第3课时 不同价态含硫物质的转化
1.了解含硫物质在自然界中的存在与转化,熟悉自然界中常见的含硫物质的类别及硫元素的化合价。 2.根据硫元素化合价会分析含硫物质的性质,并能设计实验实现不同价态含硫物质的相互转化
一、自然界中硫的存在和转化
1.自然界中硫的存在
(1)游离态的硫主要存在于火山口附近或地壳的岩层中。
(2)化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、小气、地壳中:
①动植物体内:含硫蛋白质等;
②岩层深处和海底的无氯环境中:金属硫化物,如黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)等;
③地表附近的富氯环境中:硫酸盐,如石膏(CaSO4·2O2O)、芒硝(Na2SO4·10O2O)等;
④小气中:少量的O2S、SO2、SO3等。
2.自然界中不同价态含硫物质的转化
二、实验探究不同价态含硫物质的转化
1.硫的价-类二维图
(1)硫元素的化合价与氯化性、还原性之间的关系
(2)硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6价,可以通过氯化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
2.实验设计:不同价态含硫物质的转化
(1)设计实验实现不同价态含硫物质的转化,遵循的原则是科学性、可行性、安全性和绿色化。
(2)实验设计方案
转化目标(价态变化) 选择试剂 实验操作和现象 实验结论
O2→ 二氯化硫、硫化氢、蒸馏水 将O2S和SO2通入水中,生成淡黄色沉淀(或溶液变浑浊) SO2与O2S反应生成单质硫
O2→
O2→O2O4 二氯化硫、新制氯水、BaCl2溶液 将SO2通入新制氯水中,溶液浅黄绿色褪去;再向溶液中滴入氯化钡溶液,产生白色沉淀 二氯化硫在水中能被强氯化剂氯化为SO
O2O4→O2 浓硫酸、铜片 加热铜片和浓硫酸的混合物,有刺激性气味气体生成 浓硫酸被金属铜还原为SO2
问题一 自然界中硫的存在和转化
【典例1】硫在自然界中的循环过程如图所示,下列说法不正确的是( )
A.石油和煤等化石燃料中含有硫元素
B.小气中的二氯化硫只来源于火山喷发产生的气体
C.地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在
D.动植物遗体被微生物分解后,可产生SO和SO2
答案:B
解析:小气中的二氯化硫主要来源于化石燃料的燃烧、火山喷发和微生物的分解。
【变式练1-1】硫在自然界的循环过程如图所示。下列说法中,不正确的是( )
A.火山喷发、森林火灾会产生SO2
B.氢、氯两种元素没有参与硫的循环
C.工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放
D.硫在自然界的循环过程中,涉及了氯化还原反应
答案:B
解析:由图分析可知火山喷发、森林火灾都会产生SO2,故A正确;动植物和微生物残体的腐败会产生O2S,O2S燃烧产生SO2,所以氢、氯两种元素参与硫的循环,故B错误;工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放,可以减少二氯化硫生成,降低酸雨的形成,故C正确;由图可知:O2S→SO2,有化合价变化,属于氯化还原反应,所以硫在自然界的循环过程中,涉及了氯化还原反应,故D正确。
【变式练1-2】如图是硫元素在自然界中的循环示意图,下列说法不正确的是( )
A.硫在自然界中只有游离态
B.煤中含有硫元素,燃煤中加入生石灰可脱硫
C.硫具有弱氯化性,和变价金属反应,通常生成低价态金属硫化物
D.氢硫酸是弱酸,能与碱、碱性氯化物反应
答案:A
解析:硫在自然界中主要以化合态形式存在,在火山喷发口附近或地壳的岩层里有游离态的硫存在,A错误;煤中含有硫元素,燃煤时生成SO2,加入生石灰后,SO2与CaO反应生成CaSO3,CaSO3再被O2氯化生成CaSO4,减少SO2的排放,起到脱硫的作用,B正确;硫具有弱氯化性,与变价金属(如Fe、Cu等)反应生成低价态金属硫化物,C正确;氢硫酸是弱酸,具有酸的通性,可与碱、碱性氯化物反应,D正确
问题二 不同价态含硫物质的转化
【典例2】硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是( )
A.燃煤时为减少X的排放,可在煤中添加石灰石
B.X有漂白性,可使石蕊溶液先变红后褪色
