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2022河北新高考化学(苏教版) ·一轮复习 优化设计·专题四 第3讲 含硫化合物的性质和应用学案
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这是一份2022河北新高考化学(苏教版) ·一轮复习 优化设计·专题四 第3讲 含硫化合物的性质和应用学案，共20页。学案主要包含了实验活动，实验目的，实验用品，实验步骤，问题和讨论等内容，欢迎下载使用。
专题四 非金属及其化合物
第3讲 含硫化合物的性质和应用
备考要点
素养要求
1.了解硫元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。
2.了解硫元素的重要化合物对环境的影响。
3.能从物质类别、元素价态的角度分析、预测相关物质的性质及转化路径。
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识硫单质及其化合物的多样性,并对其进行分类。
2.科学探究与创新意识:能根据硫单质及其化合物的性质提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究。
考点一 硫及其氧化物的性质
必备知识自主预诊
知识梳理
1.硫
(1)自然界中硫元素的存在。
①游离态:存在于火山口附近或地壳的岩层中。
②化合态硫化物:如二硫化亚铁( )、黄铜矿( )等硫酸盐:如石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝( )等
(2)硫的物理性质。
俗称
颜色、状态
溶解性
水
酒精
CS2
硫黄
色晶体
微溶
(3)化学性质。
微点拨(1)单质硫燃烧时,产物只能是SO2,无论O2的量是否充足,均不会生成SO3。
(2)汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理(Hg+SHgS)。
(3)实验室中,残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去。
2.二氧化硫
(1)物理性质。
颜色
气味
密度
溶解性
无色
刺激性气味
比空气
(2)化学性质。
SO2是一种酸性氧化物,由于SO2中硫元素为+4价,属于中间价态,所以SO2既有 性又有 性。
性 质
实 验
现 象
主 要 原 理
酸性
将SO2通入紫色石蕊溶液中
紫色变 色
SO2+H2OH2SO3
H2SO3H++HSO3-
将SO2通入滴有酚酞的氢氧
化钠溶液中
红色变浅或褪去
SO2+2OH-SO32-+H2O
SO2+OH-HSO3-
将足量SO2通入澄清石灰水中
溶液先变浑浊后变澄清
SO2+Ca(OH)2CaSO3↓+H2O
SO2+CaSO3+H2OCa(HSO3)2
将SO2通入Na2CO3溶液中
有气泡产生
Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2
弱氧化性
将SO2通入氢硫酸中
溶液中产生黄色沉淀
还原性
将SO2通入溴水中
溶液
将SO2通入KMnO4溶液中
溶液
与O2反应
—
漂白性
将SO2通入品红溶液中,观察现象;加热,观察现象
红色 ,加热
二氧化硫溶于水生成的H2SO3可与某些有色物质反应生成无色物质,但无色物质不稳定,受热或长久放置又容易分解而恢复原来的颜色
微点拨(1)SO2使品红溶液褪色表现的是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、氯水、碘水褪色表现的是SO2的还原性,加热后溶液颜色不复原。
(2)SO2不能漂白酸碱指示剂,SO2只能使紫色石蕊溶液变红,但不能使之褪色。
(3)二氧化硫的实验室制法。
①写出亚硫酸钠固体与硫酸反应制取SO2的化学方程式: 。
②写出铜与浓硫酸反应制取SO2的化学方程式:
。
3.三氧化硫(SO3)
(1)物理性质。
熔点16.8 ℃,沸点44.8 ℃,在常温下为 体,在标准状况下为 体。
(2)化学性质。
4.硫的氧化物的污染与治理
来源
化石燃料的燃烧及含硫矿石的冶炼
危害
污染大气,危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)
形成酸雨的过程:SO2—
防治
开发新能源、燃煤脱硫、处理工业废气
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)硫在空气中燃烧生成SO2而在纯氧中燃烧生成SO3。( )
(2)硫和氯气分别与铁反应后铁元素的价态相同。( )
(3)SO2和Cl2等物质的量混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中,漂白效果更好。( )
(4)二氧化硫作纸浆漂白剂的过程中没有发生化学变化。( )
(5)因为SO2具有漂白性,所以它能使品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、石蕊溶液褪色。( )
(6)SO2气体通入BaCl2溶液产生白色沉淀BaSO3。( )
2.将SO2分别通入下列四种溶液中
回答下列问题:
(1)试管a中的实验现象是KMnO4溶液 ,证明SO2具有 性;
(2)试管b中的实验现象是品红溶液 ,证明SO2具有 性;
(3)试管c中能产生白色沉淀,该沉淀是 ;
(4)试管d中能产生白色沉淀,该沉淀是 。
关键能力考向突破
考向1 硫及其化合物的性质
【典例1】 (2020辽宁抚顺一中期中)1912年E.Beckmann用冰点降低法获得了黄色的正交α-硫元素的一种同素异形体S8分子。1891年,M.R.Engel首次制得了一种菱形的ε-硫,后来证明含有S6分子。下列说法正确的是( )
A.S6和S8分子分别与铜粉反应,所得产物可能均为CuS
B.推测Na2S8可能是一种复合分子材料
C.S6和S8分子分别与过量的氧气反应可以得到SO3
D.等质量的S6和S8分子分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同
归纳总结常见的能用于漂白的物质的比较
用于漂白
的物质
实际参与
漂白的物质
漂白原理
变化
类别
漂白
特点
漂白
的对象
活性炭
活性炭
吸附漂白
物理
变化
物理漂白,不可逆
一般用于溶液漂白
氯水
次氯酸
利用次氯酸的强氧化性进行漂白
化学
变化
氧化还原漂白,不可逆
可以漂白较多有色物质
次氯酸盐
次氯酸
过氧化钠
过氧化氢
过氧化氢的强氧化性
化学
变化
氧化还原漂白,不可逆
可以漂白较多有色物质
过氧化氢
二氧化硫
亚硫酸
亚硫酸与有色物质化合生成不稳定的无色物质
化学
变化
非氧化还
原漂白,
可逆
具有选择性,如可漂白品红、棉、麻、草等
对点演练1含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.该过程中可得到化工产品H2SO4
B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S
D.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4
考向2 SO2与CO2的性质比较
【典例2】 (2020江苏徐州调研)如图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图,按要求回答下列问题:
(1)B中加入的试剂是 ,作用是 。
(2)C中加入的试剂是 ,作用是 。
(3)D中加入的试剂是 ,作用是 。
(4)实验时,C中应观察到的现象是 。
方法技巧检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程如下:
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
预期现象
褪色
褪色
不褪色
变浑浊
对点演练2下列可用来区别SO2和CO2气体的是( )
①澄清石灰水 ②氢硫酸 ③氯水 ④酸性高锰酸钾溶液 ⑤氯化钡溶液 ⑥品红溶液
A.①④⑤⑥ B.②③④⑤
C.①②③⑥ D.②③④⑥
深度指津鉴别SO2和CO2的方法
试剂
现象及结论
原理(化学方程式)
品红溶液
使品红溶液褪色的是SO2;不能使品红溶液褪色的是CO2
—
高锰酸
钾溶液
使溶液紫色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2
2KMnO4+5SO2+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4
续 表
试剂
现象及结论
原理(化学方程式)
溴水
使溶液橙色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2
Br2+2H2O+SO22HBr+H2SO4
硝酸酸化
的硝酸钡
溶液
产生白色沉淀的是SO2,无明显现象的是CO2
2H2O+2HNO3+3SO23H2SO4+2NO↑
Ba(NO3)2+H2SO4BaSO4↓+2HNO3
FeCl3溶液
使溶液由棕黄色变浅绿色的是SO2,无明显现象的是CO2
2FeCl3+SO2+2H2OFeCl2+FeSO4+4HCl
考点二 硫酸和硫酸根离子的检验
必备知识自主预诊
知识梳理
1.浓硫酸的物理性质
浓硫酸难挥发,密度比水大,与水以任意比互溶,溶于水时放出大量的 ,稀释浓硫酸的方法是将 沿容器内壁慢慢注入水中,并用 不断搅拌。
2.稀硫酸的化学性质
稀硫酸具有酸的通性,写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式:
(1)Fe: ;
(2)MgO: ;
(3)Ba(OH)2: ;
(4)Na2SO3: ;
(5)BaCl2: 。
3.浓硫酸的特性
