第2课时 硫酸的制备与性质
基础过关练
题组一 硫酸的工业制备
1.在硫酸工业的主要设备中(如图),硫元素的价态不发生变化的是( )
A.沸腾炉 B.接触室
C.吸收塔 D.三个设备中都有变化
2.模拟工业上由SO2和O2制备SO3(熔点为16.8 ℃,沸点为44.8 ℃)的装置如图所示(加热和夹持装置省略)。下列说法正确的是( )
A.装置①中的试剂为饱和NaHSO3溶液
B.实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下反应制取SO2
C.装置③中的铂石棉作反应的催化剂
D.从装置⑤排出的气体有过量的SO2和O2
3.下列关于硫酸的工业制备与保存的说法,正确的是( )
A.粉碎后的硫铁矿(FeS2)在沸腾炉中燃烧生成SO3
B.在吸收塔中,用98.3%的浓硫酸吸收SO3
C.硫黄制酸法会产生较多的矿渣
D.浓硫酸具有强氧化性,不能保存在铝制容器中
题组二 浓硫酸的性质
4.下列反应中,浓硫酸既表现强氧化性,又表现酸性的是( )
A.木炭与浓硫酸共热
B.浓硫酸与NaCl固体共热
C.铜与浓硫酸共热
D.蔗糖遇浓硫酸炭化发黑
5.下列事实与括号中浓硫酸性质的对应关系不正确的是( )
A.蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象(脱水性)
B.空气中敞口放置的浓硫酸质量变小(挥发性)
C.浓硫酸在加热条件下与木炭反应(氧化性)
D.浓硫酸可用来干燥某些气体(吸水性)
6.下列对浓硫酸的叙述中,正确的是( )
A.常温下不能用铁或铝制容器盛放浓硫酸,因为铁、铝是活泼金属
B.浓硫酸具有吸水性,可以使蔗糖脱水炭化
C.滴加浓硫酸使胆矾由蓝色晶体变为白色粉末,属于物理变化
D.浓硫酸和碳单质在加热条件下反应,浓硫酸表现出强氧化性
7.将过量的金属锌投入浓硫酸中,下列说法正确的是( )
A.金属锌表面因生成致密的氧化膜而不反应
B.会立即生成H2
C.会立即生成SO2,且生成的气体只有SO2
D.生成的气体除了SO2,还有H2
8.现有两瓶无色溶液,分别是稀硫酸和浓硫酸。下列方法不能将它们鉴别出来的是( )
A.分别取少量两种溶液加水稀释,比较稀释后的温度
B.分别取少量两种溶液滴加到纸张上,观察纸张是否变黑
C.将两种溶液分别滴加到BaCl2溶液中,观察是否产生白色沉淀
D.分别取足量两种溶液,向其中各加入一片铁片,一段时间后观察铁片是否溶解
9.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
10.(易错题)利用实验研究浓硫酸的性质。
实验1:取2 g蔗糖放入大试管中,加2~3滴水,再加入3 mL浓硫酸,搅拌,蔗糖变黑,体积迅速膨胀。将产生的气体依次通入品红溶液和澄清石灰水中,观察到品红溶液褪色、石灰水变浑浊。
实验2:将一小片铜放入试管中加入2 mL浓硫酸,加热,将产生的气体通入酸性KMnO4溶液,观察到溶液颜色褪去,将铜与浓硫酸反应后的混合物冷却后溶于水,得到蓝色溶液。
下列说法正确的是( )
A.实验1中“蔗糖变黑”说明浓硫酸具有吸水性
B.实验1说明实验中产生的气体含有SO2和CO2
C.实验2所得蓝色溶液中大量存在:Cu2+、H+、S
D.实验1和实验2的褪色现象都说明SO2具有漂白性
11.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
12.实验室常用下列装置来进行铜跟浓硫酸反应等一系列实验。
(1)判断铜与浓硫酸反应有SO2生成所依据的现象是 ,甲中发生反应的化学方程式是 ,该反应中若有3.2 g Cu参加反应,则被还原的H2SO4的物质的量为 mol。
(2)在乙的试管口放有一团浸有碱液的棉花,其目的是 。
(3)欲证明生成了CuSO4,应采取的操作是 。
(4)若铜片还有剩余,则硫酸 (填“有”或“没有”)剩余。其理由是
。
能力提升练
题组一 浓硫酸的性质
1.下列实验所得结论不正确的是( )
实验 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
装置
现象 产生大量无色气体 铁片表面迅速变暗,之后无明显变化 加热后产生大量无色有刺激性气味的气体
A.实验Ⅰ中产生的气体是H2
B.实验Ⅱ中没有发生化学变化
C.实验Ⅲ中产生的气体是SO2
D.浓度、温度影响实验现象
2.实验室用如图所示装置验证浓硫酸与二氧化硫的有关性质,下列说法正确的是( )
A.品红溶液褪色,微热后恢复红色,说明浓硫酸有氧化性
B.新制氯水褪色,说明二氧化硫有漂白性
C.H2S溶液中生成黄色沉淀,说明二氧化硫有还原性
D.实验后将E中溶液直接在空气中蒸发结晶,可得到亚硫酸钠固体
3.常温下,将一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L-1浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A 33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1。下列叙述错误的是( )
A.气体A为SO2和H2的混合物
B.反应中共消耗Zn 97.5 g
C.气体A中SO2和H2的体积比为4∶1
D.反应中共转移3 mol电子
题组二 关于浓硫酸的实验综合题
4.某同学设计了蔗糖与浓硫酸反应的改进装置,并对气体产物进行检验,实验装置如图所示。下列结论中正确的是( )
选项 现象 结论
A Ⅰ中注入98%浓硫酸后,可观察到试管中蔗糖固体变为黑色 体现了浓硫酸的吸水性
B Ⅱ中观察到棉球a、b都褪色 均体现了SO2的漂白性
C Ⅱ中无水硫酸铜变蓝 说明反应产物中有H2O
D Ⅲ中溶液颜色变浅,Ⅳ中澄清石灰水变浑浊 说明有CO2产生
5.为验证浓硫酸与除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)共热产生气体的成分(可能含CO2、SO2、H2),设计了如图所示装置。
下列说法错误的是( )
A.D装置中的试剂可以是Ba(OH)2溶液
B.若将B、D装置位置调换,检验得到的结果一样
C.E装置中浓硫酸的作用是吸收水蒸气