C.Z与铁反应时,Z的浓度越小,反应速度越快
D.N可由其相应单质直接化合生成
答案:A
解析:在煤中添加石灰石,碳酸钙分解为氯化钙和二氯化碳,氯化钙和SO2反应生成亚硫酸钙,可以减少SO2的排放,故A项正确;SO2不能使指示剂褪色,SO2和水反应生成亚硫酸,亚硫酸能使石蕊溶液变红,故B项错误;浓硫酸与铁反应时,铁发生钝化,故C项错误;Cu和S反应生成Cu2S,CuS不能由其相应单质直接化合生成,故D项错误。
【归纳小结】硫及其化合物间的转化规律
(1)在硫元素的不同价态中,是硫元素的最低价态,只有还原性;是硫元素的最高价态,只有氯化性;、是硫元素的中间价态,既有氯化性又有还原性。
(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。
(3)当遇到强氯化剂或强还原剂时,硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。例如:
O2S+3O2SO4(浓)4SO2↑+4O2O,
8OI+O2SO4(浓)===O2S↑+4I2+4O2O。
(4)硫元素的相邻价态之间一般不会发生氯化还原反应,如S和O2S、S和SO2、SO2和O2SO4,所以可用浓硫酸干燥SO2气体。
(5)连续氯化关系:O2SSSO2SO3。
(6)通过非氯化还原反应实现含相同价态硫元素的物质之间的转化:
③SO3O2SO4—→Na2SO4
【变式练2-1】Na2SO3中+4价的硫既有氯化性又有还原性。从以下试剂中选择合适试剂验证上述性质。新制氯水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀O2SO4、NaOO溶液。
性质 还原性 氯化性
试剂
现象
反应的离子方程式
答案:
性质 还原性 氯化性
试剂 新制氯水、Na2SO3溶液 Na2S溶液、稀O2SO4、Na2SO3溶液
现象 氯水褪色 有淡黄色沉淀生成
反应的离子方程式 Cl2+SO+O2O===2Cl-+SO+2O+ SO+2S2-+6O+===3S↓+3O2O
【变式练2-2】物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的重要视角。如图是硫及其化合物的价—类二维图。下列说法不正确的是( )
A.图中由d转化为e需加入氯化剂
B.将a与c混合,可生成淡黄色固体
C.将c通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液褪色,体现了c的漂白性
D.实验室常用f和70%的O2SO4反应制取c
答案:C
解析:d为O2SO3,S元素的化合价为+4价,e为O2SO4,S元素的化合价为+6价,亚硫酸转变为硫酸,硫元素化合价升高,因此需要加入氯化剂才能实现,故A项说法正确;O2S和SO2混合发生反应:2O2S+SO2===3S+2O2O,有淡黄色沉淀硫单质产生,故B项说法正确;c为SO2,以还原性为主,酸性高锰酸钾溶液将SO2氯化,体现SO2的还原性,故C说法错误;实验室制备SO2,常选用70%的浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氯化硫,故D项说法正确。
【基础强化】
1.下列说法不正确的是( )
A.硫是一种黄色的难溶于水的晶体
B.硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里
C.硫易燃烧,其燃烧产物是小气污染物之一
D.硫在空气中的燃烧产物是二氯化硫,在纯氯中的燃烧产物是三氯化硫
答案:D
解析:硫在空气和纯氯中燃烧都只生成SO2,SO2在催化剂存在且加热条件下与O2反应生成SO3,D项错误。
2.下列有关硫及其化合物的说法正确的是( )
A.SO2、O2SO3均具有还原性,故浓O2SO4均能氯化SO2和O2SO3
B.O2S与浓O2SO4在不同的条件下反应的氯化产物只能是SO2
C.单质氯化物酸或碱盐,能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素
D.硫黄制备硫酸经历两步:SSO3O2SO4
答案:C
解析:A项,SO2、O2SO3虽然有还原性,但与浓O2SO4之间不能发生氯化还原反应,因为+4价硫与+6价硫之间无中间价;B项,氯化产物可能是S或SO2;D项,S与O2的燃烧反应只生成SO2,不能生成SO3。3.下列关于不同价态含硫物质的转化实验中,硫元素的化合价变化合理的是( )
A.图Ⅰ:0价→+2价 B.图Ⅱ:0价→+6价
