。
(3)写出C→D在溶液中发生氧化还原反应的离子方程式:________________________________________________________________________。
答案:(1)BaSO4 (2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(3)2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO+4H+
常见的能用于漂白的物质的比较
用于漂
白的
物质
实际参与漂白
的物质
漂白原理
变化类别
漂白特点
能漂白的物质
活性炭
活性炭
吸附漂白
物理变化
物理漂白,不可逆
一般用于溶液漂白
氯气(潮湿)
次氯酸
利用次氯酸的强氧化性进行
漂白
化学变化
氧化还原漂白,
不可逆
可以漂白所有有机
色质
次氯酸盐
次氯酸
过氧化钠
过氧化氢
过氧化氢的强氧
化性
化学变化
氧化还原漂白,不可逆
可以漂白所有有机
色质
过氧化氢
二氧化硫
二氧化硫
二氧化硫与有色物质化合生成不稳定的无色物质
化学变化
非氧化还原漂白,
可逆
具有选择性,如品红、棉、麻、草等
题组二SO2的鉴别与检验
5.下列溶液能够鉴别SO2和CO2气体的是( )
①澄清的石灰水 ②H2S溶液 ③酸性KMnO4溶液 ④氯水 ⑤品红溶液
A.①②③ B.②③④
C.除①以外 D.全部
解析:选C。SO2和CO2都属于酸性氧化物,它们都能与澄清石灰水反应生成不溶性的盐,所以不能利用这一性质来鉴别SO2和CO2。SO2具有氧化性,能将H2S溶液氧化生成单质硫(有淡黄色沉淀生成);SO2也具有还原性,能被酸性KMnO4溶液和氯水氧化(溶液褪色);SO2还具有漂白性,能使品红溶液褪色。而CO2没有这些性质。所以可以用②③④⑤来鉴别SO2和CO2。
6.下列实验中能证明某气体为SO2的是( )
①使澄清石灰水变浑浊
②使湿润的蓝色石蕊试纸变红
③使品红溶液褪色
④通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸
⑤通入溴水中,能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀产生
A.都能证明 B.都不能证明
C.③④⑤均能证明 D.只有⑤能证明
解析:选D。CO2也能产生①④中的实验现象,酸性气体一般都能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,氯气也能使品红溶液褪色。实验⑤说明气体有还原性,结合后续实验现象说明该气体是SO2。
7.(2020·衢州选考适应性考试)如图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图,按要求回答下列问题。
(1)B中加入的试剂是________,作用是____________________________________。
(2)C中加入的试剂是________,作用是____________________________________。
(3)D中加入的试剂是________,作用是__________________________________。
(4)实验时,C中应观察到的现象是_____________________________________
________________________________________________________________________。
解析:一定要理解题意是检验气体成分,检验二氧化硫用品红溶液,吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液,检验二氧化碳用澄清石灰水;在检验二氧化碳之前,必须除尽二氧化硫,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽,所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
答案:(1)品红溶液 检验SO2
(2)酸性KMnO4溶液 除去SO2并检验SO2是否除尽
(3)澄清石灰水 检验CO2
(4)酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色
1.SO2鉴别的一般方法
(1)利用物理性质鉴别
气味:用标准的闻气体气味法,SO2有刺激性气味。
(2)利用化学性质鉴别
①氧化性:与硫化氢气体混合,有淡黄色固体生成。
②还原性:将气体通入稀氯水中,使氯水褪色;将气体通入稀溴水中,使溴水褪色;将气体通入酸性高锰酸钾溶液中,酸性高锰酸钾溶液褪色;将气体通入氯化铁溶液中,氯化铁溶液由棕黄色变成浅绿色;将气体通入硝酸钡溶液中,产生沉淀。
(3)利用漂白性鉴别
将气体通入品红溶液中,能使品红溶液褪色;加热颜色又恢复。
2.检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程为
流程
设计
⇒除去SO2⇒⇒
选用
试剂
品红溶液
酸性KMnO4
溶液
品红溶液
