含硫化合物的性质探究 高考化学一轮复习强化提升课学案新人教版

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含硫化合物的性质探究 　本部分知识在高考中以选择题和非选择题的形式考查，考查学生对硫及其化合物性质的掌握、实验的基本操作及实验评价，重点考查SO2、硫酸及其他含硫化合物的性质探究及转化、含硫化合物的制备。考查宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等学科素养。命题角度1：二氧化硫性质的探究【典例1】(2021·西宁模拟)某化学课题小组将二氧化硫的制备与多个性质实验进行了一体化设计，实验装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．a、b、c中依次盛装70%硫酸、Na2SO3固体、NaOH溶液B.实验时鲜花、品红溶液、KMnO4溶液均褪色，Na2S溶液出现淡黄色沉淀C．此设计可证明SO2水溶液的酸性，SO2的氧化性、还原性、漂白性D．点燃酒精灯加热，可证明SO2使品红溶液以及KMnO4溶液褪色具有可逆性【解析】选D。A项，70%硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫，多余的二氧化硫最后用NaOH溶液吸收，所以a、b、c中依次盛装70%硫酸、Na2SO3固体、NaOH溶液，故A正确；B项，SO2具有漂白性使鲜花和品红溶液褪色，SO2具有还原性使KMnO4溶液褪色，SO2与Na2S发生氧化还原反应生成难溶于水的S，B正确；C项，SO2水溶液使pH试纸变红说明其水溶液具有酸性，二氧化硫能使鲜花、品红溶液褪色说明有漂白性，使高锰酸钾溶液褪色说明有还原性，与Na2S反应生成S说明有氧化性，故C正确；D项，点燃酒精灯加热，可证明SO2使品红溶液褪色具有可逆性，使KMnO4溶液褪色不具有可逆性，故D错误。　(1)(科学探究与创新意识)上题设计两个注射器各自的优点是什么？提示：装有空气的注射器最后用于将装置内的SO2全部赶到c溶液中，防止残留的SO2造成污染；装有a的注射器可以控制反应的开始和结束及反应的速率。(2)(科学探究与创新意识)若将Na2S溶液改为滴有酚酞的氢氧化钠溶液，有什么现象？证明SO2的什么性质？提示：红色褪去。SO2表现酸性氧化物的性质。【归纳总结】二氧化硫的实验室制备与探究流程发生装置(原理)性质探究尾气处理Na2SO3固体与70%左右的浓硫酸反应：Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O①酸性KMnO4溶液褪色，说明SO2具有还原性，反应离子方程式为2MnO＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋；②Na2S溶液中有淡黄色浑浊生成，证明SO2具有氧化性，化学方程式为3SO2＋2Na2S===2Na2SO3＋3S↓；③品红溶液褪色，证明SO2具有漂白性，但褪色后的液体加热后又会恢复红色用NaOH溶液吸收尾气注意：用70%左右的浓硫酸而不用98.3%的浓硫酸或稀硫酸的原因：若用98.3%的浓硫酸，因其含水少，硫酸主要以分子形式存在，H＋浓度很小，难以反应。若用稀硫酸，则含水量多，因SO2易溶于水，不利于SO2的逸出。命题角度2：新型含硫化合物性质的探究【典例2】(2021·德州模拟)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是一种常用的食品抗氧化剂(易被氧化)。实验室利用如图所示装置制取少量焦亚硫酸钠并探究SO2的性质(夹持装置已略去)。请回答下列问题：(实验前已除去装置中的空气)(1)仪器a的名称是________________。(2)关闭K2、K3，打开K1，装置B中发生反应的离子方程式为___________，观察到装置C中发生的现象是____________________。(3)装置D和F的作用是___________________________________________。(4)实验前，装置E中所用蒸馏水需经煮沸后迅速冷却，目的是______________________________，关闭K1、K3，打开K2，一段时间后装置E中有Na2S2O5晶体析出，装置E中发生反应的化学方程式为___________。(5)设计实验验证Na2S2O5晶体在空气中已被氧化，所需试剂为_______________。【解析】(2)装置A中产生的SO2进入装置B中，SO2与FeCl3溶液反应生成FeSO4、FeCl2和HCl，离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋；装置C中SO2与Na2S溶液反应生成S单质，现象为有淡黄色沉淀(S)生成。(3)SO2有毒，不能直接排放到空气中，可用NaOH溶液吸收。因此装置D和F的作用是吸收SO2，防止污染空气。(4)装置E用于制备焦亚硫酸钠(Na2S2O5)，但水中存在溶解的氧气，具有氧化性，影响焦亚硫酸钠(Na2S2O5)的制备，因此装置E中所用蒸馏水需经煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解的氧气，制备焦亚硫酸钠的化学方程式为SO2＋Na2SO3===Na2S2O5。(5)Na2S2O5晶体在空气中易被氧化为Na2SO4，用盐酸、氯化钡溶液检验样品中含有硫酸根离子，即可验证Na2S2O5晶体在空气中已被氧化。答案：(1)分液漏斗(2)2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋有淡黄色沉淀生成(3)吸收SO2，防止污染空气(4)去除水中溶解的氧气　SO2＋Na2SO3===Na2S2O5(5)稀盐酸、BaCl2溶液常考四种含硫化合物1．