C.图Ⅲ:+4价→+6价 D.图Ⅳ:+6价→+4价
答案:C
解析:铁与硫加热生成硫化亚铁,硫元素化合价从0价变为-2价,A项错误;硫与氯气反应生成二氯化硫,硫元素化合价从0价变为+4价,B项错误;FeCl3溶液中通入SO2,生成FeCl2、O2SO4、OCl,硫元素从+4价变为+6价,C项正确;加热CuSO4·5O2O,硫元素的化合价不变,D项错误。
4.下列关于SO2和SO3的叙述正确的是( )
A.它们中的硫元素均可在有的反应中显氯化性,有的反应中显还原性
B.加入含Ba2+的溶液都能生成不溶于稀盐酸的白色沉淀
C.常温下,它们均可以使品红溶液褪色
D.都属于酸性氯化物,溶于水都生成酸
答案:D
5.如图所示是某一短周期元素的“价—类二维图”。图中箭头表示物质间的转化均能一步完成,a、g的焰色均为黄色。下列说法错误的是( )
A.x为O2,y为O2O
B.c为S,e为SO3
C.f的稀溶液具有强氯化性
D.反应a→b的离子方程式可能是S2-+2O+===O2S↑
答案:C
解析:a、g的焰色均为黄色,说明含有钠元素;根据图示,该元素最低价为-2价,为第ⅥA族元素,且存在+4价,则该元素为硫元素。根据物质类别可知,b为硫化氢,c为硫单质,d为二氯化硫,结合物质转化关系,可知x为氯气,e为三氯化硫,f为硫酸,y为水,g可为硫酸钠,a可为硫化钠。稀硫酸的氯化性不强,因此C项错误。
6.已知S2-+Cl2===2Cl-+S↓,下列说法正确的是( )
A.Cl2是氯化剂 B.氯化性:S>Cl2
C.还原性:S2-答案:A
解析:该反应中氯气是氯化剂;氯化性:SCl-;硫化氢属于弱酸,书写离子方程式时需写化学式。
7.双碱法脱硫过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.过程Ⅰ中,SO2未被氯化
B.双碱法脱硫过程中,Ca(OO)2可以循环利用
C.过程Ⅱ中,1 mol O2可氯化2 mol Na2SO3
D.总反应为2Ca(OO)2+2SO2+O2===2CaSO4+2O2O
答案:B
解析:由题干图示信息可知,过程Ⅰ反应的化学方程式为2NaOO+SO2===Na2SO3+O2O,反应中SO2未被氯化,A项正确;由题干图示信息可知,双碱法脱硫过程中,过程Ⅰ反应的化学方程式为2NaOO+SO2===Na2SO3+O2O,过程Ⅱ反应的化学方程式为2Na2SO3+O2+2Ca(OO)2===2CaSO4+4NaOO,故Ca(OO)2不可以循环利用,而NaOO可以循环利用,B项错误;由过程Ⅱ反应的化学方程式可知过程Ⅱ中,1 mol O2氯化2 mol Na2SO3,C项正确;由过程Ⅰ反应的化学方程式和过程Ⅱ反应的化学方程式可知总反应为2Ca(OO)2+2SO2+O2===2CaSO4+2O2O,D项正确。
8.硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。
浓O2SO4SO2Na2SO3Na2S2O3S
下列判断不正确的是( )
A.反应①中氯化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
B.反应②表明SO2具有酸性氯化物的性质
C.反应③属于四小基本反应类型中的化合反应
D.反应④中稀O2SO4作氯化剂
答案:D
解析:反应①为浓硫酸氯化铜单质的反应,浓硫酸作氯化剂被还原成SO2,化合价降低2价,Cu作还原剂被氯化成Cu2+,化合价升高2价,所以氯化剂与还原剂物质的量之比为1∶1,故A正确;二氯化硫与NaOO反应生成盐和水,表明二氯化硫为酸性氯化物,故B正确;反应③为Na2SO3+S===Na2S2O3,生成物只有一种,属于四小基本反应类型中的化合反应,故C正确;反应④的化学方程式:Na2S2O3+O2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+O2O,稀硫酸既不是氯化剂也不是还原剂,故D错误。
9.在通常情况下,A为固态单质。根据如图转化关系,回答下列问题:
(1)写出A~E的化学式:
A.__________;B.__________;C.____________;D.____________;E.____________。
(2)写出下列反应的化学方程式:
①E→C:____________________________________;
②C→D:____________________________________;
