(共24张PPT)
1.自然界中不同价态的硫元素之间的转化
(1)硫的存在
自然界中既有游离态硫又有化合态硫,游离态的硫主要存在于火山喷发口附近,化合态的硫
广泛存在于含硫矿物中。
第2节 硫的转化
知识点 1 自然界中的硫
必备知识 清单破
(2)自然界中不同价态的硫元素之间的转化
2.认识硫单质
(1)硫的物理性质
硫单质俗称硫黄。通常状况下,它是一种黄色或淡黄色固体,很脆,易研成粉末;不溶于水,微溶
于酒精,易溶于二硫化碳,熔点、沸点都不高。
(2)同素异形体
①由同一种元素组成的性质不同的几种单质,叫作该元素的同素异形体。
②硫元素常见的同素异形体有正交硫、单斜硫;氧元素常见的同素异形体有O2、O3;碳元素
常见的同素异形体有金刚石、石墨等。
(3)硫的化学性质
①还原性:当硫与氧化性较强的物质反应时,通常失去电子,化合价升高,表现一定的还原性,如
S+O2 SO2。
②氧化性:当硫与H2、金属单质等还原性较强的物质反应时,通常得到电子,化合价降低,表现
氧化性,如:S+H2 H2S,S+2Cu Cu2S(黑色)、S+Fe FeS(黑色)。
③硫与热的碱溶液反应时,既表现氧化性,又表现还原性,如3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3
H2O。
名师点睛 (1)硫燃烧的产物是SO2,即使氧气过量也不能生成SO3。
(2)硫与有可变化合价的金属(如Fe、Cu等)反应时一般生成低价态的金属硫化物。
(3)除去试管内壁附着的硫,可用二硫化碳洗涤,也可用热的碱溶液溶解并洗涤。
(4)硫的用途
主要用于制造硫酸、化肥、火柴及杀虫剂等。
1.物理性质
二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,易溶于水。
2.化学性质
(1)具有酸性氧化物的性质
①与水反应:SO2+H2O H2SO3。
②与碱(以NaOH为例)反应:SO2(少量)+2NaOH Na2SO3+H2O。
(2)氧化性
如SO2+2H2S 3S↓+2H2O。
(3)还原性
如2SO2+O2 2SO3、Cl2+SO2+2H2O H2SO4+2HCl。
知识点 2 二氧化硫
(4)漂白性
可使某些有色物质褪色,如 SO2能使品红溶液褪色(详见定点1)。
3.检验
将气体通入品红溶液中,如果品红溶液褪色,在加热的条件下,褪色的溶液又变成红色,说明是
二氧化硫气体。
4.实验室制法
实验室常用Na2SO3固体与较浓的硫酸反应制取SO2:Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+H2O+SO2↑。
5.用途
二氧化硫可用作漂白剂、防腐剂、抗氧化剂,还可用于制硫酸等。
6.CO2与SO2的比较与鉴别(详见定点2)
1.物理性质
纯净的硫酸是无色黏稠状液体,密度比水大,沸点高,难挥发。
2.稀硫酸具有酸的通性:H2SO4 2H++S
(1)能使酸碱指示剂变色。
(2)和活泼金属单质反应,如:Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑。
(3)和碱发生中和反应,如:2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O。
(4)和碱性氧化物反应,如:CuO+H2SO4 CuSO4+H2O。
(5)和某些盐反应,如:BaCl2+H2SO4 BaSO4↓+2HCl。
知识点 3 硫酸
3.浓H2SO4的特性
(1)吸水性:浓硫酸具有吸水性,常用作干燥剂。由于浓硫酸具有酸性和强氧化性,因此可以干
燥呈中性的气体(如H2、O2、N2等)和呈酸性的气体(如SO2、CO2、HCl等);不能干燥碱性气
体(如NH3等)和强还原性气体(如H2S、HI等)。
(2)脱水性:浓硫酸可将有机物中的氢元素和氧元素按原子个数比2∶1脱去,使之炭化。
(3)强氧化性
①Fe、Al的钝化:常温下,Fe、Al遇浓硫酸表面生成一层致密的氧化膜而钝化。
②与金属反应:加热时,大多数金属都可被浓硫酸氧化。如Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑
+2H2O。
③与非金属反应:加热时,浓硫酸可氧化碳、硫、磷等非金属单质。如C+2H2SO4(浓) CO2
↑+2SO2↑+2H2O。
名师点睛 (1)浓硫酸与金属反应时,浓硫酸既表现氧化性,又表现酸性。
(2)浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时,开始生成SO2;随反应进行,硫酸浓度变小,变为稀硫酸时,
会发生反应生成H2。
(3)浓硫酸与金属活动性顺序中排在氢之后的不活泼金属(除Au、Pt外)反应,需要加热,否则
不反应;氧化产物是硫酸盐,还原产物为SO2;随着反应的进行,硫酸浓度变小,变为稀硫酸时,反
应就会停止。
4.硫酸的用途
常用于制造化肥、农药、炸药、染料等,还用于石油精炼、金属加工等。
5.不同价态硫元素之间的转化(详见定点3)
1.酸雨:pH<5.6的雨水。
2.硫酸型酸雨的形成
途径Ⅰ:2SO2+O2 2SO3,SO3+H2O H2SO4。
途径Ⅱ:SO2+H2O H2SO3,2H2SO3+O2 2H2SO4。
3.酸雨的危害
(1)酸雨落入江河湖泊,会使其水质变酸,导致水生生物死亡;
(2)酸雨浸渍土壤,会使土壤变得贫瘠;
(3)长期的酸雨侵蚀会造成森林大面积死亡;
(4)酸雨腐蚀建筑,会使建筑变得面目全非;
(5)酸雨渗入地下会导致地下水中的重金属元素含量增加,饮用这样的水会危害人体健康。
知识点 3 酸雨及其防治
4.酸雨的防治
(1)改变能源结构,开发利用氢能、风能、太阳能等清洁能源。
(2)对酸性物质的排放加以控制,对含硫燃料预先进行脱硫处理,对废气中的二氧化硫进行回
收处理等。
(3)健全法律法规,严格规定污染物的排放标准,提高人们的环境保护意识。
1.硫黄或含硫物质在过量的氧气中燃烧生成三氧化硫,这种说法正确吗 ( )
硫黄或含硫物质在过量的氧气中燃烧生成二氧化硫。
2.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的漂白性,这种说法正确吗 ( )
SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的还原性。
3.SO2和氯水都具有漂白性,若将等物质的量的SO2和Cl2通入品红溶液中,能达到增强漂白效
果的目的,这种说法正确吗 ( )
等物质的量的SO2和Cl2在水溶液中会发生反应:SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl,
从而失去漂白性。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
提示
提示
提示
4.浓硫酸使蓝色的CuSO4·5H2O变成白色粉末,体现了浓硫酸的脱水性,这种说法正确吗 ( )
浓H2SO4使蓝色的CuSO4·5H2O变成白色粉末,体现了浓硫酸的吸水性;一般浓硫酸
使有机物炭化,体现其脱水性。
5.常温下,浓硫酸可以用铝罐贮存,说明铝与冷的浓硫酸不反应,这种说法正确吗 ( )
常温下,铝遇浓硫酸发生钝化,所以浓硫酸可以用铝罐贮存。
提示
提示
关键能力 定点破
定点 1 常见漂白剂的漂白原理及特点
SO2 活性炭 O3、HClO、氯水、Na2O2、H2O2等
漂白 原理 与有色物质反应生成不稳定的无色物质,使有色物质失去原有的颜色 具有疏松、多孔的结构,有较大的比表面积,可以吸附有色物质 将有色物质氧化为无
色物质
特点 可逆,在一定条件下
又能恢复原来的颜色 — 不可逆,褪色后不能
恢复原来的颜色
变化类型 化学变化 物理变化 化学变化
能漂白的 物质 品红溶液、纸浆、毛等 一般用于液体的漂白 大多数有机色质
易错警示 (1)SO2使品红溶液褪色体现了SO2的漂白性,加热后溶液颜色复原;SO2使酸性高锰
酸钾溶液、溴水褪色体现了SO2的还原性,溶液褪色后加热不复原。(2)SO2不能漂白指示剂,
能使紫色石蕊溶液变红。(3)具有强氧化性的物质不一定具有漂白性,如强氧化剂酸性高锰
