专题4 硫与环境保护 本专题知识体系构建与核心素养提升

本专题知识体系构建与核心素养提升

1．含硫化合物的性质
2．硫及其化合物的相互转化
3．防治二氧化硫对环境的污染

认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动；能发现和提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。能学会收集各种证据，对物质的性质及其变化提出可能的假设；基于证据进行分析推理、证实或证伪假设；能解释证据与结论之间的关系，确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径。形成有序的认知思维方法，建立相关应用的思维模型，即运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。具有严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识；了解化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。

例1　某实验小组欲探究SO2和Cl2能否发生反应，设计如下图所示的实验装置进行实验。

(1)装置A中的反应为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，反应中的氧化剂是______，生成71 g Cl2转移的电子是________ mol。装置C中生成SO2，反应的化学方程式是____________________________________。
(2)装置B中蘸有NaOH溶液的棉花的作用是____________________________________。
(3)打开装置A、C中分液漏斗的活塞，一段时间后关闭活塞。待反应完全后，小组同学又继续做如下实验。
①甲同学取适量装置B中溶液于试管中，向其中滴加少量AgNO3溶液，有白色沉淀生成。甲同学由此认为SO2和Cl2发生了反应，理由是该反应中生成了________(填离子符号)。
②乙同学认为甲同学的结论不合理，认为装置A中生成的Cl2中混有杂质，应该在装置A、B间增加一个洗气瓶，然后再按甲同学的方法即可得到正确结论。乙同学认为Cl2中混有的杂质是________，洗气瓶中盛有的试剂的名称是__________________。
③丙同学则认为甲、乙两位同学的结论均不合理。丙同学取适量装置B中溶液于试管中，向其中滴加适量溶液X，有白色沉淀生成，则可得出结论，即SO2与Cl2同时通入水中，可以发生反应。溶液X是________(填字母)。
a．BaCl2溶液 b．Ba(OH)2溶液
c．Ba(NO3)2溶液 d．品红溶液
SO2与Cl2同时通入水中反应的化学方程式是___________________________________。
答案　(1)KMnO4　2　Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O
(2)吸收SO2和Cl2，防止污染空气
(3)①Cl－　②HCl气体　饱和食盐水　③a　SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4
解析　(1)KMnO4与浓盐酸的反应中KMnO4为氧化剂，HCl是还原剂。n(Cl2)＝＝1 mol，反应中，生成1 mol Cl2转移2 mol电子。装置C中的反应为Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。
(2)SO2、Cl2均是有毒气体，NaOH溶液可以吸收SO2和Cl2，防止污染空气。
(3)①滴加少量AgNO3溶液，有白色沉淀生成，说明装置B中溶液含有Cl－。
②浓盐酸具有挥发性，故KMnO4和浓盐酸反应制得的Cl2中含有少量HCl气体，要除去Cl2中混有的HCl气体，可以使气体通过饱和食盐水。
③取适量装置B中溶液于试管中，向其中滴加少量BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，说明装置B中溶液含有SO，进而说明SO2与Cl2在水中发生了反应：SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4。若溶液X为Ba(OH)2溶液，SO2与Ba(OH)2反应可生成BaSO3白色沉淀，不能说明SO2和Cl2在水中发生了反应。若溶液X为Ba(NO3)2溶液，NO在酸性条件下能将SO2氧化为SO，SO与Ba2＋结合生成BaSO4白色沉淀，不能说明SO2与Cl2在水中发生了反应。若溶液X是品红溶液，则不会有白色沉淀生成。故溶液X为BaCl2溶液。
例2　下列气体的制备和性质实验中，由现象得出的结论错误的是(　　)
选项
试剂
试纸或试液
现象
结论
A
浓硫酸、铜
紫色石蕊溶液
变红
SO2的水溶液显酸性
B
浓盐酸、浓硫酸
pH试纸
变红
HCl为酸性气体
C
浓盐酸、二氧化锰
淀粉碘化钾试纸
变蓝
Cl2具有氧化性
D
亚硫酸钠、硫酸
品红溶液
褪色
SO2具有还原性

