2025届高三化学一轮专题复习讲义(19)-专题四第四讲 非金属及其化合物(二)

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名称 2025届高三化学一轮专题复习讲义(19)-专题四第四讲 非金属及其化合物(二)
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资源类型 教案
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科目 化学
更新时间 2024-06-30 07:52:40

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2025届高三化学一轮专题复习讲义(19)
专题四 元素及其化合物
4-4 非金属及其化合物(二、硫及其重要化合物)(1课时,共3课时)
【复习目标】
1.掌握硫及其化合物的主要性质和应用。
2.掌握硫及其化合物的转化关系
3.了解SO2 、H2SO4等物质对环境的影响。
【重点突破】
1.掌握硫及其化合物的转化关系
2.理解硫及其化合物在化工流程中的应用及转化条件
【真题简析】
例题1.(2020江苏)吸收工厂烟气中的SO2,能有效减少SO2对空气的污染。氨水、ZnO悬浊液吸收烟气中SO2后经O2催化氧化,可得到硫酸盐。已知:室温下,ZnSO3微溶于水,Zn(HSO3)2易溶于水;溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物质的量分数随pH的分布如图-1所示。
(1)氨水吸收SO2。向氨水中通入少量SO2,主要反应的离子方程式为_____________;当通入SO2至溶液pH=6时,溶液中浓度最大的阴离子是__________(填化学式)。
(2)ZnO水悬浊液吸收SO2。向ZnO水悬浊液中匀速缓慢通入SO2,在开始吸收的40mim内,SO2吸收率、溶液pH均经历了从几乎不变到迅速降低的变化(见图-2)。溶液pH几乎不变阶段,主要产物是____________(填化学式);SO2吸收率迅速降低阶段,主要反应的离子方程式为__________________________________。
(3)O2催化氧化。其他条件相同时,调节吸收SO2得到溶液的pH在4.5~6.5范围内,pH越低SO42-生成速率越大,其主要原因是____________;随着氧化的进行,溶液的pH将__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析:(1)向氨水中通入少量SO2时,SO2与氨水反应生成亚硫酸铵,反应的离子方程式为2NH3+H2O+SO2=2NH4++SO32-(或2NH3·H2O +SO2=2NH4++ SO32-+H2O);根据图-1所示,pH=6时,溶液中不含有亚硫酸,仅含有HSO3-和SO32-,根据微粒物质的量分数曲线可以看出溶液中阴离子浓度最大的是HSO3-;(2)反应开始时,悬浊液中的ZnO大量吸收SO2,生成微溶于水的ZnSO3,此时溶液pH几乎不变;一旦ZnO完全反应生成ZnSO3后,ZnSO3继续吸收SO2生成易溶于水的Zn(HSO3)2,此时溶液pH逐渐变小,SO2的吸收率逐渐降低,这一过程的离子方程式为ZnSO3+SO2+H2O=Zn2++2 HSO3-(或ZnO+2SO2+H2O=Zn2++2 HSO3-)(3)pH值大于6.5时,SO2以微溶物ZnSO3形式存在,使SO2不利于与O2接触,反应速率慢;pH降低,SO2主要以HSO3-形式溶于水中,与O2充分接触。因而pH降低,SO42-生成速率增大;随着反应的不断进行,大量的HSO3-反应生成SO42-,反应的离子方程式为2HSO3-+O2=2SO42-+2H+,随着反应的不断进行,有大量的氢离子生成,导致氢离子浓度增大,溶液pH减小。
答案:
(1)2NH3+H2O+SO2===2NH4++ SO32-或2NH3·H2O+SO2===2 NH4++ SO32-+H2O
HSO3-
(2)ZnSO3
ZnSO3+SO2+H2O===Zn2++2 HSO3-或ZnO+2SO2+H2O===Zn2++2 HSO3-
(3)随着pH降低,HSO浓度增大 减小
小结:向氨水中通入少量的SO2,反应生成亚硫酸铵,结合图像分析pH=6时溶液中浓度最大的阴离子;通过分析ZnO吸收SO2后产物的溶解性判断吸收率变化的原因;通过分析HSO3-与氧气反应的生成物,分析溶液pH的变化情况。
【知识整合】
(1)理清知识主线
H2 → →O2→O3(H2O4)
(2)形成网络构建
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(3)价类二维图的构建
【体系再构】
【随堂反馈】
基础训练
1.下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是
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2.根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论不正确的是
选项 溶液 现象 结论
A 含HCl、BaCl2的FeCl3溶液 产生白色沉淀 SO2有还原性
B H2S溶液 产生黄色沉淀 SO2有氧化性
C 酸性KMnO4溶液 紫色溶液褪色 SO2有漂白性
D Na2SiO3溶液 产生胶状沉淀 酸性:H2SO3>H2SiO3
3.室温下,通过实验探究亚硫酸盐的性质。
已知:Ka1(H2SO3)=1.54×10-2、Ka2(H2SO3)=1.02×10-7
实验 实验操作和现象
1 向 10mL1.0mol·L-1NaOH 溶液通入 112mL(标准状况)SO2
2 向 10mL1.0mol·L-1NaOH 溶液通入 SO2 至溶液 pH=7