酸钾溶液、浓硫酸等不能用作漂白剂。
1.CO2与SO2的性质比较
定点 2 CO2与SO2的比较与鉴别
SO2 CO2
颜色、 气味 无色、有刺 激性气味 无色、无味
溶解性 易溶 能溶
密度 比空气大 比空气大
与水的反应 SO2+H2O H2SO3 CO2+H2O H2CO3
与碱的反应 SO2气体通入澄清石灰水中,先生成沉淀,当气体过量时沉淀又溶解: Ca(OH)2+SO2 CaSO3↓+H2O CaSO3+SO2+H2O Ca(HSO3)2 CO2气体通入澄清石灰水中,先生成沉淀,当气体过量时沉淀又溶解:
Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O
CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2
氧化性 SO2+2H2S 3S↓+2H2O CO2+C 2CO
还原性 2SO2+O2 2SO3;二氧化硫能被酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水等氧化 —
漂白性 有 无
对环境的影响 形成酸雨 含量增加,会导致温室效应加剧
2.CO2与SO2的鉴别方法
(1)物理方法
①根据气味鉴别:有刺激性气味的气体是SO2,无气味的是CO2。
②根据溶解性鉴别:同温同压下,将两种气体充满相同的试管,分别倒置于水槽中,试管内进水
多的是SO2。
(2)化学方法
①用品红溶液鉴别:将两种气体分别通入品红溶液中,能使品红溶液褪色的是SO2。
②用溴水或酸性高锰酸钾溶液鉴别:将两种气体分别通入溴水或酸性高锰酸钾溶液中,能使
溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色的是SO2。
③用H2S溶液鉴别:将两种气体分别通入H2S溶液中,出现淡黄色浑浊的是SO2,无明显现象的
是CO2。
④用FeCl3溶液鉴别:溶液颜色(棕黄色)变浅的是SO2,无明显现象的是CO2。
3.混合气体中SO2、CO2的检验方法
典例 将如图所示装置进行(内含物质)组装以验证木炭可被浓硫酸氧化成CO2,下列说法正确
的是 ( )
甲 乙
丙 丁
A.按气流从左向右流向,连接装置的正确顺序是A→C→D→F→E→B
B.丁中溶液褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中生成CO2
C.丙中品红溶液不褪色,丁中酸性高锰酸钾溶液紫色变浅,乙中溶液变浑浊,说明甲中生成CO2
D.丁和丙中溶液都褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中有CO2生成
思路点拨 浓硫酸与木炭在加热条件下反应的产物中含有CO2和SO2,二者均为酸性氧化物,
均能使澄清石灰水变浑浊;要验证木炭可被浓硫酸氧化成CO2,要先把SO2除去,再用品红溶液
检验SO2是否除尽,最后将气体通入澄清石灰水中。
解析 丁装置可用于除去SO2,丙装置可用于验证SO2是否除尽,乙装置可检验产物中是否含
有CO2,所以连接装置的正确顺序是A→F→E→C→D→B,故A错误;丁中溶液褪色,并不能说
明SO2已经被除尽,故B错误;丙中品红溶液不褪色,丁中高锰酸钾溶液紫色变浅,说明SO2已经
被除尽,乙中溶液变浑浊,说明甲中生成CO2,故C正确;丁和丙中溶液都褪色,说明SO2未被除
尽,SO2也能使澄清石灰水变浑浊,所以乙中溶液变浑浊,不能说明甲中有CO2生成,故D错误。
答案 C
1.利用“价—类二维图”构建含硫物质的转化关系
(1)含有相同价态的硫元素的不同化合物间可通过与水或酸、碱反应相互转化,如:SO2 H2SO3 NaHSO3 Na2SO3。
定点３ 不同价态硫元素之间的转化
(2)含有不同价态的硫元素的不同物质间可通过氧化还原反应来相互转化,如:2H2S+SO2
3S+2H2O、S+H2 H2S、S+O2 SO2。
2.实验探究不同价态含硫物质的转化
预期的转化 选择的试剂 实验方案与现象 结论或化学方程式
O2→H2 O4 SO2、氯水、BaCl2溶液 SO2通入氯水中,氯水褪色;再滴入BaCl2溶液,生成白色沉淀 SO2能被强氧化剂氧
化为H2SO4
SO2、酸性KMnO4溶液、BaCl2溶液 SO2通入酸性KMnO4溶液中,酸性KMnO4溶液褪色;再滴入BaCl2溶液,生成白色沉淀 H2 O4→ O2 Cu、浓H2SO4、H2O 加热Cu与浓H2SO4的混合物,放出具有刺激性气味的气体,反应后的溶液与水混合变蓝色 Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
→ O2 硫黄、O2(或空气) S在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰(S在空气中燃烧产生微弱的淡蓝色火焰) S+O2 SO2
O2+H2 → H2O、H2S、SO2 将SO2、H2S同时通入H2O中,生成淡黄色沉淀 SO2+2H2S 3S↓+
2H2O
→H2 O4 硫黄、浓HNO3、
BaCl2溶液 加热硫黄与浓HNO3的混合物,硫黄溶解,放出红棕色气体(NO2);再加入BaCl2溶液,生成白色沉淀 S+6HNO3(浓) H2
SO4+6NO2↑+2H2O
BaCl2+H2SO4
BaSO4↓+2HCl第3章 物质的性质与转化
第2节 硫的转化
第3课时 不同价态含硫物质的转化
基础过关练
题组 含硫物质的相互转化
1.如图是硫元素价态与含硫元素物质类别的二维坐标图,其中b、c、d、e分子中只含有一个S原子,下列说法错误的是( )
A.物质j和物质e反应生成物质a
B.物质b既有氧化性又有还原性
C.物质d的浓溶液具有脱水性
D.物质f一定可以与物质q发生氧化还原反应
2.硫元素及其化合物之间存在如图所示的相互转化,下列说法正确的是( )
A.反应③可以在氧气不足的情况下实现
B.反应⑥可以加入酸性高锰酸钾实现
C.反应⑦可以加入水发生化合反应实现
D.反应⑧可以通过复分解反应实现
3.已知c、d、e、f、h均是二元化合物,a为黑色固体单质,d能使品红溶液褪色,e是液体,上述物质的转化关系如图所示(个别产物略去)。下列说法错误的是( )
A.a与b的反应体现了b的强氧化性和酸性
B.f中阴、阳离子个数比为1∶2
C.h不可以由两种单质直接化合而成
D.d可用作食品添加剂
4.研究不同价态硫元素之间的转化是合理利用硫元素的基本途径。
Ⅰ.以下是硫元素形成物质的价—类二维图及含硫物质相互转化的部分信息。
(1)若G是一种由四种元素组成的钠盐,它的电离方程式是 。
(2)C→F→E是形成酸雨的可能途径,请写出其中的化学方程式:
。
(3)检验S的实验操作及现象是
。
Ⅱ.某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。可选用的实验药品如下:
①Na2SO3溶液 ②浓硫酸 ③Na2S溶液 ④稀硫酸 ⑤酸性KMnO4溶液 ⑥品红溶液 ⑦铜片
实验 序号 预期转化 选择试剂 证明实现转化的现象
ⅰ
ⅱ ②、⑦、⑥
(4)实验ⅰ选择的试剂是①和 (填序号),证明实现转化的现象是 。
(5)实验ⅱ中发生反应的化学方程式是 ,证明实现转化的现象是 。
能力提升练
题组一 不同价态含硫物质间的相互转化
1.(不定项)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H2SO4SO2Na2SO3Na2S2O3S
提示:反应④的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4 S↓+SO2↑+Na2SO4+H2O。
下列说法不正确的是( )
A.反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
B.反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质
C.反应③的原子利用率是100%
D.反应④中稀H2SO4是氧化剂