微点拨①H2SO4是高沸点、难挥发性的强酸,利用这一性质可以制取HCl和HF:H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl↑,CaF2+H2SO4(浓)CaSO4+2HF↑。
②由“量变”引起的“质变”:金属(如Cu、Zn等)与浓硫酸反应时,开始阶段产生SO2气体,随着反应的进行,H2SO4的浓度变小,最后变为稀硫酸,Cu与稀硫酸不反应,Zn与稀硫酸反应生成H2而不是SO2。
③浓硫酸与金属反应时体现了浓硫酸的氧化性和酸性,而与碳等非金属反应时只体现了浓硫酸的氧化性。
4.硫酸的工业制备
(1)工艺流程。
[注意]工业上用98.3%的硫酸吸收SO3,可以避免用水吸收SO3产生的酸雾腐蚀设备,并且可以提高吸收率。
(2)反应原理。
①燃烧黄铁矿(FeS2)或硫黄制备SO2:
或S+O2SO2。
②SO2转化为SO3:
。
③吸收SO3生成H2SO4:
。
5.SO32-、SO42-的检验
(1)SO32-的检验。
SO32-的检验要排除HSO3-的干扰。因此第一步先加入CaCl2溶液或者BaCl2溶液,过滤,在沉淀中加入盐酸有气体生成,将生成的气体通入品红溶液,品红溶液褪色,则原溶液中一定有SO32-。
(2)SO42-的检验。
①检验SO42-时要防止其他离子的干扰。
a.Ag+干扰。
先用盐酸酸化,能防止Ag+干扰,因为Ag++Cl-AgCl↓。
b.CO32-、SO32-干扰。
因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀,与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中。因此检验SO42-,必须用足量盐酸酸化(不能用HNO3酸化)。所用钡盐溶液不能用Ba(NO3)2溶液,因为在酸性条件下,SO32-、HSO3-、SO2等会被溶液中的NO3-氧化为SO42-,从而得出错误的结论。
②正确操作。
被检液取清液有白色沉淀,证明有SO42-。
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中,铁片不溶解,说明常温下铁与浓硫酸一定没有发生化学反应。( )
(2)浓硫酸溅到皮肤上时立即用稀NaOH溶液冲洗。( )
(3)浓硫酸滴入蔗糖固体中蔗糖变黑,将产生的气体通入溴水,溴水褪色,说明浓硫酸具有脱水性、氧化性。( )
(4)可用浓硫酸除去HCl中的H2O(g)。( )
(5)在未知溶液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀,加稀硝酸,沉淀不溶解,说明该未知液中存在SO42-或SO32-。( )
2.硫酸是中学化学实验室的常见药品,其性质有①酸性
②吸水性 ③脱水性 ④强氧化性 ⑤催化作用。请将性质序号填在相应的横线上:
(1)锌与稀硫酸反应制H2 。
(2)浓硫酸作干燥剂 。
(3)浓硫酸使蔗糖变黑 。
(4)实验室用乙醇和乙酸制取乙酸乙酯 。
(5)浓硫酸与铜的反应 。
(6)浓硫酸使湿润的石蕊试纸先变红,后来又变黑 。
关键能力考向突破
考向1 硫酸的性质
【典例1】 某实验小组探究浓硫酸和铜的反应,下列装置或操作正确的是( )
A.用装置甲进行铜和浓硫酸的反应
B.用装置乙收集二氧化硫并吸收尾气
C.用装置丙稀释反应后的混合液
D.用装置丁测定余酸的浓度
对点演练1(2020安徽怀宁中学月考)浓硫酸分别和三种钠盐反应的实验现象如下图所示,下列分析正确的是( )
A.对比①和②可以说明还原性Br->Cl-
B.①和③相比说明氧化性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中浓硫酸被还原成SO2
深度指津(1)浓硫酸吸水性和脱水性的区别与应用。
①吸水性。
浓硫酸具有吸收水(如气体中、液体中的水分子,以及固体中的结晶水等)的性能,吸水性是浓硫酸的物理性质。因此浓硫酸可作为吸水剂或干燥剂。
a.浓硫酸能干燥三类气体:中性气体,如H2、O2、N2、CO、NO、CH4等;某些酸性气体,如SO2、CO2、HCl、HF等;某些氧化性气体,如F2、Cl2等。
b.浓硫酸不能干燥两类气体:碱性气体,如氨气(NH3);还原性气体,如HBr、HI、H2S等。
②脱水性。
浓硫酸可将许多有机化合物中的氢、氧元素按水的组成比脱去。脱水性是浓硫酸的化学性质。如:
C12H22O1112C+11H2O
HCOOHCO↑+H2O。
(2)鉴别稀硫酸和浓硫酸的方法。
方法一:取少量蒸馏水,向其中加入少量试样,如能放出大量热的则为浓硫酸,无明显变化的则为稀硫酸。
方法二:观察状态,浓硫酸为黏稠状液体,而稀硫酸为黏稠度较小的溶液。
方法三:取等体积的两份物质置于小烧杯中用手掂掂,因为浓硫酸的密度较大,相同体积的浓硫酸和稀硫酸比较,浓硫酸的质量大得多,感觉较重。
方法四:取少量试样,向其中投入铁片,若产生大量气体则为稀硫酸(Fe+2H+Fe2++H2↑),若无明显现象(钝化),则为浓硫酸。
方法五:用玻璃棒蘸取试样在纸上写字,立即变黑(浓硫酸的脱水性)者为浓硫酸,否则为稀硫酸。
方法六:取少量试样,分别向其中投入一小块铜片,稍加热发生反应的(有气泡产生)为浓硫酸(浓硫酸表现强氧化性和酸性),无变化的是稀硫酸。
考向2 SO32-、SO42-的检验
【典例2】 (2020广东广州重点中学联考)在某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则下列关于该溶液所含离子的推断中正确的是( )
A.一定含有SO42-
B.含有SO42-和Ag+
C.可能含有SO42-、Ag+、SO32-中的一种或两种
D.可能含有SO32-或CO32-
对点演练2下列物质的检验中,其结论一定正确的是( )
A.向某溶液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,加入稀硝酸后,白色沉淀不溶解,也无其他现象,说明原溶液中一定含有SO42-
B.向某溶液中加盐酸产生无色气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊,说明该溶液中含有CO32-
C.取少量久置的Na2SO3样品置于试管中加水溶解,再加足量盐酸酸化,然后加BaCl2溶液,若加盐酸时有气体产生,加BaCl2溶液时有白色沉淀产生,说明Na2SO3样品已部分被氧化
D.将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色,该气体一定是SO2
考点三 硫及其化合物的相互转化及应用
必备知识自主预诊
知识梳理
1.理清硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系
2.掌握硫及其化合物之间的转化规律
(1)相同价态硫的转化是通过酸、碱、盐之间的反应实现的。
如:
②③④反应的化学方程式分别为:
② ;
③ ;
④ 。
(2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的。
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,即台阶式升降,可用下图表示
如:H2SSSO2SO3
③④⑤反应的化学方程式分别为:
③ ;
④ ;
⑤ 。
(3)含硫物质的连续氧化。
①H2SSO2SO3H2SO4;
②SSO2SO3H2SO4。
微点拨①同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
②当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态,如2Na2S+Na2SO3+3H2SO43Na2SO4+3S↓+3H2O。
3.【实验活动】不同价态含硫物质的转化
【实验目的】
(1)通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。
(2)应用氧化还原反应原理实现不同价态含硫物质的转化。
【实验用品】
试管、托盘天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻璃导管、石棉网(或陶土网)、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴
浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、H2SO3溶液、品红溶液
【实验步骤】
实验操作
实验现象
实验结论
在两支试管中分别加入1 mL Na2S溶液,向其中一支边振荡边滴加H2SO3溶液,另一支边振荡边滴加酸性KMnO4溶液,用浸NaOH溶液的棉团分别塞住两个试管口,观察并记录实验现象
加入H2SO3溶液的试管中出现淡黄色浑浊。加入酸性KMnO4溶液的试管中紫色逐渐消失,并出现淡黄色浑浊
2Na2S+3H2SO33S↓+3H2O+2Na2SO3
5S2-+2MnO4-+16H+2Mn2++8H2O+5S↓
如下图所示连接仪器装置,向试管中加入1 mL浓硫酸和一小块铜片,塞上带导管的单孔橡胶塞,加热,观察并记录实验现象。
浓硫酸和铜片反应产生气体,品红溶液颜色逐渐变浅直至褪色
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
续 表
实验操作
实验现象
实验结论
将0.5 g硫粉和1.0 g铁粉均匀混合,放在石棉网(或陶土网)上堆成条状,用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端,当混合物呈红热状态时,移开玻璃棒,观察并记录实验现象
刚开始无明显现象,玻璃棒呈红热状态后,反应迅速,并有黑色固体生成
硫粉与铁粉加热反应,得到硫化亚铁:Fe+SFeS
【问题和讨论】
(1)在上述实验中,含硫物质中硫元素的价态发生了怎样的变化?