D.F装置中黑色固体变红色,G装置中白色固体变蓝色,说明有H2产生
6.如图为铜丝与浓硫酸反应并验证其产物性质的实验装置:
(1)试管A中反应的化学方程式是 。
(2)加热一段时间后,试管B中溶液褪色,说明SO2具有 性。若要立即终止铜与浓硫酸的反应,最恰当的方法是 。
A.撤去酒精灯
B.上移铜丝,使其脱离浓硫酸
C.拔掉橡胶塞,倒出浓硫酸
(3)试管C可以探究SO2与品红作用的“可逆性”,请写出实验操作及现象: 。
(4)反应停止后,试管D中溶液依然澄清,待装置冷却,把D取下后将其中溶液分成两份做如下实验:
加入试剂 现象 结论
第一份溶液 加入NaOH溶液(过量) 有白色沉淀生成 沉淀为 (写化学式)
第二份溶液 加入H2O2溶液 有白色沉淀生成 沉淀为 (写化学式)
7.某学习小组欲探究铁钉(含碳)与热的浓硫酸反应产生的气体。他们猜想气体产物主要含有SO2、CO2,设计如图所示装置验证猜想(加热、夹持装置省略):
实验步骤:连接好仪器,检查装置气密性。在硬质玻璃管中放置①浸有酸性高锰酸钾溶液的滤纸,②浸有品红溶液的滤纸,③④均为浸有溴水的滤纸。往三颈烧瓶中加入浓硫酸并加热,随着反应的进行,观察到①②③滤纸褪色,而④滤纸没有褪色,澄清石灰水变浑浊。
(1)该组同学猜想气体中含有CO2的理由是 (用化学方程式表示)。
(2)盛放浓硫酸的实验仪器名称为 ,用该仪器往三颈烧瓶滴加浓硫酸之前需进行的操作为 ,证明气体产物中含有CO2的实验现象是 。实验结束后对已褪色的②滤纸部位进行加热,观察到的现象为 ,证明气体产物中含有SO2。
(3)该实验体现了“微型实验”绿色环保的优点,有同学建议将装置B改为浸有酸性高锰酸钾溶液的滤纸置于后面的硬质玻璃管中,你对该改进建议的评价是 。
(4)收集铁钉与浓硫酸反应生成的混合气体336 mL(标准状况),通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知混合气体中SO2的体积分数为 (保留3位有效数字)。
答案与分层梯度式解析
第2课时 硫酸的制备与性质
基础过关练
1.C 沸腾炉中发生硫铁矿(FeS2)与O2的反应;接触室中发生SO2的催化氧化反应;吸收塔中是用98.3%的浓H2SO4吸收SO3,没有元素化合价的变化,C符合题意。
2.C 进入装置③的气体必须干燥,①中的试剂应是浓硫酸,A错误;铜与浓硫酸在加热条件下反应生成SO2,B错误;装置③中的铂石棉为SO2和O2反应的催化剂,C正确;SO2和O2的反应是可逆反应,④中逸出的气体是SO2、O2及少量的SO3,⑤中碱石灰可吸收SO2、SO3,从装置⑤排出的气体中没有SO2,D错误。
3.B 粉碎后的硫铁矿(FeS2)在沸腾炉中与O2反应生成SO2,A项错误;在吸收塔中,为防止形成酸雾,不能用水作吸收剂,而是用98.3%的浓硫酸作吸收剂吸收SO3,B项正确;以硫铁矿为原料生产硫酸时会产生较多矿渣,而硫黄制酸法不产生矿渣,C项错误;浓硫酸具有强氧化性,在常温下能使铝钝化,因此浓硫酸能保存在铝制容器中,D项错误。
4.C 木炭与浓硫酸共热,反应产生CO2、SO2、H2O,在该反应中浓硫酸表现强氧化性,A错误;浓硫酸与NaCl固体共热,反应产生Na2SO4、HCl,反应前后元素化合价不变,不能体现浓硫酸的强氧化性,B错误;铜与浓硫酸在加热条件下反应,产生CuSO4、SO2、H2O,在该反应中浓硫酸表现酸性和强氧化性,C正确;蔗糖遇浓硫酸炭化发黑,浓硫酸表现脱水性,D错误。
5.B 浓硫酸具有脱水性,能使蔗糖脱水炭化,出现发黑现象,A正确;浓硫酸有吸水性,敞口放置于空气中,吸收空气中的水蒸气,溶液质量变大,B错误;浓硫酸能和木炭在加热条件下发生反应:C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,体现了浓硫酸的氧化性,C正确;浓硫酸有吸水性,可用来干燥某些气体,D正确。
6.D 常温下铁、铝遇浓硫酸钝化,可以用铁或铝制容器盛放浓硫酸,A项错误;浓硫酸使蔗糖脱水炭化,体现的是浓硫酸的脱水性,B项错误;浓硫酸使胆矾由蓝色晶体(CuSO4·5H2O)变为白色粉末(CuSO4),属于化学变化(易错点)C项错误;浓硫酸和碳单质在加热条件下反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,反应中浓硫酸作氧化剂,表现强氧化性,D项正确。
7.D 常温下锌遇浓硫酸不发生钝化,A项错误;浓硫酸与锌反应生成的气体为SO2,B项错误;随着反应的进行,硫酸浓度减小,稀硫酸与锌反应产生H2,C项错误,D项正确。
归纳总结 在常温下,浓硫酸和足量Zn发生反应时,分为两个阶段:(1)开始阶段体现浓硫酸的强氧化性、酸性,生成SO2气体、硫酸锌和水,化学方程式为Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O;(2)随着反应的进行,硫酸浓度减小,Zn与稀硫酸反应产生H2,化学方程式为Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。
8.C 浓硫酸稀释过程中会放出大量的热使溶液温度升高,而稀释稀硫酸不会有明显的热量变化,因此可以通过分别取少量两种溶液加水稀释,比较稀释后的温度进行鉴别,A可以鉴别;浓硫酸具有脱水性,而稀硫酸不具有脱水性,因此分别取少量两种溶液滴加到纸张上,观察纸张,能够使纸张变黑的是浓硫酸,不能使纸张变黑的是稀硫酸,B可以鉴别;将二者分别滴入BaCl2溶液中都能形成BaSO4白色沉淀,因此不能用BaCl2溶液进行鉴别,C不能鉴别;室温下,铁遇浓硫酸钝化,而铁片加入稀硫酸中,会发生反应使铁片溶解,溶液变为浅绿色,同时产生气泡,可以进行鉴别,D可以鉴别。
9.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,挥发出HCl的速度加快,HCl与空气中的水蒸气结合形成白雾,故选D。
10.C 实验1中“蔗糖变黑”说明浓硫酸具有脱水性,A错误;SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊(易错点)B错误;铜和浓硫酸反应,随着反应进行,硫酸变稀,反应不再进行,故所得蓝色溶液中大量存在:Cu2+、H+、S,C正确;实验2中酸性KMnO4溶液颜色褪去,说明SO2具有还原性,D错误。