2.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,有强还原性,在空气中极易被氧化。用NaHSO3还原法制备保险粉的流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应①的离子方程式为C+SO2+H2O HS+CO2
B.反应①结束后,可用盐酸酸化的BaCl2溶液检验NaHSO3是否被氧化
C.反应②中消耗的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2
D.反应②以及结晶脱水均可在空气中进行
3.(教材深研拓展)一种以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料生产硫酸的工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)在加入沸腾炉前先将黄铁矿粉碎,其目的是 。
(2)写出FeS2在沸腾炉中发生反应的化学方程式: ;若1 mol FeS2参加反应,转移的电子数目为 (设NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)写出接触室中发生反应的化学方程式: 。
(4)尾气含有SO2,在排入大气前需进行净化处理,若用NaOH溶液吸收,反应的离子方程式为 。
(5)现有1 t含杂质为25%的黄铁矿(杂质不参与反应),可制得98%的浓硫酸 t(假设生产过程中硫的损失为零)。
题组二 以含硫物质为载体的综合实验探究
4.某研究小组用下列装置(夹持装置已略去)研究不同价态硫元素之间的转化。
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
(常温)
(1)实验Ⅰ中铁丝表面迅速变黑,反应很快停止,其原因是 。
(2)实验Ⅱ中产生大量气体。甲同学猜测该实验实现了的转化,设计实验证明实现了该转化,实验操作及现象是 。
`(3)实验Ⅲ试管A中反应的化学方程式为 。
①若试管B中为紫色石蕊溶液,现象为 。
②若试管B中为Na2S酸性溶液,观察到出现淡黄色的固体,写出反应的离子方程式 。
③若试管B中为新制氯水,观察到氯水褪色,推测该反应中硫元素的化合价变化为:由 价转化为 价;为证实产物中氯元素的存在形式,某同学设计实验:向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生白色沉淀,由此得出结论:氯水转化为Cl-。该方案是否合理 (填“合理”或者“不合理”),请说明理由(写出2条) 、 。
5.某小组探究S单质与NaOH溶液加热后得到的产物。向5 mL NaOH溶液中加入少量硫粉,加热至固体全部溶解,冷却后,得到淡黄色溶液A(pH=12)。
查阅资料:①Na2S溶液无色,S2-能与H+反应生成H2S(臭鸡蛋气味气体),能与Cu2+反应生成CuS(黑色固体)。
②Na2Sx溶液呈黄色,能与H+反应生成S和H2S,能与Cu2+反应生成S和CuS。
③S2-和均不能使品红溶液褪色,S或高浓度OH-能使品红溶液褪色。
回答下列问题:
(1)如图所示,进行实验Ⅰ和Ⅱ,证实了产物中含S。
①补全实验Ⅱ的方案(在横线上填写试剂)。
②证实产物中含S的现象是 。
(2)依据产物中含S,甲同学认为产物还应该有S2-,请依据氧化还原反应的规律进行解释: 。
(3)甲同学推测溶液A中可能还含有S,因为S在加热过程中可能与空气中氧气反应。针对此观点进行实验Ⅲ:取溶液A于试管中,加入足量稀盐酸,立即出现淡黄色浑浊,同时产生臭鸡蛋气味的气体,离心沉淀(固液分离),得到无色溶液B和淡黄色固体。取无色溶液B, (填操作和现象),证实溶液A中存在S。
(4)甲同学根据溶液A呈淡黄色猜想其中还存在Na2Sx,并认为实验Ⅲ中的现象可作为证据。但乙同学认为实验Ⅲ中的现象不能说明,理由是 。
(5)继续进行实验Ⅳ,验证了溶液A中存在Na2Sx。
①溶剂X是 (填化学式)。
②证明溶液中含的实验证据是 。
进一步实验,得到结论:硫单质在碱性条件下发生歧化反应主要生成S2-和S,溶液中还会生成少量的、S2和S。
答案与分层梯度式解析
第3章 物质的性质与转化
第2节 硫的转化
第3课时 不同价态含硫物质的转化
基础过关练
1.D 根据图像可知,j是硫化氢,e是亚硫酸,二者可以发生归中反应得到单质硫,故A正确;b是二氧化硫,SO2中硫元素化合价为+4价,为中间价态,既可以升高又可以降低,则SO2既有氧化性又有还原性,故B正确;d是硫酸,浓硫酸具有脱水性,故C正确;如Na2SO4不能和Na2S发生氧化还原反应,故D错误。
2.D 反应③在氧气充足的条件下可一步完成,H2S在氧气不足的情况下生成S单质,故A错误;反应⑥需加入还原剂才可以实现,故B错误;SO2与水化合时生成亚硫酸,故C错误;亚硫酸钠与浓硫酸反应生成二氧化硫,该反应属于复分解反应,故D正确。
3.A c、d、e、f、h均是二元化合物,由a为黑色固体单质,d能使品红溶液褪色可推知a为C、d为SO2,e是液体,则e为H2O,b为H2SO4,浓H2SO4与C在加热条件下反应生成的c为CO2,h与e反应生成b,所以h为SO3,g为O2,c与f反应生成氧气,则f为Na2O2。C与浓H2SO4在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O,S元素的化合价从+6价降低为+4价,只体现了浓硫酸的强氧化性,不体现酸性,故A错误;f为Na2O2,由过氧根离子和钠离子组成,阴、阳离子个数比为1∶2,故B正确;S和氧气反应只能生成SO2,不能直接化合得到SO3,故C正确;SO2可用作食品添加剂,故D正确。
4.答案 (1)NaHSO3 Na++HS
(2)SO2+H2O H2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4
(3)先加盐酸,无现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生
(4)⑤ 酸性KMnO4溶液褪色
(5)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 品红溶液褪色
解析 A是S的-2价氢化物,A是H2S;B是S单质;C是S的+4价氧化物,C是SO2;D是S的+6价氧化物,D是SO3;E是S的+6价含氧酸,E是H2SO4;F是S的+4价含氧酸,F是H2SO3;G、H是盐。
(1)G是由四种元素组成的钠盐且G中硫元素为+4价,则G是NaHSO3,它的电离方程式是NaHSO3 Na++HS。
(2)二氧化硫和水反应生成亚硫酸,亚硫酸被氧气氧化为硫酸是造成酸雨的可能途径,化学方程式为SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4。
(3)检验S时,应先加盐酸,无现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明含有S。
(4)发生氧化反应,选择的试剂是Na2SO3溶液和酸性KMnO4溶液,证明实现转化的现象是酸性高锰酸钾溶液褪色。
(5)发生还原反应,选择的试剂是浓硫酸、铜片和品红溶液,发生反应的化学方程式是2H2SO4(浓)+Cu SO2↑+CuSO4+2H2O,证明实现转化的现象是品红溶液褪色。
能力提升练
1.AD 反应①中浓硫酸与Cu反应生成SO2,部分硫元素的化合价降低,铜元素的化合价升高,根据得失电子守恒可知,氧化剂(浓硫酸)与还原剂(Cu)的物质的量之比为1∶1,故A不正确;反应②SO2与NaOH反应生成Na2SO3和H2O,表明SO2具有酸性氧化物的性质,故B正确;反应③为Na2SO3+S Na2S2O3,生成物只有一种,原子利用率是100%,故C正确;反应④中Na2S2O3既做氧化剂又做还原剂,H2SO4中的S化合价不变,故D不正确。
