课件89张PPT。第2节 硫 的 转 化
第1课时
自然界中的硫 二氧化硫的性质一、自然界中的硫
1.自然界中不同价态硫元素间的转化2.硫元素不同化合价之间的相互转化【情境·思考】
李时珍编著的《本草纲目》一书对石硫黄有如下记载:石硫黄,亦称硫黄、黄硇砂、黄牙、阳侯、将军。气味:酸、温、有毒。主治:腰膝寒冷无力、脚气病、伤寒阴症、积块作痛、霍乱吐泻、红白痢、久疟不止、肾虚头痛、酒鼻、突然耳聋、一切恶疮、疥疮有虫。现在仍然作为药物使用。(1)硫黄为硫单质,在自然界中是否有硫单质存在?
提示:火山喷发口有硫单质存在。(2)生活中哪些常见物质含有硫元素?
提示:生活中的石膏、芒硝、明矾、酸雨、葡萄酒等都含有硫元素。3.硫
(1)物理性质。黄色或淡黄易溶【微思考】
若试管内壁附着有单质硫时,如何洗涤除去?
提示:用CS2洗涤——硫单质易溶于CS2。 (2)同素异形体。(3)化学性质。
①实验探究:黑色蓝紫刺激性②实验结论:(4)用途:硫黄主要用于制造_________________及杀
虫剂等,还用于制造_______、烟花爆竹等。硫酸、化肥、火柴黑火药【微思考】
能不能根据Fe、Cu与S、Cl2反应的产物判断S和Cl2的氧化性的强弱?
提示:可以。Fe、Cu与S反应生成低价的化合物,Fe、Cu与Cl2反应生成高价的化合物,故Cl2的氧化性大于S。二、二氧化硫的性质与用途
1.实验探究试管中液面上升溶液颜色变红色溶液红色褪去SO2易溶于水SO2的水溶液显酸性SO2与碱反应溶液紫红色褪去溶液浅黄绿色褪去振荡后溶液红色褪去,再加热溶液恢复红色SO2具有还原性SO2具有还原性SO2具有漂白性,但生成的无色物质不稳定2.二氧化硫的性质
(1)物理性质。(2)化学性质。3.用途
制硫酸、漂白剂、食品添加剂。【情境·思考】
某同学发现夏天爷爷买的白草帽,用了一段时间后变黄了,通过询问身边的人了解到草帽是用“硫黄熏”过的,你是否认可该说法?白草帽变黄的原因是什么?提示:“硫黄熏”这个说法不准确,漂白的原理是利用硫黄在加热条件下与氧气反应生成SO2,SO2具有漂白性将草帽漂白,并非硫黄直接作用;SO2与有色物质结合生成不稳定的无色物质,在受热(太阳光照射)等条件下分解放出SO2,又会恢复原色。知识点一 SO2和CO2性质的比较
【重点释疑】
SO2和CO2的性质比较【思考·讨论】
(1)CO2和SO2均为酸性氧化物,在性质上具有一定的相似性,结合已有的知识分析能否用澄清石灰水鉴别CO2和SO2,为什么?提示:不能。少量的CO2和SO2通入澄清石灰水中,均产生
白色沉淀;足量的CO2和SO2通入到澄清石灰水中现象都
是先变浑浊后变澄清。其中SO2与Ca(OH)2反应的离子方
程式为SO2+Ca2++2OH-====CaSO3↓+H2O, CaSO3+SO2+H2O====Ca2++2 。(2)如何检验某无色气体是SO2还是CO2?
提示:将气体通入品红溶液中,品红溶液褪为无色,加热,褪色后的溶液又恢复红色,则气体为SO2;若品红溶液不褪色,则为CO2。(3)已知:酸性H2SO3>H2CO3,除去CO2中的SO2可用哪些方法?
提示:①可用饱和NaHCO3溶液洗气,2NaHCO3+SO2==== Na2SO3+2CO2+H2O。
②可用酸性KMnO4溶液或溴水洗气,与溴水反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O====H2SO4+2HBr。【案例示范】
【典例】(2019·长沙高一检测)浓硫酸和木炭在加热
时发生反应的化学方程式是2H2SO4(浓)+C CO2↑+
2H2O+2SO2↑。用如图所示各装置设计一个实验,验证浓
硫酸与木炭在加热条件下反应产生的各种产物。(1)这些装置的连接顺序(按产物气流从左到右的方向)是________→________→________→________(填装置的序号)。?(2)装置②中要检验产物中有水蒸气,则放入的药品是__________;装置③中要检验产物中有二氧化碳气体,则放入的药品是__________;实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色,A瓶溶液的作用是______________________,B瓶溶液的作用是________________,C瓶溶液的作用是__________________。?【思维建模】解答有关检验SO2和CO2同时存在的思维流程如下:【解析】(1)浓硫酸与木炭共热生成CO2、SO2和H2O,应
先检验水蒸气的存在,因为在验证二氧化碳、二氧化硫
的存在时都需通过溶液,能带出水蒸气;二氧化碳、二
氧化硫都能使澄清的石灰水变浑浊,所以不能先通过澄
清的石灰水来检验二氧化碳的存在,应先检验二氧化硫
的存在并除去二氧化硫后再检验二氧化碳的存在。故检验流程为检验水蒸气→检验并除尽二氧化硫→检验
二氧化碳。(2)检验水蒸气用无水硫酸铜,白色固体遇
水变蓝,则装置②中要检验产物中有水蒸气,放入的药
品是无水硫酸铜粉末;装置③中要检验产物中有二氧化
碳气体,二氧化碳的检验方法为通过澄清的石灰水,使
澄清的石灰水变浑浊,则放入的药品是澄清石灰水;实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色,因此装置A中盛有红色的品红溶液来检验二氧化硫;二氧化硫影响二氧化碳的检验,因此检验二氧化碳前先除尽二氧化硫,装置B中盛有的酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫,而不除去二氧化碳,装置C中的红色的品红溶液是用来证明SO2气体已完全除尽的。答案:(1)④ ② ① ③
(2)无水硫酸铜粉末 澄清石灰水 检验二氧化硫的存在 除去气体中的SO2 证明SO2气体已完全除尽【母题追问】(1)装置B中试剂能否使用氢氧化钠溶液?还可以使用什么试剂?
提示:不能。还可使用溴水。若用氢氧化钠溶液,CO2也被吸收,则无法检验,溴水可以吸收SO2而不影响CO2。 (2)若装置按④①②③连接,得出的结论是什么?
提示:能检测出SO2和CO2,不能检测出H2O。因为装置①中会带出水蒸气,故无法通过②中的现象证明反应有水生成。【方法规律】SO2和CO2的鉴别方法【迁移·应用】
1.(2019·济南高一检测)如图装置可用于收集SO2并验证其某些化学性质,下列说法正确的是 ( )【解析】选B。酸性高锰酸钾溶液能将二氧化硫氧化成硫酸,二氧化硫体现还原性,故A错误;二氧化硫使品红褪色,体现漂白性,故B正确;二氧化硫使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,体现二氧化硫酸性氧化物的性质,不是漂白性,故C错误;溶液变浑浊是SO2与H2S反应生成硫单质,SO2中的+4价硫元素被还原生成0价的单质硫,二氧化硫被还原,说明SO2有氧化性,故D错误。2.实验室可用如图装置(略去部分夹持仪器)制取SO2并验证其性质。(1)盛装70%H2SO4溶液的仪器名称为________。仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若________,则整个装置气密性良好。?(2)装置B的作用之一是通过观察产生气泡的多少判断SO2生成的快慢,其中的液体最好选择________(填代号)。?
a.蒸馏水 b.饱和Na2CO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液 d.饱和NaOH溶液
(3)C试管中的试剂可以验证二氧化硫的氧化性,现象为
___________________________________。?(4)为验证二氧化硫的还原性,充分反应后,取试管D中的溶液分成三份,分别进行如下实验:
方案Ⅰ:向第一份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成;
方案Ⅱ:向第二份溶液中加入品红溶液,红色褪去;方案Ⅲ:向第三份溶液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀。
上述方案合理的是方案________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”);试管D中发生反应的离子方程式为_______。?
(5)装置E的作用是________。装置F中为________溶液。?【解析】(1)根据仪器特点,该仪器名称为分液漏斗,液柱高度保持不变,说明气密性良好;
(2)SO2易溶于水,能与NaOH溶液、Na2CO3溶液反应,但在NaHSO3溶液中溶解度较小,c项正确;
(3)SO2能将S2-氧化,生成硫单质,所以现象为有浅黄色沉淀生成;(4)方案Ⅰ,氯水中加入AgNO3溶液也可得到白色沉淀;方案Ⅱ中二氧化硫和氯水均可使品红褪色;方案Ⅲ中产生沉淀可证明SO2与Cl2发生了氧化还原反应(因溶液显酸性,不会产生BaSO3沉淀,而是BaSO4沉淀),选方案Ⅲ;
(5)E为安全瓶,防止倒吸;装置F起到吸收尾气中SO2的作用,可选用NaOH溶液。答案:(1)分液漏斗 液柱高度保持不变 (2)c (3)有
浅黄色沉淀生成 (4)Ⅲ SO2+Cl2+2H2O====4H++
+2Cl- (5)防止倒吸 NaOH(合理即可)【补偿训练】
(2019·东莞高一检测)检验SO2气体中是否混有CO2气体,可采用的方法是 ( )
A.通过品红溶液
B.通过澄清石灰水
C.先通过NaOH溶液,再通过澄清石灰水
D.先通过酸性KMnO4溶液,再通过澄清石灰水【解析】选D。A项检验的是SO2而不是CO2;B项中不管是否混有CO2,均有白色沉淀;C项中不管是否混有CO2,均无白色沉淀生成;D项在通过酸性KMnO4溶液时混合气体中仅SO2被吸收,再通过澄清石灰水若有白色沉淀,说明混有CO2;若无白色沉淀,说明不混有CO2。综上分析,D正确。知识点二 常见的漂白剂及漂白原理
【重点释疑】
常见的漂白剂及漂白原理【易错提醒】(1)漂白是指使有机色质褪色,漂白剂不一定使无机色质(如KMnO4、CuSO4·5H2O等)褪色,即使能使无机色质褪色,也不称漂白作用(如SO2使KMnO4溶液褪色)。
(2)活性炭的吸附是物理变化,而化合型、氧化型漂白均为化学变化。(3)Na2O2具有漂白性,但通常不用它作漂白剂,因为Na2O2具有较强的腐蚀性。
【思考·讨论】
(1)分别将SO2及Cl2通入品红溶液中并加热,现象有何不同?若分别通入紫色石蕊试液中呢? 提示:(2)将等物质的量的SO2和Cl2同时通入同一品红溶液中,有何现象?请解释原因。
提示:等物质的量的SO2和Cl2同时通入同一品红溶液中,发生反应SO2+Cl2+2H2O====H2SO4+2HCl,失去漂白能力,品红溶液不褪色。【案例示范】
【典例】(2019·聊城高一检测)下列说法正确的是( )
A.SO2具有漂白性,能使品红溶液和酸性KMnO4溶液褪色且
常作食品的漂白剂
B.活性炭、胶体、H2O2、O3等都有漂白性
C.氯气具有漂白性
D.Na2O2也有漂白性,其漂白原理和SO2相似【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)SO2具有还原性,可以使一些具有氧化性的有色溶液褪色。
(2)氯气本身没有漂白性,与水反应生成的次氯酸具有漂白性。【解析】选B。SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为其具有还原性而不是漂白性,且SO2有毒,不能用于食品漂白,A错误;活性炭、胶体具有吸附性,能吸附色素,H2O2、O3、Na2O2等有强氧化性,能氧化色素,B正确,D错误;氯气没有漂白性,C错误。【母题追问】(1)将A中反应后的溶液加热分别有什么现象?