11.A ①试管上部出现红棕色气体,说明产生了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项错误,D项错误;②中反应是难挥发性酸制取易挥发性酸,C项错误。
12.答案 (1)乙中品红溶液褪色 Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 0.05
(2)防止产生的SO2气体逸出,污染环境
(3)将甲中反应后的液体慢慢注入水中,边加边搅拌,观察溶液的颜色
(4)有 随着反应的进行,硫酸浓度减小,而稀硫酸不与Cu反应,故H2SO4有剩余
解析 (1)铜与浓硫酸发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,生成的SO2能使乙中品红溶液褪色;3.2 g Cu的物质的量为=0.05 mol,则该反应中被还原的H2SO4的物质的量也为0.05 mol。
(2)SO2可与碱反应,用浸有碱液的棉花可吸收剩余的SO2,防止污染环境。
(3)反应后甲中可能含有剩余的浓硫酸,不可直接将水加入试管中,应将反应后的液体慢慢注入水中,边加边搅拌,观察溶液的颜色。
(4)随着反应的进行,硫酸浓度减小,Cu与稀硫酸不反应,故硫酸有剩余。
能力提升练
1.B 稀硫酸和铁片反应生成H2,故A正确;常温下,铁片遇浓硫酸钝化,浓硫酸将铁片表面氧化,生成一层致密的氧化物薄膜,阻止内部金属继续与硫酸发生反应,该过程发生了化学变化,故B不正确;加热条件下,铁片可以与浓硫酸反应,生成无色且有刺激性气味的SO2气体,故C正确;实验Ⅰ、Ⅱ说明浓度影响实验现象,实验Ⅱ、Ⅲ说明温度影响实验现象,故D正确。
2.A 品红溶液褪色,微热后又恢复红色,说明铜片和浓硫酸在加热条件下反应生成了SO2,体现了浓硫酸的氧化性,A正确;新制氯水具有强氧化性,与SO2发生反应:SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl,新制氯水褪色说明SO2有还原性,B错误;H2S溶液中生成黄色沉淀,SO2与H2S发生反应生成S,说明SO2有氧化性,C错误;E装置为尾气处理装置,可吸收多余的SO2,SO2与足量NaOH溶液反应生成Na2SO3,实验后将E中溶液直接在空气中蒸发结晶,亚硫酸钠易被氧气氧化,得不到亚硫酸钠固体,D错误。
3.C 常温下,浓硫酸与锌反应生成SO2,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐降低,稀硫酸与锌反应生成H2,33.6 L气体A为SO2和H2的混合物(破题关键)生成气体的物质的量为=1.5 mol;溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,所以溶液中剩余H2SO4的物质的量为0.05 mol,参加反应的n(H2SO4)=0.1 L×18.5 mol·L-1-0.05 mol=1.8 mol;设反应生成x mol SO2、y mol H2,则有:
Zn + 2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O
2x mol x mol
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑
y mol y mol
x+y=1.5,2x+y=1.8,解得x=0.3,y=1.2,所以反应生成0.3 mol SO2和1.2 mol H2。气体A为SO2和H2的混合物,A正确;反应中共消耗金属Zn的质量为(0.3 mol+1.2 mol)×65 g·mol-1=97.5 g,B正确;同温同压下,气体体积之比等于物质的量之比,即V(SO2)∶V(H2)=1∶4,C错误;在反应Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O中,生成0.3 mol SO2时转移0.6 mol电子,反应Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑中,生成1.2 mol H2时转移2.4 mol电子,所以反应中共转移3 mol电子,D正确。
4.D 向用少量水润湿的蔗糖中加入98%浓硫酸,观察到试管中蔗糖变为黑色,体现了浓硫酸的脱水性,故A错误;棉球a褪色,体现了SO2的漂白性,棉球b褪色,体现了SO2的还原性,故B错误;无水硫酸铜变蓝,说明气体中含有水,由于品红溶液和溴水中都有水,所以不能确定使无水硫酸铜变蓝的水的来源,故C错误;Ⅲ中溶液颜色变浅,没有褪色,说明SO2反应完全,Ⅳ中澄清石灰水变浑浊,说明有CO2生成,故D正确。
5.B 结合本实验目的,对各实验装置进行如下分析:
A中发生浓硫酸和铁钉的反应 B中酸性KMnO4溶液可检验并吸收SO2 C装置检验SO2是否吸收完全 D中可用Ba(OH)2溶液等检验CO2
E为干燥装置 F中H2还原CuO G中无水硫酸铜变蓝,即气体中含H2 H可防止空气中水蒸气进入G中干扰实验
结合上述分析,A、C项正确;SO2、CO2同时存在时应先检验SO2,B、D装置位置不能调换,B项错误;F中H2还原CuO生成Cu,现象是黑色固体变为红色,G中白色固体变蓝色,证明F中的反应中有水生成,说明混合气体中有H2,D项正确。
思维升华 要利用题中装置同时检验3种气体产物,需注意检验的先后顺序,应依次为SO2、CO2和H2。利用G中的无水硫酸铜检验F中有水蒸气生成,需注意右侧空气中水蒸气产生的干扰,需在G后连接装有碱石灰的干燥装置。
6.答案 (1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)还原 B
(3)试管C中溶液褪色后,取下试管C,在酒精灯上加热,溶液恢复红色
(4)BaSO3 BaSO4
解析 由实验装置可知,试管A中铜丝与浓硫酸在加热条件下反应生成SO2,B中酸性高锰酸钾溶液褪色,验证SO2的还原性,C中品红溶液褪色,验证SO2的漂白性,D中SO2与BaCl2不反应,浸有NaOH溶液的棉花团用于吸收尾气。