3 向 10mL1.0mol·L-1NaOH 溶液通入 224mL(标准状况)SO2
4 向实验 3 所得溶液中加入少量的 1.0mol·L-1Ba(OH)2 溶液
下列说法正确的是
A.实验1得到的溶液中有 c(SO)+c(OH-)===c(H2SO3)+ c(H+)
B.实验2得到的溶液中有c(HSO)<c(SO)
C.实验 3 得到的溶液中有c(Na+)<c(H+)+ c(HSO)+2c(H2SO3)
D.实验 4 中反应的离子方程式为HSO + OH-+ Ba2+===BaSO3↓+H2O
4.过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品,广泛应用于绿色化学合成、医疗消毒等领域。回答下列问题:
(1)已知:H2(g)+O2(g)===H2O(l) △H1=-286 kJ·mol 1
H2(g)+O2(g) ===H2O2(l) △H2=-188 kJ·mol 1
过氧化氢分解反应2H2O2(l) ===2H2O(l)+O2(g)的△H=______kJ·mol 1。不同温度下过氧化氢分解反应的平衡常数K(313K)_____K(298K) (填大于、小于或等于)。
(2)100℃时,在不同金属离子存在下,纯过氧化氢24 h的分解率见下表:
离子 加入量(mg·L 1) 分解率% 离子 加入量(mg·L 1) 分解率%
无 0 2 Fe3+ 1.0 15
Al3+ 10 2 Cu2+ 0.1 86
Zn2+ 10 10 Cr3+ 0.1 96
由上表数据可知,能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是_______。贮运过氧化氢时,可选用的容器材质为_________(填标号)。
A.不锈钢 B.纯铝 C.黄铜 D.铸铁
(3)过氧化氢的Ka1=2.24×10-12,H2O2的酸性________H2O(填大于、小于或等于)。研究表明,过氧化氢溶液中HO2-的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快。常温下,不同浓度的过氧化氢分解率与pH的关系如图所示。一定浓度的过氧化氢,pH增大分解率增大的原因是___________________;相同pH下,过氧化氢浓度越大分解率越低的原因是__________________________________________。
拓展训练
5.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:
(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式 。
(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:
①pH=4.1时,Ⅰ中为__________溶液(写化学式)。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是___________________。
(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为__________________________。电解后,________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.01000 mol·L 1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为 ,该样品中Na2S2O5的残留量为____________g·L 1(以SO2计)。
【巩固练习答案】
1.B 2.C 3.C
4.(1)-196 小于 (2)Cr3+ B
(3)大于 pH升高,c(HO2-)增大,分解速率加快
H2O2浓度越大,其电离度越小,分解率越小
5.(1)2NaHSO3===Na2S2O5+H2O
(2)①NaHSO3 ②得到NaHSO3过饱和溶液
(3)2H2O-4e-===4H++O2↑ a
(4)S2O52-+2I2+3H2O===2SO42-+4I-+6H+ 0.128
【课后作业】
1.以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料生产硫酸的工艺流程图如下,在沸腾炉中发生的主要反应为:FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。
下列有关说法错误的是
A.在吸收塔中可将加入的浓H2SO4改为水
B.接触室中运用热交换技术可充分利用能源
C.粉碎黄铁矿可以提高原料的利用率
D.从沸腾炉中排出的矿渣可供炼铁
2.下列四套装置用于实验室制二氧化硫并回收硫酸铜的实验,其中不能达到实验目的的是
3.(2022·徐州打靶卷)通过如下实验进行浓硫酸性质的探究。
步骤Ⅰ:取2 g蔗糖放入大试管中,加入2~3滴水,向试管中再加入约3 mL浓硫酸,迅速搅拌,然后塞紧带玻璃导管的橡皮塞,观察现象。
步骤Ⅱ:将玻璃导管的另一端插入盛有品红溶液的试管中,观察现象。
下列说法错误的是
A.步骤Ⅰ中加入少量水的目的利用了浓硫酸遇水放热的性质
B.步骤Ⅱ中品红溶液褪色体现了SO2的漂白性
C.蔗糖变黑说明浓硫酸可使有机化合物炭化,有脱水性
D.如图是一种碳单质的晶胞结构,每个C原子周围最近的C原子为12个
4.(2022·七市二模)下列有关H2S、SO2、SO、SO的说法正确的是
A.H2S的稳定性比H2O的强
B.SO2与H2S反应体现SO2的还原性
C.SO的空间结构为平面三角形
D.SO中S原子轨道杂化类型为sp3
5.(2022·南师附中)下列硫及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A.S有氧化性,可用于生产SO2   