(2)铁粉和硫粉在空气中混合燃烧,可能发生哪些化学反应?
(3)在实验过程中可能会遇到哪些问题?该如何解决?
自我诊断
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)在表面皿中加入少量胆矾,再加入3 mL浓硫酸,搅拌,固体由蓝色变白色。( )
(2)向二氧化硫水溶液中滴加氯化钡溶液,再滴加双氧水,产生白色沉淀。( )
(3)硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等。( )
(4)接触法制硫酸的硫元素主要来源于硫黄或含硫矿石。( )
(5)稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜。( )
(6)SSO3H2SO4。( )
(7)向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液,出现白色沉淀;再加入足量稀盐酸,部分沉淀溶解,则部分Na2SO3被氧化。( )
2.硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g· mol -1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题:
已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaS2O3)=4.1×10-5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:
试剂:稀盐酸、稀硫酸、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
实验步骤
现象
①取少量样品,加入除氧蒸馏水
②固体完全溶解得无色澄清溶液
③
④ ,有刺激性气体产生
⑤静置,
⑥
关键能力考向突破
考向 硫及其化合物的相互转化及应用
【典例】 物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。请根据下图所示,回答下列问题:
(1)X的化学式为 ,Y的化学式为 。
(2)W的浓溶液与铜单质在加热条件下可以发生化学反应,反应的化学方程式为 。
(3)欲制备Na2S2O3,从氧化还原角度分析,合理的是 (填字母)。
A.Na2S+S B.Na2SO3+S
C.Na2SO3+Na2SO4 D.SO2+Na2SO4
(4)将X与SO2混合,可生成淡黄色固体,该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为 。
归纳总结中学阶段常见的符合ABCD转化关系的示例:
硫元素
H2SSO2SO3H2SO4
SSO2SO3H2SO4
氮元素
N2NONO2HNO3
NH3NONO2HNO3
碳元素
CCOCO2H2CO3
钠元素
NaNa2ONa2O2NaOH
对点演练在下列物质转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,E是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如下的转化关系:
ABCDE
当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答:
(1)A是 ,Y是 ,Z是 。
(2)当X是强酸时,E是 ,写出B生成C的化学方程式: 。
(3)当X是强碱时,E是 ,写出B生成C的化学方程式: 。
考点四 环境保护与绿色化学
必备知识自主预诊
知识梳理
1.环境污染
(1)环境问题。
主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的 ,以及工农业生产和人类生活所造成的 。
(2)“三废”:主要是指 、废水和废渣。
(3)大气污染物的来源。
的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。
微点拨常见环境污染问题
2.环境保护的措施
(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。
(2)工业、生活污水经处理达标后排放,限制使用含氮、磷洗涤剂。
(3)限制难降解塑料制品的使用,回收可利用的废旧塑料制品,研制 塑料。
3.酸雨的形成及SO2对大气的污染与防治
(1)酸雨的形成过程:
(2)SO2对大气的污染与防治:
4.绿色化学
(1)核心思想。
绿色化学的核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法,利用化学原理和技术手段,减少和消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质,实现从 环境污染。绿色化学又称为环境友好化学。
(2)特征。
①采用无毒、无害的原料;
②在无毒、无害条件(包括催化剂、溶剂)下进行工业生产;
③产品应该是环境友好的;
④具有“原子经济性”,即反应具有高选择性、极少副产物,甚至实现“零排放”。
(3)原子经济性反应。
原子经济性反应要求反应物的原子全部转化为期望的最终产物,原子利用率达到 ,也就是说在化学反应中不产生任何废物。
原子利用率=期望产物的总质量生成物的总质量×100%
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2。( )
(2)铝中添加适量锂,可制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业。( )
(3)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良。( )
(4)“酸雨”是由大气中的碳、氮、硫的氧化物溶于雨水造成的。( )
(5)燃煤中加入石灰石可以减少二氧化硫的排放及酸雨的形成。( )
(6)将塑料焚烧处理,减轻白色污染。( )
2.化学与资源、环境、生活关系密切,下列说法正确的是( )
A.雾霾天气会对人体健康造成危害,“雾”和“霾”的分散质微粒相同
B.煤燃烧时加入少量的生石灰可以减少废气中的二氧化硫排放
C.将造纸废水通过高压水井压到地下,节约生产成本
D.用铁屑、CuO、稀硫酸为原料制铜:CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe+CuSO4FeSO4+Cu,原子利用率是100%
关键能力考向突破
考向 环境污染和环境保护、绿色化学
【典例】 (2020湖南怀化统一考试)化学与生产、生活、环境等社会实际密切相关。下列相关叙述正确的是( )
A.SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体
B.75%酒精消毒原理和“84”消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同
C.纳米铁粉通过物理吸附去除污水中Hg2+、Pb2+等重金属离子
D.汽车尾气中含有的氮氧化物会加剧酸雨的形成
方法技巧消除SO2对环境污染的三方法
方法一:钙基固硫法
为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时含硫物质、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。
方法二:氨水脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,该反应的化学方程式为NH3+SO2+H2ONH4HSO3,NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3,2NH3+SO2+H2O(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4。
方法三:钠碱脱硫法
钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2得到Na2SO3和 NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3。
对点演练(2020河北唐山月考)SO2属于严重的大气污染物,可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染,其反应原理可分为两步,过程如图所示:
下列说法正确的是( )
A.SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨
B.可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成
C.在100~200 ℃温度时发生的是置换反应
D.工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO2
网络构建
核心速记
1.牢记1条转化主线
H2SSSO2SO3H2SO4
2.掌握SO2的4个化学性质
(1)酸性氧化物的性质 (2)还原性 (3)氧化性 (4)漂白性
3.掌握浓硫酸的3大特性
(1)吸水性 (2)脱水性 (3)强氧化性
4.熟记5个化学反应方程式
(1)SO2+2NaOHNa2SO3+H2O
(2)Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)SO2+X2+2H2OH2SO4+2HX(X为Cl、Br、I)
(4)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(5)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
第3讲 含硫化合物的性质和应用
考点一 硫及其氧化物的性质
必备知识·自主预诊
1.(1)②FeS2 CuFeS2 Na2SO4·10H2O (2)黄 难溶 易溶
(3)Fe+SFeS 2Cu+SCu2S H2+SH2S S+O2SO2 氧化