(1)试管A中铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。
(2)加热一段时间后,试管B中溶液褪色,二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应,说明SO2具有还原性。撤去酒精灯,温度不会立即降低,反应不能立即停止,A不符合题意;上移铜丝,使其脱离浓硫酸,反应会立即停止,B符合题意;拔掉橡胶塞,倒出浓硫酸,操作复杂,且会造成空气污染,C不符合题意。
(4)SO2为酸性氧化物,与NaOH(过量)反应生成Na2SO3,Na2SO3与BaCl2反应生成BaSO3沉淀和NaCl;+4价的S具有还原性,能够被H2O2氧化生成S与Ba2+结合生成BaSO4沉淀。
7.答案 (1)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2)分液漏斗 打开分液漏斗上方的玻璃塞(合理即可) ④滤纸不褪色,澄清石灰水变浑浊 恢复红色
(3)不合理,若用浸有酸性高锰酸钾溶液的滤纸,酸性高锰酸钾的量太少,不能完全吸收SO2,会影响对CO2的检验
(4)66.7%
解析 (2)由题图可知盛放浓硫酸的实验仪器为分液漏斗;为了保证浓硫酸可以顺利地滴下,滴加浓硫酸之前可打开分液漏斗上方的玻璃塞;SO2、CO2均可以使澄清石灰水变浑浊,故检验CO2之前要除去SO2,④滤纸不褪色,说明SO2已被除尽,澄清石灰水变浑浊,证明气体产物中含有CO2。
(3)装置B的作用是吸收反应产生的SO2,需要完全除去SO2,所用酸性KMnO4溶液的量比较多,则该同学建议不合理。
(4)根据题意可知,2.33 g干燥固体是BaSO4,其物质的量为0.01 mol,则混合气体中含有的SO2的物质的量为0.01 mol,其标准状况下的体积为224 mL,体积分数为×100%≈66.7%。
16(共32张PPT)
第一单元 含硫化合物的性质
二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的气体,密度比空气大,易溶于水。
知识点 1 SO2的物理性质
必备知识 清单破
1.SO2作为酸性氧化物的性质
(1)与H2O反应生成酸:SO2+H2O H2SO3。
(2)与碱(如NaOH)反应生成盐和水:SO2+2NaOH(过量) Na2SO3+H2O。
(3)与碱性氧化物(如CaO)反应生成盐:CaO+SO2 CaSO3。
2.SO2具有较强的还原性
SO2可被多种氧化剂(如O2、Cl2、Br2、HNO3、KMnO4、H2O2等)氧化。
(1)SO2与O2反应:2SO2+O2 2SO3。
(2)SO2与H2O2反应:将SO2通入BaCl2溶液中,无明显现象,再滴加少量H2O2溶液,产生白色沉
淀。相应的离子方程式为SO2+H2O2 2H++S ,S +Ba2+ BaSO4↓。
(3)SO2可使新制氯水褪色:SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl。
知识点 2 SO2的化学性质
3.漂白性
将SO2气体通入品红溶液中,溶液褪色,加热,溶液恢复红色。
SO2能漂白某些有色物质,这是由于它能与某些有色物质反应,生成不稳定的无色物质。
加热时,这些无色物质又会发生分解,恢复原来的颜色。
知识点 3 硫酸的制备(以硫铁矿为原料)
步骤 设备 反应原理
造气 沸腾炉 4FeS2+11O2 8SO2+2Fe2O3
接触 氧化 接触室 2SO2+O2 2SO3
吸收SO3 吸收塔 SO3+H2O H2SO4
特别提醒 在吸收塔中,用98.3%的浓硫酸吸收SO3。不用水吸收SO3,是为了防止SO3溶于水
时反应放出大量热导致酸雾,降低吸收效率。
1.物理性质
纯硫酸是无色、黏稠、难挥发的油状液体,溶于水时放出大量热。
2.稀H2SO4具有酸的通性
(1)使紫色石蕊试液变红。
(2)与活泼金属反应,如Zn:Zn+2H+ Zn2++H2↑。
(3)与碱性氧化物反应,如CuO:CuO+2H+ Cu2++H2O。
(4)与碱反应,如NaOH:OH-+H+ H2O。
(5)与某些盐反应,如BaCl2:Ba2++S BaSO4↓。
知识点 4 硫酸的性质和用途
3.浓硫酸的特性
(1)吸水性:浓硫酸具有很强的吸水性,可用作干燥剂。
(2)脱水性:浓硫酸按照水的组成比,夺取某些有机物中的氢、氧元素形成水分子。
(3)强氧化性(详见定点2)
4.硫酸的用途
(1)制化肥,可用于除锈,还可制实验价值较高的硫酸盐等。
(2)在实验室常将浓硫酸用作干燥剂。
(3)利用浓硫酸的高沸点、难挥发性,常将其用于制取各种挥发性酸。
(4)利用浓H2SO4的脱水性,常将其用作脱水剂。
知识辨析
1.某气体能使澄清石灰水变浑浊,该气体一定是CO2。这种说法对吗
2.SO2能使品红溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色,这两种溶液褪色的原理相同。这种说法对吗
3.SO2能使紫色石蕊试液褪色。这种说法对吗
4.浓H2SO4可脱去CuSO4·5H2O中的结晶水,体现了浓H2SO4的脱水性。这种说法对吗
5.常温下,浓H2SO4能使铝、铁钝化,说明浓H2SO4与铝、铁不反应。这种说法对吗
一语破的
1.不对。SO2也能使澄清石灰水变浑浊。
2.不对。SO2使品红溶液褪色,体现SO2的漂白性,SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色,体现SO2的还
原性。
3.不对。SO2不能漂白紫色石蕊试液,SO2能使紫色石蕊试液变红。
4.不对。体现了浓H2SO4的吸水性。
5.不对。常温下,铝、铁遇浓H2SO4发生钝化,表面生成一层致密氧化膜,此过程发生了氧化还
原反应。
关键能力 定点破
定点 1 SO2和CO2的性质比较与鉴别
1.SO2与CO2的性质比较
SO2 CO2
物理性质 气味 有刺激性气味 无味
溶解性 易溶(体积比1∶40) 可溶(体积比1∶1)
化学性质 与水反应 SO2+H2O H2SO3 CO2+H2O H2CO3