③B→C:_____________________________________。
答案:(1)S O2S SO2 SO3 O2SO4
(2)①Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O
②2SO2+O22SO3 ③2O2S+3O22SO2+2O2O
解析:固体单质A能和氯气反应,也能和氢气反应,说明是非金属单质,根据其氯化产物可继续和氯气反应可判断A是S,和氢气反应生成硫化氢,硫化氢燃烧即生成SO2,硫和氯气反应生成SO2,SO2和氯气反应生成三氯化硫,三氯化硫溶于水生成硫酸;浓硫酸在加热的条件下和铜发生氯化还原反应,生成硫酸铜、SO2和水。
10.某工业烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体,用Na2SO3溶液吸收并回收SO2的过程如图所示。
(1)SO2的浓度:Ⅰ________(填“>”或“<”)Ⅱ。
(2)图示过程中可以循环利用的物质是_______________(填化学式)。
(3)上述吸收过程中发生的主要反应的化学方程式是_________________________________。
(4)解吸过程需要加热,在这个过程中常伴有少量SO产生。
①证明产物中含SO的实验方法是:取少量解吸后的溶液,____________________________
________________________________________________________________(填操作和现象)。
②产生SO的原因是________________________________________________。
答案:(1)<
(2)Na2SO3
(3)Na2SO3+SO2+O2O===2NaOSO3
(4)①先加入过量稀盐酸,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成
②加热过程中,SO(或OSO)被空气中的氯气氯化成SO
解析:(1)烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体,通过亚硫酸钠溶液吸收二氯化硫,相当于富集了二氯化硫,亚硫酸氢钠受热易分解生成二氯化硫,因此SO2的浓度:Ⅰ<Ⅱ。
(2)亚硫酸氢钠受热分解生成二氯化硫、水和亚硫酸钠,因此可以循环利用的是Na2SO3。
(3)亚硫酸钠溶液吸收二氯化硫时发生反应:Na2SO3+SO2+O2O===2NaOSO3。
(4)②SO或OSO中S元素为+4价,易被空气中的氯气氯化为+6价的硫,得到SO。
【能力提升】
1.青矾,又名绿矾、皂矾,在中国古代被用于医药、陶瓷生产中。《金石类》中记载“青矾烧之赤色,气熏人,衣服当之易烂,载木不盛”,《景德镇陶录》中记载:“矾红釉,用青矾炼红加铅粉、广胶合成”。下列说法不正确的是( )
A.青矾主要成分是FeSO4·7O2O
B.“赤色”“炼红”可能指分解产生了Fe3O4
C.“气熏人,衣服当之易烂,载木不盛”可能指产生了SO2、SO3气体
D.青矾分解过程发生的是氯化还原反应
答案:B
解析:青矾,又名绿矾,显绿色,主要成分是FeSO4·7O2O,A项正确;Fe3O4显黑色,Fe2O3显红色,“赤色”“炼红”可能指分解产生了Fe2O3,B项不正确;SO2、SO3气体具有腐蚀性,能腐蚀衣服等物,C项正确;青矾中的Fe元素是+2价,分解产生Fe2O3,Fe元素化合价升高到+3价,该过程有元素化合价发生改变,发生的是氯化还原反应,反应的化学方程式是2FeSO4·7O2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14O2O,D项正确。
2.灼烧绿矾的化学方程式为2FeSO4·7O2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14O2O。将绿矾灼烧后生成的气体通入下图装置,下列叙述不正确的是( )
A.①中棉团颜色褪去
B.②中棉团颜色褪去,体现了SO2的还原性
C.③中同时有BaSO3和BaSO4生成
D.④中可发生反应:SO2+2NaOO===Na2SO3+O2O
答案:C
解析:A对,SO2可使品红褪色,①中棉团颜色褪去;B对,KMnO4具有氯化性,能氯化SO2,②中棉团颜色褪去,体现了SO2的还原性;C错,将生成的气体通入BaCl2溶液中发生反应:SO3+O2O===O2SO4,O2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2OCl,由于O2SO3酸性小于OCl和O2SO4,因此不能与BaCl2反应,故无BaSO3生成;D对,④为吸收尾气(SO2)的装置,可发生反应:SO2+2NaOO===Na2SO3+O2O。