提示:加热褪色后的品红溶液恢复红色,而加热褪色后的酸性KMnO4溶液无明显现象。(2)上题涉及的物质既能用于漂白又能用于杀菌消毒的有哪些?
提示:H2O2、O3、氯气、Na2O2。既能漂白又能杀菌消毒的物质具有(或与水反应产生的物质具有)强氧化性。【迁移·应用】
1.(2019·南京高一检测)能证明SO2具有漂白性的是 ( )
A.酸性KMnO4溶液中通入SO2气体后紫红色消失
B.滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2气体后红色消失
C.品红溶液中通入SO2气体后红色消失
D.溴水中通入SO2气体后橙色消失【解析】选C。SO2气体通入酸性KMnO4溶液后紫红色消失、通入溴水后橙色消失都是利用了SO2的还原性;滴有酚酞的NaOH溶液红色消失,是因为通入的SO2气体与水反应生成酸中和了碱;只有SO2气体通入品红溶液后红色消失,才能证明SO2具有漂白性。2.下列有关SO2的说法错误的是 ( )
A.SO2通入Na2SO3或NaHCO3溶液中能发生反应
B.SO2能使品红溶液褪色是因它具有氧化性
C.给已被SO2褪色的品红溶液加热,可恢复原来的红色
D.SO2使酸性KMnO4溶液褪色体现的是SO2的还原性【解析】选B。SO2可与Na2SO3反应生成NaHSO3,SO2可与NaHCO3溶液反应生成CO2,A正确;SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性,B不正确;SO2的漂白性具有暂时性,故加热可恢复原色,C正确;SO2使酸性KMnO4溶液褪色体现了SO2的还原性,D正确。【补偿训练】
1.下列物质都可用于漂白,但漂白原理与其他三种物质不相同的是 ( )
A.ClO2 B.SO2 C.H2O2 D.NaClO【解析】选B。ClO2、H2O2、NaClO均具有氧化性,具有漂白性,漂白的原理是与有色物质发生氧化还原反应,是永久性的和不可逆的过程;SO2具有漂白性,原理是与有色物质结合成一种无色的不稳定的物质,加热颜色又恢复,因此SO2的漂白是可逆的、非氧化还原反应的、暂时性的过程,答案选B。2.(2018·抚州高一检测)A、B是两种常温下有刺激性气味的气体。将A通入品红溶液中,品红溶液变为无色;将B通入品红溶液中,品红溶液也变为无色。将A通入紫色石蕊溶液中,溶液变为红色;将B通入紫色石蕊溶液中,溶液先变红后褪色。将A和B按1︰1的体积比充分混合,通入品红溶液中,品红溶液不褪色,通入紫色石蕊溶液中,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溶液反应的化学方程式:
______________________________________或
______________________________________。
(3)写出B与NaOH溶液反应的离子方程式:_______
__________________________________________。(4)加热通入A后变为无色的品红溶液,现象是________________________;加热通入B后变为无色的品红溶液,现象是_____________________________。【解析】具有漂白作用,能使品红溶液褪色的气体有
Cl2、SO2、O3等。A气体不能使紫色石蕊溶液褪色,但能
使紫色石蕊溶液变红色,所以A为SO2:?
H2O+SO2 H2SO3;B气体使紫色石蕊溶液先变红后褪色,
为Cl2:H2O+Cl2 HCl+HClO,HCl使紫色石蕊溶液变红,
HClO能使紫色石蕊溶液变为无色。如果将Cl2与SO2等体
积混合通入溶液中,则发生下列反应:Cl2+SO2+2H2O====H2SO4+2HCl,生成的盐酸和硫酸都没有漂白作用,它们只能使紫色石蕊溶液变红。
答案:(1)SO2 Cl2
(2)2NaOH+SO2(少量)====Na2SO3+H2O
NaOH+SO2(过量)====NaHSO3
(3)2OH-+Cl2 Cl-+ClO-+H2O
(4)溶液变为红色 无明显变化【素养提升】
为了美观,生活中常常将一些生活用品漂白。 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的溶液只是变红,而通Cl2的溶液先变红后褪色。
为了探索比较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分别通到干燥的品红试纸上,发现红色试纸均不褪色;
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中漂白后的溶液,发现前者恢复红色,并产生刺激性气味气体,后者不能;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。
(1)由实验a可以得到什么结论?
(2)由实验a、b可以得到什么结论?
(3)由实验c、d可以得到什么结论?【解析】实验a说明干燥的SO2和Cl2均无漂白性;实验b说明在水的参与下SO2、Cl2具有漂白性;实验c说明HClO的漂白性稳定,SO2的漂白性不稳定,实验d说明SO2不能漂白所有有机色质。答案:(1)SO2和Cl2本身都没有漂白性。
(2)起漂白作用的分别是SO2和Cl2与水反应后的产物H2SO3和HClO。
(3)H2SO3只能与某些有机色质发生化合反应,生成不稳定的无色物质,产物受热分解再放出SO2;HClO能与很多有机色质发生氧化还原反应,生成物较稳定。【课堂回眸】
课件116张PPT。第2课时
浓硫酸的性质 酸雨及其防治一、硫酸与硫酸根离子的检验
1.稀硫酸
硫酸是强酸,具有酸的通性。
【做一做】写出下列反应的离子方程式:
(1)稀硫酸与活泼金属反应,如Zn:__________________。Zn+2H+====Zn2++H2↑(2)稀硫酸与金属氧化物反应,如CuO:
__________________。
(3)稀硫酸与碱反应,如NaOH: _____________。
(4)稀硫酸与部分盐反应,如Na2CO3:
______________________。?
CuO+2H+====Cu2++H2OOH-+H+====H2O +2H+====CO2↑+H2O2.浓硫酸的特性
(1)吸水性与脱水性。
①实验探究变黑刺激性气味脱水性②对比氢、氧元素按水的组成比物质中含有H2O物质中不含有H2O,但含有氢元素和氧元素作干燥剂气体中的水分【微思考】
浓硫酸能使蓝色胆矾变为白色,该过程体现了浓硫酸的脱水性还是吸水性?
提示:体现了吸水性。浓硫酸的吸水性是指浓硫酸吸收现成的水分子(如气体、液体中的水分子,吸收固体中的结晶水等)。(2)强氧化性。
①实验探究有气泡产生逐渐变为无色紫色石蕊溶液逐渐变为红色溶液变为蓝色Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O②强氧化性的表现3.硫酸的用途
(1)重要的化工原料,实验室必备的重要试剂。
(2)工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
(3)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。4. 的检验
检验 的正确操作方法:
被检液 取清液 有无白色沉淀产生
(判断有无 )。
先加稀盐酸的目的是_________________________。防止 、 、Ag+干扰【巧判断】
(1)用BaCl2溶液鉴别 和 。 ( )
提示:×。BaCl2溶液与 和 反应都生成白色
沉淀,要鉴别必须再加入足量盐酸,白色沉淀溶解的为
,不溶解的为 。(2)稀硫酸没有氧化性,一般不能发生氧化还原反应。
( )
提示:×。稀硫酸中氢元素具有弱氧化性,可以与活泼金属发生氧化还原反应。(3)铜片溶于热的浓硫酸,体现了浓硫酸的酸性和强氧化性。 ( )
提示:√。铜片溶于热的浓硫酸,生成硫酸铜和SO2,分别体现了酸性和强氧化性。二、酸雨及其防治
1.酸雨的形成
(1)形成酸雨的主要物质:___________。
(2)SO2的来源:___________________的大量燃烧。硫的氧化物煤和石油等化石燃料(3)形成过程:
写出有关化学方程式:
途径一:___________________________________;
途径二:___________________________________。 2SO2+O2 2SO3,SO3+H2O====H2SO4SO2+H2O H2SO3,2H2SO3+O2====2H2SO42.酸雨的危害与防治【情境·思考】
酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中,吸收并溶解了空气中的二氧化硫等物质,形成了pH低于5.6的酸性降水。我国三大酸雨区包括:西南酸雨区、华中酸雨区、华东沿海酸雨区。燃煤中加入适量石灰石或生石灰起到“固硫”的作用,可以有效减少酸雨,你知道原理是什么吗?提示:燃煤中加入适量石灰石或生石灰发生反应:
CaCO3 CaO+CO2↑,CaO+SO2 CaSO3,
2CaSO3+O2====2CaSO4,减少SO2的排放,可以有效减少
酸雨。 知识点一 浓硫酸的强氧化性
【重点释疑】
1.浓硫酸强氧化性的本质
浓硫酸具有强氧化性是因为硫酸分子中+6价的硫元素具有很强的得电子能力。2.浓硫酸强氧化性的体现【知识拓展】区分浓硫酸和稀硫酸的方法【思考·讨论】
(1)过量的铜与一定量的浓硫酸反应时,硫酸能否全部参加反应?为什么?提示:不能。Cu是不活泼金属,只能与浓硫酸反应,与稀硫酸不反应,当过量Cu与一定量浓硫酸反应时,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐减小,反应进行到一定程度时,浓硫酸变为稀硫酸,反应自动停止,硫酸不可能全部参加反应。
(2)如果用过量的锌代替铜与一定量的浓硫酸反应,生成气体的成分有哪些?
提示:锌首先与浓硫酸发生反应:Zn+2H2SO4(浓)==== ZnSO4+SO2↑+2H2O,随着反应的进行,硫酸的浓度减小,锌还会与稀硫酸进一步反应,Zn+H2SO4(稀)====ZnSO4 +H2↑,故生成的气体为SO2和H2的混合气体。【案例示范】
【典例】(2019·衡水高一检测)某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况,用如图所示装置进行有关实验。请回答:(1)装置A中发生反应的化学方程式为___________。?
(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体,这种液体是________,其作用是______________________。?(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后,关闭止水夹K并移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有气体产生,此时B中现象是_____________。?
B中应放置的液体是(填字母)________。?
a.水 b.酸性KMnO4溶液
c.浓溴水 d.饱和NaHSO3溶液【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)明确浓硫酸的强氧化性。
(2)Cu与浓硫酸反应过程中H2SO4的浓度对反应的影响。【解析】(1)Cu可与浓硫酸发生反应:Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)因为SO2是污染性气体,不
能排入大气中,故D中试管口放置的棉花中应浸有碱性
溶液,吸收剩余的SO2,防止污染空气。(3)余热使反应
继续进行时,生成的多余气体可贮存于B,压强增大使液
体进入长颈漏斗,为减少SO2的溶解,B内应为饱和NaHSO3
溶液。答案:(1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)碱液(其他合理答案均可) 吸收多余的二氧化硫,防止污染空气
(3)B装置瓶中液面下降,而长颈漏斗中液面上升 d【母题追问】(1)金属锌能否用来验证反应结束后的烧瓶中剩余的硫酸?对于用量有没有要求?
提示:能。应加入过量的锌,因金属锌能够与稀硫酸反应放出氢气,同时也能与硫酸铜反应,故应该加入过量的锌。(2)第(4)问①中加入硫酸铁能否使铜片完全溶解?
