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第四章 非金属及其化合物
第三节 硫和氮的氧化物
第1课时 硫的氧化物
一、二氧化硫和三氧化硫
1.二氧化硫
(1)SO2的生成S+O2点燃SO2
(2)SO2的物理性质
①色、态、味:无色刺激性气味的气体
②密度:比空气大
③溶解性:易溶于水,常温常压下,1体积水约能溶解40体积SO2
④熔、沸点:熔点:-76℃,沸点:-10℃,易液化。
⑤有毒,主要大气污染物,形成酸雨物质之一。
(3)SO2的化学性质
①酸性氧化物的通性
a.与水反应 SO2+H2OH2SO3(可逆)
b.与碱性氧化物反应:CaO+SO2CaSO3
c.与碱反应SO2+2NaOHNa2SO3+H2O(SO2的尾气吸收)
SO2+Ca(OH)2CaSO3↓+H2O
d.与某些盐溶液反应:SO2+NaHCO3NaHSO3+CO2(除CO2中的SO2)
②氧化性
SO2+2H2S3S↓+2H2O
③还原性
被O2、Cl2、Br2、I2、H2O2、Na2O2、Fe3+、KMnO4(H+)、HNO3等氧化
2SO2+O2催化剂,△2SO3(可逆,工业制H2SO4反应之一)
Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HCl
④漂白性
SO2与有色物质结合成不稳定的无色物质,加热时无色物质又分解释放出SO2,从而恢复原来的颜色。
2.三氧化硫
(1)制取:2SO2+O2催化剂,△2SO3
(2)性质
①与H2O SO3+H2OH2SO4
②与碱性氧化物 SO3+CaOCaSO4
与碱 SO3+Ca(OH)2CaSO4+H2O
1
1.如下图所示,在注射器中加入少量Na2SO3晶体,并吸入少量浓硫酸(以不接触纸条为
准)。则下列有关说法正确的是( )
A.蓝色石蕊试纸先变红后褪色
B.沾有KMnO4溶液的滤纸褪色,证明了SO2的漂白性
C.品红试纸褪色,证明了SO2的漂白性
D.沾有酚酞和NaOH溶液的滤纸褪色,证明了SO2的漂白性
答案 C
解析 Na2SO3与浓硫酸反应产生SO2气体,SO2溶于水生成H2SO3,能使蓝色石蕊试纸变红,但SO2不能使指示剂褪色,SO2能使品红溶液褪色说明SO2具有漂白性,而SO2具有还原性,能被KMnO4和I2氧化。实验中多余的SO2可用强碱溶液吸收,以防污染环境。
易错警示 SO2具有酸性氧化物的性质;具有氧化性和还原性;具有漂白性。但褪色的反应不一定是SO2的漂白性。
2.下列溶液中能够区别SO2和CO2气体的是( )
①石灰水 ②H2S溶液 ③KMnO4溶液 ④氯水
⑤品红溶液
A.①②③ B.②③④ C.除①以外 D.全部
答案 C
解析 选C。SO2和CO2都属于酸性氧化物,它们都能与石灰水反应生成不溶性的盐,也就是都会产生沉淀,所以不能利用这一性质来区别SO2和CO2。SO2具有氧化性,能将H2S溶液氧化生成单质(有黄色沉淀生成);SO2也具有还原性,能被KMnO4溶液和氯水氧化(溶液褪色);SO2还具有漂白性,能使品红溶液褪色。而CO2没有这些性质。所以可以用②③④⑤来区别SO2和CO2。
备课资源 下列说法错误的是( )
A.Na2SO3与BaCl2溶液作用,有白色沉淀生成,加硝酸后沉淀不消失
B.将SO2气体通入Ba(OH)2溶液中有白色沉淀生成
C.将SO2气体通入BaCl2溶液中有白色沉淀生成
D.将SO2气体通入硝酸酸化的BaCl2溶液中有白色沉淀生成
答案 C
解析 Na2SO3与BaCl2溶液作用,有白色沉淀生成,Na2SO3+BaCl2BaSO3↓+2NaCl,加稀硝酸后,BaSO3被HNO3氧化为BaSO4,所以沉淀不消失,选项A正确;将SO2气体通入Ba(OH)2溶液中有白色沉淀生成:SO2+Ba(OH)2BaSO3↓+H2O,选项B正确;将SO2气体通入BaCl2溶液中没有白色沉淀生成,因为H2SO3酸性比盐酸弱,弱酸不能制取强酸,选项C错误;将SO2气体通入用硝酸酸化的BaCl2溶液中,SO2在水溶液中被HNO3氧化为H2SO4,与BaCl2反应有白色沉淀生成。
错因分析 (1)误认为BaSO3会溶于稀硝酸中,而忽略了稀硝酸的强氧化性。
(2)误认为SO2(CO2)气体通入BaCl2(CaCl2)溶液中有白色沉淀生成,不考虑弱酸不能制取强酸;BaSO3、CaCO3在强酸中(如盐酸)不存在。