2.B 根据流程图可知,反应①的离子方程式为C+2SO2+H2O 2HS+CO2,故A错误;若NaHSO3被氧化,会生成S,可用盐酸酸化的BaCl2溶液检验,如果有白色沉淀生成,说明已被氧化,如果没有白色沉淀产生,则未被氧化,故B正确;根据流程图结合得失电子守恒、原子守恒可得反应②的化学方程式为2NaHSO3+Zn Zn(OH)2+Na2S2O4,氧化剂(NaHSO3)与还原剂(Zn)的物质的量之比为2∶1,故C错误;由于Na2S2O4有强还原性,在空气中极易被氧化,所以反应②及结晶脱水均需隔绝O2,故D错误。
3.答案 (1)加快反应速率,提高原料的利用率 (2)4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 11NA (3)2SO2+O2 2SO3 (4)SO2+2OH- S+H2O (5)1.25
解析 (1)在加入沸腾炉前先将黄铁矿粉碎,可以增大原料与氧气的接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率。(2)根据工艺流程图可知,在沸腾炉中,FeS2和O2在高温下发生反应生成SO2和Fe2O3,根据得失电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2;FeS2中铁元素的化合价由+2价升高到+3价,硫元素的化合价由-1价升高到+4价,所以1 mol FeS2参加反应转移的电子数为(1+5×2)NA=11NA。(3)接触室中SO2与O2在催化剂作用、加热条件下生成SO3,反应的化学方程式为2SO2+O2 2SO3。(4)SO2属于大气污染物,用足量NaOH溶液吸收时生成Na2SO3和水,反应的离子方程式为SO2+2OH- S+H2O。(5)设制得98%浓硫酸的质量为x,根据相关反应及原子守恒可得关系式:
FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4
120 196
1 t×75% 98%x
,解得x=1.25 t。
名师点睛 多步反应中关系式法的应用
关系式是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化的式子。在多步反应中,它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”的关系表示出来,把多步计算简化成一步计算。
4.答案 (1)常温下,铁遇浓硫酸发生钝化
(2)将气体通入品红溶液中,如果品红溶液褪色,并且在加热的条件下,溶液又变红(合理即可)
(3)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑ ①溶液变红 ②SO2+4H++2S2- 3S↓+2H2O ③+4 +6 不合理 氯水中本身含Cl- 氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-
解析 常温下,铁遇浓硫酸发生钝化;铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、水和二氧化硫,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑,试管B中试剂用于检验二氧化硫性质,试管C中氢氧化钠用于吸收二氧化硫,据此分析解题。
(1)实验Ⅰ中,铁丝表面迅速变黑,反应很快停止,其原因是常温下,铁遇浓硫酸发生钝化。
(2)实验Ⅱ中产生大量气体,猜测该实验实现了的转化,即验证生成的气体为SO2,将气体通入品红溶液中,如果品红溶液褪色,并且在加热的条件下,溶液又变红,说明是二氧化硫气体,证实该实验实现了的转化。(3)实验Ⅲ试管A中铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、水和二氧化硫,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑。①SO2通入紫色石蕊溶液中,会与水反应生成H2SO3,使紫色石蕊溶液变红;②Na2S酸性溶液和SO2反应生成淡黄色固体硫单质,反应的离子方程式为SO2+4H++2S2- 3S↓+2H2O;③SO2具有还原性,新制氯水具有氧化性,SO2能被氯水氧化成S,所以该反应中硫元素的化合价由+4价升高为+6价;为证实产物中氯元素的存在形式,向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生AgCl白色沉淀,因为氯水中本身含Cl-,而且氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-,所以不能说明氯水转化为Cl-。
5.答案 (1)①0.5 mL pH=12的氢氧化钠溶液 ②实验Ⅰ中品红溶液褪色,实验Ⅱ中品红溶液不褪色 (2)反应中硫元素失去电子,化合价升高得到S,则根据得失电子守恒,还有部分硫元素得到电子,化合价降低得到S2- (3)滴加氯化钡溶液,生成白色沉淀 (4)S2-也能和盐酸反应生成臭鸡蛋气味的硫化氢气体,酸性条件下S2-和S发生氧化还原反应生成淡黄色沉淀硫单质,会出现同样的现象 (5)①CS2 ②淡黄色溶液A中加入氯化铜溶液生成黑色沉淀和淡黄色的硫单质
解析 (1)①根据资料可知:S2-和均不能使品红溶液褪色,S或高浓度OH-能使品红溶液褪色,反应后得到淡黄色溶液A(pH=12,显碱性),进行实验Ⅰ和Ⅱ,证实了产物中含S,所以实验Ⅱ需要排除溶液中OH-的干扰,故应向试管中加入0.5 mL pH=12的氢氧化钠溶液。②证实产物中含S的现象是实验Ⅰ中品红溶液褪色,实验Ⅱ中品红溶液不褪色。(3)S和Ba2+生成不溶于盐酸的BaSO4沉淀,所以操作为取无色溶液B,滴加氯化钡溶液,生成白色沉淀,证实溶液A中存在S。(4)实验Ⅲ产物中含S、S2-,S2-也能和盐酸反应生成臭鸡蛋气味的硫化氢气体,硫化氢和S发生氧化还原反应生成淡黄色沉淀硫单质,会出现同样的现象,故实验Ⅲ中的现象不能说明存在Na2Sx。(5)根据资料可知:Na2S溶液无色,能与Cu2+反应生成黑色固体CuS,Na2Sx溶液呈黄色,能与Cu2+反应生成S和CuS。①由流程可知,溶液A中加入氯化铜溶液生成黑色沉淀,硫化铜不溶于二硫化碳,硫单质能溶于二硫化碳,故试剂X为CS2,蒸发溶剂得到硫单质。②证明溶液中含的实验证据是淡黄色溶液A中加入氯化铜溶液生成黑色沉淀和淡黄色的硫单质。
17第3章 物质的性质与转化
第2节 硫的转化
第2课时 硫酸
基础过关练
题组一 浓硫酸的吸水性和脱水性
1.(经典题)下列有关浓硫酸的说法不正确的是( )
A.空气中敞口久置的浓硫酸质量增大
B.浓硫酸能够干燥SO2气体,体现了浓硫酸的吸水性
C.向滤纸上滴加浓硫酸,滤纸变黑,体现了浓硫酸的吸水性
D.将少量胆矾晶体放入盛有10 mL浓硫酸的小烧杯中,晶体变白,体现了浓硫酸的吸水性
2.向浓盐酸中加入浓硫酸时,会产生白雾。下列叙述与该现象无关的是( )
A.浓硫酸具有吸水性
B.浓盐酸具有挥发性
C.HCl的溶解度随温度的升高而降低
D.浓硫酸具有脱水性
题组二 浓硫酸的强氧化性
3.利用如图装置进行浓硫酸与蔗糖反应的实验,向蔗糖中滴加少量水,将注射器中的浓硫酸注入其中,反应一段时间后,下列说法正确的是( )
A.湿润的紫色石蕊试纸变红,说明SO2属于酸性氧化物
B.浸有酸性KMnO4溶液的滤纸条褪色,说明SO2具有还原性
C.澄清石灰水变浑浊,说明反应有CO2产生
D.该实验只体现了浓硫酸的吸水性和强氧化性
4.用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列说法不正确的是( )
A.通过移动①中铜丝可控制生成SO2的量
B.②中选用品红溶液验证SO2的生成
C.③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2
D.为确认CuSO4生成,向①中加水,观察颜色
5.研究铜和铁分别与浓硫酸的反应,实验如下:
实验① 实验②
铜丝表面无明显现象,铁丝表面迅速变黑,之后无明显现象 铜丝或铁丝逐渐溶解,产生大量气体,品红溶液褪色
下列说法正确的是( )
A.常温下不能用铁质容器盛放浓硫酸,可用铜质容器盛放浓硫酸
B.实验②中铜丝或铁丝均有剩余时,产生气体的物质的量相等
C.依据实验②,可推断出铜和铁分别与浓硫酸反应均可生成SO2