与碱反应(如通入澄清石灰水中) Ca(OH)2+SO2(少量) CaSO3↓+H2O Ca(OH)2+2SO2(过量) Ca(HSO3)2 Ca(OH)2+CO2(少量) CaCO3↓+H2O
Ca(OH)2+2CO2(过量) Ca(HCO3)2
与碱性氧化物反应(如CaO) SO2+CaO CaSO3 CO2+CaO CaCO3
氧化性 SO2+2H2S 3S+2H2O CO2+C 2CO
还原性 可被酸性高锰酸钾溶液、氯水、O2、溴水等氧化 CO2中的C为最高价态,无还原性
漂白性 有 无
对环境的影响 形成酸雨 引起温室效应
2.鉴别SO2和CO2的常用方法
(1)通入品红溶液中,使品红溶液褪色的是SO2,无明显现象的是CO2。
(2)通入少量酸性KMnO4溶液或少量新制氯水中,使溶液褪色的是SO2,无明显现象的是CO2。
(3)通入H2S或Na2S溶液中,使溶液中产生黄色沉淀的是SO2,无明显现象的是CO2。
(4)通入Ba(NO3)2溶液中,使溶液中产生白色沉淀的是SO2,无明显现象的是CO2。
特别提醒 (1)检验CO2、SO2同时存在的实验设计流程
流程设计 检验SO2 除去SO2 检验SO2是否除尽 检验CO2 选用试剂 品红溶液 酸性KMnO4溶液 品红溶液 澄清石灰水
实验现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊
(2)除去CO2中混有的SO2,常将混合气体通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶洗气。
典例 某化学兴趣小组为了探究常温下某未知气体的成分,将气体通入澄清石灰水,发现澄清
石灰水变浑浊,持续通入发现又变澄清,由此该小组成员对气体的成分提出猜想。
【提出猜想】
猜想1:该气体为CO2;
猜想2:该气体为SO2;
猜想3: 。
为了验证猜想,该化学兴趣小组设计实验如下:
【实验探究】
该小组同学按如图所示装置,将气体从a端通入。
该气体为CO2和SO2的混合气体
(1)B中应该盛装的试剂是 (填编号)。
A.NaCl溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.盐酸 D.澄清石灰水
(2)A中品红溶液的作用是 。
B
检验气体中是否含有SO2
(3)D中澄清石灰水的作用是 。
通过该实验,该化学兴趣小组同学观察到以下三个实验现象:
①A中品红溶液褪色;
②C中品红溶液不褪色;
③D中澄清石灰水变浑浊。
【得出结论】
(4)由上述现象可推测该气体为 。
检验气体中是否含有CO2
CO2和SO2的混合气体
思路点拨 当CO2、SO2同时存在时,要先用品红溶液验证SO2的存在,再用酸性KMnO4溶液除
去SO2,然后用品红溶液检验SO2是否除尽,最后将剩余气体通入澄清石灰水,若澄清石灰水变
浑浊,证明存在CO2。
解析 CO2和SO2均可使澄清石灰水先变浑浊,后变澄清,所以提出的猜想是:①该气体为CO2;
②该气体为SO2;③该气体为CO2和SO2的混合气体。要检验气体的成分,必须先检验SO2是否
存在,若存在先除尽SO2,再检验CO2是否存在,因为SO2的存在对CO2的检验有干扰。
1.浓硫酸可使Fe、Al钝化
常温下,Fe、Al遇浓硫酸表面会生成一层致密的氧化膜而“钝化”。
2.与金属活动性顺序中氢之前的某些活泼金属反应
如:Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O。
(1)浓硫酸既表现强氧化性,又表现酸性。
(2)随反应进行,硫酸浓度减小,Zn与稀硫酸发生反应:Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑。
3.与金属活动性顺序中氢之后的不活泼金属(除Au、Pt外)反应
如:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。
(1)一般,反应需加热才能发生;
(2)氧化产物是硫酸盐,金属显较高价态,还原产物为SO2;
定点 2 浓硫酸的强氧化性
(3)浓硫酸既表现强氧化性,又表现酸性;
(4)随反应进行,硫酸浓度减小,变为稀硫酸时,反应就会停止。
4.与某些非金属反应
如:C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(1)一般,反应需要加热才能发生;
(2)氧化产物是含氧酸或非金属氧化物,还原产物为SO2;
(3)浓硫酸表现强氧化性;
(4)随反应进行,硫酸浓度减小,变为稀硫酸时,反应就会停止。
典例 某同学想用表中对应装置来验证浓硫酸的某些性质,其中不能达到实验目的的是
( )
实验目的 实验装置
A 吸水性
B 脱水性
C 稀释放热
D 强氧化性
D
思路点拨 解答本题的关键是掌握浓硫酸的特性。如:浓硫酸的吸水性和脱水性的差别;浓
硫酸强氧化性的体现等。
解析 能观察到盛放水的烧杯中液面下降,A能达到实验目的;能观察到滤纸片变黑,这是因
为在浓硫酸的作用下滤纸片发生炭化,体现了浓硫酸的脱水性,B能达到实验目的;向试管中
的水中滴加浓硫酸,浓硫酸稀释放热会使锥形瓶内的空气膨胀,使U形玻璃管左侧液面低于右
侧液面,C能达到实验目的;Cu与浓硫酸反应需要加热,D不能达到实验目的。
特别提醒 浓硫酸的吸水性可以表现为物理变化,如干燥氧气时,除去氧气中混有的水蒸气;
也可以表现为化学变化,如将浓硫酸滴加到CuSO4·5H2O晶体上,晶体由蓝色变为白色。浓硫
酸的脱水性表现为化学变化,如向蔗糖中加入浓硫酸,发生化学变化。
SO2和Cl2常用于漂白,某同学将足量的SO2和Cl2分别通入石蕊试液中,发现通SO2的石蕊
试液只是变红,而通Cl2的石蕊试液先变红后褪色。为了探究SO2和Cl2的漂白原理,甲同学做
了如下对比实验:
a.将干燥的SO2和干燥的Cl2分别通入盛有干燥的品红试纸的集气瓶中,发现品红试纸均
不褪色。
b.将SO2和Cl2分别通入品红溶液中,发现品红溶液均褪色。
c.加热b中褪色后的溶液,发现通SO2后褪色的溶液恢复红色,并产生刺激性气味气体;通
学科素养 情境破
素养 科学探究与创新意识、证据推理与模型认知——新情境下SO2漂白作用的探究与应用
情境探究
Cl2后褪色的溶液不恢复红色。