澄清的
石灰水
预期
现象
褪色
褪色
不褪色
变浑浊
有时为简化装置,可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置,用较浓的酸性KMnO4溶液,现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅(如本题组第7题C装置的作用)。
题组三含硫化合物的污染与治理
8.(2020·温州选考适应性测试)如图所示是一种综合处理SO2废气的工艺流程,若每步都完全反应。下列说法正确的是( )
A.溶液B中发生的反应为2SO2+O22SO3
B.可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液C中是否含有Fe3+
C.由以上流程可推知氧化性:Fe3+>O2>SO
D.此工艺的优点之一是物质能循环利用
解析:选D。本题以综合处理SO2废气的工艺流程为载体,考查氧化还原反应的相关知识。结合题中流程可以分析得出其中涉及两个反应,依次为2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO+4H+、4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O,A错,同时由以上两个氧化还原反应方程式可知C错;用酸性高锰酸钾溶液只能检验溶液C中是否含有Fe2+,而不能检验Fe3+,B错。
9.如图是某煤发电厂处理废气的装置示意图。下列说法错误的是( )
A.使用此废气处理装置可减少酸雨的形成
B.装置内发生的反应有化合、分解、置换和氧化还原反应
C.整个过程的反应可表示为2SO2+2CaCO3+O2===2CaSO4+2CO2
D.可用酸性高锰酸钾溶液检验废气处理是否达标
解析:选B。废气处理中包含反应过程:CaCO3CaO+CO2↑,CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O2===2CaSO4,因此不包含置换反应。
10.脱硫技术能有效控制SO2对空气的污染。海水呈弱碱性,主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO、Br-、HCO等。含SO2的烟气可利用海水脱硫,其工艺流程如图所示:
(1)向曝气池中通入空气的目的是______________________________________。
(2)通入空气后,曝气池中的海水与天然海水相比,浓度有明显不同的离子是________(填字母)。
a.Cl- b.SO
c.Br- d.HCO
解析:(1)SO2为酸性氧化物,海水呈弱碱性,曝气池中通入空气的目的是将SO、HSO等氧化为SO。(2)通入空气后,曝气池中SO的浓度增大,HCO的浓度减小。
答案:(1)将H2SO3、HSO等氧化为SO (2)bd
四种常见的SO2尾气处理方法
方法一:钙基固硫法
为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、氧气共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。
方法二:氨水脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,其反应的化学方程式为2NH3+
SO2+H2O===(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4(或生成NH4HSO3,然后进一步氧化)。
方法三:钠、碱脱硫法
钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3。
方法四:双碱脱硫法
先利用烧碱吸收SO2,再利用熟石灰浆液进行再生,再生后的NaOH碱液可循环使用,
化学反应原理为
①吸收反应:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,2Na2SO3+O2===2Na2SO4。
②再生反应:Na2SO3+Ca(OH)2===CaSO3↓+2NaOH,Na2SO4+Ca(OH)2===CaSO4↓+2NaOH。
硫酸 硫酸根离子的检验
1.硫酸的物理性质
H2SO4是无色液体,能与水以任意比互溶,浓H2SO4稀释的方法是将浓H2SO4沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌。
2.硫酸是强电解质,写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式:
(1)铁:Fe+2H+===Fe2++H2↑;
(2)MgO:MgO+2H+===Mg2++H2O;
(3)Ba(OH)2:Ba2++2OH-+2H++SO===BaSO4↓+2H2O;
(4)Na2SO3:SO+2H+===H2O+SO2↑;
(5)BaCl2:Ba2++SO===BaSO4↓。
3.浓H2SO4的特性
(1)填写下表
实验
实验现象
浓硫酸的特性
少量胆矾加入浓硫酸中