B.Na2SO3溶液显碱性,可用于吸收少量SO2
C.硫单质呈黄色,可用作橡胶硫化剂 
D.浓硫酸有脱水性,可用作氧气干燥剂
6.Y 形管是一种特殊的仪器,与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用如图装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀的条件。下列判断正确的是
A.玻璃管的作用是连通大气,使空气中的氧气进入广口瓶,参与反应
B.c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中,保证气体与 Ba2+充分接触
C.Y 形管乙中产生的为氧化性气体,将BaSO3氧化为BaSO4沉淀
D.e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和 NaOH 固体
7.以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料生产硫酸,应资源化综合利用产出的炉渣(主要含Fe2O3)和尾气,减轻对环境的污染。
(1)锻烧黄铁矿的化学方程式为________。
(2)将尾气净化所得SO2,边搅拌边通入NaOH溶液中制备NaHSO3溶液。溶液中H2SO3、HSO、SO随pH的分布如题图所示,要得到较为纯净的 NaHSO3溶液,应采取的实验操作为________。
(3)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)与强酸反应放出SO2,加热NaHSO3溶液可制备焦亚硫酸钠,所得产品中可能含有Na2SO4。检验产品中是否含有SO的操作为________。
(4)炉渣中的Fe2O3可制备还原铁粉。还原铁粉纯度可通过下列方法测定:称取0.2800g样品,溶于过量稀硫酸,平行三次用标准K2Cr2O7溶液滴定所得溶液中的Fe2+,平均消耗0.03000 mol·L-1的K2Cr2O7溶液25.10 mL(测定过程中杂质不参与反应)。
① 写出滴定反应的离子方程式________________________。
② 计算还原铁粉的纯度(写出计算过程)。
8.H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列方法中的问题。
Ⅰ.H2S的除去
方法1:生物脱H2S的原理为:
H2S+Fe2(SO4)3 ===S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+ O2+2H2SO42Fe2(SO4)3 +2H2O
(1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是 。
(2)由图3和图4判断使用硫杆菌的最佳条件为 。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是 。
方法2:在一定条件下,用H2O2氧化H2S
(3)随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的分子式为__________。
Ⅱ.SO2的除去
方法1(双减法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生
NaOH溶液Na2SO3溶液
(4)写出过程①的离子方程式: ;CaO在水中存在如下转化:CaO(s)+ H2O (l) ===Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH (aq)
从平衡移动的角度,简述过程②NaOH再生的原理____________________。
方法2:用氨水除去SO2
(5)已知25℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10 5,H2SO3的Ka1=1.3×10 2,Ka2=6.2×10 8。若氨水的浓度为2.0 mol·L 1,溶液中的c(OH )=______ mol·L 1。将SO2通入该氨水中,当c(OH )降至1.0×10 7 mol·L 1时,溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=_____。
【课后作业答案】
1.A 2.B 3.D 4.D 5.B 6.D
7.(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
(2)测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2
(3)取少量溶液(样品),加入足量稀盐酸酸化后,再滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,说明含有SO,反之则不含有。
(4)①Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
②n(Cr2O)=0.030 00 mol·L-1×25.10 mL×10-3 L·mL-1=7.530×10-4 mol
n(Fe2+)=6n(Cr2O)=4.518×10-3 mol
还原铁粉的纯度=×100%=90.36%
8.(1)降低反应活化能(或作催化剂)
(2)30 ℃、pH=2.0 蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)
(3)H2SO4
(4)2OH +SO2=== SO+H2O
SO与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成
(5)6.0×10 3 0.62
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