D.实验①②中现象的差异仅是由于温度改变了化学反应速率
题组三 酸雨及其防治
6.(教材习题改编)环境污染是人类社会面临的重大威胁。酸雨是一种严重的环境污染,酸雨形成的主要原因是( )
A.燃放烟花爆竹
B.大气中二氧化碳的含量增加
C.乱砍滥伐森林,破坏了生态平衡
D.大量燃烧煤炭和石油等含硫化石燃料
7.(经典题）为防治含硫煤燃烧产生的大气污染,某工厂设计了新的治污方法,工艺流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.该流程可以除去煤燃烧时产生废气中的SO2,变废为宝
B.该流程中H2SO4和Fe2(SO4)3溶液可以循环利用
C.流程中每吸收11.2 L(标准状况)SO2同时产生1 mol Fe2+
D.流程中涉及的Fe2+被氧化的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O 4Fe3++4OH-
8.酸雨可分为硫酸型酸雨和硝酸型酸雨。
(1)写出硫酸型酸雨的形成过程(用化学方程式表示): 。
(2)有学者提出利用Fe2+、Fe3+等离子的催化作用,将SO2氧化成S从而实现SO2的回收利用。某研究性学习小组据此设计了如下方案,在实验室条件下测定转化器中SO2氧化成S的转化率。
①测定模拟烟气中SO2的体积分数:该小组采用如图装置进行测定,X溶液可以是 (填字母)。
a.氯化钡溶液
b.酸性高锰酸钾溶液
c.氢氧化钠溶液
②测定转化器中SO2氧化成S的转化率:若上述实验是在标准状况下进行的,已知气体流速,还需测定的数据有 、 。
(3)如图是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的基本流程图。
①请写出废气脱硫过程中发生的主要反应的化学方程式: 、 。
②废气脱硫以后含量明显增加的气体是 (填化学式),它对环境的负面影响是 。
③检验脱硫后的气体中是否含有SO2的简单方法是 。
能力提升练
题组一 浓硫酸的性质
1.(经典题)如图为铜丝与浓硫酸反应并验证其产物性质的实验装置(a~d均为浸有相应试液的棉花)。下列分析不正确的是( )
A.铜丝与浓硫酸的反应体现了浓硫酸的酸性与氧化性
B.可观察到a处变红,b、c处均褪色
C.若浓硫酸中n(H2SO4)为0.1 mol,则产生的n(SO2)<0.05 mol
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无水生成
2.探究浓硫酸与蔗糖反应及产物性质的实验设计如图。反应开始时,打开开关A、B,关闭C;当反应停止后,关闭开关A,打开开关C,挤压气囊进行实验,下列说法错误的是( )
A.蔗糖中加水的目的是使浓硫酸遇水放热,加快反应速率
B.两颈烧瓶内蔗糖变黑,说明浓硫酸具有脱水性
C.品红溶液Ⅰ褪色,说明有SO2生成
D.酸性高锰酸钾溶液褪色,澄清石灰水变浑浊,说明有CO2生成
3.某小组同学进行铜与浓硫酸反应时,发现有黑色物质产生。该小组同学猜测,黑色物质中可能含有CuO、Cu2S和CuS。针对产生的黑色物质,该小组同学继续进行实验探究,获得数据如表所示。
硫酸浓度/ (mol·L-1) 黑色物质出 现的温度/℃ 黑色物质消 失的温度/℃
15 约150 约236
16 约140 约250
18 约120 不消失
下列推测不合理的是( )
A.硫酸浓度越大,黑色物质越易出现、越难消失
B.黑色物质消失过程中伴随大量H2S生成
C.硫酸浓度为16 mol·L-1时,若先升温至250 ℃以上,再将铜丝与浓硫酸接触,可以避免黑色物质产生
D.若取黑色物质洗涤、干燥后,加足量稀硫酸,固体质量不变,说明黑色物质中不含CuO
4.浓硫酸分别和三种钠盐反应,下列分析正确的是( )
A.对比①和②,可以说明还原性Br->Cl-
B.对比①和③,可以说明氧化性Br2>SO2
C.②中试管口白雾是HCl遇水蒸气所致,说明酸性H2SO4>HCl
D.③中浓H2SO4被还原成SO2
题组二 以硫酸为载体的综合实验
5.某化学学习小组为了探究碳素钢(含铁)和浓硫酸反应的产物,利用下列装置进行实验探究活动。
请回答下列问题:
(1)实验开始后,观察到B中品红溶液褪色,则C中发生反应的离子方程式为 。
(2)实验过程中观察到H中无水硫酸铜由白色固体变成蓝色晶体,则G中发生反应的化学方程式为 ,说明反应产物中有还原性气体 (填化学式)产生,试解释产生该气体的原因: 。
(3)若装置D中品红溶液没有褪色,装置E中澄清石灰水变浑浊,推知碳素钢与浓硫酸反应产生的气体有 ;装置H后增加装置I的目的是 。
6.甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀,用如图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略去,装置气密性已检验)。
已知:在酸性条件下硝酸根离子具有强氧化性。
实验操作和现象:
实验操作 实验现象
关闭弹簧夹,滴加一定量浓硫酸,加热 A中有白雾生成,铜片表面产生气泡; B中有气泡冒出,产生大量白色沉淀; C中产生白色沉淀,液面上方略显浅棕色并逐渐消失
打开弹簧夹,通入N2,停止加热,一段时间后关闭弹簧夹 —
从B、C中分别取少量白色沉淀,加稀盐酸 白色沉淀不溶解
(1)A中反应的化学方程式为 。
(2)C中白色沉淀是 (填化学式)。
(3)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因:甲认为是空气参与反应,乙认为是白雾参与反应。
①为证实各自的观点,在原实验基础上进行改进:甲在原有操作之前增加一步操作,该操作是 ;乙在A、B间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是 。
②进行实验,B中现象:
甲 产生大量白色沉淀
乙 产生少量白色沉淀
检验白色沉淀,发现均不溶于稀盐酸,请写出乙同学实验时B中产生少量白色沉淀的离子方程式: 。
(4)合并(3)中两同学的方案进行实验。B中无沉淀生成,而C中产生白色沉淀,根据甲、乙同学的实验目的可得出的结论是 。
答案与分层梯度式解析
第3章 物质的性质与转化
第2节 硫的转化
第2课时 硫酸
基础过关练
1.C 浓硫酸具有吸水性,敞口久置的浓硫酸会吸收空气中的水蒸气而使质量增大,故A正确;浓硫酸具有吸水性,可做干燥剂,能够干燥SO2气体,故B正确;向滤纸上滴加浓硫酸,滤纸变黑,体现了浓硫酸的脱水性,故C不正确;浓硫酸具有吸水性,能吸收胆矾晶体中的水,使晶体变白,故D正确。
名师点睛
浓硫酸的吸水性和脱水性的比较
浓硫酸 吸水性 脱水性
作用对象 含有水分子或结晶水的物质 一般为含氢、氧元素的有机物
变化类型 物理变化或化学变化 化学变化
本质区别 看与浓硫酸接触的物质是否含有“H2O”,一般若含有“H2O”,则浓硫酸表现吸水性,若不含“H2O”,只是含氢、氧元素的有机物,则浓硫酸表现脱水性
2.D 浓硫酸加入浓盐酸中,浓硫酸吸收水分并放出大量的热,使溶液的温度升高,加快了HCl的挥发,HCl与空气中的水蒸气结合形成白雾,故选D。
3.B 浓硫酸与蔗糖反应产生SO2和CO2,SO2和CO2均能使湿润的紫色石蕊试纸变红,所以湿润的紫色石蕊试纸变红不能说明SO2属于酸性氧化物,A错误;浸有酸性KMnO4溶液的滤纸条褪色,酸性KMnO4被SO2还原,说明SO2具有还原性,B正确;SO2和CO2均能使澄清石灰水变浑浊,澄清石灰水变浑浊不能说明有CO2产生,C错误;该实验体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性,D错误。
4.D A项,当铜丝与浓硫酸接触时才能反应,当移动铜丝,使铜丝与浓硫酸不接触,反应停止,故通过移动①中铜丝可控制生成SO2的量,正确;B项,SO2具有漂白性,可用品红溶液验证SO2的生成,正确;C项,SO2可与碱反应,可用NaOH溶液吸收多余的SO2,正确;D项,反应停止后,①中浓硫酸有剩余,将水加入①中会造成试管中液体飞溅,发生危险,不正确;故选D。