蓝色晶体变白
吸水性
用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上
沾有浓H2SO4的滤纸变黑
脱水性
将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热
铜片逐渐溶解,产生无色刺激性气味的气体
强氧化性
(2)分别写出浓硫酸与Cu、C反应的化学方程式:
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O、
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(3)常温下,铁、铝遇浓H2SO4钝化,故可用铁槽车或铝槽车运输浓H2SO4。
4.SO的检验
被检液取清液有无白色沉淀(判断有无SO)。
先加稀盐酸的目的是防止CO、SO、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,可能发生反应的离子方程式:CO+2H+===CO2↑+H2O、SO+2H+===SO2↑+H2O、Ag++Cl-===AgCl↓、Ba2++SO===BaSO4↓。
题组一硫酸的性质及应用
1.实验室有两瓶失去标签的溶液,其中一瓶是H2SO4溶液,另一瓶是蔗糖溶液。鉴别时,下列选用的试纸或试剂不正确的是( )
A.pH试纸 B.KCl溶液
C.BaCl2溶液 D.Na2CO3固体
解析:选B。硫酸属于电解质,在水溶液中电离出氢离子和硫酸根离子:H2SO4===2H++SO,蔗糖属于非电解质,与题给四种物质均不反应,因此可以选用pH试纸、BaCl2溶液(SO+Ba2+===BaSO4↓)、Na2CO3固体(2H++CO===CO2↑+H2O)来鉴别,KCl溶液与硫酸不反应,不能用来鉴别硫酸和蔗糖溶液。
2.(2020·杭州期中考试)以下每个选项中的两组物质都能反应,且能放出同一种气体的是( )
A.铜与稀硫酸,铜与浓硫酸
B.铁与稀硫酸,铁与浓硫酸
C.硫化钠与稀硫酸,亚硫酸钠与稀硫酸
D.硫化钠与稀硫酸,硫化钠与稀盐酸
解析:选D。铜与稀硫酸不反应,A项错误;铁与稀硫酸反应生成的气体为氢气,铁与浓硫酸反应生成的气体为二氧化硫,B项错误;硫化钠与稀硫酸反应生成的气体为硫化氢,亚硫酸钠与稀硫酸反应生成的气体为二氧化硫,C项错误。
3.硫酸是中学化学实验室的常见药品,其性质有①酸性、②吸水性、③脱水性、④强氧化性、⑤催化作用,请将序号填在相应的横线上:
(1)锌和稀H2SO4制H2________;
(2)浓硫酸作干燥剂________;
(3)浓硫酸与蔗糖的炭化实验(黑面包实验)________;
(4)实验室用乙醇和冰醋酸制取乙酸乙酯________;
(5)乙酸乙酯的水解________;
(6)纤维素的水解________;
(7)浓硫酸与铜的反应________;
(8)浓硫酸使湿润石蕊试纸变红,后来又变黑________。
答案:(1)① (2)② (3)②③④ (4)②⑤ (5)⑤ (6)⑤ (7)①④ (8)①③
1.熟记浓硫酸的性质及应用
熟记浓硫酸的五大性质(强氧化性、脱水性、吸水性、酸性和难挥发性)及它们的应用,特别是浓硫酸的强氧化性、脱水性和吸水性,重点是浓硫酸的强氧化性。
2.理清浓硫酸的脱水性和吸水性的区别
(1)吸水性:浓硫酸能吸收物质中游离的水,可用作干燥剂。
(2)脱水性:浓硫酸可将有机物中的H、O以2∶1比例脱去。
3.注意“量变”引起的“质变”
在理解浓硫酸与铜、锌、铁、铝以及与碳、硫等反应时,我们要动态地看待反应过程,如在浓硫酸与铜的反应中,开始是浓硫酸,但随着反应的进行硫酸的浓度逐渐减小,最后变成了稀硫酸,稀硫酸与铜不反应。
题组二SO的检验
4.用下面的方案进行某些离子的检验,其中方案设计最严密的是( )
A.检验试液中的SO:试液无现象白色沉淀
B.检验试液中的SO:试液无现象白色沉淀
C.检验试液中的I-:试液深黄色溶液深黄色溶液
D.检验试液中的CO:试液白色沉淀沉淀溶解
解析:选B。A选项中先加入稀硝酸,如果溶液中没有SO,而存在SO,硝酸可能将SO氧化成SO,最终也会出现白色沉淀,A选项错误;B选项中先加入足量稀盐酸,可以排除CO、SO、Ag+等离子的干扰,然后加入BaCl2溶液产生白色沉淀,说明原溶液中存在SO,B选项正确;如果溶液中存在I-,I-具有还原性,被过氧化氢氧化为碘单质,碘单质遇淀粉溶液显蓝色,但是C选项中最终溶液没有变蓝色,C选项错误;D选项中如果存在SO,也会出现相同的实验现象,D选项错误。
5.(2020·舟山教学质检)对某酸性溶液(可能含有Br-、SO、H2SO3、NH)分别进行如下实验:
①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色;
②加碱调至碱性后,加热时放出的气体可以使润湿的红色石蕊试纸变蓝;
③加入氯水时,溶液略显黄色,再加入BaCl2溶液,产生的白色沉淀不溶于稀硝酸。
对于下列粒子不能确认其在原溶液中是否存在的是( )
A.Br- B.SO
C.H2SO3 D.NH