提示:能。三价铁离子具有氧化性,铜片能与硫酸铁反应而使铜片溶解。【方法规律】浓硫酸与不活泼金属或非金属反应的有关规律
(1)反应要加热,否则不反应。
(2)还原产物一般是SO2,一般金属被氧化为高价态的硫酸盐,非金属被氧化为高价态的氧化物或含氧酸。(3)浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性,而与非金属反应时,只表现强氧化性。
(4)浓硫酸与不活泼金属反应时,随着反应的进行,硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应就停止。【迁移·应用】
1.(2019·株洲高一检测)浓硫酸在使下列物质的转化中,既表现出氧化性,又表现出酸性的是 ( )
A.Cu→CuSO4 B.C→CO2
C.蔗糖→“黑面包” D.Fe2O3→Fe2(SO4)3【解析】选A。浓硫酸在反应中表现出酸性时硫元素
的化合价不变,硫元素仍以 形式存在;浓硫酸表现
出氧化性时硫元素的化合价降低。由以上反应可知,
C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O中硫元素的化合
价降低,表现氧化性;Fe2O3+3H2SO4====Fe2(SO4)3+3H2O中
硫元素的化合价不变,表现酸性;蔗糖→“黑面包”时浓硫酸表现脱水性,同时发生反应C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O,又表现氧化性;而Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,有一部分硫元素化合价降低,一
部分硫元素化合价不变,所以浓硫酸在A反应中既表现
了酸性,又表现了氧化性。
2.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。下列实验不合理的是 ( )A.上下移动①中铜丝可控制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.为确认有CuSO4生成,向①中加水,观察颜色 【解析】选D。上下移动铜丝可以控制铜与浓硫酸的接触与分离,从而可以控制反应生成SO2的量,A项正确;SO2可使品红溶液褪色,B项正确;SO2与NaOH溶液反应,③中选用NaOH溶液吸收SO2,防止污染空气,C项正确;铜与浓硫酸反应后①中溶液显蓝色即可证明有CuSO4生成,无需向其中加水,D项错误。【补偿训练】
1.(2019·济宁高一检测)下列叙述正确的是 ( )
A.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥H2、O2、NH3等气体,但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体
B.浓硫酸与C的反应中,浓硫酸只表现强氧化性C.把足量铜粉投入含2 mol H2SO4的浓硫酸中,得到的气体体积标准状况下为22.4 L
D.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸,是因为铁、铝不与浓硫酸反应
【解析】选B。浓硫酸具有吸水性,但由于其具有强氧化性和酸性,故不能用来干燥具有还原性的气体和碱性气体(NH3),A错误;浓硫酸与S、C等非金属单质反应时,由于没有盐生成,故只表现强氧化性,B正确;Cu与浓硫酸反应时,浓硫酸浓度逐渐降低,当降到一定程度变为稀硫酸时,反应自行停止,故产生的SO2不足22.4 L,C错误;利用浓硫酸的强氧化性而使Fe、Al钝化,可以用铁、铝容器来盛放浓硫酸,钝化属于化学变化,D错误。2.加热条件下浓硫酸能将木炭粉氧化成CO2,本身被还原成SO2。试用如图所示的装置设计一个实验,来验证上述反应所产生的各种产物。(1)这些装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是(填装置的编号):________→________→ ________→________。
(2)实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是______________,
B瓶溶液的作用是_______________________,
C瓶溶液的作用是_______________________。(3)装置②中所加固体药品是________,可验证的产物是________________,确定装置②在整套装置中位置的理由是______________________。
(4)装置③中所盛溶液是________,可验证的产物是________。【解析】(1)浓硫酸与木炭反应产物是SO2、CO2和H2O。
由于①、③中装的都是溶液,气流经过后一定会带出水
蒸气,必须先验证产物中的水蒸气,然后再验证二氧化
硫和CO2,由于二氧化硫和CO2都能与石灰水反应,使澄清
石灰水变浑浊,因此必须先验证和除去二氧化硫后再验
证CO2,由此可以得出连接顺序应当是④②①③。(2)A
瓶中品红溶液褪色,可证明产物中有二氧化硫,C瓶溶液不褪色说明进入C瓶的气体中已没有二氧化硫,从而推断出B瓶溶液的作用是氧化吸收从A瓶出来的全部二氧化硫,因而C瓶溶液的作用是确认这时气流中二氧化硫已被B瓶溶液全部吸收。(3)因为②是验证水蒸气的,比较熟悉的是白色无水硫酸铜粉末遇水变蓝。(4)由于从①中C瓶出来的气流中已确定没有二氧化硫,③中盛澄清石灰水,用来验证气流中的CO2。答案:(1)④ ② ① ③
(2)验证产物中有SO2气体 将产物中SO2气体全部氧化吸收 确认产物中SO2已被B瓶溶液全部吸收
(3)无水硫酸铜 水蒸气 由于产物通过装置①③时会带出水蒸气,所以装置②必须在装置①③之前
(4)澄清石灰水 CO2?【素养提升】
某公路上两辆罐车在行驶时不慎追尾,导致其中一辆罐车内装的浓硫酸发生泄漏。现场几名工人在公路上铺洒石灰。一辆汽车正在向泄漏有浓硫酸的沟渠里灌注液态石灰。 (1)现场使用石灰处理,这是利用的什么性质?写出反应的化学方程式。(科学探究与创新意识)
(2)能否使用自来水进行稀释来处理现场?(科学态度与社会责任)
(3)生活生产中常用铁质容器储存和运输浓硫酸,是不是常温下铁不能与浓硫酸反应?请解释原因。(科学探究与创新意识)(4)能否用水清洗储存浓硫酸的铁罐?请解释原因。(科学探究与创新意识)
【解析】(1)铺洒石灰利用了硫酸的酸性,石灰和浓硫
酸发生复分解反应;(2)直接浇水稀释浓硫酸会放出大
量热,会造成二次伤害,且稀硫酸会对周边环境造成更
大的污染,对周围植物也有害。(3)常温下铁与浓硫酸
反应,在铁表面形成致密的氧化膜,隔绝铁与浓硫酸的
接触,发生钝化。(4)用水清洗储存浓硫酸的铁罐时,浓
硫酸稀释放热,温度升高,铁与硫酸反应,造成铁罐腐蚀。答案:(1)铺洒石灰利用了硫酸的酸性,石灰和浓硫酸发生复分解反应,化学方程式为Ca(OH)2+H2SO4====CaSO4+2H2O。
(2)不能 直接浇水稀释浓硫酸会放出大量热,会造成二次伤害,且稀硫酸会对周边环境造成更大的污染,对周围植物也有害。(3)铁质容器储存和运输浓硫酸,不是常温下铁不能与浓硫酸反应,而是发生反应在铁的表面形成致密的氧化膜,隔绝铁与浓硫酸的接触,发生钝化。
(4)不能 用水清洗储存浓硫酸的铁罐时,浓硫酸稀释放热,温度升高,铁与硫酸反应,造成铁罐腐蚀。知识点二 的检验
【重点释疑】
的检验
(1)检验方法:
被检液 取清液 有无白色沉
淀(判断有无 )(2)原理:
①先加稀盐酸的目的:防止 、 、Ag+的干扰。
②过程中可能发生反应的离子方程式:
+2H+====H2O+CO2↑, +2H+====H2O+SO2↑,
Ag++Cl-====AgCl↓, +Ba2+====BaSO4↓。【思考·讨论】
(1)向某溶液中只加可溶性钡盐,不酸化,产生白色沉淀
能否说明溶液中含有 ?
提示:不能。若溶液中含有 、 会与钡盐反应产
生BaCO3、BaSO3白色沉淀。 (2)如向待测液中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再
加稀盐酸白色沉淀不溶解,能否说明溶液中含有 ?
提示:不能。若溶液中含有Ag+时也会产生同样的现象:
Ag++Cl-====AgCl↓(白色)。【案例示范】
【典例】A～D等4种物质存在如下转化关系(反应条件,部分产物未标出)。
若A是正盐,焰色反应为黄色,B是能使品红溶液褪色的气体。按要求回答问题:(1)根据信息用化学式代替字母完成上述流程图。
(2)如何通过实验验证你对B的推断?
(3)将红热的炭插入D的浓溶液中,会不会反应?若反应,D表现什么性质?
(4)检验某溶液中是否含D中阴离子的方法是什么?
(5)若A为单质,如何改变实现上述变化?【解析】(1)根据“B是能使品红溶液褪色的气体”可
知B是SO2气体,则C是SO3,D是硫酸。A是正盐且能与硫酸
反应放出SO2,其阴离子必然是亚硫酸根离子,同时A焰
色反应为黄色,由此判断A为Na2SO3;(2)SO2气体通入品
红溶液中红色褪去,加热又恢复红色;(3)加热条件下炭
与浓硫酸可以发生反应,浓硫酸表现强氧化性;(4)取少量该溶液于试管中,加足量盐酸酸化,未见白色沉淀
产生;再加少量BaCl2溶液,如果出现白色沉淀,则证明
有 ;(5)硫单质与氧气在点燃条件下反应生成SO2,
可实现上述变化。
答案:(1)
(2)将SO2气体通入品红溶液中红色褪去,加热又恢复红
色。
(3)可以反应,浓硫酸表现强氧化性。
(4)取少量该溶液于试管中,加足量盐酸酸化,未见白色
沉淀产生;再加少量BaCl2溶液,如果出现白色沉淀,则
证明有 。(5)硫单质与氧气在点燃条件下反应生成SO2,可实现上述变化。
【迁移·应用】
酸雨被人们称为“天堂的眼泪”或“空中死神”,具有很大破坏力。目前,我国的酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、江西以及沿海的福建、广东等省,占我国国土面积的30%。现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下:分析数据,回答下列问题: (1)①雨水样品的pH变化的原因是什么?(科学探究与创新意识)
②如何用实验验证①中变化原因?(证据推理与模型认知)③如果将刚取样的上述雨水和自来水混合,pH将如何变化,原因是什么?(科学探究与创新意识)
(2)减少酸雨产生的途径有哪些?(科学态度与社会责任)
【解析】(1)①酸雨放置时pH变小,其原因是雨水中的
H2SO3被空气中氧气氧化所致:SO2+H2O H2SO3,
2H2SO3+O2====2H2SO4。②可以通过检验不同时间的雨水
中 的浓度大小确定2H2SO3+O2====2H2SO4的发生。分
别取2 mL 0 h和3 h的雨水于试管中,加入盐酸酸化,再
加入足量的BaCl2溶液,盛有3 h的雨水的试管中溶液更浑浊,说明 的浓度大;③雨水和自来水混合,应考
虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应:H2SO3+HClO====H2SO4
+HCl(或SO2+2H2O+Cl2====H2SO4+2HCl)。因此雨水与自
来水混合后溶液pH将变小。(2)减少酸雨的产生需减少
SO2的排放,将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化),
燃料脱硫、固硫,开发不含硫的新能源(如氢能、核能
等),都是有力措施。答案:(1)①雨水中存在反应SO2+H2O H2SO3,
2H2SO3+O2====2H2SO4,酸性增强,pH变小;②分别取2 mL
0 h和3 h的雨水于试管中,加入盐酸酸化,再加入足量
的BaCl2溶液,盛有3 h的雨水的试管中溶液更浑浊,说
明 的浓度大,说明2H2SO3+O2====2H2SO4的发生;③变
小,自来水使用Cl2消毒,含有Cl2和HClO,与雨水混合发生反应H2SO3+HClO====H2SO4+HCl(或SO2+2H2O +Cl2====H2SO4+2HCl,酸性增强,pH变小。
(2) ①少用煤作燃料;②燃料脱硫;③开发新能源。
【补偿训练】
1.已知X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖粉末变黑。A与X反应的转化关系如图所示,其中反应条件及部分产物均已略去,则下列有关说法正确的是 ( )A.X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的强氧化性
B.若A为铁,则足量A与X在室温下即可完全反应
C.若A为碳单质,则将C通入少量的澄清石灰水中,一定可以观察到有白色沉淀产生
D.工业上,B转化为D的反应条件为高温、常压、使用催化剂【解析】选D。X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖粉末
变黑,则X是硫酸,D和水反应生成硫酸,则D是三氧化硫,
B和氧气反应生成三氧化硫,则B是二氧化硫。浓硫酸
使蔗糖变黑的现象主要体现了它的脱水性,A错误;若A
是铁,常温下,铁与浓硫酸发生钝化现象,所以铁不能完
全溶解,B错误;若A是碳单质,浓硫酸和碳单质反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,二氧化碳和少量氢氧化钙反应生成可溶性的碳酸氢钙,C错误;工业上,二氧化硫转化为三氧化硫的反应条件为高温、常压、使用催化剂,D正确。
2.某亚硫酸钠试剂已部分被氧化。为确定它的纯度,要进行如下实验:①称取样品W1 g;②将样品溶解;③给溶液加入稍过量的盐酸酸化的BaCl2溶液;④过滤、洗涤、干燥沉淀,称其质量为W2 g。试回答:
(1)BaCl2要用盐酸酸化的原因是什么?