5.C 常温下铁遇浓硫酸发生钝化,可以用铁质容器盛放浓硫酸,故A错误;随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐减小,Cu与稀硫酸不反应,而Fe能与稀硫酸反应生成氢气,所以实验②中铜丝或铁丝均有剩余时,产生气体的物质的量不一定相等,故B错误;实验②中,在加热条件下,铜丝或铁丝逐渐溶解,产生大量气体,品红溶液褪色,说明反应中生成SO2,故C正确;实验①②中现象的差异,还与金属自身性质有关,故D错误。
6.D 大量燃烧煤炭和石油等含硫化石燃料,产生大量二氧化硫,是形成硫酸型酸雨的主要原因,故选D。
7.D 由工艺流程图可知,该流程中SO2、氧气和水反应生成硫酸,故A正确;由工艺流程图可知,该流程中H2SO4和Fe2(SO4)3可以循环利用,故B正确;吸收SO2过程中,硫元素化合价由+4价升高为+6价、铁元素化合价由+3价降低为+2价,11.2 L SO2的物质的量为0.5 mol,根据得失电子守恒,每吸收11.2 L(标准状况)SO2,同时产生1 mol Fe2+,故C正确;酸性环境,Fe2+被氧化的离子方程式为4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O,故D错误。
8.答案 (1)SO2+H2O H2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4(或2SO2+O2 2SO3、SO3+H2O H2SO4) (2)①b ②实验时间 加入盐酸酸化的BaCl2溶液后生成沉淀的质量 (3)①CaCO3+SO2 CaSO3+CO2 2CaSO3+O2 2CaSO4[或2CaSO3+O2+4H2O 2(CaSO4·2H2O)] ②CO2 使“温室效应”加剧,导致全球气候变暖 ③将气体通入品红溶液中,观察溶液是否褪色,若溶液褪色,说明废气中还含有SO2;若溶液不褪色,说明废气中不含SO2
解析 (1)硫酸型酸雨的形成途径为2SO2+O2 2SO3、SO3+H2O H2SO4或SO2+H2O H2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4。(2)①根据设计方案可知,测定模拟烟气中SO2的体积分数,需要将烟气中的SO2吸收,不能吸收O2、CO2、N2,结合选项可知应选用酸性高锰酸钾溶液,故选b。②根据气体流速和实验时间计算出气体的体积,再根据测定出的SO2的体积分数,计算出处理前SO2的量,然后根据加入盐酸酸化的BaCl2溶液后生成沉淀BaSO4的质量,计算出SO2的转化量,进而求出转化器中SO2氧化成S的转化率。(3)①对煤燃烧产生的废气进行脱硫处理主要是吸收SO2,根据流程图可知,发生的反应有CaCO3+SO2 CaSO3+CO2、2CaSO3+O2 2CaSO4或2CaSO3+O2+4H2O 2(CaSO4·2H2O)。②根据流程图可知,废气中含有O2、CO2、N2、SO2,用碳酸钙浆状物脱硫消耗O2、SO2,生成CO2,所以废气脱硫以后含量明显增加的气体是CO2;CO2会使“温室效应”加剧,导致全球气候变暖。③检验脱硫后的气体中是否含有SO2的简单方法是将气体通入品红溶液中,观察溶液是否褪色,若溶液褪色,说明废气中还含有SO2;若溶液不褪色,说明废气中不含SO2。
能力提升练
1.D 根据Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O可知,体现了浓硫酸的氧化性和酸性,故A正确;二氧化硫与水反应生成亚硫酸,能使紫色石蕊溶液变红,但不会褪色,二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色,二氧化硫具有还原性,能与酸性高锰酸钾溶液反应而使其褪色,故B正确;随着反应的进行,硫酸的浓度减小,由于铜只能与浓硫酸反应,与稀硫酸不反应,所以产生的n(SO2)<0.05 mol,故C正确;反应所生成的水变成水蒸气挥发或被浓硫酸吸收,故D不正确。
2.D 由题给装置可知,浓硫酸使蔗糖脱水后,碳与浓硫酸反应生成气体;在蔗糖中加水的目的是使浓硫酸遇水放热,加快反应速率,故A正确;两颈烧瓶内蔗糖变黑,说明浓硫酸具有脱水性,故B正确;品红溶液Ⅰ褪色,说明碳与浓硫酸反应生成的气体中含有SO2,故C正确;酸性高锰酸钾溶液褪色,澄清石灰水变浑浊,不能说明有CO2生成,故D错误。
3.B A项,从表中数据可以看出,硫酸浓度越大,黑色物质越易出现、越难消失,合理;B项,浓硫酸有氧化性,会将硫化氢氧化,所以不会生成大量H2S,不合理;C项,由表中数据可知,硫酸浓度为16 mol·L-1时,黑色物质消失的温度约250 ℃,先升温至250 ℃以上,再将铜丝与浓硫酸接触,可以避免产生黑色物质,合理;D项,黑色物质中若含CuO,加入稀硫酸充分混合,氧化铜会与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,固体质量会减小,若取黑色物质洗涤、干燥后,加足量稀硫酸,固体质量不变,说明黑色物质中不含CuO,合理;故选B。
4.A
实验 现象 结论
① 试管上部有红棕色气体 Br-被氧化为Br2
② 试管口有白雾 反应生成HCl
③ 产生能使品红溶液褪色的刺激性气味的气体 反应生成SO2
①试管上部出现红棕色气体,说明产生Br2(g),Br-被氧化,②试管口出现白雾,白雾是盐酸小液滴,Cl-没有被氧化,说明Br-的还原性强于Cl-,A项正确;③产生的气体为SO2,反应为Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O,不属于氧化还原反应,对比①③,不能说明Br2的氧化性强于SO2,B、D项错误;②中反应是利用高沸点酸制取低沸点酸,C项错误。
5.答案 (1)5SO2+2Mn+2H2O 5S+2Mn2++4H+ (2)CuO+H2 Cu+H2O H2 随着反应的进行,硫酸浓度减小,稀硫酸与铁发生反应生成H2 (3)CO2 防止空气中的水蒸气进入H中,影响实验结果
解析 (1)B中品红溶液褪色,说明有SO2生成,C中SO2与酸性高锰酸钾溶液反应,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得反应的离子方程式为5SO2+2Mn+2H2O 5S+2Mn2++4H+。(2)实验过程中观察到H中无水硫酸铜由白色固体变成蓝色晶体,说明G中有水生成,从而说明碳素钢与硫酸的反应产物中有氢气,产生的原因是随着反应的进行,硫酸浓度减小,稀硫酸与铁发生反应放出H2;G中发生反应的化学方程式为CuO+H2 Cu+H2O。(3)D中品红溶液没有褪色,装置E中澄清石灰水变浑浊,说明有二氧化碳产生;装置H后增加装置I,防止空气中的水蒸气进入H中,影响实验结果。
名师点睛 检验产物中含有SO2、CO2、H2,要注意检验顺序:应先检验SO2,然后除去SO2,再检验SO2是否被除尽(以防干扰CO2的检验),而后检验二氧化碳,最后检验H2。该题中用无水硫酸铜检验产物中有水生成时,应排除右边空气中水蒸气和从左边澄清石灰水中出来的气体中含有的水蒸气的干扰。
6.答案 (1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O (2)BaSO4 (3)①先通一段时间的N2,排除装置中的空气 饱和NaHSO3溶液 ②2Ba2++2SO2+O2+2H2O 2BaSO4↓+4H+ (4)SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀
解析 (1)铜和浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)A中生成SO2气体,C中的白色沉淀不溶于稀盐酸,说明C中沉淀为BaSO4,根据信息可知其原因是硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,能将SO2氧化为S与Ba2+反应生成BaSO4。(3)①A中白雾可能含有H2SO4,由于B中白色沉淀不溶于稀盐酸,说明该白色沉淀为BaSO4,甲同学为排除装置内空气对实验结果的影响,在Cu与浓硫酸反应前,可先通一段时间N2;乙同学为除去白雾,可在A、B间增加一个盛有饱和NaHSO3溶液的洗气瓶。②乙同学没有排除空气的干扰,实验时B中生成BaSO4的离子方程式为2Ba2++2SO2+O2+2H2O 2BaSO4↓+4H+。(4)合并(3)中甲、乙两同学的方案进行实验时,B中无沉淀生成,C中产生白色沉淀,说明SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀。