备课资源 有一瓶无色气体可能含有H2S、CO2、HBr、SO2、Cl2中的一种或几种,将其通入稀氯水中得无色透明溶液,将溶液分成两份,向一份中加入用稀硝酸酸化的AgNO3,生成白色沉淀,向另一份中加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,也生成白色沉淀。
(1)原气体中肯定含有________,可能含有__________。
(2)对可能含有的成分,请你设计一套简单合理的实验方案,并具体说明在此方案中,气体通过各装置的作用。
答案 (1)SO2 CO2
(2)气体酸性KMnO4溶液(除去SO2)品红溶液(验证SO2除尽)澄清石灰水(验证有无CO2)
解析 由气体“无色”可排除Cl2;通入稀氯水后得无色透明溶液,排除H2S和HBr。因其存在时通过氯水引起溶液变棕黄色或出现浑浊,肯定存在SO2,因氯水褪色,且反应后溶液与酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀,同时进一步排除了与SO2不共存的Cl2;加AgNO3溶液生成白色沉淀,AgCl是由氯水中的Cl-生成的,CO2的检验常用石灰水,但应先把SO2除尽以排除干扰。
方法规律 用澄清石灰水检验CO2之前一定要将SO2除尽。验证SO2是否被除尽的方法是通过品红试液,看其是否褪色。所以涉及CO2和SO2混合气体鉴别的实验题,品红通常要使用两次,分别检验SO2的存在以及是否被除尽。
备课资源 有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应,都用如下图所示的装置进行实验。通入SO2气体,将带余烬的木条插入试管C中,木条复燃。请回答下列问题:
(1)A中发生的反应方程式为:
装置B的作用是______________;D的作用是 。
(2)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式是: 。
(3)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3。
。
(4)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成。为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下方案:
上述方案是否合理?________。
请简要说明两点理由:
① ;
② 。
答案 (1)Na2SO3+H2SO4SO2↑+Na2SO4+H2O 吸出SO2中的水蒸气 吸收尾气防止污染空气。
(2)2Na2O2+2SO22Na2SO3+O2
(3)取白色固体,加稀硫酸产生能使品红溶液褪色的气体
(4)不合理 ①稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡
②如果反应后的固体中还残留Na2O2,它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根
解析 (1)依题所给的反应物和生成物,配平方程式即可。
(2)检验Na2SO3用强酸制弱酸的方法,再将产生的气体通入品红溶液,若褪色证明有SO2,则原固体中有Na2SO3。
(3)检验Na2SO4需考虑Na2SO3的干扰,所以方案不合理。
①HNO3能氧化Na2SO3。
②Na2O2也能氧化Na2SO3。 。
1.下列四种有色溶液与SO2作用,均能褪色,其实质相同的是( )
①品红溶液 ②KMnO4酸性溶液 ③溴水 ④滴有酚酞的NaOH溶液
A①④ B.①② C.②③ D.③④
答案 C
解析 ②③均体现SO2的还原性;①体现SO2的漂白性;④是表明SO2是酸性氧化物。
2.有关二氧化硫的说法错误的是( )
A.可用澄清石灰水鉴别SO2和CO2
B.SO2能使品红试液褪色是因为它具有漂白性
C.给已被SO2褪色的品红试液用酒精灯加热,可恢复原来的红色
D.SO2与O2混合加热,不能生成SO3
答案 A
解析 解答本题可先从SO2的化学性质,酸性氧化物的通性、漂白性、还原性三方面入手,然后对比SO2与CO2的性质。A项,SO2和CO2都可使澄清石灰水变浑浊,通入过量又变澄清,错误;B项,SO2使品红褪色,表现了SO2的漂白性,正确;C项,SO2与品红结合生成无色的不稳定的化合物,加热又生成品红,正确;D项,SO2和O2生成SO3,必须在催化剂条件下才能反应,正确。