(2)BaCl2溶液要稍过量的原因是什么?
(3)判断操作③是否完成的方法是什么?
(4)判断沉淀是否洗净的方法是什么?
(5)列式计算Na2SO3的纯度。
【解析】(1)BaCl2与Na2SO3反应也会生成BaSO3白色沉淀,干
扰实验。(2)加入稍过量的BaCl2目的是使 完全沉淀。
(3)操作③是为了使 完全沉淀,只要检验溶液中有无
即可。(4)沉淀可以吸附溶液中的Cl-,若沉淀洗涤干净,则
检验不出Cl-。(5)最后沉淀为BaSO4,由硫元素守恒可知
n(Na2SO4)=n(BaSO4)= mol,m(Na2SO3)=W1 g-m(Na2SO4)=
W1 g-( ×142) g,则Na2SO3纯度为(1- )×100%。答案:(1)防止BaSO3沉淀的产生而引起误差。
(2)使样品中的 完全转化为BaSO4沉淀。
(3)将混合液静置,取上层清液少许,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则操作③完成。(4)取最后一次洗涤液少许,滴加AgNO3溶液,若无沉淀
出现,则已洗净,反之则未洗净。
(5)n(Na2SO4)=n(BaSO4)= mol,m(Na2SO3)=W1 g-
m(Na2SO4)=W1 g-( ×142) g,则Na2SO3纯度为
(1- )×100%。【课堂回眸】
【核心整合】
1.硫及其化合物的转化转化方程式如下:
S+H2 H2S
S+O2 SO2
2H2S+O2 2S+2H2O
2SO2+O2 2SO3
SO2+2H2S====3S↓+2H2OSO2+H2O H2SO3
SO3+H2O====H2SO4
2H2SO3+O2====2H2SO4
2NaOH+H2SO3====Na2SO3+2H2O
2NaOH+H2SO4====Na2SO4+2H2O
2Na2SO3+O2====2Na2SO42.主干知识点拨
(1)除去附着在试管内壁上的硫,除了用热的NaOH溶液,还可以用CS2,但不能用酒精。
(2)SO2的性质:
①SO2使含有酚酞的NaOH溶液褪色,表现SO2酸性氧化物的性质;
②使品红溶液褪色,表现SO2的漂白性;③能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,表现SO2的还原性;
④SO2与H2S反应,表现SO2的氧化性;
⑤SO2和Cl2等体积混合通入溶液中,漂白性不但不增强,反而消失。(3)把SO2气体通入BaCl2溶液中,没有沉淀生成,但若通入NH3或加入NaOH溶液,或把BaCl2改成Ba(NO3)2均有白色沉淀生成,前两者生成BaSO3沉淀,后者生成BaSO4沉淀。(4)①浓硫酸和Cu(足量)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时,随反应进行,反应停止,酸不能反应完。
②Zn和浓硫酸的反应,开始生成SO2,随反应进行,硫酸浓度变小,产物发生变化生成H2。
(5)C与浓硫酸反应产物的确定应按以下流程进行:无水CuSO4确定水→品红溶液确定SO2→酸性KMnO4溶液除去SO2→品红溶液检验SO2是否除净→澄清石灰水检验CO2。【素养迁移】
1.下列转化不能一步实现的是 ( )
A.S→H2S B.S→SO3
C.H2SO4→SO2 D.Na2SO3→SO2【解析】选B。S与H2反应生成H2S,A正确;S与O2反应只能生成SO2,SO2再与O2反应才能生成SO3,B错误;C.H2SO4与Cu、C等反应生成SO2,C正确;D.Na2SO3与H2SO4等强酸反应生成SO2,D正确。2.亚硫酸钠中+4价的硫既有氧化性又有还原性。现有试剂:氯水、硫化钠溶液、亚硫酸钠溶液、稀硫酸、氢氧化钠溶液。
(1)要证明亚硫酸钠溶液具有还原性,应选用什么试剂?会观察到什么现象?写出反应的离子方程式。(2)要证明亚硫酸钠溶液具有氧化性,应选用什么试剂?会观察到什么现象?写出反应的离子方程式。
(3)如何通过实验证明亚硫酸钠已被氧化?(试剂不限)
【解析】根据氧化还原反应的特点,要证明Na2SO3有还
原性,则应加入氧化性试剂,反之,要加入还原性试剂。
Na2SO3与Na2S在酸性条件下反应生成单质S,碱性条件下
不反应。通过验证亚硫酸钠溶液中是否含有 ,即可
确定其是否被氧化。答案:(1)氯水 氯水褪色 +Cl2+H2O==== +2Cl-+2H+
(2)硫化钠溶液、稀硫酸 有淡黄色沉淀生成
6H++ +2S2-====3S↓+3H2O
(3)取少量亚硫酸钠溶液于试管中,加足量盐酸酸化,未见白色沉淀产生;再加少量BaCl2溶液,如果出现白色沉淀,则亚硫酸钠已被氧化3.无水亚硫酸钠隔绝空气加热到600 ℃便开始分解,分解产物是硫化钠和另外一种固体。某学生将无水亚硫酸钠受热后的试样溶于水制成浓溶液,用如图所示的实验装置进行实验,他向试样溶液中逐滴加入稀盐酸,根据实验现象判断固体试样含有什么成分。 (1)根据氧化还原反应的原理分析无水亚硫酸钠受热分
解的另一种固体是什么?
(2)如果加热温度在600 ℃以上,再向所得固体的试样
溶液中缓缓滴加稀盐酸至足量,观察到CuSO4溶液中出
现黑色沉淀(CuS),试分析其他装置中可能出现的现象。
(3)若加入了足量的稀盐酸后,品红溶液和CuSO4溶液中
仍无明显的现象发生,原因是什么?【解析】(1)根据“Na2SO3分解生成Na2S+另一种固体”,
可从硫元素化合价变化进行分析,另一种固体中硫元素
的化合价应高于+4价,所以这种固体是Na2SO4,化学方程
式是4Na2SO3 Na2S+3Na2SO4;(2)温度高于600 ℃时,
Na2SO3开始分解,所得固体可能是Na2SO3、Na2S等的混合
物。滴入稀盐酸时, 、S2-可在酸性条件下转化为单质硫。根据“硫酸铜中出现黑色沉淀”可得出,从烧瓶
中出来的气体为H2S,没有SO2放出。所以试样溶液出现
的现象是有淡黄色沉淀生成并有气泡冒出。发生反应
为 +2S2-+6H+====3S↓+3H2O,S2-+2H+====H2S↑,由
于无SO2生成故品红溶液不褪色。(3)品红溶液和硫酸
铜溶液中都没有明显现象,说明在烧瓶中没有放出SO2,也没有放出H2S,进而可推出,加热后的固体试样中所含亚硫酸钠和硫化钠的物质的量之比恰好等于1∶2,在酸性溶液中两者恰好完全反应,不产生H2S和SO2。
答案:(1)Na2SO4
(2)试样溶液中有淡黄色沉淀生成,并有气泡冒出;品红溶液中有气泡但不褪色
(3)加热后固体中所含Na2SO3和Na2S的物质的量之比等于1∶2,在酸性溶液中恰好生成S,不产生H2S和SO2【补偿训练】
1.在下列反应中硫元素只表现氧化性的是 ( )
A.2Al+3S Al2S3
B.S+2H2SO4(浓) 2H2O+3SO2↑
C.H2S H2+S
D.3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O【解析】选A。A项,该反应中硫的化合价由0价变为-2价,所以只体现氧化性,正确;B项,该反应中硫的化合价由0价、+6价变为+4价,所以硫体现氧化性和还原性,错误;C项,该反应中硫的化合价由-2价变为0价,所以硫只体现还原性,错误;D项,该反应中硫的化合价由0价变为-2价、+4价,所以硫体现氧化性和还原性,错误。2.下列离子方程式或化学方程式正确的是 ( )
A.SO2通入少量NaClO溶液中:SO2+ClO-+H2O==== +Cl-
+2H+
B.足量的SO2通入Na2CO3溶液中: +SO2====CO2+
C.铁与硫混合加热:2Fe+3S Fe2S3
D.浓硫酸与FeS混合:FeS+H2SO4(浓)====FeSO4+H2S↑【解析】选A。在溶液中ClO-能将SO2氧化为 ,本身
被还原为Cl-,A项正确;溶液中通入足量SO2,应生成
,B项错误;铁与硫反应只能生成FeS,C项错误;
浓硫酸具有强氧化性,能将H2S氧化,D项错误。课堂检测·素养达标
1.下列说法不正确的是 ( )
A.硫是一种淡黄色能溶于水的固体
B.硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和地下水里
C.硫是黑火药的主要成分
D.一些动、植物体内也含有硫元素
【解析】选A。硫是一种淡黄色固体,不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳,是黑火药的主要成分。自然界中硫元素广泛存在于海洋、大气和地壳中,乃至动、植物体内,火山喷发时,地壳中的硫元素会随之进入大气和水中。
【补偿训练】
(2019·海口高一检测)下列说法正确的是 ( )
A.硫质脆,微溶于酒精和二硫化碳
B.硫与氢气反应,体现了硫的还原性
C.硫与铁粉和铜粉分别反应,都可生成二价金属硫化物
D.从硫的化合价角度分析,单质硫既具有氧化性又具有还原性
【解析】选D。A项,硫微溶于酒精,易溶于二硫化碳,错误;B项,S与H2反应生成H2S,体现了S的氧化性,错误;C项,Fe与S反应生成FeS,Fe为+2价,Cu与S反应生成Cu2S,Cu为+1价,错误;D项,硫单质中硫元素为0价,位于中间价态,既有还原性又有氧化性,正确。
2.葡萄酒是以葡萄为原料酿造的一种果酒。其营养丰富,保健作用明显。有人认为,葡萄酒是最健康最卫生的饮料之一。它有调整新陈代谢的功能,促进血液循环,防止胆固醇增加。下图是某品牌葡萄酒及说明书,我们可以看到“食品添加剂:二氧化硫”。下列有关SO2的描述正确的是 ( )
A.SO2属于非法添加剂,不该添加到葡萄酒中
B.SO2具有还原性,少量的SO2可防止葡萄酒氧化变质
C.SO2具有还原性,不能用浓硫酸干燥
D.SO2可以使酸性KMnO4溶液褪色,体现了它的漂白性
【解析】选B。适量的SO2可防止葡萄酒氧化,可作为添加剂,A项错误,B项正确;SO2中S为+4价,硫酸中的S为+6价,为相邻价态,不会发生氧化还原反应,C项错误;SO2使酸性KMnO4溶液褪色,发生氧化还原反应,体现SO2的还原性,D项错误。
【补偿训练】
下列物质中,不能使品红溶液褪色的是 ( )
A.Cl2 B.HCl C.SO2 D.活性炭
【解析】选B。Cl2可与水反应生成HCl和HClO,HClO具有强氧化性、漂白性,可使品红溶液褪色;SO2具有漂白性、活性炭具有吸附性,都可使品红溶液褪色。
3.(2019·菏泽高一检测) 下列说法中不正确的是 ( )
A.SO2和CO2均有毒
B.SO2和CO2均能跟澄清石灰水反应,并有白色沉淀生成
C.SO2具有漂白性,但遇石蕊溶液却不能使其褪色
D.SO2和Cl2均能使品红溶液褪色
【解析】选A。CO2是无毒气体,A项错误;SO2、CO2作为酸性氧化物,与澄清石灰水反应现象相同,都能看到先有沉淀,然后沉淀溶解,B项正确;SO2能使石蕊溶液变红,但不能使其褪色,C项正确;SO2和氯水均有漂白性,可使品红溶液褪色,D项正确。
4.SO2溶于水后所得溶液的性质是 ( )
A.有氧化性,无还原性,无酸性
B.有氧化性,有还原性,有酸性
C.有还原性,无氧化性,无酸性
D.有还原性,无氧化性,有酸性
【解析】选B。SO2溶于水得到的亚硫酸具有酸性,亚硫酸中 S为+4价,是中间价态,既有氧化性,又有还原性。
5.某化学兴趣小组从新闻中得知,管理部门从两种南瓜子中检出二氧化硫;于是查阅资料得知:二氧化硫是食品加工过程中常用的漂白剂、防腐剂和抗氧化剂。不法商贩常常采用加热硫黄的方法来熏制食品,达到漂白的目的。
(1)根据所学知识可以采用什么方法检测漂白过程使用了SO2?