硫代硫酸钠(Na2S2O3)：(1)物理性质：Na2S2O3·5H2O俗名大苏打，它是无色透明的晶体，易溶于水。(2)化学性质。①与酸反应生成单质硫，放出SO2气体：S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O。②中等强度的还原剂，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化剂氧化：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI(用于定量测定碘)；Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===Na2SO4＋H2SO4＋8HCl(在纺织和造纸工业上作脱氯剂)；5Na2S2O3＋8KMnO4＋7H2SO4===8MnSO4＋5Na2SO4＋4K2SO4＋7H2O。(3)制备方法①将Na2S和Na2CO3以2∶1的物质的量比配成溶液，然后通入SO2，制得Na2S2O3。2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。将溶液蒸发浓缩后，冷却至293～303 K时即析出Na2S2O3·5H2O。②在沸腾的状况下，使Na2SO3溶液同硫粉反应：Na2SO3＋SNa2S2O3。2．过二硫酸钠(Na2S2O8)：(1)氧化性：过二硫酸钠中S为＋6价，含有1个过氧键(—O—O—)，性质与过氧化氢相似。作为氧化剂参与反应时，过氧键断裂，过氧键中的氧原子由－1价变为－2价，硫原子化合价不变，如S2O＋2I－2SO＋I2、5S2O＋2Mn2＋＋8H2O10SO＋2MnO＋16H＋。(2)不稳定性：Na2S2O8受热分解生成Na2SO4、SO3和O2。3．连二亚硫酸钠(Na2S2O4)：(1)灼热时分解，能溶于冷水，在热水中分解，不溶于乙醇。其水溶液性质不稳定，有极强的还原性，属于强还原剂，能将I2、Cu2＋、Ag＋还原。(2)暴露于空气中易吸收氧气而氧化，同时也易吸潮发热而变质，并能夺取空气中的氧结块并发出刺激性酸味。吸收空气中氧气的方程式：2Na2S2O4＋O2＋2H2O===4NaHSO3或Na2S2O4＋O2＋H2O===NaHSO3＋NaHSO4。(3)在无氧条件下，用锌粉还原二氧化硫可制得连二亚硫酸钠。4．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)：(1)重要性质：成品为白色或微黄结晶粉末，溶于水、甘油，微溶于乙醇，露置空气中易氧化成硫酸钠，与强酸接触放出二氧化硫而生成相应的盐类，加热到150℃分解。(2)制备方法：通常用NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得，其化学方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。1．(二氧化硫性质的探究)为探究Na2SO3溶液的性质，在白色点滴板的a、b、c、d四个凹槽中滴入Na2SO3溶液，再分别滴加如图所示的试剂：对实验现象的“解释或结论”错误的是(　　)选项实验现象解释或结论Aa中溶液褪色还原性：SO>I－Bb中加硫酸后产生淡黄色沉淀SO和S2－在酸性条件下发生反应Cc中滴入酚酞溶液变红，再加BaCl2溶液后产生白色沉淀且红色褪去SO＋H2OHSO＋OH－，所以滴入酚酞变红；Ba2＋＋SO===BaSO3↓(白)，使水解平衡左移，红色褪去Dd中产生白色沉淀Na2SO3溶液已变质【解析】选D。A项，a中反应为I2＋SO＋H2O===SO＋2H＋＋2I－，还原性：SO>I－，正确；B项，b中反应为2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O，正确；C项，Na2SO3溶液中亚硫酸根离子水解显碱性，该溶液使酚酞变红，加入氯化钡生成亚硫酸钡沉淀，水解逆向进行，氢氧根离子浓度减小，碱性逐渐消失，所以红色褪去，正确；D项，即使不变质，在酸性条件下，NO也能把SO氧化成SO，生成BaSO4沉淀，错误。2．(2021·太原模拟)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·xH2O)常用作冲洗照相底片的定影剂，实验室以 Na2S、Na2CO3、SO2 为原料，利用如图装置可制取少量硫代硫酸钠，其实验原理为 Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2；2Na2S＋3SO2===2Na2SO3＋3S↓；Na2SO3＋S===Na2S2O3。回答下列问题：(1)打开 K1，关闭 K2，将锥形瓶中的溶液加热至35 ℃，打开分液漏斗活塞慢慢滴加浓硫酸，圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为_______________。锥形瓶中的现象是①导管口有气泡冒出；②____________________________________________________________。(2)通过注射器取样，监控锥形瓶中溶液 pH＝7～8，锥形瓶中酸性不能过强的原因是_______________________________________(用离子方程式表示)。当锥形瓶中溶液的 pH 接近 7 时，应进行的操作是_____________________。(3)反应结束后将锥形瓶中混合液处理后可得硫代硫酸钠粗晶体，该粗晶体中含有Na2CO3、Na2SO3、Na2SO4 等杂质，利用下列提供的试剂，检验粗产品中含有 Na2CO3。 