2.(1)大 易溶于水 (2)还原 氧化 红 SO2+2H2S3S+2H2O 橙色褪去 SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4 紫色褪去 2KMnO4+5SO2+2H2O2MnSO4+K2SO4+2H2SO4 2SO2+O22SO3 褪去 又恢复红色 (3)①Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O ②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
3.(1)液 固 (2)SO3+H2OH2SO4 CaO+SO3CaSO4 2NaOH+SO3Na2SO4+H2O
自我诊断1.答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2.答案 (1)褪色 还原 (2)褪色 漂白 (3)BaSO4 (4)BaSO3
关键能力·考向突破
典例1 D S6和S8是硫元素的不同单质,化学性质相似,因此它们分别与铜粉反应,所得产物相同均为Cu2S,A项错误;Na2S8不是复合分子材料,B项错误;不管氧气过量还是少量,S6和S8分子分别与氧气反应得到的是SO2,C项错误;等质量的S6和S8分子,其硫原子的物质的量相同,因此它们分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同,故D项正确。
对点演练1 C 根据图示可知,该工艺中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4,该工艺不仅吸收了二氧化硫,还得到了化工产品硫酸,A、D正确;根据以上分析可知该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2,B正确;该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫,C错误。
典例2 答案 (1)品红溶液 检验SO2 (2)酸性KMnO4溶液 除去SO2并检验SO2是否除尽 (3)澄清石灰水 检验CO2 (4)酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色
解析 检验二氧化硫用品红溶液,吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液,检验二氧化碳用澄清石灰水;在检验二氧化碳之前必须除尽二氧化硫,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽,所以酸性KMnO4溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
对点演练2 D 只要与二氧化碳和二氧化硫气体反应现象不同,即可区别二氧化碳和二氧化硫。二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,不可以用澄清石灰水鉴别。氢硫酸与二氧化硫反应生成硫和水,氢硫酸与二氧化碳不反应。二氧化硫具有还原性,能使氯水和酸性高锰酸钾溶液褪色,二氧化碳不能。亚硫酸和碳酸的酸性均弱于盐酸,二氧化硫和二氧化碳与氯化钡溶液都不反应。二氧化硫能使品红溶液褪色,二氧化碳不能。
考点二 硫酸和硫酸根离子的检验
必备知识·自主预诊
1.热 浓硫酸 玻璃棒
2.(1)Fe+2H+Fe2++H2↑ (2)MgO+2H+Mg2++H2O
(3)Ba2++2OH-+2H++SO42-BaSO4↓+2H2O
(4)SO32-+2H+SO2↑+H2O (5)Ba2++SO42-BaSO4↓
3.NH3、H2S、HI 变黑 钝化 Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
4.(2)①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 ②2SO2+O22SO3
③SO3+H2OH2SO4
自我诊断1.答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.答案 (1)① (2)② (3)②③④ (4)②⑤ (5)①④ (6)①③
关键能力·考向突破
典例1 C 铜与浓硫酸需要在加热条件下才能反应,A错误;二氧化硫的密度比空气的大,应使用向上排空气法收集,即气体“长进短出”,B错误;反应后的混合液中含有过量的浓硫酸,稀释时,应将其沿烧杯内壁慢慢倒入水中,且用玻璃棒不断搅拌,C正确;应使用碱式滴定管(带胶管)量取氢氧化钠溶液,D错误。
对点演练1 A 反应①出现红棕色气体,说明产生Br2(g),Br-被氧化,反应②管口出现白雾,白雾是HCl的小液滴,Cl-没有被氧化,说明Br-的还原性强于Cl-,故A正确;反应③产生的气体为SO2,反应③发生的化学方程式为Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O,该反应不属于氧化还原反应,不能说明Br2的氧化性强于SO2,但能说明Br-的还原性强于SO2,故B错误;浓硫酸沸点高,HCl易挥发,反应②利用高沸点酸制取低沸点酸这一原理,与酸性强弱无关,故C错误;反应③化学方程式为Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O,该反应不属于氧化还原反应,故D错误。
典例2 C 不能排除Ag+、SO32-的干扰,A项错误,C项正确;B项错误,因为溶液中SO42-与Ag+反应形成微溶物而不能大量共存;由“加入稀硝酸,沉淀不溶解”可以判断不可能含有CO32-,D项错误。
对点演练2 C 加入BaCl2溶液产生白色沉淀,该溶液中还可能含有Ag+或SO32-,A错误;使澄清石灰水变浑浊的气体可能为CO2、SO2,溶液中可能存在CO32-、HCO3-、SO32-或HSO3-,B错误;向久置的Na2SO3样品中加入足量盐酸有气体产生,气体为SO2,再加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,沉淀为BaSO4,说明一定含有SO42-,说明Na2SO3样品已部分被氧化,C正确;氧化性气体如氯气也能使品红溶液褪色,D错误。
考点三 硫及其化合物的相互转化及应用
必备知识·自主预诊
2.(1)②H2SO3+2NaOHNa2SO3+2H2O
③Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2↑
④SO2+Na2SO3+H2O2NaHSO3
(2)③2SO2+O22SO3
④S+H2H2S
⑤SO2+2H2S3S+2H2O
3.【问题和讨论】
(1)提示:实验1中,在Na2S和H2SO3的反应中,Na2S中硫元素的化合价由-2价变为0价,H2SO3中硫元素的化合价由+4价变为0价;在Na2S和酸性KMnO4溶液的反应中,硫元素的化合价由-2价变为0价。
实验2中,浓硫酸中硫元素的化合价由+6价变为+4价。
实验3中,硫元素的化合价由0价变为-2价。
(2)提示:可能发生铁和氧气、铁和硫、硫和氧气的反应。
(3)提示:在实验1中可能遇到实验现象不明显,在操作中要注意充分摇动。
在实验2中反应可能过于剧烈,要注意控制加热温度。
在实验3中可能出现反应不能进行,要把玻璃棒加热到红热状态。
自我诊断1.答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)×
(7)√
2.答案 ③加入过量稀盐酸 ④出现黄色浑浊 ⑤(吸)取上层清液,滴入BaCl2溶液 ⑥产生白色沉淀
解析 Na2S2O3·5H2O晶体样品中含有SO42-,在SO42-的检验过程中应防止加入氧化剂,如H2O2会把S2O32-氧化为SO42-,也要防止加入稀硫酸而引入SO42-,所以样品加水溶解后应加入过量稀盐酸,发生反应:S2O32-+2H+S↓+SO2↑+H2O。取上层清液滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀:Ba2++SO42-BaSO4↓,证明溶液中存在SO42-。
关键能力·考向突破
典例 答案 (1)H2S SO2 (2)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O (3)B (4)2∶1
解析 (2)W的浓溶液是浓硫酸,浓硫酸与铜单质在加热条件下发生反应Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。
(3)Na2S2O3中硫元素的化合价是+2价,从氧化还原的角度分析,反应物中硫元素的化合价必须有大于+2价的,也有小于+2价的,A中硫元素的化合价都小于2,C、D中硫元素的化合价都大于2,故B符合题意。
(4)X为H2S,H2S与SO2混合可生成淡黄色固体:2H2S+SO23S+2H2O,H2S是还原剂,二氧化硫是氧化剂,则该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,所以该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为2∶1。
对点演练 答案 (1)(NH4)2S O2 H2O (2)H2SO4 2H2S+3O22SO2+2H2O
(3)HNO3 4NH3+5O24NO+6H2O
解析 因D的相对分子质量比C大16,则Y为O2,进而推知C、D为氧化物,BCD为连续氧化的过程。因E为酸,故C、D均为非金属氧化物,Z为H2O。当X为强碱时,该连续氧化关系为NH3NONO2HNO3,进而推知A为铵盐;当X为强酸时,该连续氧化关系为H2SSO2SO3H2SO4,进而推知A为硫化物。综上所述A为(NH4)2S。
考点四 环境保护与绿色化学
必备知识·自主预诊
1.(1)破坏 环境污染 (2)废气 (3)化石燃料
2.(3)可降解
3.(2)酸雨 脱硫
4.(1)源头上减少或消除 (3)100%
自我诊断1.答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×
2.B 雾是由悬浮在大气中的微小液滴形成的气溶胶,霾是指空气中大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象,A错误;二氧化硫属于酸性氧化物,高温下可与碱性氧化物CaO发生反应,从而减少了二氧化硫的排放,B正确;将造纸的废水压到地下,会造成水体污染,C错误;有副产物产生,原子利用率不是100%,D错误。