3.下列对SO2和SO3的叙述正确的是( )
A.通常条件下,都是无色气体,都易溶于水
B.都是酸性氧化物,其水溶液都是强酸
C.都可使品红溶液褪色,加热时红色又能再现
D.都能跟碱溶液反应
答案 D
解析 在通常条件下,SO3是无色固体。SO2溶于水得到的是中强酸。SO2能使品红溶液褪色,加热时红色复现,SO3则不能。但SO2和SO3都是酸性氧化物,都能跟碱反应,故选D。
4.下列实验能证明SO2存在的是( )
①能使澄清石灰水变浑浊 ②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ③能使品红溶液褪色 ④通入足量的NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸 ⑤通入溴水中能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀生成
A.都能证明 B.只有⑤能证明
C.③④⑤能证明 D .都不能证明
答案 B
解析 ①CO2也能使澄清石灰水变浑浊;②许多酸性气体都能使蓝色石蕊试纸变红;③Cl2也能使品红溶液褪色;④CO2与NaOH反应生成的Na2CO3,可与BaCl2反应,生成可溶于稀盐酸的白色沉淀;⑤通入溴水后使之褪色,说明该气体有还原性,再滴加Ba(NO3)2生成沉淀,说明被氧化成为SO,所以,此性质为SO2的性质。
5.下列说法正确的是( )
A.因为SO2具有漂白性,所以它能使品红试液、溴水、KMnO4、石蕊试液褪色
B.能使品红褪色的不一定是SO2
C.SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同
D.SO2和Cl2等物质的量相遇在溶液中具有漂白能力
答案 B
解析 这道题是对有漂白性物质的漂白原理的综合考查。要正确解答本题,必须清楚常见漂白剂的漂白原理:Cl2、Na2O2、H2O2、O3等是因强氧化性而具有漂白性;SO2是能和有机色素化合生成无色物质;活性炭是因吸附有机色素而漂白。A选项中SO2使溴水、KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,能使品红褪色是漂白性,SO2不能使指示剂褪色。所以A选项错误;B选项正确,因为能使品红褪色的物质很多,不仅仅是SO2;C选项错误,因为这些漂白剂的漂白原理不相同,SO2漂白属于加合型,活性炭属吸附型,漂白粉、Na2O2属氧化型;D选项也不正确,SO2和Cl2等物质的量相遇在溶液中反应生成H2SO4和HCl,而失去漂白能力。
6.CO2气体中含少量SO2,欲得到干燥纯净的CO2,通过下图所示的洗气瓶,①②两瓶
中所装的试剂应该是( )
A.①NaOH;②浓H2SO4
B.①浓H2SO4;②NaOH
C. ①NaHCO3;②浓H2SO4
D.①浓H2SO4;②Na2CO3
答案 C
解析 饱和NaHCO3溶液可除去CO2中的SO2,然后除H2O。
7.要确定某无色混合气体中一定含有SO2和CO2,需要的最少试剂和滴加试剂的正确
顺序是:( )
①澄清石灰水 ②品红试液 ③溴水 ④高锰酸钾溶液
A.④① B.③① C.②③① D.②④②①
答案 D
8.下面(如图)是一套检验气体性质的实验装置。向装置中缓慢地通入气体X。若关闭活塞,则品红溶液无变化而澄清石灰水变浑浊;若打开活塞,则品红溶液褪色。据此判断气体X和洗气瓶内溶液Z_______________________________________________________。
分别可能是( )
A B C D
X SO2 SO2 CO2 Cl2
Y 饱和NaHCO3 浓硫酸 溶液Na2SO3 NaHSO3饱和溶液
答案 A
解析 打开活塞时,品红溶液褪色,判断X中一定含有SO2气体。当关闭活塞时,气体X先通过溶液Y再进入后面的装置,品红溶液无变化,说明没有SO2气体,因此分析出
Y一定吸收了SO2气体,且生成了使澄清石灰水变浑浊的气体。
9.Cl2和SO2都具有漂白作用,若将等物质的量的这两种气体混合后,通入品红和BaCl2
的混合溶液中,观察到的现象是( )