d.将SO2和Cl2分别持续通入紫色石蕊试液中,发现前者只变红,不褪色;后者先变红,后褪色。
问题1 由实验a可以得到什么结论
提示 SO2和Cl2本身都没有漂白性。
问题2 由实验a、b可以得到什么结论
提示 起漂白作用的分别是SO2与水反应后的产物H2SO3,Cl2与水反应后的产物HClO。
问题3 由实验c、d可以得到什么结论
提示 H2SO3只能与某些有机色质发生反应,生成不稳定的无色物质,产物受热分解会放出SO2;
HClO能与很多有机色质发生氧化还原反应,且产物较稳定。
讲解分析
1.二氧化硫与新制氯水漂白作用的比较
(1)原理比较
新制氯水 SO2
漂白原理 HClO具有强氧化性,将有色物质氧化成稳定的无色物质 SO2跟某些有色物质化合生成不稳定的无色物质
反应类型 氧化还原反应 非氧化还原反应
特点 具有不可逆性,加热或久置不恢复原色 具有可逆性,加热或久置能恢复原色
应用范围 能漂白大多数有机色质 仅能漂白品红溶液、纸浆、草编织物等
(2)应用举例
2.常见漂白剂比较
用于漂白的物质 漂白原理 变化类型 是否可逆 漂白范围
活性炭 结构疏松多孔,可以吸附有色物质 物理变化 活性炭经处理后可重复使用 一般用于溶液漂白
新制氯水、次氯酸盐、次氯酸 利用次氯酸的强氧化性漂白 化学变化 不可逆 可漂白大多数有机色质
过氧化钠、过氧化氢 强氧化性 化学变化 不可逆 可漂白大多数有机色质
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 可逆 可漂白部分物质,如品红溶液以及棉、麻等物品
特别提醒 不是所有具有强氧化性的物质都具有漂白性,强氧化剂如酸性KMnO4溶液、浓
硫酸等不能用作漂白剂。
例题 二氧化硫具有漂白性,下列关于SO2的说法正确的是 ( )
A.因为SO2具有漂白性,所以它能使品红溶液、溴水、酸性KMnO4溶液、石蕊溶液褪色
B.能使品红溶液褪色的不一定是SO2
C.SO2、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同
D.SO2和Cl2分别通入品红溶液中,均可使品红溶液褪色,若将等物质的量的SO2和Cl2混合,通入
品红溶液中,溶液褪色更快
典例呈现
B
素养解读 本题考查二氧化硫的漂白性、还原性等知识,提升学生学以致用的能力,培养科
学探究与创新意识、证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
信息提取 某物质使溶液褪色不一定是由于其具有漂白性,如SO2使溴水褪色是由于SO2具
有还原性。
解题思路 SO2具有漂白性,它能使品红溶液褪色,SO2具有还原性,能分别和溴水、酸性KM-
nO4溶液发生氧化还原反应而使溶液褪色。SO2是酸性氧化物,与H2O反应生成的H2SO3能使
石蕊溶液变红,A项错误。HClO等很多强氧化剂具有强氧化性,也能使品红溶液褪色,则能使
品红溶液褪色的不一定是SO2,B项正确。SO2能使红墨水褪色是因为反应生成了无色不稳定
的化合物;活性炭因具有吸附性而使红墨水褪色;Na2O2因具有强氧化性而使红墨水褪色,其原
理不相同,C项错误。等物质的量的SO2和Cl2混合后通入品红溶液中,会发生反应SO2+Cl2+
2H2 O H2SO4+2HCl,产物没有漂白性,D项错误。
思维升华
SO2能使多种典型的有色试剂褪色,如KMnO4溶液、溴水、品红溶液、含有酚酞的
NaOH溶液等,需要明确SO2使相应有色溶液褪色时所表现出来的性质。SO2使KMnO4溶液、
溴水褪色表现的是还原性,使品红溶液褪色表现的是漂白性,使含有酚酞的NaOH溶液褪色表
现的是酸性氧化物的通性。专题4 硫与环境保护
第一单元 含硫化合物的性质
第1课时 二氧化硫的性质和应用
基础过关练
题组一 二氧化硫的物理性质
1.若实验室要收集一瓶SO2气体,则正确的收集方法是( )
A.排水集气法
B.向上排空气法
C.向下排空气法
D.排饱和食盐水法
2.下列关于SO2的叙述正确的是( )
A.SO2是一种无色无味的气体
B.SO2在空气中很容易被氧气氧化
C.可以用排水法收集SO2气体
D.相同条件下,SO2密度比空气大
题组二 二氧化硫的化学性质及用途
3.下列关于SO2性质的预测中,不合理的是( )
A.从S元素价态看,具有氧化性
B.从S元素价态看,具有还原性
C.属于酸性氧化物,能与碱溶液反应
D.属于酸性氧化物,能与稀硫酸反应
4.下列有关SO2的说法中,错误的是( )
A.SO2能使滴有酚酞溶液的氨水褪色,说明SO2具有漂白性
B.SO2能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明其具有还原性
C.将SO2通入H2S溶液中能析出单质S,说明SO2具有氧化性
D.SO2水溶液能使紫色石蕊试液变红,说明SO2水溶液呈酸性
5.下列关于SO2的叙述不正确的是( )
A.将SO2通入紫色石蕊溶液中,可观察到溶液先变红后褪色
B.SO2可用于抑制酒中细菌生长,可在葡萄酒中适量添加
C.将SO2通入品红溶液中,品红溶液褪色,加热后溶液恢复红色
D.SO2可以使溴水褪色,体现了SO2的还原性
6.用如图所示装置进行实验,下列关于实验现象的解释或结论中,正确的是( )
试剂A 实验现象 解释或结论
A 酸性KMnO4溶液 紫色褪去 SO2具有还原性
B 新制氯水 黄绿色褪去 SO2具有漂白性
C H2S溶液 出现淡黄色沉淀 SO2具有还原性
D 盐酸酸化的BaCl2溶液 无明显变化,一段时间后产生白色沉淀 生成BaSO3沉淀
7.(经典题)下列离子方程式正确的是( )
A.向NaOH溶液中通入少量SO2:SO2+OH-HS
B.向新制氯水中通入少量SO2:Cl2+SO2+2H2O 4H++2Cl-+S
C.将足量SO2通入饱和NaHCO3溶液中:2H++CH2O+CO2↑
D.将SO2通入BaCl2溶液中:SO2+H2O+Ba2+BaSO3↓+2H+
8.为验证SO2和NaOH能发生化学反应,某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置。
(1)预测实验现象: ;
产生该实验现象的原因可能是
。
(2)某同学质疑由上述实验设计得出的结论,该同学质疑的依据是 。