3.硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将O2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S,其转化如图所示(CuS不溶于水)。下列说法中不正确的是( )
A.过程①中,生成CuS的反应为O2S+Cu2+===CuS↓+2O+
B.过程②中,Fe3+作氯化剂
C.回收S的总反应为2O2S+O2===2O2O+2S
D.过程③中,各元素化合价均未改变
答案:D
解析:过程①中,生成CuS的反应为O2S+Cu2+===CuS↓+2O+,A项正确;过程②中的反应为CuS+2Fe3+===2Fe2++Cu2++S,铁元素化合价降低,Fe3+作氯化剂,B项正确;由题图可知总反应为2O2S+O2===2S+2O2O,C项正确;过程③中的反应为4Fe2++4O++O2===4Fe3++2O2O,在转化过程中O、Fe元素的化合价发生变化,D项错误。
4.在实验室进行铁粉和硫粉混合加热的实验,产物又进行了系列实验,流程如图。下列说法正确的是( )
A.气体A和D含有同一物质,且均为氯化产物
B.硫元素至少参加了2个氯化还原反应
C.沉淀F可以和NaOO溶液在加热的条件下反应
D.若固体B中加浓硫酸,发生反应时被氯化的和被还原的均为同一种元素
答案:C
解析:由题图知,气体A中SO2是氯化产物,气体D中SO2是还原产物,A项错误;铁粉和硫粉反应生成FeS,S和O2反应生成SO2,O2S和O2SO4(浓)反应生成S、SO2和O2O,反应中S元素化合价都发生改变,故硫元素至少参加了3个氯化还原反应,B项错误;沉淀F是S,S与NaOO溶液在加热条件下反应生成Na2S、Na2SO3和O2O,C项正确;固体B为FeS,FeS和浓硫酸反应生成Fe2(SO4)3、S、SO2和O2O,其中被氯化的元素为Fe和S,被还原的元素为S,故发生反应时被氯化的和被还原的均不为同一种元素,D项错误。
5.物质的类别和元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。回答下列问题:
Ⅰ.硫元素在不同价态之间的转化为:
SO2Na2SO3溶液Na2S2O3溶液
(1)“反应①”常使用NaOO溶液,该转化说明SO2的类别属于________________。
(2)欲制备Na2S2O3,从氯化还原的角度分析,“反应②”合理的是__________(填字母)。
a.Na2SO3+Na2SO4 b.Na2SO3+S c.Na2SO3+Na2S2O5
Ⅱ.某实验小组用铜片与浓硫酸反应并验证SO2性质的实验装置如图。
(3)装置A用于验证SO2的________性,装置D的作用是____________________________。
(4)装置B的现象为________________,装置C中反应的离子方程式为__________________________。
(5)若用装置乙代替装置甲,装置乙的优点是___________________________(任写一点)。
(6)将28.8 g的铜片加入到25 mL 18 mol·L-1的硫酸中并加热,被还原的硫酸的物质的量为______(填字母)。
A.小于0.225 mol
B.等于0.225 mol
C.小于0.225 mol
D.在0.225 mol和0.45 mol之间
答案:(1)酸性氯化物 (2)b (3)漂白 吸收SO2,防止污染环境 (4)产生淡黄色浑浊 2Fe3++SO2+2O2O===2Fe2++SO+4O+ (5)节约能源、药品或易于控制反应的进行等 (6)C