(2)SO2作防腐剂和抗氧剂体现SO2的什么性质?
(3)写出采用加热硫黄的方法熏制食品时发生反应的化学方程式。
【解析】(1)SO2漂白后得到的无色物质不稳定,受热分解,恢复原色。(2)SO2具有还原性,可用作抗氧化剂。(3)硫黄在加热条件下与氧气反应生成SO2。
答案:(1)取漂白后的物质加热,若恢复原色,则采用SO2进行漂白
(2)还原性 (3)S+O2SO2
课堂检测·素养达标
1.化学与环境密切相关,下列有关说法正确的是 ( )
A.酸雨是pH小于7的雨水
B.CO2、SO2都会导致酸雨的形成
C.CO2属于大气污染物
D.开发新能源能够有效控制酸雨
【解析】选D。酸雨的pH<5.6,A错; SO2会导致酸雨的形成,CO2不会导致酸雨,B错;CO2是空气成分之一,不属于大气污染物,但其含量过高会导致温室效应,C错;开发新能源能够有效控制SO2的排放,进而减少酸雨,D正确。
2.下列各物质中,常温下能持续发生反应,且产生大量气体的是 ( )
A.铁跟浓硫酸 B.碳跟稀硫酸
C.铜跟浓硫酸 D.铁跟稀硫酸
【解析】选D。铁在浓硫酸中发生钝化,碳与稀硫酸不反应,铜与浓硫酸常温下不反应,常温下铁跟稀硫酸反应生成氢气。
【补偿训练】
在如图的实验装置中,实验开始一段时间后,对看到的现象叙述不正确的是
( )
A.苹果块会干瘪 B.胆矾晶体表面有白斑
C.小试管内有晶体析出 D.pH试纸变红
【解析】选D。A、B、C项中浓硫酸显示吸水性,D项中浓硫酸显示脱水性,使pH试纸变黑。
3.(2019·湛江高一检测) 国家为了规范管理危险品,颁布了《危险化学品目录》,其中硫酸是危险品,且是三类易制毒。经营硫酸,除了要有危险化学品经营许可证,还要办理三类易制毒,下列关于硫酸性质的描述中,正确的是
( )
A.浓硫酸有氧化性,稀硫酸无氧化性
B.由于浓硫酸具有吸水性,故可用来与蔗糖反应做“黑面包”实验
C.稀硫酸与铁、铝反应,浓硫酸在常温下不与铁、铝反应
D.浓硫酸与Cu的反应中有少量黑色固体生成,可能是CuO
【解析】选D。浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸中H+具有氧化性,A项错;浓硫酸可将有机物中H、O两种元素按水的组成比脱去,使蔗糖炭化变黑而成“黑面包”,表现了浓硫酸的脱水性,B项错;浓硫酸在常温下可将铁、铝氧化,在其表面形成致密的氧化物薄膜而钝化,C项错。
4.（2019·北京高考改编）化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。用如下装置（夹持、加热仪器略）制备SO2，将足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反应。
（1）浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是______________________。
（2）试剂a是______________________。
【解析】(1)铜和浓硫酸在加热的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）由于反应时逸出的SO2气体可能带出少量硫酸，所以试剂a应为除杂试剂，可用饱和NaHSO3溶液。
答案：（1）Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
（2）饱和NaHSO3溶液
【补偿训练】
实验证明铜在低温下不能和O2发生反应,也不能和稀硫酸共热发生反应。
(1)工业上是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断地通入空气来制取CuSO4溶液的。铜屑在此状态下发生一系列什么反应?写出反应的化学方程式。
(2)利用铜和浓硫酸在加热条件下也能制备CuSO4溶液,在该反应中硫酸表现什么性质?氧化剂与还原剂的物质的量之比是多少?写出反应的化学方程式。
(3)试分析以上两种方法哪种好?说明原因。
【解析】(1)在稀硫酸存在的条件下,Cu与O2反应后的产物CuO迅速溶解在热的稀硫酸中生成CuSO4;(2)在加热条件下铜与浓硫酸反应,Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+ SO2↑+2H2O,硫酸表现酸性(生成CuSO4)和氧化性(生成SO2),氧化剂(H2SO4)与还原剂(Cu)的物质的量之比为1∶1;(3)第二种方法是在加热条件下铜与浓硫酸反应,浓硫酸会被还原为SO2,其利用率降低且生成的气体有毒,故第一种方法好。
答案:(1)Cu与O2反应生成的CuO迅速溶解在热的稀硫酸中生成CuSO4,反应的化学方程式为2Cu+O22CuO、CuO+H2SO4(稀)CuSO4+H2O。
(2)酸性和氧化性,1∶1,Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。
(3)第一种方法好。①制得相同质量的产品,第一种方法消耗的硫酸少;②第二种方法生成SO2,会造成大气污染;③第一种方法节约能源。
课时素养评价 十七
浓硫酸的性质 酸雨及其防治
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题 4分,共40分)
1.酸雨能造成多方面的危害,下列说法中与酸雨有直接关系的是 ( )
①造成植物死亡
②造成土壤酸化
③使湖泊富营养化,鱼类死亡
④危害建筑设施
⑤危害桥梁和电缆
A.②③ B.③④⑤ C.①③⑤ D.①②④⑤
【解析】选D。酸雨的危害是多方面的,但水体富营养化是由于水中N、P元素含量增高的缘故,与酸雨无关。酸雨能使湖泊的酸性增强,鱼类因不适应也会死亡。
2.实验室有两瓶硫酸,分别是浓硫酸和稀硫酸,但由于同学的粗心将标签弄混了,请你帮助该同学选择区分的既简单又可靠的方法 ( )
A.与铜片反应
B.与石蕊溶液反应
C.用玻璃棒各蘸少许涂在纸上
D.加入锌片看是否有气体生成
【解析】选C。常温下浓硫酸和稀硫酸都不能与铜反应,无法区别。向两种酸中加入锌片二者都反应:浓硫酸反应产生SO2,稀硫酸产生H2,可以区别,但不是最简单、最好的方法。只有C是利用了浓硫酸有脱水性而稀硫酸没有脱水性来区别,方法简单。
3.在下列生成二氧化硫的反应中,反应物中的含硫物质被氧化的是 ( )
A.硫在空气中燃烧
B.铜片与浓硫酸共热
C.红热的木炭与浓硫酸反应
D.亚硫酸钠与稀硫酸反应
【解析】选A。A中含硫物质被氧化,硫元素的价态升高;B、C选项浓硫酸中的硫元素化合价降低;D项中硫元素的价态不变。
4.(2019·聊城高一检测)浓硫酸有许多重要的性质,在与含有水分的蔗糖作用过程中未表现出的性质是 ( )
A.酸性 B.脱水性
C.吸水性 D.强氧化性
【解析】选A。浓硫酸与含有水分的蔗糖作用的过程中,首先表现出吸水性;放出的热量促使浓硫酸将蔗糖脱水炭化,表现出脱水性;生成的炭又与浓硫酸发生氧化还原反应产生CO2、SO2等气体,使体积迅速膨胀。可见整个过程中浓硫酸未表现酸性。
【补偿训练】
下列事实与浓硫酸表现出的性质(括号中)的对应关系正确的是 ( )
A.在空气中敞口久置的浓硫酸,溶液质量增大(难挥发性)
B.在加热条件下铜与浓硫酸反应(强氧化性、酸性)
C.蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的碳生成(吸水性)
D.浓硫酸可用来干燥某些气体(脱水性)
【解析】选B。在空气中敞口久置的浓硫酸,浓硫酸会吸收空气中的水蒸气而使溶液质量增大,表现了其吸水性;浓硫酸使蔗糖炭化,表现了脱水性;浓硫酸可干燥某些气体表现了吸水性。
5.为了检验某溶液中是否含有硫酸根离子,下列操作最合理的是 ( )
A.先加氯化钡溶液,再加盐酸
B.先用盐酸酸化,再加氢氧化钡溶液
C.先用盐酸酸化,再加氯化钡溶液
D.用氯化钡溶液
【解析】选C。检验硫酸根离子时常用Ba2+,但是需要排除C、S、Ag+的影响,C和S可以通过将溶液酸化排除影响,Ag+也可以通过将溶液酸化排除影响,所以通常先用盐酸酸化溶液,排除C、S、Ag+的影响以后,再用氯化钡溶液检验硫酸根离子。
6.硫黄在空气中燃烧生成气体甲,甲溶于水得溶液乙,向乙溶液中滴加溴水,溴水褪色,乙转化为丙。在丙溶液中加入Na2S生成气体丁,把丁通入乙溶液中得到沉淀戊。甲、乙、丙、丁、戊均含有硫元素,则它们分别是
( )
A.SO3、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B.SO2、H2SO3、H2SO4、SO2、SO3
C.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3
D.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
【解析】选D。题目中所述的变化过程可表示为
硫黄甲乙丙丁戊
由题意可推出:甲是SO2,乙是H2SO3,丙是H2SO4,丁是H2S,戊是S。
【补偿训练】
已知SO2可与Na2SO3溶液发生下列反应:Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3。欲除去SO2中混有的少量的SO3气体,可使气体通过 ( )
A.澄清石灰水 B.饱和NaHSO3溶液
C.水 D.饱和NaHCO3溶液
【解析】选B。SO2、SO3都能与石灰水反应,故A项错。SO3+2NaHSO3Na2SO4+H2O+
2SO2↑,而SO2不与NaHSO3反应,故B项正确。SO2在水中溶解性为1∶40,故C项错误。SO2+NaHCO3NaHSO3+CO2,消耗了SO2,生成的CO2为新的气体杂质,故D项错误。
7.(2019·滁州高一检测)下列叙述或操作中正确的是 ( )
A.稀释浓硫酸时,将浓硫酸沿着量筒壁慢慢地注入盛有水的量筒中,并不断搅拌
B.浓硫酸具有氧化性,稀硫酸无氧化性
C.浓硫酸不慎沾到皮肤上,立即用大量水冲洗
D.浓硫酸与铜的反应中,被氧化和被还原物质的物质的量之比为1∶2
【解析】选C。稀释浓硫酸时,不能在量筒中进行;浓硫酸和稀硫酸都有氧化性,只是被还原的元素不同,浓硫酸中是+6价S,而稀硫酸中是H+;浓硫酸与铜的反应中,被氧化和被还原物质的物质的量之比为1∶1。
8.硫的氧化性不如氧强,在下列叙述中不能说明这一事实的是 ( )
A.S+O2SO2,O2是氧化剂,硫是还原剂
B.硫是淡黄色固体,O2是无色气体
C.氢硫酸放置在空气中易变浑浊(2H2S+O22S↓+2H2O)
D.S与Cu反应只生成Cu2S(硫化亚铜),而O2与Cu反应生成CuO
【解析】选B。S与O2化合时,O2作氧化剂,硫作还原剂,说明氧的氧化性比硫强。不同单质的氧化性强弱与单质存在状态无必然联系。氢硫酸放置在空气中易变浑浊,是氧将硫置换出来。不同的氧化剂在相同条件下与同一变价金属反应,将金属氧化成高价的氧化剂的氧化性比将金属氧化成低价的氧化剂的氧化性强。
【补偿训练】
(2019·广州高一检测)5 mL物质的量浓度为18 mol·L-1的硫酸中加入足量铜片并加热,充分反应。下列说法正确的是 ( )
A.有0.09 mol的硫酸被还原
B.有0.045 mol的硫酸被还原
C.充分反应后体系无硫酸剩余
D.消耗的铜的质量一定小于2.88 g
【解析】选D。浓硫酸与铜可发生氧化还原反应,而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时,随着反应进行,硫酸逐渐消耗,其浓度也逐渐下降,当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此,参加反应的硫酸实际量要比理论计算值小。据题n(H2SO4)=0.005 L×18 mol·L-1=0.09 mol,参加反应的硫酸n(H2SO4)<0.09 mol,被还原的硫酸小于0.045 mol,参加反应的铜小于2.88 g。
9.X射线检查是用X射线诊断疾病的方法,分普通检查、特殊检查和造影检查,可从不同角度观察脏器的形态及功能改变 。已知BaSO4作为造影剂用于X射线检查,而BaSO3不能。BaSO4、BaSO3都难溶于水,但BaSO3可溶于稀酸。
又知道,三氯化铁与二氧化硫能发生下列反应:2FeCl3+SO2+2H2OFeCl2+FeSO4+4HCl。在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中通入一定量的SO2,有白色沉淀生成,由此得出的结论中正确的是 ( )
A.白色沉淀是BaSO3
B.无法确定白色沉淀的成分
C.白色沉淀是BaSO3和BaSO4的混合物
D.FeCl3被SO2还原为FeCl2
【解析】选D。由题意知BaSO3不能在酸性溶液中存在,而Fe3+可以将SO2氧化为S,自身被还原为Fe2+,故沉淀为BaSO4,故只有D正确。
【互动探究】(1)如何用实验证明三氯化铁与二氧化硫发生了反应?