解析:选B。①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色,则溶液中一定含有H2SO3,因H2SO3不稳定,分解产生的SO2可使品红溶液褪色。②加碱加热后,产生使润湿的红色石蕊试纸变蓝的气体,即有NH3产生,说明溶液中一定含有NH。③加入氯水时溶液显黄色,说明原溶液中含有Br-,再加BaCl2有不溶于稀HNO3的白色沉淀生成,说明此时溶液中含SO,但可能是原溶液含有的,也可能是氯水氧化H2SO3产生的,故不能确定是否存在的粒子为SO。
SO检验的易错点
(1)只加可溶性钡盐,不酸化。误将CO、PO、SO等干扰离子判断成SO。因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。
(2)误将Ag+、Pb2+判断成SO。如向待测液中滴加BaCl2溶液,再加稀盐酸有白色沉淀便误以为含SO。其错误是未注意溶液中不含SO,而含Ag+或Pb2+时
也会产生同样的现象:Ag++Cl-===AgCl↓(白色),Pb2++2Cl-===PbCl2↓(白色)。
(3)误将SO判断成SO。如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀,便误以为有SO。该错误是未注意NO具有强氧化性,在酸性环境中发生反应:3SO+2H++2NO===3SO+2NO↑+H2O,SO+Ba2+===BaSO4↓。
硫及其化合物的综合应用
1.硫及其化合物的转化关系
SO2、SO3是酸性氧化物,H2SO3、H2SO4是酸,物质的类别可以帮助我们理解它们的性质。相同价态的不同含硫化合物间是通过酸碱反应规律联系在一起的。
2.当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降:
3.相邻价态的微粒不发生氧化还原反应
如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
4.含硫物质的连续氧化
(1)H2SSO2SO3H2SO4;
(2)SSO2SO3H2SO4。
题组一含硫化合物的性质与应用
1.下列措施或叙述不合理的是( )
A.用SO2漂白纸浆和草帽辫
B.用硫酸清洗锅炉中的水垢
C.将浓硫酸滴到蔗糖表面,固体变黑膨胀,说明浓硫酸有脱水性和强氧化性
D.Na2SO3与H2O2的反应为氧化还原反应
解析:选B。A项,SO2具有漂白性,可用来漂白纸浆和草帽辫,正确;B项,H2SO4能和水垢反应,但生成的CaSO4微溶,覆盖在水垢表面阻止反应继续进行,应选取盐酸或醋酸,错误;C项,蔗糖变黑,证明浓硫酸有脱水性;膨胀,说明有气体生成,证明浓硫酸有强氧化性,正确;D项,Na2SO3中+4价的硫元素被H2O2中-1价氧元素氧化,二者反应为氧化还原反应,正确。
题组二含硫化合物的性质实验
2.(2017·浙江4月选考,T28)FeSO4受热分解的化学方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
请回答:
(1)将FeSO4受热产生的气体按图示装置进行实验,证实含有SO3和SO2。能说明SO2存在的实验现象是________________________________;为测定BaSO4沉淀的质量,后续的操作步骤依次为________、洗涤、干燥、称量。
(2)设计一个实验方案,用化学方法验证FeSO4受热后固体的成分(不考虑其他反应)。
答案:(1)品红溶液褪色 过滤
(2)取适量固体,加足量稀盐酸溶解。取一份试液滴加KSCN溶液,若显血红色,则有Fe3+(含Fe2O3);另取一份试液滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀,则有SO(含有未分解的FeSO4)。(答案合理即可)
3.某化学研究性学习小组利用下列装置检验炭与浓硫酸反应的产物。已知:C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
请回答:
(1)装置④的作用是________________________________________________________。
(2)证明产物中有SO2的实验现象是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置⑤中溶液不褪色,装置⑥中溶液变浑浊,据此现象能否说明装置①的反应产物中有CO2?________,理由是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)除去SO2,以免干扰CO2的检验
(2)装置③中的品红溶液褪色(答案合理即可)
(3)能 装置⑤中品红溶液不褪色,说明SO2已除尽,则使澄清石灰水变浑浊的是CO2
题组三重要含硫化合物的制备
4.硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用做分析试剂及鞣革的还原剂,它受热、遇酸易分解。工业上可用反应:2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2制得。实验室模拟该工业过程的装置如图所示。回答下列问题:
(1)b中反应的离子方程式为__________________________________________________,
c中试剂为____________。
(2)反应开始后,c中先有浑浊产生,后又变澄清,此浑浊物是____________。
(3)d中的试剂为______________。
(4)实验中要控制SO2生成速率,可以采取的措施有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(写出两条)。
(5)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入SO2不能过量,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:根据装置图可知,最左侧装置是制备SO2,中间装置用来制备硫代硫酸钠(Na2S2O3),右侧装置是尾气处理装置(吸收SO2)。
(1)b用来制备SO2,实验室常用亚硫酸钠(或亚硫酸氢钠)和硫酸反应生成二氧化硫、硫酸钠和水,离子方程式为SO+2H+===SO2↑+H2O或HSO+H+===SO2↑+H2O
;根据制取硫代硫酸钠(Na2S2O3)的方程式:2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2,可知c中试剂为硫化钠和碳酸钠混合溶液。
(2)因为SO2具有氧化性,溶液中存在S2-,所以二者能发生氧化还原反应生成单质S。
(3)d是尾气处理装置(吸收SO2),所以d中盛放的试剂是NaOH溶液。
(4)控制SO2生成速率,可以采取控制反应温度、调节酸的滴加速度(或调节酸的浓度)的方法。
(5)硫代硫酸钠(Na2S2O3)属于强碱弱酸盐,与酸容易发生反应(S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O),若SO2过量,则溶液显酸性,硫代硫酸钠(Na2S2O3)就发生分解导致产品质量减少。
答案:(1)SO+2H+===SO2↑+H2O(或HSO+H+===SO2↑+H2O) 硫化钠和碳酸钠混合溶液
(2)硫
(3)NaOH溶液
(4)控制反应温度、调节酸的滴加速度(或调节酸的浓度等)
(5)若SO2过量,溶液显酸性,产物分解
5.(2020·稽阳联谊学校高三联考)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验:
实验一 焦亚硫酸钠的制取
采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为Na2SO3+SO2===Na2S2O5。
(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为___________________________________________
______________________。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是__________________。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填字母)。
实验二 焦亚硫酸钠的性质
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HSO的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是 ________(填字母)。
a.测定溶液的pH
b.加入Ba(OH)2溶液
c.加入盐酸
d.加入品红溶液
e.用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)装置Ⅰ中发生的是实验室制备SO2的反应,采用的原理是强酸制备弱酸,故化学方程式为Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O。
(2)将焦亚硫酸钠晶体从溶液中分离出来应该采取过滤的方法。
(3)实验产生的尾气主要是SO2气体,a装置是密闭的环境,SO2通不进去,b装置中食盐水吸收SO2的效果不如d好,且易引起倒吸,c装置浓H2SO4不吸收SO2,SO2是一种酸性氧化物,因此用NaOH溶液吸收最好,且d装置还不易引起倒吸。
(4)HSO发生电离:HSOH++SO,同时会发生水解:HSO+H2OH2SO3+OH-,若HSO的电离大于HSO的水解,则溶液显酸性,故a、e正确。
(5)Na2S2O5中S元素的化合价为+4价,因此在空气中易被氧化为+6价的SO,因此本题就转化为SO的检验,故取固体先加盐酸酸化,排除其他离子的干扰,再加BaCl2溶液,看是否有白色沉淀产生即可。
答案:(1)Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO4===2NaHSO4+SO2↑+H2O)
(2)过滤 (3)d (4)ae (5)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成