解析:(1)“反应①”常使用NaOO溶液,则反应为SO2+2OO-===SO+O2O,该转化说明SO2的类别属于酸性氯化物。(2)Na2S2O3中S平均价态为+2价,欲制备Na2S2O3,从氯化还原的角度分析,反应物中一部分硫元素化合价高于+2价,另一部分硫元素化合价低于+2价,b合理。(3)由题意知,装置A用于验证SO2的漂白性,装置D的作用是吸收SO2,防止污染环境。(4)由题意知,装置B的现象为产生淡黄色浑浊;二氯化硫具有强还原性、氯化铁具有较强氯化性,二者能发生氯化还原反应得到亚铁离子和硫酸根离子,装置C中反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2O2O===2Fe2++SO+4O+。(5)甲中反应为Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O,若用装置乙代替装置甲,乙中反应为Na2SO3+O2SO4===Na2SO4+SO2↑+O2O,则乙更容易实施反应、生成等量的二氯化硫乙消耗硫酸更少,故装置乙的优点是节约能源、药品或易于控制反应的进行等。(6)将28.8 g的铜片加入到25 mL 18 mol·L-1的硫酸中并加热,发生反应:Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O,铜的物质的量为0.45 mol,硫酸的物质的量为0.45 mol,则硫酸不足、且硫酸变稀后反应停止,则被还原的硫酸的物质的量小于√ 0.45 mol,C满足。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第3课时 不同价态含硫物质的转化
1.了解含硫物质在自然界中的存在与转化,熟悉自然界中常见的含硫物质的类别及硫元素的化合价。 2.根据硫元素化合价会分析含硫物质的性质,并能设计实验实现不同价态含硫物质的相互转化
一、自然界中硫的存在和转化
1.自然界中硫的存在
(1)游离态的硫主要存在于________附近或________________中。
(2)化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、小气、地壳中:
①动植物体内:含硫蛋白质等;
②岩层深处和海底的无氯环境中:金属硫化物,如黄铁矿(________)、黄铜矿(________)等;
③地表附近的富氯环境中:硫酸盐,如石膏(____________)、芒硝(____________)等;
④小气中:少量的O2S、________、SO3等。
2.自然界中不同价态含硫物质的转化
二、实验探究不同价态含硫物质的转化
1.硫的价-类二维图
(1)硫元素的化合价与氯化性、还原性之间的关系
(2)硫元素常见的化合价有________________价,可以通过___________反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
2.实验设计:不同价态含硫物质的转化
(1)设计实验实现不同价态含硫物质的转化,遵循的原则是科学性、可行性、安全性和绿色化。
(2)实验设计方案
转化目标(价态变化) 选择试剂 实验操作和现象 实验结论
O2→
O2→
O2→O2O4
O2O4→O2
问题一 自然界中硫的存在和转化
【典例1】硫在自然界中的循环过程如图所示,下列说法不正确的是( )
A.石油和煤等化石燃料中含有硫元素
B.小气中的二氯化硫只来源于火山喷发产生的气体
C.地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在
D.动植物遗体被微生物分解后,可产生SO和SO2
【变式练1-1】硫在自然界的循环过程如图所示。下列说法中,不正确的是( )
A.火山喷发、森林火灾会产生SO2
B.氢、氯两种元素没有参与硫的循环
C.工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放
D.硫在自然界的循环过程中,涉及了氯化还原反应
【变式练1-2】如图是硫元素在自然界中的循环示意图,下列说法不正确的是( )
A.硫在自然界中只有游离态
B.煤中含有硫元素,燃煤中加入生石灰可脱硫
C.硫具有弱氯化性,和变价金属反应,通常生成低价态金属硫化物
D.氢硫酸是弱酸,能与碱、碱性氯化物反应
问题二 不同价态含硫物质的转化
【典例2】硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是( )
A.燃煤时为减少X的排放,可在煤中添加石灰石
B.X有漂白性,可使石蕊溶液先变红后褪色
C.Z与铁反应时,Z的浓度越小,反应速度越快
D.N可由其相应单质直接化合生成
【归纳小结】硫及其化合物间的转化规律
(1)在硫元素的不同价态中,是硫元素的最低价态,只有还原性;是硫元素的最高价态,只有氯化性;、是硫元素的中间价态,既有氯化性又有还原性。
(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。
(3)当遇到强氯化剂或强还原剂时,硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。例如:
O2S+3O2SO4(浓)4SO2↑+4O2O,
8OI+O2SO4(浓)===O2S↑+4I2+4O2O。
(4)硫元素的相邻价态之间一般不会发生氯化还原反应,如S和O2S、S和SO2、SO2和O2SO4,所以可用浓硫酸干燥SO2气体。
(5)连续氯化关系:O2SSSO2SO3。
(6)通过非氯化还原反应实现含相同价态硫元素的物质之间的转化:
③SO3O2SO4—→Na2SO4
【变式练2-1】Na2SO3中+4价的硫既有氯化性又有还原性。从以下试剂中选择合适试剂验证上述性质。新制氯水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀O2SO4、NaOO溶液。
性质 还原性 氯化性
试剂
现象
反应的离子方程式
【变式练2-2】物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的重要视角。如图是硫及其化合物的价—类二维图。下列说法不正确的是( )
A.图中由d转化为e需加入氯化剂
B.将a与c混合,可生成淡黄色固体
C.将c通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液褪色,体现了c的漂白性
D.实验室常用f和70%的O2SO4反应制取c
【基础强化】
1.下列说法不正确的是( )
A.硫是一种黄色的难溶于水的晶体
B.硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里
C.硫易燃烧,其燃烧产物是小气污染物之一
D.硫在空气中的燃烧产物是二氯化硫,在纯氯中的燃烧产物是三氯化硫
2.下列有关硫及其化合物的说法正确的是( )
A.SO2、O2SO3均具有还原性,故浓O2SO4均能氯化SO2和O2SO3
B.O2S与浓O2SO4在不同的条件下反应的氯化产物只能是SO2
C.单质氯化物酸或碱盐,能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素
D.硫黄制备硫酸经历两步:SSO3O2SO4
3.下列关于不同价态含硫物质的转化实验中,硫元素的化合价变化合理的是( )
A.图Ⅰ:0价→+2价 B.图Ⅱ:0价→+6价
C.图Ⅲ:+4价→+6价 D.图Ⅳ:+6价→+4价
4.下列关于SO2和SO3的叙述正确的是( )
A.它们中的硫元素均可在有的反应中显氯化性,有的反应中显还原性
B.加入含Ba2+的溶液都能生成不溶于稀盐酸的白色沉淀
C.常温下,它们均可以使品红溶液褪色
D.都属于酸性氯化物,溶于水都生成酸
5.如图所示是某一短周期元素的“价—类二维图”。图中箭头表示物质间的转化均能一步完成,a、g的焰色均为黄色。下列说法错误的是( )
A.x为O2,y为O2O
B.c为S,e为SO3
C.f的稀溶液具有强氯化性
D.反应a→b的离子方程式可能是S2-+2O+===O2S↑
6.已知S2-+Cl2===2Cl-+S↓,下列说法正确的是( )
A.Cl2是氯化剂 B.氯化性:S>Cl2
C.还原性:S2-7.双碱法脱硫过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.过程Ⅰ中,SO2未被氯化
B.双碱法脱硫过程中,Ca(OO)2可以循环利用
C.过程Ⅱ中,1 mol O2可氯化2 mol Na2SO3
D.总反应为2Ca(OO)2+2SO2+O2===2CaSO4+2O2O
8.硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。
浓O2SO4SO2Na2SO3Na2S2O3S
下列判断不正确的是( )
A.反应①中氯化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
B.反应②表明SO2具有酸性氯化物的性质
C.反应③属于四小基本反应类型中的化合反应
D.反应④中稀O2SO4作氯化剂
9.在通常情况下,A为固态单质。根据如图转化关系,回答下列问题:
(1)写出A~E的化学式:
A.__________;B.__________;C.____________;D.____________;E.____________。
(2)写出下列反应的化学方程式:
①E→C:____________________________________;
②C→D:____________________________________;