提示:取少量反应后的溶液于试管中,加足量盐酸酸化,再加少量BaCl2溶液,如果出现白色沉淀,则说明反应发生了。
(2)如何通过实验验证白色沉淀是否含有BaSO3?
提示:取少量白色沉淀于试管中,加足量盐酸,若白色沉淀不溶解,则说明白色沉淀无BaSO3,若白色沉淀部分或全部溶解且有刺激性气味气体产生,则说明白色沉淀中有BaSO3。
10.已知①Zn+H2SO4(稀)ZnSO4+H2↑、②Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O。下列说法不正确的是 ( )
A.浓硫酸和稀硫酸均有氧化性,所以硫酸是氧化性酸
B.过量的Zn在浓硫酸中反应可得SO2和H2
C.Zn与稀硫酸反应的氧化产物是ZnSO4
D.不管是浓硫酸还是稀硫酸,若反应过程中被还原的H2SO4物质的量相等,则生成气体的物质的量相等
【解析】选A。从反应方程式知浓硫酸和稀硫酸均有氧化性,但稀硫酸不是氧化性酸,A项错误;过量的Zn在浓硫酸中反应先生成SO2,硫酸变稀后生成H2,B项正确;Zn分别与浓硫酸和稀硫酸的反应中,有1 mol H2SO4被还原时分别生成1 mol SO2和1 mol H2,D项正确。
【补偿训练】
如图是硫酸试剂标签上的部分内容,据此下列说法正确的是 ( )
A.该硫酸试剂的物质的量浓度为18.4 mol·L-1
B.该硫酸与等体积的水混合所得溶液的质量分数小于49%
C.50 mL该H2SO4中加入足量的铜片并加热,被还原的H2SO4的物质的量为0.46 mol
D.2.7 g Al与足量的该硫酸反应可得到标准状况下的H2 3.36 L
【解析】选A。A项,c==18.4 mol·L-1;B项,等体积水的质量小于浓硫酸的质量,故混合所得溶液的质量分数大于49%;C项,由Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O可知,当0.05 L×18.4 mol·L-1=0.92 mol的H2SO4完全参加反应时,被还原的H2SO4为0.46 mol,由于反应后期,H2SO4浓度减小,稀硫酸与Cu不反应,则被还原H2SO4的物质的量小于0.46 mol;D项,Al遇浓硫酸“钝化”。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
11.(14分)如图表示淡黄色固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体,B和C的相对分子质量之比为4∶5,化合物D是重要的工业原料。
(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式?______________________;?
(2)写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式?__________________;?
(3)写出一个由D生成B的化学方程式?____________________________;?
(4)将5 mL 0.10 mol·L-1的E溶液与10 mL 0.10 mol·L-1的NaOH溶液混合,写出反应的离子方程式?________________________。?
【解析】淡黄色固体A可能为S,则B为SO2,E为H2SO3,根据B和C的相对分子质量之比为4∶5,可知C为SO3,则D为H2SO4。
答案:(1)H2+SH2S
(2)H2SO3+2H2S3S↓+3H2O
(3)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
或Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(4)H2SO3+2OH-S+2H2O
12.(16分)在如图所示的转化关系中,已知B、D都是淡黄色固体,A与D反应生成离子化合物,回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A________;F________;H________。?
(2)C的俗名为________。?
(3)写出下列转化的化学方程式:
B→C:______________________________________;?
E→F:______________________________________。?
【解析】解答此题的关键是“B、D都是淡黄色固体”,在中学阶段,常见的淡黄色固体有S、Na2O2、AgBr,而由图中“ABO2”,则可推断A为Na,B为Na2O2,由A和D反应生成离子化合物,D应为S,二者反应生成Na2S。
答案:(1)Na SO3 Na2SO4
(2)苛性钠、火碱或烧碱
(3)2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
2SO2+O22SO3
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题7分,共14分)
13.(2019·洛阳高一检测)下列变化的原理相似的是 ( )
①浓硫酸和浓盐酸在空气中敞口放置时浓度均减小
②二氧化硫和氯气均能使品红溶液褪色
③二氧化硫能使品红溶液、氯水褪色
④常温下浓硫酸用铁制容器存放,加热条件下浓硫酸能与木炭反应
⑤浓硫酸能在白纸上写字,氢氟酸能在玻璃上刻字
⑥二氧化碳、二氧化硫使澄清石灰水变浑浊
A.只有②③④ B.只有④⑥
C.只有③④⑥ D.全部
【解析】选B。浓硫酸吸水,浓盐酸挥发,导致浓度均减小,二者原理不同,①错误;二氧化硫与品红化合为无色物质,氯气和水反应生成的次氯酸能氧化品红,二者原理不同,②错误;二氧化硫能还原Cl2,使氯水褪色,二氧化硫与品红化合生成无色物质,褪色原理不同,③错误;浓硫酸能使Fe钝化,加热条件下浓硫酸与木炭反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,都体现浓硫酸的强氧化性,④正确;浓硫酸具有脱水性,氢氟酸能腐蚀玻璃,原理不同,⑤错误;二氧化硫、二氧化碳遇澄清石灰水分别生成亚硫酸钙、碳酸钙沉淀,原理相同,⑥正确。
14.(2019·日照高一检测)X(盐)和Y(酸)反应,可放出有气味的气体Z,Z跟过量NaOH溶液反应又得到X,Z氧化的最终产物为气体W,气体W溶于水又得到Y,则X和Y是 ( )
①Na2S和稀硫酸 ②Na2SO3和盐酸 ③Na2S和盐酸 ④Na2SO3和稀硫酸
A.只有① B.①② C.②③ D.①④
【解析】选D。①Na2S和稀硫酸反应生成H2S气体,H2S与过量NaOH溶液反应能生成Na2S;H2S与O2反应先生成SO2,在催化剂作用下继续被氧化,最终生成SO3,SO3溶于水生成H2SO4,符合题中转化关系。②Na2SO3和盐酸反应生成SO2气体,SO2与过量NaOH溶液反应能生成Na2SO3;SO2在催化剂作用下被O2氧化生成SO3,SO3溶于水生成H2SO4,不符合题中转化关系。③Na2S和盐酸反应生成H2S气体,H2S与过量NaOH溶液反应能生成Na2S;H2S与O2反应先生成SO2,继续被氧化,最终生成SO3,SO3溶于水生成H2SO4,不符合题中转化关系。④Na2SO3和稀硫酸反应生成SO2气体,SO2与过量NaOH溶液反应生成Na2SO3;SO2在催化剂作用下被O2氧化生成SO3,SO3溶于水生成H2SO4,符合题中转化关系。
【补偿训练】
(2019·海淀区高一检测)将一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L-1的浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体Y 33.6 L(在标准状况下)。将反应后的溶液稀释到1 L,测得溶液的c(H+)=0.1 mol·L-1,则下列叙述不正确的是 ( )
A.气体Y是SO2和H2的混合物
B.气体Y中SO2和H2的体积比为4∶1
C.反应中共消耗锌97.5 g
D.反应中共转移电子3 mol
【解析】选B。Zn和浓硫酸反应生成SO2,随着反应的进行,浓硫酸的浓度降低,变成稀硫酸,此时生成H2。反应消耗H2SO4的物质的量为18.5 mol·L-1×0.1 L-
0.05 mol·L-1×1 L=1.8 mol
根据得失电子守恒得:
ZnZn2+,SSO2,2H+H2。
此时生成1.5 mol气体,则转移电子为3 mol,反应掉的Zn为1.5 mol。
m(Zn)=65 g·mol-1×1.5 mol=97.5 g,
n(SO2)=1.85 mol-0.05 mol-1.5 mol=0.3 mol,
n(H2)=1.5 mol-0.3 mol=1.2 mol。
故混合气体中n(SO2)∶n(H2)=0.3∶1.2=1∶4。
二、非选择题(本题包括1小题,共16分)
15.某课外活动小组的同学在实验室做锌与浓硫酸反应的实验时,两位同学提出以下见解:
为了验证甲、乙两同学的判断是否正确,丙同学设计了如图所示的实验装置(锌与浓硫酸共热时产生的气体为X,且该反应装置已略去):
试思考:
(1)乙同学认为反应产生氢气的理由是什么?
(2)丙同学在安装好装置后,必不可少的一步操作是什么?
(3)装置B的作用是什么?加入的试剂是什么?