可选试剂：a．品红溶液、b.酸性高锰酸钾溶液、c.澄清石灰水、d．NaOH 溶液、e.稀硫酸。实验方案：取适量所得粗晶体配成溶液，滴加足量的稀硫酸，将产生的气体依次通过试剂的合理顺序为_________________________________________________(按顺序填试剂序号)。能证明产品中含有 Na2CO3 的现象是_____________________________________________________________。(4)采用热重分析法测定硫代硫酸钠晶体样品所含结晶水数，将样品加热到100 ℃时，失掉全部结晶水，失重36.3%。硫代硫酸钠晶体的化学式中x＝________。【解析】(1)圆底烧瓶中亚硫酸钠与浓硫酸反应生成二氧化硫气体，方程式为Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O；打开分液漏斗活塞慢慢滴加浓硫酸，亚硫酸钠与浓硫酸反应生成二氧化硫气体，二氧化硫与硫化钠反应生成硫单质，2Na2S＋3SO2===2Na2SO3＋3S↓；随后又发生Na2SO3＋S===Na2S2O3，溶液变澄清；(2)通过注射器取样，监控锥形瓶中溶液pH＝7～8，因为Na2S2O3在酸性较强的环境中会发生反应，S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O；当锥形瓶中溶液的pH接近7时，需要关闭分液漏斗活塞，使反应停止，同时关闭K1，打开K2，用碱液吸收多余的二氧化硫；(3)检验粗产品中含有Na2CO3：取适量所得粗晶体配成溶液，滴加足量的稀硫酸，将产生的气体依次通过酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，然后用品红溶液检验二氧化硫是否除净，再用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，若酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊，则证明产品中含有Na2CO3；(4)将样品加热到100 ℃时，失掉全部结晶水，失重36.3%，则＝＝36.3%，解得x＝5。答案：(1)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O　溶液中出现黄色浑浊(或淡黄色)，后又逐渐变澄清(2)S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O　关闭分液漏斗活塞，关闭K1，打开K2 (3) bac　酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊(4)5【加固训练—拔高】1．Y形管是一种特殊的仪器，与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用如图装置可以探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。下列判断不正确的是(　　)A．玻璃管的作用是连通大气，使空气进入广口瓶，平衡气压B．使用Y形管甲时，应将浓硫酸转移到Na2SO3固体中C．Y形管乙中产生氧化性气体，将BaSO3氧化为BaSO4沉淀D．Y形管乙中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体【解析】选C。玻璃管的作用是连通大气，平衡气压，以便左右两边产生的气体顺利导入BaCl2溶液中，A项正确；使用Y形管甲时，应将浓硫酸转移到Na2SO3固体中，B项正确；SO2与BaCl2不反应，氧化性气体能将溶液中的SO氧化为SO，而不是将BaSO3氧化为BaSO4，C项错误；Y形管乙中的试剂是浓氨水和NaOH时，能产生NH3，NH3溶于BaCl2溶液形成NH3·H2O，NH3·H2O能和SO2反应生成(NH4)2SO3，(NH4)2SO3和BaCl2反应生成BaSO3沉淀，D项正确。2．(二氧化硫性质的探究)(2021·聊城模拟)由SO2和O2制备SO3(熔点16.8 ℃，沸点44.8 ℃)的模拟装置如图所示(加热和夹持装置省略)：下列说法不正确的是(　　)A．装置①中的试剂为浓硫酸B．实验室可用铜与浓硫酸在加热条件下制取SO2C．装置③反应管中的铂石棉用作反应的催化剂D．从装置⑤逸出的气体有过量的SO2和O2【解析】选D。A项，进入高温反应管的气体必须干燥，①是浓硫酸，正确；B项，铜与浓硫酸反应生成SO2、CuSO4和H2O，正确；C项，通常情况下，SO2和O2反应很慢，需用催化剂催化，正确；D项，该反应是可逆反应，④中逸出的气体主要是SO2和O2及少量的SO3气体，则⑤中应盛放碱石灰，可除去SO2、SO3，错误。3．(二氧化硫性质的探究)某同学设计了如图用于制取SO2并验证其部分性质的实验装置图(夹持装置省略)。下列叙述正确的是(　　)A.装置A中发生了氧化还原反应B．若装置B中装有酸性高锰酸钾溶液，观察到溶液褪色，说明SO2有漂白性C．反应前通入N2，目的是排出装置中的空气D．装置C中有白色沉淀产生，说明SO2有氧化性【解析】选C。A.装置A中浓硫酸和亚硫酸钠固体反应生成硫酸钠、二氧化硫和水，无化合价变化，属于非氧化还原反应，故A错误；B.二氧化硫具有还原性，酸性高锰酸钾具有强氧化性，两者发生氧化还原反应溶液褪色，则说明SO2具有还原性，故B错误；C.氧气能将二氧化硫氧化，所以反应前通入N2，目的是排出装置中的空气，故C正确；D.二氧化硫的水溶液与氯化铁发生氧化还原反应生成硫酸根离子，说明SO2有还原性，硫酸根离子与钡离子结合成硫酸钡沉淀，故D错误。