3第3章 物质的性质与转化
第2节 硫的转化
第1课时 硫及其氧化物
基础过关练
题组一 自然界中不同价态硫元素之间的转化
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、氧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涉及氧化还原反应
2.硫及其化合物的“价—类”二维图如图所示,用正确的化学用语表示。
(1)H2SO4的电离方程式为 。
(2)①的离子方程式为 。
(3)②的化学方程式为 。
(4)③的离子方程式为 。
(5)④的化学方程式为 。
题组二 硫单质
3.(教材习题改编)下列有关硫的说法正确的是( )
A.硫是一种淡黄色不溶于水的固体
B.自然界中不存在硫黄
C.硫与铜反应生成硫化铜
D.硫在过量的氧气中燃烧生成三氧化硫
4.下列说法错误的是( )
A.残留在试管内壁上的硫既可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去
B.硫单质与变价金属反应时一般生成低价态的金属硫化物
C.汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落汞,可撒上硫粉进行处理
D.S2、S4、S8互为同素异形体,性质完全相同
5.玻璃仪器内壁残留的硫单质可用热NaOH溶液洗涤除去,发生如下反应:
①3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O
②(x-1)S+Na2S Na2Sx(x=2~6)
③S+Na2SO3 Na2S2O3
下列说法正确的是( )
A.反应①②③中,硫单质的作用相同
B.反应①中,每消耗1 mol硫单质转移4 mol电子
C.0.96 g硫单质与a mL 2 mol·L-1热NaOH溶液恰好完全反应,只生成Na2S和Na2SO3,则a=60
D.1.28 g硫单质与10 mL 2 mol·L-1热NaOH溶液恰好完全反应,只生成Na2Sx和Na2S2O3,则x=5
题组三 硫的氧化物
6.下列有关三氧化硫的说法中,正确的是( )
A.三氧化硫与水反应生成H2SO4
B.标准状况下,1 mol SO3的体积约为22.4 L
C.SO2、SO3均具有漂白性,二者都能使石蕊试液褪色
D.三氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠
7.(经典题)下列五种有色溶液与SO2作用,均能褪色,其实质相同的是( )
①品红溶液 ②酸性KMnO4溶液 ③溴水 ④滴入酚酞的烧碱溶液 ⑤淀粉-I2溶液
A.①②③ B.②③④ C.③④⑤ D.②③⑤
8.已知:常温下,70%硫酸与亚硫酸钠固体反应可制取SO2。用下列装置进行SO2制取、性质验证和尾气处理,能达到相应实验目的的是( )
A.制取SO2,并控制 反应的发生与停止 B.验证SO2具有漂白性
C.验证SO2具有氧化性 D.收集SO2,并进行尾气处理
9.(1)写出实验室中用亚硫酸钠固体与浓硫酸制取SO2的化学方程式: 。
(2)验证二氧化硫性质的实验
将SO2通入下列装置中,在一定温度下按图示装置进行实验。
根据上述实验,回答下列问题:
序号 实验现象 解释原因
① 石蕊试液 SO2是酸性气体
② 品红溶液褪色 SO2具有 性
③ 酸性KMnO4溶液 反应的离子方程式:
④ 溶液变浑浊,有淡黄色沉淀生成 反应的化学方程式:
题组四 SO2和CO2的鉴别与分离
10.下列不能用于鉴别SO2和CO2的是( )
A.澄清石灰水 B.品红溶液
C.酸性高锰酸钾溶液 D.闻气味
11.检验CO2中是否混有SO2气体,可采用的方法是( )
A.先通入足量氢氧化钠溶液,再通过品红溶液,若品红溶液褪色,则说明混有SO2气体
B.通过澄清石灰水,若变浑浊,则说明混有SO2气体
C.先通过NaOH溶液,再通过澄清石灰水,若变浑浊,则说明混有SO2气体
D.通过酸性KMnO4溶液,若溶液褪色,则说明混有SO2气体
12.CO2气体中含有少量SO2,欲得到干燥、纯净的CO2,将气体通过图中的洗气瓶,则两瓶中所装的试剂应该是( )
A.甲为NaOH溶液,乙为浓H2SO4
B.甲为浓H2SO4,乙为NaOH溶液
C.甲为饱和NaHCO3溶液,乙为浓H2SO4
D.甲为浓H2SO4,乙为饱和NaHCO3溶液
能力提升练
题组 二氧化硫性质的实验探究
1.实验室通过下列实验探究SO2的性质。
序号 实验操作和现象
Ⅰ 用充有80 mL SO2的针筒吸入10 mL蒸馏水,用橡胶塞堵住针筒前端,充分振荡,针筒内几乎没有气体剩余
Ⅱ 取实验Ⅰ中的溶液,滴加几滴紫色石蕊试液,溶液显红色
Ⅲ 取实验Ⅰ中的溶液,滴加含有酚酞的氨水,溶液红色褪去
Ⅳ 取实验Ⅰ中的溶液,滴加BaCl2溶液,无明显现象,再加入5 mL 3%的H2O2溶液,出现白色沉淀,向沉淀中加稀盐酸,沉淀未溶解
下列有关说法不正确的是( )
A.实验Ⅰ说明SO2的水溶性较好
B.实验Ⅱ说明SO2的水溶液显酸性
C.实验Ⅲ中SO2与氨水反应的离子方程式为SO2+2OH- S+H2O
D.实验Ⅳ中的白色沉淀为BaSO4
2.某学习小组设计了如图装置用于制取SO2并验证其性质。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为 ,实验时装置E中反应的离子方程式为 。
(2)若装置B中溶液无明显现象,装置C中溶液红色褪去,则使品红的水溶液褪色的含硫微粒一定不是 (填化学式)。
(3)该实验小组的甲、乙两位同学为了进一步探究SO2的漂白性,按如图装置继续进行实验并记录相关实验现象。请根据表中实验现象做出合理解释。
实验现象 合理解释
甲 品红溶液几乎不褪色 反应的离子方程式为
乙 品红溶液颜色随时间推移变得越来越浅 原因可能是
(4)该实验小组的同学丙预测装置D中没有白色沉淀产生,但随着反应的进行,发现装置D中产生了少量白色沉淀。为进一步探究产生沉淀的原因,分别用煮沸过和未煮沸过的蒸馏水配制的Ba(NO3)2和BaCl2溶液,进行如图实验:
实验中G、H、I烧杯中观察到的现象如表:
烧杯 实验现象
G 无白色沉淀产生,pH传感器测得溶液pH=5.3
H 有白色沉淀产生
I 有白色沉淀产生,I中出现白色沉淀比H中快很多
①据G中现象推测D中产生的白色沉淀的化学式是 。
②据I中出现白色沉淀的速率比H中快很多的现象,推测其原因可能是 。
(5)该实验小组的学生丁用200 mL 0.1 mol/L酸性KMnO4溶液测定空气中SO2含量,若气体流速为a cm3/min,当时间为t min时酸性KMnO4溶液恰好褪色,则空气中SO2的含量为 g/cm3。
答案与分层梯度式解析
第3章 物质的性质与转化
第2节 硫的转化
第1课时 硫及其氧化物
基础过关练
1.B A项,由图分析可知火山喷发、森林火灾都会产生SO2,正确;B项,动物、植物和微生物残体的腐败会产生H2S,H2S可转化为SO2,因此氢、氧两种元素参与了硫的循环,错误;C项,工厂产生的烟气中含SO2、SO3,应经脱硫处理后再排放,正确;D项,由图可知:H2S SO2,有元素化合价变化,属于氧化还原反应,因此硫在自然界的循环过程涉及氧化还原反应,正确。
2.答案 (1)H2SO4 2H++S
(2)H2SO3+2OH- S+2H2O
(3)SO2+2H2S 3S+2H2O
(4)SO2+Cl2+2H2O S+4H++2Cl-
(5)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