(4)可以证明气体X中含有氢气的实验现象是什么?
(5)如果撤去装置B,是否还能判断气体X中含有氢气?
【解析】解题时应根据题目要求,整体分析可行性的思路或程序。为确定有SO2产生,可在A中加入品红溶液,然后利用酸性KMnO4溶液将其除去;为确定有H2产生,需用H2还原CuO,检验生成物H2O,但必须先用装置B中的液体干燥气体,这样整体思路就清晰了。
答案:(1)反应过程中H2SO4被消耗,且有水生成,故硫酸的浓度减小而锌与稀硫酸反应可生成氢气
(2)检验装置气密性 (3)吸收水蒸气 浓硫酸
(4)装置C中黑色粉末变红,装置D中白色粉末变成蓝色
(5)不能 混合气体通过酸性KMnO4溶液时会带出水蒸气,干扰生成物水的检验
【补偿训练】
(2019·北京昌平高一检测)SO2是国内外允许使用的一种食品添加剂,在食品工业中发挥着护色、防腐、漂白和抗氧化的作用。我国对于SO2的添加量有明确规定(如图所示)。
某研究小组用图装置对市售黄花菜中的SO2进行测定。其中,溶液X为黄花菜进行充分浸泡后所得浅黄色浸泡液,Y为加入的试剂。(Y的浓度及体积均未标出)查阅资料发现,在水溶液中正四价硫元素主要以S形式存在,且SO2与S化学性质相似。因此,该小组同学将SO2的测定问题转化为溶液中S的测定。
(1)结合化学知识解释浸泡液X中存在S的原因是__________________。?
(2)甲同学预测可用Na2S溶液验证X中是否含有S,该预测应用的是Na2S的________性。查阅资料发现该反应较为复杂,因此未做进一步验证。?
(3)乙同学为验证X中是否含有S,进行了实验ⅰ:
实验序号
试剂Y
现象
ⅰ
酸性KMnO4溶液
①
根据实验ⅰ的现象得出结论:X中含有S。实验ⅰ的现象是______________,?
S在反应后转化为________________________。?
(4)丙同学认为也可以用H2O2溶液来验证X中是否含有S,进行了实验ⅱ:
实验序号
操作
现象
ⅱ
a.向X中加入适量H2O2溶液,振荡
无明显现象
b.继续滴加________,振荡
无明显现象
c.再滴加________,振荡
白色沉淀
通过实验ⅱ可证明X中含有S,在上表填出操作b、c中滴加试剂的化学式。
(5)丁同学认为丙的实验方案不严谨,设计了对比实验ⅲ,证明了X中含有S。实验ⅲ的方案是(从操作、现象、结论方面描述)?______________________。?
(6)为测定市售黄花菜中SO2的含量,进行实验ⅳ:
实验序号
操作
ⅳ
a.将50克黄花菜研碎,用一定浓度氢氧化钠溶液浸泡;
b.加稀硫酸酸化;
c.加入淀粉指示剂;
d.用浓度为0.01 mol·L-1的I2溶液滴定,消耗0.01 mol·L-1的I2溶液5.00 mL。
查阅资料发现:碘元素的常见价态有-1,0,+1,+3,+5,+7。
①将黄花菜用氢氧化钠溶液浸泡的目的是(用化学方程式表示)?____________
__________________________________________________________________。?
②写出滴定反应的化学方程式_____________________________________。?
③该市售黄花菜中SO2残留量是________毫克/千克。?
【解析】(1)浸泡液X中存在S的原因是SO2与H2O反应产生H2SO3,H2SO3可电离产生H+和S。(2)因为Na2S与S可以发生反应:2S2-+S+6H+3S↓+3H2O,该反应中Na2S作还原剂。(3)X中含有的S既有氧化性,又有还原性,所以与酸性KMnO4溶液反应,溶液会褪色,发生的反应为5S+2Mn+6H+ 5S+2Mn2++3H2O。S在反应后转化为S。(4)X中含有S,加入适量H2O2溶液后,发生反应为S+H2O2S+H2O,再向溶液中加入稀盐酸,没有反应发生,再加BaCl2溶液,由白色沉淀产生,所以操作b、c中滴加的试剂为盐酸和BaCl2溶液。(5)实验ⅲ的方案是取溶液X,滴加盐酸,再滴加氯化钡溶液,不产生白色沉淀,结合实验ⅱ,证明X中有S。(6)①将黄花菜用氢氧化钠溶液浸泡是为了除去黄花菜中SO2,反应的化学方程式:SO2+2NaOHNa2SO3+H2O。②用浓度为
0.01 mol·L-1的I2溶液滴定市售黄花菜中的萃取液,滴定反应的化学方程式:Na2SO3+I2+H2ONa2SO4+2HI。③用浓度为0.01 mol·L-1的I2溶液滴定,消耗0.01 mol·L-1的I2溶液5.00 mL,结合反应方程式:Na2SO3+I2+H2ONa2SO4+2HI, n(SO2)=n(Na2SO3)=n(I2)==5×10-5 mol,市售黄花菜中SO2残留质量是5×10-5 mol×64 g·mol-1=3.2×10-3 g。所以市售黄花菜中SO2含量=(3.2×10-3 g×1 000)÷=64毫克/千克。
答案:(1)SO2与H2O反应产生H2SO3,H2SO3可电离产生H+和S
(2)还原 (3)褪色 S
(4)盐酸 BaCl2溶液
(5)取溶液X,滴加盐酸,再滴加氯化钡溶液,不产生白色沉淀,结合实验ⅱ,证明X中有S
(6)①SO2+2NaOHNa2SO3+H2O
②Na2SO3+I2+H2ONa2SO4+2HI
③64
课时素养评价 十六
自然界中的硫 二氧化硫的性质
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题7分,共42分)
1.电视剧《老中医》在卫视上映,并且引起广泛关注。剧中陈宝国所饰演的翁泉海为我们展示了中医中药的博大精深。中医用药讲究十八反和十八畏,其中有“硫黄原是火中精,朴硝一见便相争”,硫黄即硫单质。下列有关硫单质的说法中不正确的是 ( )
A.硫是一种淡黄色的固体
B.试管内壁上的硫黄可用二硫化碳清洗
C.过量的硫跟铁反应生成Fe2S3,表现了硫单质的还原性
D.硫在空气中燃烧生成二氧化硫,发出淡蓝色火焰
【解析】选C。A项,硫是一种黄色或淡黄色固体,正确;B项,硫溶于二硫化碳,正确;C项,硫与铁反应时,硫得电子作氧化剂,但反应产物为FeS,表现了硫的氧化性,错误;D项,硫在空气中燃烧生成二氧化硫,发出淡蓝色火焰,正确。
【易错提醒】(1)不论氧气是否过量,硫在氧气或空气中燃烧都只能生成SO2,不能生成SO3。
(2)硫单质与变价金属反应时生成低价态金属硫化物,氯气与变价金属反应时生成高价态金属氯化物,反应产物均与反应物的用量无关,故氧化性:Cl2>S。
【补偿训练】
下列化合物能用相应元素的单质直接化合生成的是 ( )
①CuS ②FeS ③Al2S3 ④Fe2S3 ⑤Cu2S
⑥FeCl2 ⑦H2S ⑧FeCl3
A.②③⑤⑦⑧ B.①④⑥⑦
C.②③⑤⑥⑦ D.④⑥⑦⑧
【解析】选A。硫与Cu或Fe等变价金属反应只能生成低价态的Cu2S或FeS,而不能生成CuS或Fe2S3;氢气与硫在加热条件下可发生反应:H2+SH2S。
2.火法炼铜是以黄铜矿精矿为主要原料,生产中会产生大量的SO2气体。某冶炼厂利用炼铜产生的SO2生产硫酸,变废为宝,化害为利。其原理是
( )
A.利用了SO2的水溶性,将SO2直接通入水中
B.利用了SO2的氧化性,将SO2直接通入水中
C.利用了SO2的氧化性,使其与O2反应而转化为SO3,再与水反应
D.利用了SO2的还原性,使其与O2反应而转化为SO3,再与水反应
【解析】选D。利用SO2的还原性,使SO2与O2反应生成SO3,SO3再与水反应生成H2SO4。
【补偿训练】
1.(2019·唐山高一检测)关于SO2的叙述中正确的是 ( )
A.在有的反应中显示氧化性,在有的反应中显示还原性
B.是酸性氧化物,溶于水得稳定的亚硫酸
C.SO2气体通入NaOH溶液一定得到Na2SO3
D.SO2气体通入BaCl2溶液中,能生成白色沉淀
【解析】选A。亚硫酸不稳定,易分解,B项错;SO2和NaOH反应还可能生成NaHSO3,C项错;SO2和BaCl2溶液不反应,D项错。
2.(2019·长沙高一检测)下列溶液中能够区别SO2和CO2气体的是 ( )
①石灰水 ②H2S溶液 ③酸性KMnO4溶液 ④氯水 ⑤品红溶液
A.①②③ B.②③④ C.②③④⑤ D.全部
【解析】选C。SO2、CO2都能与石灰水反应生成沉淀,现象相同,①不能区别;SO2可与H2S反应:2H2S+SO23S↓+2H2O,CO2不能与H2S反应,②可区别;SO2具有还原性,可使③④褪色,而CO2不能,③④可以区别;SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色,CO2不能,⑤可以区别。
3.关于SO2,下列变化和其相应性质对应关系不正确的是 ( )
A.品红溶液褪色——漂白性
B.导致酸雨——酸性氧化物
C.酸性高锰酸钾溶液褪色——漂白性
D.通入H2S溶液中变浑浊——氧化性
【解析】选C。SO2具有漂白性,能够和某些有色物质结合生成无色物质,但是不能漂白酸碱指示剂,能使品红溶液褪色,A正确;SO2具有酸性氧化物的通性,空气中的二氧化硫能够与水反应生成亚硫酸,在空气中氧化为硫酸,随雨水落下形成酸雨,二氧化硫是导致酸雨的原因,B正确;SO2具有还原性,被氧化剂氧化为SO3或硫酸,所以能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C错误;二氧化硫中的硫元素化合价处于+4价,具有弱氧化性,通入H2S溶液中变浑浊,反应方程式为2H2S+SO23S↓+2H2O,二氧化硫表现的是氧化性,D正确。
4.(2019·安庆高一检测)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滴有酚酞的NaOH溶液 ⑤淀粉碘溶液
A.①④ B.①②③
C.②③⑤ D.②③④
【解析】选C。解答本题首先要理解SO2与有色试剂作用的化学反应原理,然后根据SO2具有酸性、漂白性、还原性的性质逐项分析。SO2使品红溶液褪色,是由于H2SO3与有色物质化合生成了无色物质;SO2使酸性KMnO4溶液、溴水、淀粉碘溶液褪色,是由于SO2具有还原性,能分别将KMnO4、Br2、I2还原;SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,是由于SO2与NaOH发生反应:SO2+2NaOHNa2SO3+H2O。
3.(2019·洛阳高一检测)下列离子方程式正确的是 ( )
A.向NaOH溶液中通入少量的SO2:SO2+OH-HS
B.向氯水中通入少量的SO2:Cl2+SO2+2H2O4H++2Cl-+S
C.将SO2通入饱和的NaHCO3溶液中:2H++CH2O+CO2↑
D.将SO2通入BaCl2溶液中:SO2+H2O+Ba2+BaSO3↓+2H+
【解析】选B。A应为SO2+2OH-S+H2O;C应为2HC+SO2S+2CO2+H2O;D不反应。
4.已知①2H2S+SO23S↓+2H2O ②S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O ③3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O。
则下列说法正确的是 ( )
A.①说明SO2能与酸反应,故SO2具有碱性氧化物的通性
B.②若改用稀硫酸,则放出H2
C.②和③说明硫具有两性元素的性质
D.上述反应说明硫既有氧化性又有还原性
【解析】选D。①反应为氧化还原反应,SO2表现氧化性,A错;S能与浓硫酸反应,但不能与稀硫酸反应,B错;单质硫既可以发生氧化反应使化合价升高,也可以发生还原反应使化合价降低,即硫处于中间价态,既有氧化性又有还原性,C错。
【互动探究】(1)反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比是多少?