关键能力·考向突破
典例 D SO2和NO2都是可形成酸雨的气体,CO2不能形成酸雨,但会造成温室效应,A项错误;75%的酒精消毒的原理是使蛋白质发生变性,“84”消毒液的原理是利用其主要成分NaClO的强氧化性杀菌消毒,原理不相同,B项错误;纳米铁粉能有效地处理污水中的Hg2+、Pb2+等重金属离子,与其还原性有关,C项错误。
对点演练 B 因为酸雨的pH<5.6,所以SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨是错误的,故A错误;由已知分析可知X气体应为H2S,H2S能与CuSO4反应生成黑色的不溶于水和酸的硫化铜沉淀,所以可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成,故B正确;在100~200 ℃温度时发生的反应为2H2S+SO23S+2H2O,不是置换反应,故C错误;若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2,会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物),故D错误。
专题四 非金属及其化合物
第3讲 含硫化合物的性质和应用
备考要点
素养要求
1.了解硫元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。
2.了解硫元素的重要化合物对环境的影响。
3.能从物质类别、元素价态的角度分析、预测相关物质的性质及转化路径。
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识硫单质及其化合物的多样性,并对其进行分类。
2.科学探究与创新意识:能根据硫单质及其化合物的性质提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究。
考点一 硫及其氧化物的性质
必备知识自主预诊
知识梳理
1.硫
(1)自然界中硫元素的存在。
①游离态:存在于火山口附近或地壳的岩层中。
②化合态硫化物:如二硫化亚铁( )、黄铜矿( )等硫酸盐:如石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝( )等
(2)硫的物理性质。
俗称
颜色、状态
溶解性
水
酒精
CS2
硫黄
色晶体
微溶
(3)化学性质。
微点拨(1)单质硫燃烧时,产物只能是SO2,无论O2的量是否充足,均不会生成SO3。
(2)汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理(Hg+SHgS)。
(3)实验室中,残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去。
2.二氧化硫
(1)物理性质。
颜色
气味
密度
溶解性
无色
刺激性气味
比空气
(2)化学性质。
SO2是一种酸性氧化物,由于SO2中硫元素为+4价,属于中间价态,所以SO2既有 性又有 性。
性 质
实 验
现 象
主 要 原 理
酸性
将SO2通入紫色石蕊溶液中
紫色变 色
SO2+H2OH2SO3
H2SO3H++HSO3-
将SO2通入滴有酚酞的氢氧
化钠溶液中
红色变浅或褪去
SO2+2OH-SO32-+H2O
SO2+OH-HSO3-
将足量SO2通入澄清石灰水中
溶液先变浑浊后变澄清
SO2+Ca(OH)2CaSO3↓+H2O
SO2+CaSO3+H2OCa(HSO3)2
将SO2通入Na2CO3溶液中
有气泡产生
Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2
弱氧化性
将SO2通入氢硫酸中
溶液中产生黄色沉淀
还原性
将SO2通入溴水中
溶液
将SO2通入KMnO4溶液中
溶液
与O2反应
—
漂白性
将SO2通入品红溶液中,观察现象;加热,观察现象
红色 ,加热
二氧化硫溶于水生成的H2SO3可与某些有色物质反应生成无色物质,但无色物质不稳定,受热或长久放置又容易分解而恢复原来的颜色
微点拨(1)SO2使品红溶液褪色表现的是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、氯水、碘水褪色表现的是SO2的还原性,加热后溶液颜色不复原。
(2)SO2不能漂白酸碱指示剂,SO2只能使紫色石蕊溶液变红,但不能使之褪色。
(3)二氧化硫的实验室制法。
①写出亚硫酸钠固体与硫酸反应制取SO2的化学方程式: 。
②写出铜与浓硫酸反应制取SO2的化学方程式:
。
3.三氧化硫(SO3)
(1)物理性质。
熔点16.8 ℃,沸点44.8 ℃,在常温下为 体,在标准状况下为 体。
(2)化学性质。
4.硫的氧化物的污染与治理
来源
化石燃料的燃烧及含硫矿石的冶炼
危害
污染大气,危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)
形成酸雨的过程:SO2—
防治
开发新能源、燃煤脱硫、处理工业废气
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)硫在空气中燃烧生成SO2而在纯氧中燃烧生成SO3。( )
(2)硫和氯气分别与铁反应后铁元素的价态相同。( )
(3)SO2和Cl2等物质的量混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中,漂白效果更好。( )
(4)二氧化硫作纸浆漂白剂的过程中没有发生化学变化。( )
(5)因为SO2具有漂白性,所以它能使品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、石蕊溶液褪色。( )
(6)SO2气体通入BaCl2溶液产生白色沉淀BaSO3。( )
2.将SO2分别通入下列四种溶液中
回答下列问题:
(1)试管a中的实验现象是KMnO4溶液 ,证明SO2具有 性;
(2)试管b中的实验现象是品红溶液 ,证明SO2具有 性;
(3)试管c中能产生白色沉淀,该沉淀是 ;
(4)试管d中能产生白色沉淀,该沉淀是 。
关键能力考向突破
考向1 硫及其化合物的性质
【典例1】 (2020辽宁抚顺一中期中)1912年E.Beckmann用冰点降低法获得了黄色的正交α-硫元素的一种同素异形体S8分子。1891年,M.R.Engel首次制得了一种菱形的ε-硫,后来证明含有S6分子。下列说法正确的是( )
A.S6和S8分子分别与铜粉反应,所得产物可能均为CuS
B.推测Na2S8可能是一种复合分子材料
C.S6和S8分子分别与过量的氧气反应可以得到SO3
D.等质量的S6和S8分子分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同
归纳总结常见的能用于漂白的物质的比较
用于漂白
的物质
实际参与
漂白的物质
漂白原理
变化
类别
漂白
特点
漂白
的对象
活性炭
活性炭
吸附漂白
物理
变化
物理漂白,不可逆
一般用于溶液漂白
氯水
次氯酸
利用次氯酸的强氧化性进行漂白
化学
变化
氧化还原漂白,不可逆
可以漂白较多有色物质
次氯酸盐
次氯酸
过氧化钠
过氧化氢
过氧化氢的强氧化性
化学
变化
氧化还原漂白,不可逆
可以漂白较多有色物质
过氧化氢
二氧化硫
亚硫酸
亚硫酸与有色物质化合生成不稳定的无色物质
化学
变化
非氧化还
原漂白,
可逆
具有选择性,如可漂白品红、棉、麻、草等
对点演练1含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.该过程中可得到化工产品H2SO4
B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S
D.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4
考向2 SO2与CO2的性质比较
【典例2】 (2020江苏徐州调研)如图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图,按要求回答下列问题:
(1)B中加入的试剂是 ,作用是 。
(2)C中加入的试剂是 ,作用是 。
(3)D中加入的试剂是 ,作用是 。
(4)实验时,C中应观察到的现象是 。
方法技巧检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程如下:
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
预期现象
褪色
褪色
不褪色
变浑浊
对点演练2下列可用来区别SO2和CO2气体的是( )
①澄清石灰水 ②氢硫酸 ③氯水 ④酸性高锰酸钾溶液 ⑤氯化钡溶液 ⑥品红溶液
A.①④⑤⑥ B.②③④⑤
C.①②③⑥ D.②③④⑥
深度指津鉴别SO2和CO2的方法
试剂
现象及结论
原理(化学方程式)
品红溶液
使品红溶液褪色的是SO2;不能使品红溶液褪色的是CO2
—
高锰酸
钾溶液
使溶液紫色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2
2KMnO4+5SO2+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4
续 表
试剂
现象及结论
原理(化学方程式)
溴水
使溶液橙色褪去的是SO2,无明显现象的是CO2
Br2+2H2O+SO22HBr+H2SO4
硝酸酸化
的硝酸钡
溶液
产生白色沉淀的是SO2,无明显现象的是CO2
2H2O+2HNO3+3SO23H2SO4+2NO↑
Ba(NO3)2+H2SO4BaSO4↓+2HNO3
FeCl3溶液
使溶液由棕黄色变浅绿色的是SO2,无明显现象的是CO2
2FeCl3+SO2+2H2OFeCl2+FeSO4+4HCl
考点二 硫酸和硫酸根离子的检验
必备知识自主预诊
知识梳理
1.浓硫酸的物理性质
浓硫酸难挥发,密度比水大,与水以任意比互溶,溶于水时放出大量的 ,稀释浓硫酸的方法是将 沿容器内壁慢慢注入水中,并用 不断搅拌。