①溶液很快褪色;②溶液不褪色;③出现沉淀;④不出现沉淀
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
答案 C
解析 尽管潮湿的Cl2和SO2都有漂白作用,Cl2具有强的氧化性,而SO2具有还原性,若同时使用,它们会发生如下反应:Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HCl。这样两者等物质的量混合会完全丧失漂白作用,溶液不会褪色而生成的H2SO4和BaCl2反应生成不溶于水和酸的白色沉淀BaSO4。
10.为了验证二氧化硫能与水发生反应,请你来共同研究。
(1)甲同学用如右图所示的方法,将二氧化硫气体通入到紫色石蕊试液中,观察溶液颜色的变化。他得出:紫色石蕊试液会变 色,证明二氧化硫能与水反应。
(2)乙同学用紫色石蕊溶液将白色滤纸染成紫色,干燥后做成了四只紫色的小蝴蝶,然后分别进行如下实验:
①一只喷洒稀醋酸;
②一只喷洒水;
③一只直接放入盛有二氧化硫气体的集中瓶中;
④一只喷洒水后放入盛有二氧化硫气体的集气瓶中
在乙同学的实验中,紫色小蝴蝶不会变色的是 (填实验编号)。
(3)你觉得甲、乙同学的方案相比,哪个更好? ,你的理由是
。
(4)你还有其他方案吗?如有,说出你的一种方案:
操作: 。
现象和结论:
。
(5)二氧化硫是一种有污染性的气体,为了防止污染,说出你设计出的一种处理尾气的方案: 。有关的离子方程式为 。
答案 (1)红 (2)②③ (3)乙同学 乙同学通过对比实验得出的结论更有说服力;SO2气体、水分别不能使紫色石蕊变红色,醋酸可使紫色石蕊变红色,而SO2气体只有与水接触后才能使紫色石蕊变红,说明SO2气体能与水反应,有酸生成 (4)将SO2气体通入水中,用pH试纸测其pH 若pH<7,说明SO2气体能与水反应,有酸生成 (5)将尾气通入NaOH溶液中吸收,防止对空气的污染
2OH-+SO2SO+H2O
11.有A、B两种常温下有刺激性气味的气体。将A(g)通入品红溶液中,品红溶液变为无色;将B(g)通入品红溶液中,品红溶液也变为无色。将A(g)通入紫色石蕊试液中,溶液变为红色;将B(g)通入紫色石蕊试液中,溶液先变红后褪色。将A(g)和B(g)按1∶1的体积比混合充分,通入品红溶液中,品红溶液不褪色,通入紫色石蕊试液中,溶液只变红不褪色。试回答下列问题:
(1)写出A、B的化学式:A________,B________。
(2)写出A与NaOH(aq)反应的化学方程式:________________________________或________________________。
(3)写出B与NaOH(aq)反应的离子方程式:
。
(4)加热通入A(g)后变为无色的品红试液,现象是______________________;加热通入B(g)后变为无色的品红溶液,现象是______________。
答案 (1)SO2 Cl2
(2)2NaOH+SO2Na2SO3+H2O
NaOH+SO2NaHSO3
(3)2OH-+Cl2Cl-+ClO-+H2O
(4)变为红色 无明显变化
备课资源 A、B是两种有刺激性气味的气体,试根据下列实验事实填空:
A、B等物质的量Ba(OH)2 溶液H2O滴入Ba(OH)2恰好 沉淀完全AgNO3 溶液 白色
沉淀G
(1)推断AF各是什么物质(写化学式)
A________、B________、C________、D________、E________、F________。
(2)写出A、B跟水反应的离子方程式:
__________________________________________。
答案 (1)Cl2 SO2 H2SO4 HCl BaSO3 BaSO4
(2)Cl2+SO2+2H2O4H++SO+2Cl-
解析 此题的突破口很多,关键是对Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HCl的反应比较熟悉。结合框图,B能与Ba(OH)2反应生成沉淀E,则B为SO2,A为Cl2;溶液D与AgNO3溶液反应生成白色沉淀G,则说明D为盐酸,沉淀F则为BaSO4。
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