提示:2∶1。由方程式知H2S被氧化得到氧化产物S,SO2被还原得到还原产物S,故氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1。
(2)从硫元素的化合价分析上述含硫化合物中只有还原性的是哪些物质?
提示:H2S。当元素处于该元素的最低价态时只有还原性。
【补偿训练】
对于反应:3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O,下列说法中正确的是 ( )
A.硫是氧化剂,KOH是还原剂
B.反应中共转移8 mol电子
C.还原剂和氧化剂的质量比是2∶1
D.根据该反应可用热的强碱溶液洗去试管内壁上的硫单质
【解析】选D。反应中硫元素的化合价发生如下变化:
硫元素由0→-2、+4价,故S既是氧化剂又是还原剂,还原剂和氧化剂的质量比是1∶2,故A、B、C错误;该反应生成可溶于水的盐,故可用热的强碱溶液洗去试管内壁上的硫单质,D正确。
5.下图所示的是验证二氧化硫性质的微型实验,a、b、c、d是浸有相关溶液的棉球。将浓硫酸滴入装有亚硫酸钠固体的培养皿中生成SO2。
关于此实验的“现象”“解释或结论”以及对应关系均正确的是 ( )
选项
现象
解释或结论
A
a处橙色褪去
非金属性:Br>S
B
b处变为红色
二氧化硫与水反应生成酸性物质
C
c处变为蓝色
二氧化硫具有一定的氧化性
D
d处红色先
褪去后恢复
二氧化硫具有漂白性且漂白性不稳定
【解析】选B。浓硫酸和亚硫酸钠反应生成SO2,SO2具有还原性,能把溴水还原,所以a处橙色褪去,说明SO2的还原性强于溴离子的,但不能说明Br和S的非金属性强弱,A错误;SO2是酸性氧化物,溶于水生成亚硫酸,溶液显酸性,所以b处变为红色,B正确;C.SO2不能把碘化钾氧化生成单质碘,因此c处不可能变为蓝色,C错误;D.SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,加热后才能恢复到原来的颜色,D错误。
【补偿训练】
下列实验报告记录的实验现象正确的是 ( )
【解析】选C。SO2通入酚酞溶液中,溶液呈酸性,酚酞溶液颜色无变化,仍为无色;SO2通入品红溶液中,能使溶液变为无色;SO2通入氯水和BaCl2的混合液中, SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl,H2SO4+BaCl2BaSO4↓+2HCl;SO2通入NaOH和BaCl2的混合液中,SO2+2NaOHNa2SO3+H2O,Na2SO3+BaCl2BaSO3↓+2NaCl。
6.(2019·黄冈高一检测)向FeCl3和BaCl2的酸性混合溶液中通入SO2气体,有沉淀生成,此沉淀是 ( )
A.BaSO4 B.FeS
C.BaSO3 D.S
【解析】选A。因为Fe3+具有较强的氧化性,在酸性条件下可将SO2氧化: 2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+,进而发生反应:Ba2++SBaSO4↓,故所得沉淀为BaSO4。
二、非选择题(本题包括2小题,共28分)
7.(12分)(2019·聊城高一检测)为了探究Cl2、SO2同时通入H2O中发生的反应,某校化学兴趣小组同学设计了如图所示的实验装置。
(1)该化学兴趣小组的同学为制取Cl2、SO2气体,采用Na2SO3与70%的硫酸为原料制取SO2,采用MnO2和浓盐酸(12 mol·L-1)为原料制取Cl2。在此实验中,F仪器的作用是?________________________________________________;?
(2)D装置中主要反应的离子方程式为?______________________。?
(3)为验证通入D装置中的气体是Cl2过量还是SO2过量,兴趣小组的同学准备了以下试剂:
①氯化铁溶液 ②氯化亚铁溶液 ③硫氰化钾溶液 ④品红溶液
若Cl2过量,取适量D中溶液滴加至盛有________(选填一个序号)试剂的试管内,再加入________(选填一个序号)试剂。产生的现象是_____________________。?
若SO2过量,取适量D中溶液滴加至盛有________(选填一个序号)试剂的试管内,产生的现象是________________________。?
【解析】(1)由实验装置可知,气体发生装置B产生的气体用饱和食盐水进行除杂净化,可知B装置为制取Cl2装置,则A装置为制取SO2的装置,因SO2易溶于水,故F仪器的作用为防倒吸。
(2)将Cl2和SO2同时通入水中时,Cl2将SO2氧化生成H2SO4,Cl2被还原为HCl。
(3)若Cl2过量,则在D中溶液内除含H2SO4、HCl外,还含有剩余Cl2及HClO,具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,故可选择②③进行检验;若SO2过量,则在D中溶液内会含有SO2、H2SO3,SO2具有漂白性和还原性,故可选用④进行检验。
答案:(1)防倒吸
(2)Cl2+SO2+2H2O4H++S+2Cl-
(3)② ③ 溶液呈红色
④ 红色褪为无色
8.(16分)据官方数据可知工业、生活中煤的使用是造成酸雨的主要原因。
某化学兴趣小组为了探究燃煤排放气体的成分,该小组成员将气体通入澄清石灰水,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入发现浑浊液又变澄清。
(1)由此可对气体的成分提出什么猜想?
(2)为了验证猜想,该小组设计实验加以探究:
该小组同学按如图所示装置,将气体从a端通入,则:
①B中应该装什么试剂?
②A、C中品红溶液的作用分别是什么?
③通过该实验,该小组同学观察到以下三个实验现象:
A中品红溶液褪色;C中品红溶液不褪色;D中澄清石灰水变浑浊。则气体的成分是什么?
【解析】(1)根据所学知识,能使澄清石灰水先变浑浊又变澄清的气体只有CO2和SO2,所以提出的猜想是猜想1:气体为CO2;猜想2:气体为SO2;猜想3:气体为CO2和SO2的混合气体。
(2)要验证气体的成分,必须先验证SO2是否存在,并利用SO2的还原性,用酸性KMnO4溶液除尽,再检验CO2气体的存在,以防SO2干扰CO2的检验。
答案:(1)气体为CO2;气体为SO2;气体为CO2和SO2的混合气体
(2)①酸性KMnO4溶液 ②A:验证混合气体中是否含有SO2;C:验证SO2是否除尽
③CO2和SO2的混合气体
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题7分,共14分)
9.(2019·济宁高一检测)SO2和Cl2均可用于工业漂白,对于二者的说法正确的是
( )
A.利用SO2的漂白性可使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.漂白粉是一种混合物,其有效成分是Ca(ClO)2
C.为便于储存和使用,可用液氯代替氯水漂白干燥棉布上的有色物质
D.为增强漂白效果,可将等物质的量的SO2和Cl2混合使用以达到增强漂白效果的目的
【解析】选B。A项,二氧化硫与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应,体现二氧化硫具有还原性,错误;B项,漂白粉的主要成分为氯化钙、次氯酸钙,有效成分为次氯酸钙,正确;C项,液氯不具有漂白性,则不能用液氯代替氯水漂白干燥棉布上的有色物质,错误;D项,等物质的量的SO2和Cl2混合反应生成盐酸和硫酸,无漂白效果,错误。
10.(2019·西城区高一检测)将一定量的SO2通入FeCl3溶液中,取混合溶液,分别进行下列实验,能证明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应的是(已知: K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)遇Fe2+产生蓝色沉淀) ( )
操作
现象
A
加入NaOH溶液
有红褐色沉淀
B
加入Ba(OH)2溶液
有白色沉淀
C
加入酸性KMnO4溶液
紫色褪去
D
加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液
有蓝色沉淀
【解析】选D。将一定量的SO2通入FeCl3溶液中,加入NaOH溶液有红褐色氢氧化铁沉淀生成,过程中没有化合价变化,不是氧化还原反应,A错误;加入Ba(OH)2溶液,有白色沉淀,可能是由于氢氧化钡和过量的二氧化硫反应生成亚硫酸钡沉淀,所以不能证明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,B错误;加入酸性KMnO4溶液,紫色褪去,因为二氧化硫具有还原性能够还原酸性高锰酸钾,即使二氧化硫与三价铁离子不发生氧化还原反应,也可使其溶液褪色,所以不能证明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,C错误;加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液生成Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀),则可证明溶液中存在二价铁离子,说明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,D正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共16分)
11.(2019·泰安高一检测)某实验小组欲探究SO2和Cl2能否发生反应,设计如图所示的实验装置进行实验。
(1)装置A中的反应为2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,反应中的氧化剂是哪种物质?生成71 g Cl2转移的电子的物质的量是多少?
(2)装置B中蘸有NaOH溶液的棉花的作用是什么?
(3)打开A、C装置a的活塞,一段时间后关闭活塞。待反应完全后,小组同学又继续做如下实验。
①甲同学取适量B中溶液于试管中,向其中滴加少量AgNO3溶液,有白色沉淀生成。甲同学由此认为SO2和Cl2发生了反应。
你是否同意甲同学的结论,为什么?
②乙同学在装置A、B间增加一个装有饱和食盐水的洗气瓶,然后再按甲同学的方法即可得到正确结论。你是否同意乙同学的结论,为什么?
③丙同学取适量B中溶液于试管中,向其中滴加少量溶液X,有白色沉淀生成,则可得出结论,即SO2与Cl2同时通入水中,可以发生反应。你认为溶液X是什么?
【解析】(1)化合价升高的元素失电子,作还原剂,化合价降低的元素作氧化剂,装置A中的反应为2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,反应中的氧化剂是KMnO4,生成氯气5 mol×71 g·mol-1=355 g,电子转移10 mol,则生成71 g Cl2转移的电子是2 mol。(2)氯气、SO2,污染空气,不能随意排放,需要用氢氧化钠吸收,装置B中蘸有NaOH溶液的棉花的作用是进行尾气处理,防止污染空气。(3)①二氧化硫和氯气发生氧化还原反应生成了氯化氢,氯离子遇到银离子生成白色沉淀。向其中滴加少量AgNO3溶液,有白色沉淀生成。甲同学由此认为SO2和Cl2发生了反应的依据是氯气被还原为氯离子;但A中生成的Cl2中混有HCl,干扰氯离子的检验;②在A、B间增加一个洗气瓶,用饱和食盐水除去HCl,但当Cl2过量时,Cl2与水反应生成HCl,干扰氯离子的检验;③二氧化硫被氯气氧化为硫酸,结合硫酸根离子检验证明二氧化硫和氯气发生了反应。丙同学取适量B中溶液于试管中,向其中滴加少量溶液X(含钡离子),且不能和二氧化硫发生反应,氯化钡溶液可以检验硫酸根离子的存在,证明二氧化硫和氯气发生了反应,故溶液X可以为BaCl2溶液。
答案:(1)KMnO4 2 mol
(2)尾气处理,防止污染空气
(3)①不同意 A中生成的Cl2中混有HCl,干扰氯离子的检验 ②不同意 当Cl2过量时,Cl2与水反应生成HCl,干扰氯离子的检验
③BaCl2溶液