课后达标检测
一、选择题
1.(2020·杭州七中选考模拟)下列关于SO2的说法中,不正确的是( )
A.SO2能使品红溶液褪色,是因为SO2具有漂白性
B.SO2在空气中极易被氧化为SO3
C.SO2通入Na2SO3或NaHCO3溶液中均能发生反应
D.SO2是形成酸雨的大气污染物之一,主要来自于化石燃料的燃烧和工厂排放的废气
答案:B
2.(2020·绍兴一中高一期中)下列关于硫及含硫化合物的叙述正确的是( )
A.SO2的漂白原理与次氯酸相同
B.硫在足量空气中燃烧生成大量SO3
C.浓硫酸可以干燥H2、H2S、CO2等气体
D.可用铝槽储运浓硫酸
解析:选D。A.二氧化硫的漂白性是利用有色物质和二氧化硫反应生成无色物质,次氯酸的漂白性是利用次氯酸的强氧化性,所以二者漂白原理不同,故A错误;B.硫在空气中燃烧生成二氧化硫而不是三氧化硫,故B错误;C.浓硫酸具有强氧化性,硫化氢具有还原性,浓硫酸可以氧化硫化氢生成单质硫,不能用来干燥硫化氢,可以干燥中性气体H2和酸性气体CO2,故C错误;D.常温下,铝遇浓硫酸发生钝化,在表面生成一层致密的氧化膜,阻止反应进行,故D正确。
3.(2018·浙江4月选考,T9)下列反应中能产生二氧化硫的是( )
A.氧化铜和稀硫酸反应
B.亚硫酸钠和氧气反应
C.三氧化硫和水反应
D.铜和热的浓硫酸反应
答案:D
4.SO2是常见的大气污染物之一,我国规定空气中SO2含量不得超过0.02 mg·L-1。下列措施中能够减少SO2排放量的是( )
①用天然气代替煤炭做民用燃料 ②提高热能利用率
③使用CS2萃取煤炭中的硫 ④燃煤中加入石灰后使用
A.①②③④ B.①②④
C.①②③ D.①③④
解析:选B。题中要求选出“能够减少SO2排放量”的措施。①煤炭中含有一定量的硫,用煤炭做民用燃料会向大气中排放出较多的SO2,改用天然气做民用燃料可减少SO2的排放量;②提高热能利用率,可以降低煤炭用量,减少SO2的排放量;③用CS2
做萃取剂来除去煤炭中的硫是不符合实际的;④燃煤中加石灰脱硫是工业上常用的比较有效的方法,用这种方法可以减少燃煤过程中的SO2排放量。综合以上分析可得出正确答案为B。
5.(2020·浙江名校协作体高三上考试)下列反应中,硫元素只表现氧化性的是( )
A.2Na+S===Na2S
B.SO2+2H2S===3S↓+2H2O
C.SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl
D.S+O2SO2
解析:选A。A.该反应中S元素化合价由0价变为-2价,所以只表现氧化性,故A正确;B.该反应中S元素化合价由-2价变为0价,由+4价变为0价,所以硫元素表现还原性和氧化性,故B错误;C.该反应中S元素化合价由+4价变为+6价,所以S元素表现还原性,故C错误;D.该反应中S元素化合价由0价变为+4价,所以S元素表现还原性,故D错误。
6.硫化氢作为继NO和CO之后的第3种气体信号分子,在血管新生的调控中起到重要作用,人体中微量的H2S能有效预防心脏病。下列有关说法不正确的是( )
A.H2S属于弱电解质
B.NO和CO都不属于酸性氧化物
C.H2S、NO和CO都能与臭氧反应
D.H2S通入Ba(NO3)2溶液中无明显现象
解析:选D。H2S属于二元弱酸,属于弱电解质,A项正确;NO和CO为不成盐氧化物,即NO和CO 不属于酸性氧化物,B项正确;臭氧具有强氧化性,H2S、NO、CO具有还原性,故H2S、NO、CO都能与臭氧发生氧化还原反应,C项正确;H2S属于二元弱酸,具有还原性,NO在酸性条件下具有强氧化性,能把-2价S氧化成S单质,溶液中出现浑浊,D项错误。
7.下列有关SO2性质的探究实验报告记录的实验现象正确的是( )
解析:选C。因SO2为酸性氧化物,其溶液遇酚酞不变色;SO2能使品红褪色;SO2具有强还原性,被HNO3氧化为SO,SO与Ba2+生成白色沉淀;SO2与BaCl2溶液不反应。
8.(2020·浙江名校新高考研究联盟第一次联考)硫酸钙是一种用途非常广泛的产品,
可用于生产硫酸、漂白粉等一系列物质,转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.CO、SO2、SO3均是酸性氧化物
B.除去与水的反应,图示转化反应均为氧化还原反应
C.工业上利用Cl2和澄清石灰水反应来制取漂白粉
D.用CO合成CH3OH进而合成HCHO的两步反应,原子利用率均为100%
解析:选B。本题考查元素及其化合物的性质和分类思想。A项,CO不能与碱反应生成盐和水,不属于酸性氧化物,错误;B项,除去与水的反应外,其他反应元素的化合价均发生变化,均为氧化还原反应,正确;C项,Ca(OH)2微溶于水,澄清石灰水浓度太小,不宜于工业上制取漂白粉,应用Cl2和石灰乳制取,错误;D项,CH3OH合成HCHO时,化学方程式为2CH3OH+O22HCHO+2H2O,有水生成,显然原子利用率不是100%,错误。
9.已知X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖变黑。A与X反应的转化关系如图所示,其中反应条件及部分产物均已略去,则下列有关说法正确的是( )