2.稀硫酸的化学性质
稀硫酸具有酸的通性,写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式:
(1)Fe: ;
(2)MgO: ;
(3)Ba(OH)2: ;
(4)Na2SO3: ;
(5)BaCl2: 。
3.浓硫酸的特性
微点拨①H2SO4是高沸点、难挥发性的强酸,利用这一性质可以制取HCl和HF:H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl↑,CaF2+H2SO4(浓)CaSO4+2HF↑。
②由“量变”引起的“质变”:金属(如Cu、Zn等)与浓硫酸反应时,开始阶段产生SO2气体,随着反应的进行,H2SO4的浓度变小,最后变为稀硫酸,Cu与稀硫酸不反应,Zn与稀硫酸反应生成H2而不是SO2。
③浓硫酸与金属反应时体现了浓硫酸的氧化性和酸性,而与碳等非金属反应时只体现了浓硫酸的氧化性。
4.硫酸的工业制备
(1)工艺流程。
[注意]工业上用98.3%的硫酸吸收SO3,可以避免用水吸收SO3产生的酸雾腐蚀设备,并且可以提高吸收率。
(2)反应原理。
①燃烧黄铁矿(FeS2)或硫黄制备SO2:
或S+O2SO2。
②SO2转化为SO3:
。
③吸收SO3生成H2SO4:
。
5.SO32-、SO42-的检验
(1)SO32-的检验。
SO32-的检验要排除HSO3-的干扰。因此第一步先加入CaCl2溶液或者BaCl2溶液,过滤,在沉淀中加入盐酸有气体生成,将生成的气体通入品红溶液,品红溶液褪色,则原溶液中一定有SO32-。
(2)SO42-的检验。
①检验SO42-时要防止其他离子的干扰。
a.Ag+干扰。
先用盐酸酸化,能防止Ag+干扰,因为Ag++Cl-AgCl↓。
b.CO32-、SO32-干扰。
因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀,与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中。因此检验SO42-,必须用足量盐酸酸化(不能用HNO3酸化)。所用钡盐溶液不能用Ba(NO3)2溶液,因为在酸性条件下,SO32-、HSO3-、SO2等会被溶液中的NO3-氧化为SO42-,从而得出错误的结论。
②正确操作。
被检液取清液有白色沉淀,证明有SO42-。
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中,铁片不溶解,说明常温下铁与浓硫酸一定没有发生化学反应。( )
(2)浓硫酸溅到皮肤上时立即用稀NaOH溶液冲洗。( )
(3)浓硫酸滴入蔗糖固体中蔗糖变黑,将产生的气体通入溴水,溴水褪色,说明浓硫酸具有脱水性、氧化性。( )
(4)可用浓硫酸除去HCl中的H2O(g)。( )
(5)在未知溶液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀,加稀硝酸,沉淀不溶解,说明该未知液中存在SO42-或SO32-。( )
2.硫酸是中学化学实验室的常见药品,其性质有①酸性
②吸水性 ③脱水性 ④强氧化性 ⑤催化作用。请将性质序号填在相应的横线上:
(1)锌与稀硫酸反应制H2 。
(2)浓硫酸作干燥剂 。
(3)浓硫酸使蔗糖变黑 。
(4)实验室用乙醇和乙酸制取乙酸乙酯 。
(5)浓硫酸与铜的反应 。
(6)浓硫酸使湿润的石蕊试纸先变红,后来又变黑 。
关键能力考向突破
考向1 硫酸的性质
【典例1】 某实验小组探究浓硫酸和铜的反应,下列装置或操作正确的是( )
A.用装置甲进行铜和浓硫酸的反应
B.用装置乙收集二氧化硫并吸收尾气
C.用装置丙稀释反应后的混合液
D.用装置丁测定余酸的浓度
对点演练1(2020安徽怀宁中学月考)浓硫酸分别和三种钠盐反应的实验现象如下图所示,下列分析正确的是( )
A.对比①和②可以说明还原性Br->Cl-
B.①和③相比说明氧化性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中浓硫酸被还原成SO2
深度指津(1)浓硫酸吸水性和脱水性的区别与应用。
①吸水性。
浓硫酸具有吸收水(如气体中、液体中的水分子,以及固体中的结晶水等)的性能,吸水性是浓硫酸的物理性质。因此浓硫酸可作为吸水剂或干燥剂。
a.浓硫酸能干燥三类气体:中性气体,如H2、O2、N2、CO、NO、CH4等;某些酸性气体,如SO2、CO2、HCl、HF等;某些氧化性气体,如F2、Cl2等。
b.浓硫酸不能干燥两类气体:碱性气体,如氨气(NH3);还原性气体,如HBr、HI、H2S等。
②脱水性。
浓硫酸可将许多有机化合物中的氢、氧元素按水的组成比脱去。脱水性是浓硫酸的化学性质。如:
C12H22O1112C+11H2O
HCOOHCO↑+H2O。
(2)鉴别稀硫酸和浓硫酸的方法。
方法一:取少量蒸馏水,向其中加入少量试样,如能放出大量热的则为浓硫酸,无明显变化的则为稀硫酸。
方法二:观察状态,浓硫酸为黏稠状液体,而稀硫酸为黏稠度较小的溶液。
方法三:取等体积的两份物质置于小烧杯中用手掂掂,因为浓硫酸的密度较大,相同体积的浓硫酸和稀硫酸比较,浓硫酸的质量大得多,感觉较重。
方法四:取少量试样,向其中投入铁片,若产生大量气体则为稀硫酸(Fe+2H+Fe2++H2↑),若无明显现象(钝化),则为浓硫酸。
方法五:用玻璃棒蘸取试样在纸上写字,立即变黑(浓硫酸的脱水性)者为浓硫酸,否则为稀硫酸。
方法六:取少量试样,分别向其中投入一小块铜片,稍加热发生反应的(有气泡产生)为浓硫酸(浓硫酸表现强氧化性和酸性),无变化的是稀硫酸。
考向2 SO32-、SO42-的检验
【典例2】 (2020广东广州重点中学联考)在某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则下列关于该溶液所含离子的推断中正确的是( )
A.一定含有SO42-
B.含有SO42-和Ag+
C.可能含有SO42-、Ag+、SO32-中的一种或两种
D.可能含有SO32-或CO32-
对点演练2下列物质的检验中,其结论一定正确的是( )
A.向某溶液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,加入稀硝酸后,白色沉淀不溶解,也无其他现象,说明原溶液中一定含有SO42-
B.向某溶液中加盐酸产生无色气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊,说明该溶液中含有CO32-
C.取少量久置的Na2SO3样品置于试管中加水溶解,再加足量盐酸酸化,然后加BaCl2溶液,若加盐酸时有气体产生,加BaCl2溶液时有白色沉淀产生,说明Na2SO3样品已部分被氧化
D.将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色,该气体一定是SO2
考点三 硫及其化合物的相互转化及应用
必备知识自主预诊
知识梳理
1.理清硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系
2.掌握硫及其化合物之间的转化规律
(1)相同价态硫的转化是通过酸、碱、盐之间的反应实现的。
如:
②③④反应的化学方程式分别为:
② ;
③ ;
④ 。
(2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的。
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,即台阶式升降,可用下图表示
如:H2SSSO2SO3
③④⑤反应的化学方程式分别为:
③ ;
④ ;
⑤ 。
(3)含硫物质的连续氧化。
①H2SSO2SO3H2SO4;
②SSO2SO3H2SO4。
微点拨①同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
②当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态,如2Na2S+Na2SO3+3H2SO43Na2SO4+3S↓+3H2O。
3.【实验活动】不同价态含硫物质的转化
【实验目的】
(1)通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。
(2)应用氧化还原反应原理实现不同价态含硫物质的转化。
【实验用品】
试管、托盘天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻璃导管、石棉网(或陶土网)、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴
浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、H2SO3溶液、品红溶液
【实验步骤】
实验操作
实验现象
实验结论
在两支试管中分别加入1 mL Na2S溶液,向其中一支边振荡边滴加H2SO3溶液,另一支边振荡边滴加酸性KMnO4溶液,用浸NaOH溶液的棉团分别塞住两个试管口,观察并记录实验现象
加入H2SO3溶液的试管中出现淡黄色浑浊。加入酸性KMnO4溶液的试管中紫色逐渐消失,并出现淡黄色浑浊
2Na2S+3H2SO33S↓+3H2O+2Na2SO3
5S2-+2MnO4-+16H+2Mn2++8H2O+5S↓
如下图所示连接仪器装置,向试管中加入1 mL浓硫酸和一小块铜片,塞上带导管的单孔橡胶塞,加热,观察并记录实验现象。
浓硫酸和铜片反应产生气体,品红溶液颜色逐渐变浅直至褪色
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
续 表
实验操作
实验现象
实验结论
将0.5 g硫粉和1.0 g铁粉均匀混合,放在石棉网(或陶土网)上堆成条状,用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端,当混合物呈红热状态时,移开玻璃棒,观察并记录实验现象
刚开始无明显现象,玻璃棒呈红热状态后,反应迅速,并有黑色固体生成
硫粉与铁粉加热反应,得到硫化亚铁:Fe+SFeS
【问题和讨论】
(1)在上述实验中,含硫物质中硫元素的价态发生了怎样的变化?