答案　D
解析　B项，利用浓硫酸的高沸点性，可以制取HCl气体，pH试纸变红，则说明气体为酸性气体，正确；C项，浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2，Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，试纸变蓝，说明KI转化为I2，则说明Cl2有强氧化性，正确；D项，SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性，错误。
例3　酸雨是当今世界面临的一个重大的环境问题，SO2和NO2都能溶于水形成酸雨而破坏环境。请回答下列问题：
(1)酸雨通常是指降水的pH<________，则收集该酸雨，露置于空气中，一段时间后发现pH变小了，试用化学方程式解释：_______________________________________________。
(2)为减少酸雨的产生，有下列措施：①少用煤作燃料；②把工厂的烟囱建高；③在酸化的土壤中加水；④燃料脱硫；⑤开发新能源。其中有效的措施是________(填序号)。
A．①②③ B．①④⑤
C．①③④ D．②③④
答案　(1)5.6　2H2SO3 ＋ O2===2H2SO4　(2)B
解析　(1)正常的雨水因为含有碳酸而显酸性，pH约为5.6；酸雨是指pH＜5.6的雨水；收集该酸雨露置于空气中，一段时间后，亚硫酸被空气中的氧气氧化生成了硫酸，硫酸为强酸，溶液的酸性增强，pH减小，反应的化学方程式为2H2SO3 ＋ O2===2H2SO4。
(2)少用煤作燃料，能减少二氧化硫的排放量，能减少酸雨的产生，故①选；把工厂的烟囱建高，不能减少二氧化硫的排放量，故②不选；在酸化的土壤中加水，不能消除二氧化硫，故③不选；燃料脱硫，能减少二氧化硫的排放量，能减少酸雨的产生，故④选；开发新能源，能减少二氧化硫的排放量，能减少酸雨的产生，故⑤选；能减少酸雨的产生的有①④⑤，故选B。
例4　阅读下列材料，回答下列问题。
材料一　我国部分城市空气质量周报。
城市
污染指数
首要污染物
空气质量等级
北京
92
TSP
Ⅱ
贵阳
69
TSP
Ⅱ

(总悬浮物为TSP)
材料二　近年来，随着工业化和城市化进程的加快，北京每年2 000万吨煤的燃烧，200万辆机动车的排气，5 000多建筑工地的扬尘，大大加剧了北京的污染。贵阳曾经被联合国有关组织列为世界十大酸雨污染城市之一，是贵州省酸雨污染的中心，也是酸雨污染最严重的城市。20世纪90年代，贵阳市空气中的二氧化硫的含量超过国家2级标准两倍多，酸雨出现的频率占全年降水的21%。
(1)北京和贵阳的首要污染物分别是________(填字母，下同)。
A．可吸入颗粒物、可吸入颗粒物
B．可吸入颗粒物、二氧化硫
C．二氧化硫、可吸入颗粒物
D．二氧化硫、二氧化硫
(2)北京与贵阳主要大气污染物的不同主要体现在_______________。
A．北京大气污染物中的汽车尾气含量小于贵阳
B．北京大气污染物中的二氧化硫含量大于贵阳
C．贵阳大气污染物中可吸入颗粒物含量最低
D．贵阳大气污染物中二氧化硫的含量大于北京
(3)北京与贵阳相比，酸雨危害较重的是________。
A．都一样 B．北京
C．贵阳 D．无法比较
(4)贵阳的酸雨除居民生活、工业生产大量使用高硫煤外，可能还与下列哪些因素有关______。
①贵阳地处山间盆地，风小，湿度大，不利于污染物的扩散　②贵阳大风天气多，比较干燥　③南方多为酸性土壤，加剧了酸雨危害　④南方降水量大，大气中含有碱性尘沙
A．①② B．①③
C．②④ D．①②③④
答案　(1)A　(2)D　(3)C　(4)B
解析　北京和贵阳的首要污染物均为可吸入颗粒物，北京大气中的SO2含量低于贵阳，因而酸雨危害较重的为贵阳，贵阳酸雨不仅与酸性气体的排放数量有关系，还与贵阳的地形以及酸性土壤有关系。