A.X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的强氧化性
B.若A为铁,则足量A与X在室温下即可完全反应
C.若A为碳单质,则将C通入少量的澄清石灰水中,一定可以观察到白色沉淀产生
D.工业上,B转化为D的反应条件为高温、常压、使用催化剂
解析:选D。X为浓硫酸,使蔗糖变黑主要体现了浓硫酸的脱水性;常温下铁遇到浓硫酸会钝化;若A为碳,则C为CO2,过量的CO2通入澄清石灰水中没有沉淀产生;SO2转化成SO3是在催化剂作用、400~500 ℃、常压下进行的。
10.如图,在注射器中加入少量Na2SO3晶体,并吸入少量浓硫酸(以不接触纸条为准)。则下列有关说法正确的是( )
A.湿润蓝色石蕊试纸先变红后褪色
B.品红试纸、沾有酸性KMnO4溶液的滤纸均褪色,证明SO2具有漂白性
C.湿润淀粉KI试纸未变蓝说明SO2的氧化性弱于I2
D.NaCl溶液可用于除去实验中多余的SO2
解析:选C。由于SO2溶于水生成H2SO3,只能使指示剂变色,而不能使其褪色,A项错误;SO2能使酸性KMnO4溶液等有色无机物褪色,是发生氧化还原反应的结果,B项错误;除去多余的SO2应用NaOH溶液而非NaCl溶液,D项错误;湿润的淀粉KI试纸未变蓝,即无I2生成,故SO2的氧化性弱于I2,C项正确。
11.锌与100 mL 18.5 mol·L-1的浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体甲33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L,测得溶液的pH=1。下列叙述不正确的是( )
A.反应中共消耗1.8 mol H2SO4
B.气体甲中SO2与H2的体积比为4∶1
C.反应中共消耗97.5 g Zn
D.反应中共转移3 mol电子
解析:选B。反应后溶液的pH=1,说明硫酸过量,且反应后硫酸的物质的量为0.05 mol,则反应掉的硫酸的物质的量为18.5 mol·L-1×0.1 L-0.05 mol=1.8 mol,A正确;随着反应的进行,硫酸浓度会变稀,可能会生成氢气,所以生成的气体甲可能是SO2和H2的混合物。由Zn+2H2SO4(浓)===ZnSO4+SO2↑+2H2O,Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑,不论是生成SO2还是H2,都是1 mol Zn产生1 mol气体甲,n(Zn)=n(甲)=n(ZnSO4)==1.5 mol。则反应中共消耗Zn 97.5 g,C正确;反应中转移电子的物质的量为锌的物质的量的两倍,为3 mol,D正确;由硫原子守恒可知n(SO2)=1.8 mol-1.5 mol=0.3 mol,n(H2)=1.5 mol-0.3 mol=1.2 mol,所以SO2和H2的体积比为1∶4,B错误。
12.已知NH4CuSO3与足量的1 mol·L-1硫酸溶液混合微热,产生下列现象:①有红色金属生成;②有刺激性气味气体产生;③溶液呈蓝色。据此判断下列说法合理的是( )
A.NH4CuSO3中硫元素被氧化了
B.刺激性气味的气体是二氧化硫或氨
C.该反应中NH4CuSO3既是氧化剂又是还原剂
D.该反应中硫酸既表现酸性又表现氧化性
解析:选C。红色金属说明生成了Cu单质,刺激性气味气体应该是SO2,溶液呈蓝色说明生成CuSO4溶液,可写出该反应的化学方程式:2NH4CuSO3+2H2SO4(NH4)2SO4+CuSO4+Cu+2SO2↑+2H2O。A项,NH4CuSO3―→SO2,S元素化合价没有发生变化,错误;B项,酸性溶液中不可能生成氨气,错误;C项,NH4CuSO3中Cu元素显+1价,发生歧化反应生成还原产物Cu和氧化产物CuSO4,正确;D项,硫酸中元素化合价没有发生变化,硫酸只体现酸性,错误。
二、非选择题
13.(2017·浙江11月选考,T27)已知固体Na2SO3受热易分解。实验流程和结果如下:
气体Y是一种纯净物,在标准状况下的密度为1.518 g·L-1。请回答:
(1)气体Y分子的电子式:________,白色沉淀的化学式:________。
(2)该流程中Na2SO3受热分解的化学方程式:_____________________________。
(3)另取固体X试样和Na2SO3混合,加水溶解后与稀盐酸反应,有淡黄色沉淀产生。写出产生淡黄色沉淀的离子方程式:________________(不考虑空气的影响)。
答案:(1) BaSO4
(2)4Na2SO33Na2SO4+Na2S
(3)SO+2S2-+6H+===3S↓+3H2O
14.(2020·台州教学质评)为探究黄色固体A(仅含三种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验:
已知:a.气体C能使品红溶液褪色;b.溶液D遇KSCN溶液显血红色;c.溶液D中加入过量铁粉,充分反应后铁粉质量减少32 g。
请回答:
(1)A的化学式是________。