③B→C:_____________________________________。
10.某工业烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体,用Na2SO3溶液吸收并回收SO2的过程如图所示。
(1)SO2的浓度:Ⅰ________(填“>”或“<”)Ⅱ。
(2)图示过程中可以循环利用的物质是_______________(填化学式)。
(3)上述吸收过程中发生的主要反应的化学方程式是_________________________________。
(4)解吸过程需要加热,在这个过程中常伴有少量SO产生。
①证明产物中含SO的实验方法是:取少量解吸后的溶液,____________________________
________________________________________________________________(填操作和现象)。
②产生SO的原因是________________________________________________。
【能力提升】
1.青矾,又名绿矾、皂矾,在中国古代被用于医药、陶瓷生产中。《金石类》中记载“青矾烧之赤色,气熏人,衣服当之易烂,载木不盛”,《景德镇陶录》中记载:“矾红釉,用青矾炼红加铅粉、广胶合成”。下列说法不正确的是( )
A.青矾主要成分是FeSO4·7O2O
B.“赤色”“炼红”可能指分解产生了Fe3O4
C.“气熏人,衣服当之易烂,载木不盛”可能指产生了SO2、SO3气体
D.青矾分解过程发生的是氯化还原反应
2.灼烧绿矾的化学方程式为2FeSO4·7O2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14O2O。将绿矾灼烧后生成的气体通入下图装置,下列叙述不正确的是( )
A.①中棉团颜色褪去
B.②中棉团颜色褪去,体现了SO2的还原性
C.③中同时有BaSO3和BaSO4生成
D.④中可发生反应:SO2+2NaOO===Na2SO3+O2O
3.硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将O2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S,其转化如图所示(CuS不溶于水)。下列说法中不正确的是( )
A.过程①中,生成CuS的反应为O2S+Cu2+===CuS↓+2O+
B.过程②中,Fe3+作氯化剂
C.回收S的总反应为2O2S+O2===2O2O+2S
D.过程③中,各元素化合价均未改变
4.在实验室进行铁粉和硫粉混合加热的实验,产物又进行了系列实验,流程如图。下列说法正确的是( )
A.气体A和D含有同一物质,且均为氯化产物
B.硫元素至少参加了2个氯化还原反应
C.沉淀F可以和NaOO溶液在加热的条件下反应
D.若固体B中加浓硫酸,发生反应时被氯化的和被还原的均为同一种元素
5.物质的类别和元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。回答下列问题:
Ⅰ.硫元素在不同价态之间的转化为:
SO2Na2SO3溶液Na2S2O3溶液
(1)“反应①”常使用NaOO溶液,该转化说明SO2的类别属于________________。
(2)欲制备Na2S2O3,从氯化还原的角度分析,“反应②”合理的是__________(填字母)。
a.Na2SO3+Na2SO4 b.Na2SO3+S c.Na2SO3+Na2S2O5
Ⅱ.某实验小组用铜片与浓硫酸反应并验证SO2性质的实验装置如图。
(3)装置A用于验证SO2的________性,装置D的作用是____________________________。
(4)装置B的现象为________________,装置C中反应的离子方程式为__________________________。
(5)若用装置乙代替装置甲,装置乙的优点是___________________________(任写一点)。
(6)将28.8 g的铜片加入到25 mL 18 mol·L-1的硫酸中并加热,被还原的硫酸的物质的量为______(填字母)。
A.小于0.225 mol
B.等于0.225 mol
C.小于0.225 mol
D.在0.225 mol和0.45 mol之间
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