解析 (1)硫酸是二元强酸,能完全电离。(2)反应①中H2SO3和NaOH反应生成Na2SO3和H2O。(3)反应②中SO2和H2S反应生成S和H2O。(4)③中SO2和Cl2、H2O反应生成H2SO4和HCl。(5)铜和浓硫酸在加热条件下反应生成CuSO4、SO2和H2O。
3.A 硫是一种淡黄色不溶于水的固体,故A正确;硫黄是硫单质的俗称,硫在自然界中既能以游离态的形式存在,又能以化合态的形式存在,故B不正确;硫单质的氧化性弱,与铜反应生成硫化亚铜,故C不正确;硫在氧气中燃烧时,不论氧气是否过量,产物只有二氧化硫,不生成三氧化硫,故D不正确。
4.D 硫易溶于CS2,且能与热的NaOH溶液反应生成可溶性钠盐,故A正确;硫单质具有弱氧化性,硫单质与变价金属反应时一般生成低价态的金属硫化物,故B正确;汞蒸气有毒,汞和硫反应生成硫化汞,实验室里不慎洒落汞,可撒上硫粉进行处理,故C正确;S2、S4、S8互为同素异形体,但是性质不完全相同,故D错误。
5.D 由题给反应方程式可知,反应①中S既是氧化剂又是还原剂,反应②中S是氧化剂,反应③中S是还原剂,硫单质的作用不相同,故A错误;由3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O可知,每消耗3 mol硫单质转移4 mol电子,故B错误;0.96 g硫单质的物质的量为=0.03 mol,0.03 mol硫单质与a mL 2 mol·L-1热NaOH溶液恰好完全反应,只生成Na2S和Na2SO3,反应的化学方程式为3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O,所以a=×1 000=30,故C错误;1.28 g硫单质的物质的量为=0.04 mol,10 mL 2 mol·L-1热NaOH溶液中NaOH的物质的量为0.01 L×2 mol·L-1=0.02 mol,设硫单质与NaOH恰好完全反应生成a mol Na2Sx和b mol Na2S2O3,由Na原子守恒可得2a+2b=0.02,由S原子守恒可得ax+2b=0.04,由得失电子守恒可得2a=4b,解得x=5,故D正确。
6.A 三氧化硫为酸性氧化物,与水反应生成H2SO4,故A正确;标准状况下,三氧化硫不是气体,故B错误;SO2虽具有漂白性,但不能漂白酸碱指示剂,SO3不具有漂白性,故C错误;三氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠,故D错误。
7.D SO2使品红溶液褪色,表现了漂白性;SO2使酸性KMnO4溶液、溴水、淀粉-I2溶液褪色,表现的均是还原性;SO2使滴入酚酞的烧碱溶液褪色,表现的是酸性氧化物的性质。所以,实质相同的是②③⑤。
8.D 亚硫酸钠能溶于水,该装置不能控制反应的停止,A错误;SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,常用品红溶液检验SO2,SO2应从长导管进入,B错误;SO2具有还原性,能使酸性KMnO4溶液褪色,C错误;SO2的密度比空气大,可用向上排空气法收集,过量的SO2用氢氧化钠溶液吸收,防止污染空气,并用倒扣的漏斗防止倒吸,D正确。
9.答案 (1)Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)变红 漂白 紫红色褪去(或褪色) 5SO2+2H2O+2Mn 2Mn2++5S+4H+ SO2+2H2S 3S↓+2H2O
解析 (1)实验室用亚硫酸钠(Na2SO3)固体与浓硫酸反应制取二氧化硫,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O。(2)二氧化硫为酸性氧化物,水溶液显酸性,能使①中石蕊试液变红;二氧化硫具有漂白性,能使②中品红溶液褪色;二氧化硫具有还原性,能够被酸性高锰酸钾溶液氧化生成硫酸根离子,发生反应的离子方程式为5SO2+2H2O+2Mn 2Mn2++5S+4H+,所以③中酸性高锰酸钾溶液褪色;二氧化硫具有氧化性,能与硫化氢溶液发生氧化还原反应生成硫单质,化学方程式为SO2+2H2S 3S↓+2H2O,所以④中溶液变浑浊,生成淡黄色沉淀。
10.A A项,SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,不能鉴别;B项,SO2能使品红溶液褪色,而CO2不能,能鉴别;C项,SO2有还原性,能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应而使酸性高锰酸钾溶液褪色,而CO2不能,能鉴别;D项,SO2有刺激性气味,而CO2为无色无味气体,能鉴别。
11.D A项,SO2和CO2都能与NaOH反应,不能检验;B项,SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,不能检验;C项,SO2和CO2都能与NaOH反应,SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,不能检验;D项,CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色,SO2具有还原性,能使酸性KMnO4溶液褪色,若溶液褪色,说明CO2中混有SO2气体,能检验;故选D。
12.C 要得到干燥、纯净的CO2,应先除去SO2,再进行干燥,所以应用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的SO2,再用浓H2SO4干燥,C项符合题意。
能力提升练
1.C 用充有80 mL SO2的针筒吸入10 mL蒸馏水,用橡胶塞堵住针筒前端,充分振荡,针筒内几乎没有气体剩余,说明二氧化硫全部溶解,所以实验Ⅰ说明SO2的水溶性较好,故A正确;酸性溶液能使紫色石蕊试液变红,所以实验Ⅱ说明SO2的水溶液显酸性,故B正确;NH3·H2O为弱电解质,在离子方程式中应写化学式,故C不正确;取实验Ⅰ中的溶液,滴加BaCl2溶液,无明显现象,再加入5 mL 3%的H2O2溶液,H2O2将+4价硫氧化为S与Ba2+反应生成硫酸钡白色沉淀,硫酸钡不溶于稀盐酸,所以实验Ⅳ中的白色沉淀为BaSO4,故D正确。
2.答案 (1)分液漏斗 2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S+4H+ (2)SO2 (3)Cl2+SO2+2H2O 4H++2Cl-+S Cl2与SO2流速不相同,导致其中一种过量,漂白品红溶液 (4)①BaSO4 ②水溶液中溶解的氧气氧化SO2比酸性条件下N氧化SO2更快,生成沉淀更快 (5)
解析 (1)由实验装置图可知,装置A中亚硫酸钠与70%硫酸反应制得二氧化硫,仪器a为分液漏斗;装置E中氯化铁溶液与二氧化硫发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S+4H+。(2)若装置B中溶液无明显现象,装置C中溶液红色褪去,说明使品红水溶液褪色的含硫微粒可能是二氧化硫与水反应生成的产物,不是SO2。(3)由甲同学所做实验中品红溶液几乎不褪色可知,二氧化硫和氯气在品红溶液中恰好完全反应生成没有漂白性的HCl和H2SO4,反应的离子方程式为Cl2+SO2+2H2O 4H++2Cl-+S;由乙同学所做实验中品红溶液颜色随时间推移变得越来越浅可知,可能是Cl2或SO2流速过快,导致其中一种过量,使品红溶液褪色。(4)①G(煮沸过的蒸馏水配制的BaCl2溶液中无氧气)中无白色沉淀产生,pH传感器测得溶液pH=5.3,可知二氧化硫溶于水生成亚硫酸,亚硫酸与BaCl2不反应,而D中二氧化硫可被氧化成硫酸,硫酸与氯化钡反应生成BaSO4沉淀。②由I中出现白色沉淀比H中快很多的现象可推测,可能是没有煮沸的蒸馏水中溶有的氧气与二氧化硫的反应速率比N在酸性条件下与二氧化硫反应的速率快。(5)根据得失电子守恒可得关系式:2KMnO4~5SO2,由t min时酸性高锰酸钾溶液恰好褪色可知二氧化硫的含量为 g/cm3。
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