(2)铁粉和硫粉在空气中混合燃烧,可能发生哪些化学反应?
(3)在实验过程中可能会遇到哪些问题?该如何解决?
自我诊断
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)在表面皿中加入少量胆矾,再加入3 mL浓硫酸,搅拌,固体由蓝色变白色。( )
(2)向二氧化硫水溶液中滴加氯化钡溶液,再滴加双氧水,产生白色沉淀。( )
(3)硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等。( )
(4)接触法制硫酸的硫元素主要来源于硫黄或含硫矿石。( )
(5)稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜。( )
(6)SSO3H2SO4。( )
(7)向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液,出现白色沉淀;再加入足量稀盐酸,部分沉淀溶解,则部分Na2SO3被氧化。( )
2.硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g· mol -1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题:
已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaS2O3)=4.1×10-5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:
试剂:稀盐酸、稀硫酸、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
实验步骤
现象
①取少量样品,加入除氧蒸馏水
②固体完全溶解得无色澄清溶液
③
④ ,有刺激性气体产生
⑤静置,
⑥
关键能力考向突破
考向 硫及其化合物的相互转化及应用
【典例】 物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。请根据下图所示,回答下列问题:
(1)X的化学式为 ,Y的化学式为 。
(2)W的浓溶液与铜单质在加热条件下可以发生化学反应,反应的化学方程式为 。
(3)欲制备Na2S2O3,从氧化还原角度分析,合理的是 (填字母)。
A.Na2S+S B.Na2SO3+S
C.Na2SO3+Na2SO4 D.SO2+Na2SO4
(4)将X与SO2混合,可生成淡黄色固体,该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为 。
归纳总结中学阶段常见的符合ABCD转化关系的示例:
硫元素
H2SSO2SO3H2SO4
SSO2SO3H2SO4
氮元素
N2NONO2HNO3
NH3NONO2HNO3
碳元素
CCOCO2H2CO3
钠元素
NaNa2ONa2O2NaOH
对点演练在下列物质转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,E是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如下的转化关系:
ABCDE
当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答:
(1)A是 ,Y是 ,Z是 。
(2)当X是强酸时,E是 ,写出B生成C的化学方程式: 。
(3)当X是强碱时,E是 ,写出B生成C的化学方程式: 。
考点四 环境保护与绿色化学
必备知识自主预诊
知识梳理
1.环境污染
(1)环境问题。
主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的 ,以及工农业生产和人类生活所造成的 。
(2)“三废”:主要是指 、废水和废渣。
(3)大气污染物的来源。
的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。
微点拨常见环境污染问题
2.环境保护的措施
(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。
(2)工业、生活污水经处理达标后排放,限制使用含氮、磷洗涤剂。
(3)限制难降解塑料制品的使用,回收可利用的废旧塑料制品,研制 塑料。
3.酸雨的形成及SO2对大气的污染与防治
(1)酸雨的形成过程:
(2)SO2对大气的污染与防治:
4.绿色化学
(1)核心思想。
绿色化学的核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法,利用化学原理和技术手段,减少和消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质,实现从 环境污染。绿色化学又称为环境友好化学。
(2)特征。
①采用无毒、无害的原料;
②在无毒、无害条件(包括催化剂、溶剂)下进行工业生产;
③产品应该是环境友好的;
④具有“原子经济性”,即反应具有高选择性、极少副产物,甚至实现“零排放”。
(3)原子经济性反应。
原子经济性反应要求反应物的原子全部转化为期望的最终产物,原子利用率达到 ,也就是说在化学反应中不产生任何废物。
原子利用率=期望产物的总质量生成物的总质量×100%
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2。( )
(2)铝中添加适量锂,可制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业。( )
(3)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良。( )
(4)“酸雨”是由大气中的碳、氮、硫的氧化物溶于雨水造成的。( )
(5)燃煤中加入石灰石可以减少二氧化硫的排放及酸雨的形成。( )
(6)将塑料焚烧处理,减轻白色污染。( )
2.化学与资源、环境、生活关系密切,下列说法正确的是( )
A.雾霾天气会对人体健康造成危害,“雾”和“霾”的分散质微粒相同
B.煤燃烧时加入少量的生石灰可以减少废气中的二氧化硫排放
C.将造纸废水通过高压水井压到地下,节约生产成本
D.用铁屑、CuO、稀硫酸为原料制铜:CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe+CuSO4FeSO4+Cu,原子利用率是100%
关键能力考向突破
考向 环境污染和环境保护、绿色化学
【典例】 (2020湖南怀化统一考试)化学与生产、生活、环境等社会实际密切相关。下列相关叙述正确的是( )
A.SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体
B.75%酒精消毒原理和“84”消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同
C.纳米铁粉通过物理吸附去除污水中Hg2+、Pb2+等重金属离子
D.汽车尾气中含有的氮氧化物会加剧酸雨的形成
方法技巧消除SO2对环境污染的三方法
方法一:钙基固硫法
为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时含硫物质、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。
方法二:氨水脱硫法
该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,该反应的化学方程式为NH3+SO2+H2ONH4HSO3,NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3,2NH3+SO2+H2O(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4。
方法三:钠碱脱硫法
钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2得到Na2SO3和 NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3。
对点演练(2020河北唐山月考)SO2属于严重的大气污染物,可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染,其反应原理可分为两步,过程如图所示:
下列说法正确的是( )
A.SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨
B.可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成
C.在100~200 ℃温度时发生的是置换反应
D.工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO2
网络构建
核心速记
1.牢记1条转化主线
H2SSSO2SO3H2SO4
2.掌握SO2的4个化学性质
(1)酸性氧化物的性质 (2)还原性 (3)氧化性 (4)漂白性
3.掌握浓硫酸的3大特性
(1)吸水性 (2)脱水性 (3)强氧化性
4.熟记5个化学反应方程式
(1)SO2+2NaOHNa2SO3+H2O
(2)Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)SO2+X2+2H2OH2SO4+2HX(X为Cl、Br、I)
(4)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(5)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
第3讲 含硫化合物的性质和应用
考点一 硫及其氧化物的性质
必备知识·自主预诊
1.(1)②FeS2 CuFeS2 Na2SO4·10H2O (2)黄 难溶 易溶
(3)Fe+SFeS 2Cu+SCu2S H2+SH2S S+O2SO2 氧化
2.(1)大 易溶于水 (2)还原 氧化 红 SO2+2H2S3S+2H2O 橙色褪去 SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4 紫色褪去 2KMnO4+5SO2+2H2O2MnSO4+K2SO4+2H2SO4 2SO2+O22SO3 褪去 又恢复红色 (3)①Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O ②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
3.(1)液 固 (2)SO3+H2OH2SO4 CaO+SO3CaSO4 2NaOH+SO3Na2SO4+H2O
自我诊断1.答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2.答案 (1)褪色 还原 (2)褪色 漂白 (3)BaSO4 (4)BaSO3