(2)固体A与O2反应生成B和C的化学方程式:____________________________
________________________________________________________________________。
(3)少量Mg在气体C中完全燃烧,产生的固体产物中含有单质、氧化物,有人认为还可能存在一种含氧酸盐,请推测该盐的成分,并设计实验方案验证:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:36.8 g固体A与足量氧气在加热条件下反应生成32 g固体B,和刺激性气体C,气体C能使品红溶液褪色,说明C为二氧化硫,说明A中含有S元素;固体B被盐酸溶解生成溶液D,溶液D遇KSCN溶液显血红色,D中含有Fe3+,则B中含有氧化铁;溶液D中加入过量铁粉,生成固体E和氢气,其中含有红色固体,说明溶液D中还含有Cu2+、H
+,因此固体B中还含有氧化铜,则A中含有Cu、Fe和S三种元素;
(1)假设溶液D中含有的Fe3+和Cu2+、H+的物质的量分别为x、y、z。生成的氢气为0.5 mol,则z=1 mol。根据固体B的质量为32 g,有①×160 g/mol+y×80 g/mol=32 g,溶液D中加入过量铁粉,充分反应后铁粉质量减少32 g,有②×56 g/mol+×56 g/mol-y×(64-56) g/mol=32 g,根据①②解得,x=0.2 mol,y=0.2 mol,根据固体A的质量为36.8 g,则S元素的物质的量为=0.4 mol,则A的化学式为FeCuS2;
(2)固体A与O2反应生成B和C的化学方程式为4FeCuS2+13O22Fe2O3+4CuO+8SO2;
(3)少量Mg在二氧化硫中完全燃烧,产生的固体产物中含有单质、氧化物,可能是硫和氧化镁,有人认为还可能存在一种含氧酸盐,可能是氧化镁与二氧化硫化合生成的亚硫酸镁,验证是否为亚硫酸镁,可以取少量固体加盐酸溶液,有气体产生,证明存在MgSO3。
答案:(1)FeCuS2 (2)4FeCuS2+13O22Fe2O3+4CuO+8SO2 (3)MgSO3;取少量固体加盐酸溶液,有气体产生,证明存在 MgSO3
15.某研究小组探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应。如图:
已知:1.0 mol·L-1的Fe(NO3)3溶液的pH=1。
请回答:
(1)为排除空气对实验的干扰,滴加浓硫酸之前应进行的操作是________________________________________________________________________。
(2)装置B中产生了白色沉淀,其成分是________,说明SO2具有________性。
(3)分析B中产生白色沉淀的原因:
猜想1:_____________________________________________________________;
猜想2:SO2与Fe3+反应;
猜想3:在酸性条件下SO2与NO反应。
①按猜想2,装置B中反应的离子方程式是__________________________________,证明该猜想正确应进一步确认生成了________。
②按猜想3,只需将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为等体积的下列溶液,
在相同条件下进行实验。应选择的试剂是________(填字母)。
a.0.1 mol·L-1稀硝酸
b.1.5 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液
c.6.0 mol·L-1 NaNO3和0.2 mol·L-1盐酸等体积混合的溶液
解析:本题通过制取二氧化硫并探究二氧化硫与硝酸铁溶液反应的产物,考查实验方案的设计、反应原理的猜想、实验现象的描述、实验条件的控制等实验能力。(1)根据图示提示,排除空气干扰的方法是通氮气,答题时要注意“打开”弹簧夹通入氮气,一段时间后“关闭”弹簧夹。(2)亚硫酸钡溶于强酸,在强酸条件下生成白色沉淀只能是硫酸钡,硫酸根由氧化二氧化硫得到,二氧化硫体现还原性。(3)二氧化硫被氧化生成硫酸根离子,要么是被Fe3+氧化(猜想2),要么酸性条件下被NO氧化(猜想3),其他没有氧化剂可氧化二氧化硫,猜想1只能是上述两种氧化剂都氧化了二氧化硫;要证明猜想2正确必须检验生成了Fe2+,要证明猜想3正确应选用c组溶液,因其除了铁离子换成钠离子外,硝酸根离子和氯离子浓度与装置B中混合溶液中相同。
答案:(1)打开弹簧夹,向装置中通入一段时间的N2,关闭弹簧夹 (2)BaSO4 还原 (3)猜想1:SO2与Fe3+、酸性条件下的NO都反应 ①SO2+2Fe3++Ba2++2H2O===BaSO4↓+2Fe2++4H+(可分两步写:SO2+2Fe3++2H2O===2Fe2++SO+4H+、SO+Ba2+===BaSO4↓) Fe2+ ②c
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