(3)在原实验的基础上,请你设计实验,证明在上述实验装置的锥形瓶中,SO2和NaOH肯定发生了化学反应: 。
(4)写出SO2与过量NaOH溶液反应的离子方程式: 。
题组三 常见漂白剂的漂白原理
9.下列物质能使品红溶液褪色,且褪色原理基本相同的是( )
①活性炭 ②新制氯水 ③二氧化硫 ④臭氧 ⑤过氧化钠 ⑥双氧水
A.①②④ B.②③⑤
C.②④⑤⑥ D.③④⑥
10.某化学实验小组同学设计了如图所示的实验装置,探究物质的漂白性。
(1)实验室常选用制CO2的发生装置制SO2。实验室用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2时,应选用图中的 (填“A”或“E”)装置。在制Cl2的反应中浓盐酸所表现出的性质是 。
(2)反应开始后,发现B、D两个试管中的品红溶液都褪色,停止通气后,给B、D两个试管加热,B试管中的现象为 ,D试管中的现象为 。
(3)装置C的作用是 。
(4)甲、乙两名同学分别利用如图所示装置探究两种气体按不同比例混合后的漂白性。试分析:
①在气体进入品红溶液之前,先将SO2和Cl2通过盛有浓硫酸的装置的目的是 。
②甲同学在实验过程中发现通气一段时间后,品红溶液几乎不褪色,用离子方程式表示原因: 。
③乙同学在实验过程中发现通气一段时间后,品红溶液颜色随时间推移变得越来越浅。其原因是 。
能力提升练
题组一 二氧化硫的还原性、漂白性与溶液的褪色
1.某同学为验证SO2的性质,在培养皿中放置几团浸有不同溶液的棉球,然后向Na2SO3固体上滴加浓硫酸,并迅速盖上培养皿盖,实验装置如图。下列有关实验现象及解释均正确的是( )
棉球所浸溶液 实验现象 解释
A 品红溶液 褪色 SO2具有氧化性
B 滴有酚酞试液的NaOH溶液 不褪色 SO2不能漂白酚酞试液
C 酸性KMnO4溶液 褪色 SO2具有还原性
D 紫色石蕊试液 变红 SO2溶于水呈碱性
2.实验室通过下列实验探究SO2的性质。
实验 序号 实验操作和现象
Ⅰ 常温常压下,用充有80 mL SO2的针筒吸入10 mL蒸馏水,用橡皮塞堵住针筒前端,充分振荡,针筒内几乎没有气体剩余
Ⅱ 取实验Ⅰ中的溶液于试管中,滴加几滴紫色石蕊试液,溶液显红色
Ⅲ 将实验Ⅰ中的溶液滴入含有酚酞的氨水,红色褪去
Ⅳ 取实验Ⅰ中的溶液于试管中,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
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可能为SO2+2OH- S+H2O
D.实验Ⅳ中的白色沉淀为BaSO4
题组二 二氧化硫和二氧化碳的性质比较与鉴别
3.(经典题)下列溶液中能够鉴别SO2和CO2气体的是( )
①澄清石灰水 ②H2S溶液 ③KMnO4酸性溶液 ④新制氯水 ⑤品红溶液
A.①②③ B.②③④ C.除①以外 D.全部
4.如图所示,广口瓶中盛有气体X,胶头滴管中盛有液体Y,若挤压胶头滴管使液体滴入瓶中,振荡,一段时间后可观察到小气球a鼓起。下列各组物质不能出现该现象的是( )
A.X为一氧化碳、Y为氢氧化钙溶液
B.X为二氧化碳、Y为氢氧化钠溶液
C.X为氯化氢、Y为氢氧化钡溶液
D.X为二氧化硫、Y为氢氧化钠溶液
5.已知:碳和浓硫酸在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O。为检验反应的产物,某同学设计了如图所示实验,下列说法正确的是( )
A.物质甲可以是碱石灰,用于检验生成的水
B.装置乙中会生成淡黄色沉淀,体现SO2的还原性
C.装置丙中溶液的紫色褪去,体现SO2的漂白性
D.装置戊中品红溶液不褪色,装置己中澄清石灰水变浑浊,说明产物中含有CO2
答案与分层梯度式解析
专题4 硫与环境保护
第一单元 含硫化合物的性质
第1课时 二氧化硫的性质和应用
基础过关练
1.B SO2易溶于水,不能用排水法和排饱和食盐水法收集。SO2的密度大于空气的密度,所以应该采用向上排空气法收集。
2.D SO2有刺激性气味,A项错误;SO2与O2不易发生反应,需要在一定条件下才可发生反应,B项错误;SO2易溶于水,不能用排水法收集,C项错误。
3.D SO2中S元素的化合价为+4价,从S元素价态看,SO2中S元素化合价既能降低,也能升高,所以SO2既具有氧化性,又具有还原性,故A、B项合理;SO2为酸性氧化物,能与碱溶液反应,不能与稀硫酸反应,故C项合理,D项不合理。
4.A SO2具有酸性氧化物的性质,能与氨水反应,使滴有酚酞溶液的氨水红色褪去,A项错误;SO2具有还原性,能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色,B项正确;将SO2通入H2S溶液中能析出单质S,化学方程式为SO2+2H2S 3S↓+2H2O,SO2作氧化剂,说明SO2具有氧化性,C项正确;SO2能与水反应生成亚硫酸,使紫色石蕊试液变红,D项正确。
5.A SO2不能漂白酸碱指示剂,紫色石蕊溶液变红,不会褪色(易错点)A错误;SO2可用于抑制酒中细菌生长,可在葡萄酒中适量添加,B正确;SO2与品红反应生成无色物质,加热时该无色物质分解,溶液恢复红色,C正确;SO2可以被溴水氧化,体现了SO2的还原性,D正确。
6.A 酸性KMnO4具有强氧化性,可被SO2还原,溶液紫色褪去,A正确;新制氯水具有强氧化性,黄绿色褪去,体现了SO2的还原性,与漂白性无关,B错误;SO2+2H2S 3S↓+2H2O,生成淡黄色的硫单质,SO2表现氧化性,C错误;SO2与盐酸酸化的BaCl2溶液不反应,无明显变化,一段时间后产生白色沉淀,白色沉淀不溶于盐酸,说明沉淀为BaSO4,D错误。
名师点睛 D项的反应过程可能为:SO2与H2O反应生成H2SO3,H2SO3被O2氧化为H2SO4,H2SO4与BaCl2反应生成BaSO4沉淀。
7.B 少量SO2与NaOH反应生成Na2SO3和水,离子方程式为SO2+2OH-S+H2O,A项错误;H2SO3的酸性比H2CO3强,将足量SO2通入饱和NaHCO3溶液中,反应的离子方程式为SO2+HCHS+CO2,C项错误;H2SO3酸性比盐酸弱,故将SO2通入BaCl2溶液中,不产生沉淀,D项错误。