关键能力·考向突破
典例1 D S6和S8是硫元素的不同单质,化学性质相似,因此它们分别与铜粉反应,所得产物相同均为Cu2S,A项错误;Na2S8不是复合分子材料,B项错误;不管氧气过量还是少量,S6和S8分子分别与氧气反应得到的是SO2,C项错误;等质量的S6和S8分子,其硫原子的物质的量相同,因此它们分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同,故D项正确。
对点演练1 C 根据图示可知,该工艺中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4,该工艺不仅吸收了二氧化硫,还得到了化工产品硫酸,A、D正确;根据以上分析可知该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2,B正确;该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫,C错误。
典例2 答案 (1)品红溶液 检验SO2 (2)酸性KMnO4溶液 除去SO2并检验SO2是否除尽 (3)澄清石灰水 检验CO2 (4)酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色
解析 检验二氧化硫用品红溶液,吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液,检验二氧化碳用澄清石灰水;在检验二氧化碳之前必须除尽二氧化硫,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽,所以酸性KMnO4溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
对点演练2 D 只要与二氧化碳和二氧化硫气体反应现象不同,即可区别二氧化碳和二氧化硫。二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,不可以用澄清石灰水鉴别。氢硫酸与二氧化硫反应生成硫和水,氢硫酸与二氧化碳不反应。二氧化硫具有还原性,能使氯水和酸性高锰酸钾溶液褪色,二氧化碳不能。亚硫酸和碳酸的酸性均弱于盐酸,二氧化硫和二氧化碳与氯化钡溶液都不反应。二氧化硫能使品红溶液褪色,二氧化碳不能。
考点二 硫酸和硫酸根离子的检验
必备知识·自主预诊
1.热 浓硫酸 玻璃棒
2.(1)Fe+2H+Fe2++H2↑ (2)MgO+2H+Mg2++H2O
(3)Ba2++2OH-+2H++SO42-BaSO4↓+2H2O
(4)SO32-+2H+SO2↑+H2O (5)Ba2++SO42-BaSO4↓
3.NH3、H2S、HI 变黑 钝化 Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
4.(2)①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 ②2SO2+O22SO3
③SO3+H2OH2SO4
自我诊断1.答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.答案 (1)① (2)② (3)②③④ (4)②⑤ (5)①④ (6)①③
关键能力·考向突破
典例1 C 铜与浓硫酸需要在加热条件下才能反应,A错误;二氧化硫的密度比空气的大,应使用向上排空气法收集,即气体“长进短出”,B错误;反应后的混合液中含有过量的浓硫酸,稀释时,应将其沿烧杯内壁慢慢倒入水中,且用玻璃棒不断搅拌,C正确;应使用碱式滴定管(带胶管)量取氢氧化钠溶液,D错误。
对点演练1 A 反应①出现红棕色气体,说明产生Br2(g),Br-被氧化,反应②管口出现白雾,白雾是HCl的小液滴,Cl-没有被氧化,说明Br-的还原性强于Cl-,故A正确;反应③产生的气体为SO2,反应③发生的化学方程式为Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O,该反应不属于氧化还原反应,不能说明Br2的氧化性强于SO2,但能说明Br-的还原性强于SO2,故B错误;浓硫酸沸点高,HCl易挥发,反应②利用高沸点酸制取低沸点酸这一原理,与酸性强弱无关,故C错误;反应③化学方程式为Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O,该反应不属于氧化还原反应,故D错误。
典例2 C 不能排除Ag+、SO32-的干扰,A项错误,C项正确;B项错误,因为溶液中SO42-与Ag+反应形成微溶物而不能大量共存;由“加入稀硝酸,沉淀不溶解”可以判断不可能含有CO32-,D项错误。
对点演练2 C 加入BaCl2溶液产生白色沉淀,该溶液中还可能含有Ag+或SO32-,A错误;使澄清石灰水变浑浊的气体可能为CO2、SO2,溶液中可能存在CO32-、HCO3-、SO32-或HSO3-,B错误;向久置的Na2SO3样品中加入足量盐酸有气体产生,气体为SO2,再加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,沉淀为BaSO4,说明一定含有SO42-,说明Na2SO3样品已部分被氧化,C正确;氧化性气体如氯气也能使品红溶液褪色,D错误。
考点三 硫及其化合物的相互转化及应用
必备知识·自主预诊
2.(1)②H2SO3+2NaOHNa2SO3+2H2O
③Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2↑
④SO2+Na2SO3+H2O2NaHSO3
(2)③2SO2+O22SO3
④S+H2H2S
⑤SO2+2H2S3S+2H2O
3.【问题和讨论】
(1)提示:实验1中,在Na2S和H2SO3的反应中,Na2S中硫元素的化合价由-2价变为0价,H2SO3中硫元素的化合价由+4价变为0价;在Na2S和酸性KMnO4溶液的反应中,硫元素的化合价由-2价变为0价。
实验2中,浓硫酸中硫元素的化合价由+6价变为+4价。
实验3中,硫元素的化合价由0价变为-2价。
(2)提示:可能发生铁和氧气、铁和硫、硫和氧气的反应。
(3)提示:在实验1中可能遇到实验现象不明显,在操作中要注意充分摇动。
在实验2中反应可能过于剧烈,要注意控制加热温度。
在实验3中可能出现反应不能进行,要把玻璃棒加热到红热状态。
自我诊断1.答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)×
(7)√
2.答案 ③加入过量稀盐酸 ④出现黄色浑浊 ⑤(吸)取上层清液,滴入BaCl2溶液 ⑥产生白色沉淀
解析 Na2S2O3·5H2O晶体样品中含有SO42-,在SO42-的检验过程中应防止加入氧化剂,如H2O2会把S2O32-氧化为SO42-,也要防止加入稀硫酸而引入SO42-,所以样品加水溶解后应加入过量稀盐酸,发生反应:S2O32-+2H+S↓+SO2↑+H2O。取上层清液滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀:Ba2++SO42-BaSO4↓,证明溶液中存在SO42-。
关键能力·考向突破
典例 答案 (1)H2S SO2 (2)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O (3)B (4)2∶1
解析 (2)W的浓溶液是浓硫酸,浓硫酸与铜单质在加热条件下发生反应Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。
(3)Na2S2O3中硫元素的化合价是+2价,从氧化还原的角度分析,反应物中硫元素的化合价必须有大于+2价的,也有小于+2价的,A中硫元素的化合价都小于2,C、D中硫元素的化合价都大于2,故B符合题意。
(4)X为H2S,H2S与SO2混合可生成淡黄色固体:2H2S+SO23S+2H2O,H2S是还原剂,二氧化硫是氧化剂,则该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,所以该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为2∶1。
对点演练 答案 (1)(NH4)2S O2 H2O (2)H2SO4 2H2S+3O22SO2+2H2O
(3)HNO3 4NH3+5O24NO+6H2O
解析 因D的相对分子质量比C大16,则Y为O2,进而推知C、D为氧化物,BCD为连续氧化的过程。因E为酸,故C、D均为非金属氧化物,Z为H2O。当X为强碱时,该连续氧化关系为NH3NONO2HNO3,进而推知A为铵盐;当X为强酸时,该连续氧化关系为H2SSO2SO3H2SO4,进而推知A为硫化物。综上所述A为(NH4)2S。
考点四 环境保护与绿色化学
必备知识·自主预诊
1.(1)破坏 环境污染 (2)废气 (3)化石燃料
2.(3)可降解
3.(2)酸雨 脱硫
4.(1)源头上减少或消除 (3)100%
自我诊断1.答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×
2.B 雾是由悬浮在大气中的微小液滴形成的气溶胶,霾是指空气中大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象,A错误;二氧化硫属于酸性氧化物,高温下可与碱性氧化物CaO发生反应,从而减少了二氧化硫的排放,B正确;将造纸的废水压到地下,会造成水体污染,C错误;有副产物产生,原子利用率不是100%,D错误。
关键能力·考向突破
典例 D SO2和NO2都是可形成酸雨的气体,CO2不能形成酸雨,但会造成温室效应,A项错误;75%的酒精消毒的原理是使蛋白质发生变性,“84”消毒液的原理是利用其主要成分NaClO的强氧化性杀菌消毒,原理不相同,B项错误;纳米铁粉能有效地处理污水中的Hg2+、Pb2+等重金属离子,与其还原性有关,C项错误。
对点演练 B 因为酸雨的pH<5.6,所以SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨是错误的,故A错误;由已知分析可知X气体应为H2S,H2S能与CuSO4反应生成黑色的不溶于水和酸的硫化铜沉淀,所以可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成,故B正确;在100~200 ℃温度时发生的反应为2H2S+SO23S+2H2O,不是置换反应,故C错误;若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2,会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物),故D错误。
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