8.答案 (1)烧杯内的水沿导管流入锥形瓶中 SO2与NaOH反应,锥形瓶中气体压强减小
(2)SO2溶于水,使锥形瓶中气体压强减小,也可能使烧杯内的水沿导管流入锥形瓶中
(3)向实验后的锥形瓶中再滴加足量NaOH溶液,然后向溶液中滴入BaCl2溶液,若出现白色沉淀,则说明SO2与NaOH发生了化学反应
(4)SO2+2OH-S+H2O
解析 SO2属于酸性氧化物,可与足量NaOH反应生成Na2SO3和H2O:SO2+2NaOH(足量)Na2SO3+H2O,锥形瓶内气体的量减少,压强减小,烧杯中的水沿导管流入锥形瓶。要证明SO2确实与NaOH发生了反应,可用BaCl2溶液检验。
9.C 新制氯水、O3、Na2O2和H2O2都是利用其强氧化性使品红溶液褪色,选C。
10.答案 (1)E 还原性和酸性
(2)溶液由无色变成红色 溶液没有明显变化
(3)吸收多余的氯气和二氧化硫
(4)①通过观察气泡产生的速度调节气体流速,使二者按一定比例充分混合
②SO2+Cl2+2H2O 4H++S+2Cl-
③SO2和Cl2的进气速度不相等,混合气体在品红溶液中与H2O发生反应后其中一种气体有剩余,使品红溶液颜色变浅
解析 (1)实验室用MnO2与浓盐酸制备氯气,应选用固液加热型发生装置,故选E;化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,由HCl→MnCl2,氯元素化合价不变,由HCl→Cl2,氯元素化合价升高,所以浓盐酸所表现出的性质是酸性和还原性。
(2)Cl2与H2O反应生成的次氯酸具有漂白性,可使品红溶液褪色且不可逆;SO2和品红反应生成不稳定的无色物质,加热时无色物质分解,溶液恢复红色。
(3)Cl2和SO2有毒,不能排放到空气中,Cl2、SO2都能与NaOH溶液反应,所以装置C的作用是吸收多余的Cl2和SO2。
(4)①浓硫酸和SO2、Cl2不反应,通过观察气泡产生的速度,调节气体流速,使SO2和Cl2按一定比例充分混合。
②Cl2有强氧化性,SO2有还原性,二者能按物质的量之比1∶1在水溶液中发生氧化还原反应,离子方程式为SO2+Cl2+2H2O 4H++S+2Cl-。
③通气一段时间后,品红溶液颜色随时间推移变得越来越浅,可能是因为SO2和Cl2的进气速度不相等,混合气体在品红溶液中与H2O发生反应后其中一种气体有剩余,使品红溶液颜色变浅。
能力提升练
1.C 浸有品红溶液的棉球褪色说明SO2具有漂白性,A项错误;SO2与NaOH溶液会发生反应,B处棉球会褪色,B项错误;酸性KMnO4溶液具有强氧化性,C处棉球褪色,说明SO2具有还原性,C项正确;紫色石蕊试液遇SO2会变红,SO2溶于水呈酸性,D项错误。
2.C 实验Ⅰ,常温常压下,80 mL SO2全部溶于10 mL水,说明SO2的水溶性较好,A正确;实验Ⅱ,紫色石蕊试液变红,说明SO2的水溶液显酸性,B正确;NH3·H2O是弱碱,不能拆,C错误;实验Ⅳ,滴加BaCl2溶液,无明显现象,说明SO2的水溶液与BaCl2不反应,再加入5 mL 3%的H2O2溶液,H2O2把溶液中的+4价硫氧化为S与Ba2+反应生成BaSO4沉淀,D正确。
3.C SO2和CO2都属于酸性氧化物,它们都能使澄清石灰水变浑浊,且通入气体过量时又会变澄清,所以不能利用澄清石灰水来鉴别SO2和CO2(高频考点);SO2具有氧化性,能将H2S氧化生成硫单质(有浅黄色沉淀生成),而CO2没有此性质,所以能利用H2S溶液鉴别SO2和CO2;SO2具有还原性,能还原KMnO4(溶液褪色),而CO2没有此性质,所以能利用KMnO4酸性溶液鉴别SO2和CO2;SO2具有还原性,能使新制氯水褪色,而CO2没有此性质,所以能利用新制氯水鉴别SO2和CO2;SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,而CO2没有此性质,所以能利用品红溶液鉴别SO2和CO2;综上,能够鉴别SO2和CO2气体的溶液有②③④⑤,C项符合题意。
归纳总结 鉴别SO2和CO2的方法
SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,若通入的气体过量,则又会变澄清,所以不能用澄清石灰水鉴别SO2和CO2。通常可用以下方法:
(1)根据物理性质:CO2无色、无味,SO2无色、具有刺激性气味。
(2)通入品红溶液中:使品红溶液褪色的是SO2,不能使品红溶液褪色的是CO2。
(3)通入酸性KMnO4溶液中:使酸性KMnO4溶液褪色的是SO2,无明显现象的是CO2。
(4)通入溴水(或新制氯水)中:使溴水(或新制氯水)褪色的是SO2,无明显现象的是CO2。
(5)通入Ba(NO3)2溶液中:产生白色沉淀的是SO2,无明显现象的是CO2。
4.A CO不能与Ca(OH)2反应,且难溶于水,不会出现小气球a鼓起来的现象,A项符合题意;CO2能与NaOH反应,使瓶内气压减小,小气球a会鼓起来,B项不符合题意;HCl与Ba(OH)2发生反应,使瓶内气压减小,小气球a会鼓起来,C项不符合题意;SO2能与NaOH反应,使瓶内气压减小,小气球a会鼓起来,D项不符合题意。
5.D 浓硫酸与碳在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O,检验顺序为H2O、SO2、CO2。物质甲应是无水硫酸铜,用于检验生成的水,A项错误;装置乙中会生成淡黄色沉淀(S),体现SO2的氧化性,B项错误;SO2不能漂白酸碱指示剂,装置丙中紫色石蕊溶液变红但不褪色,C项错误;装置戊中品红溶液不褪色,说明SO2已经除尽,装置己中澄清石灰水变浑浊,说明产物中含有CO2,D项正确。
归纳总结 SO2和CO2都可以使澄清石灰水变浑浊,所以当SO2和CO2同时存在时,要想证明CO2的存在,应先将SO2除去,再通过澄清石灰水。实验装置及检验流程如下:
若A中品红溶液褪色,则证明混合气体中含有SO2。B装置用于除去SO2,C中品红溶液不褪色,说明SO2已除尽。若D中澄清石灰水变浑浊,则证明原混合气体中含有CO2。
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