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2022高三化学（全国版）一轮复习试题：专题九 氧、硫及其化合物和环境保护 1 Word版
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这是一份2022高三化学（全国版）一轮复习试题：专题九 氧、硫及其化合物和环境保护 1 Word版，共14页。试卷主要包含了氧、硫及其化合物和环境保护等内容，欢迎下载使用。
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专题九 氧、硫及其化合物和环境保护
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考点1 硫及其氧化物 硫的氢化物
1.[2020浙江7月选考,30节选,8分]硫代硫酸钠在纺织业等领域有广泛应用。某兴趣小组用如图装置制备Na2S2O3·5H2O。
合成反应:SO2+Na2CO3Na2SO3+CO2 2Na2S+3SO22Na2SO3+3S
Na2SO3+SNa2S2O3
滴定反应:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6
已知:Na2S2O3·5H2O易溶于水,难溶于乙醇,50 ℃开始失结晶水。
实验步骤:
Ⅰ Na2S2O3制备:装置A制备的SO2经过单向阀通入装置C中的混合溶液,加热、搅拌,至溶液pH约为7时,停止通入SO2气体,得产品混合溶液。
Ⅱ 产品分离提纯:产品混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到Na2S2O3·5H2O产品。
Ⅲ 产品纯度测定:以淀粉作指示剂,用Na2S2O3·5H2O产品配制的溶液滴定碘标准溶液至滴定终点,计算Na2S2O3·5H2O含量。
请回答:
(1)步骤Ⅰ 单向阀的作用是 ;装置C中的反应混合溶液pH过高或过低将导致产率降低,原因是 。
(2)步骤Ⅱ 下列说法正确的是 。
A.快速蒸发溶液中水分,可得较大晶体颗粒
B.蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,停止加热
C.冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率
D.可选用冷的Na2CO3溶液作洗涤剂
(3)步骤Ⅲ
①装标准碘溶液的碘量瓶(带瓶塞的锥形瓶)在滴定前应盖上瓶塞,目的是 。
②滴定法测得产品中Na2S2O3·5H2O含量为100.5%,则Na2S2O3·5H2O产品中可能混有的物质是 。
2.[2019北京,28,16分]化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一: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,得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是 。
②试剂a是 。
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。
(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水)
实验二:验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式: 。
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是 。
(3)根据沉淀F的存在,推测SO42-的产生有两个途径:
途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,SO32-被氧化为SO42-进入D。
实验三:探究SO42-的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有 ;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。作出判断的理由: 。
②实验三的结论: 。
(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是 。
(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和SO42-生成。
(6)根据上述实验所得结论: 。
考点2 硫酸 硫酸盐
3.[2018浙江下半年选考,28,4分]某同学用下列装置完成了浓硫酸和SO2的性质实验(夹持装置已省略)。
请回答:
(1)下列说法正确的是 。
A.反应后,将试管Ⅰ中的白色固体加入水中,溶液呈蓝色
B.取下试管Ⅲ并不断振荡,试管中出现浑浊,是因为生成了BaSO4
C.试管Ⅳ中KMnO4溶液褪色,说明SO2具有氧化性
D.试管Ⅴ中的NaOH溶液可用Na2CO3溶液代替
(2)取下试管Ⅱ,在该试管口套上气球,将无色溶液加热恢复至红色,冷却后,发现溶液颜色再次变浅。解释“无色→红色→颜色变浅”变化的原因 。
考点3 臭氧和过氧化氢 环境保护
4.[2018全国卷Ⅱ,8,6分]研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同 B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂 D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
拓展变式
1.[2020福建厦门质检]某研究小组利用如图所示装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应。下列说法错误的是( )
A.装置B中若产生白色沉淀,说明Fe3+能将SO2氧化成SO42-
B.实验室中配制70%浓硫酸需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒
C.三颈烧瓶中通入N2的操作应在滴加浓硫酸之前,目的是排尽装置内的空气
D.装置C可能发生倒吸,同时还不能完全吸收反应产生的尾气
2. [2020广东深圳二测]某学习小组为了验证SO2的还原性并测定产生SO2的量,组装了如图所示装置。回答下列问题:
(1)C装置中发生反应的化学方程式是 ,A、B装置的作用是 ,F、G装置中的碱石灰 (填“能”或“不能”)换为无水CaCl2。
(2)甲同学认为很快可以看到D装置中的现象,他的依据是 (用离子方程式表示)。乙同学做实验时发现和甲同学预测的现象不一样,先出现棕红色,经过一段时间后变为浅绿色。于是查阅资料发现反应分为两步。
第一步:Fe3++SO2+H2OFe(HSO3)2+(棕红色)+H+(快反应)
第二步:Fe3++Fe(HSO3)2++H2OSO42-+2Fe2++3H+(慢反应)
如果需要验证第一步反应是快反应,可以事先在D装置中滴加几滴 (填名称)溶液,相应的实验现象是 。
(3)实验结束后,向D装置中加入足量的BaCl2溶液充分反应,经过 ,测得沉淀的质量为m1 g,又测得F装置实验前后的质量差为m2 g,则C装置中产生SO2的体积(标准状况)为 L(列出计算式即可)。
3.[含硫化合物之间的转化实验]某小组利用下面的装置进行实验,②、③中溶液均足量,操作和现象如下表。
实验
操作
现象
Ⅰ
向盛有Na2S溶液的①中持续通入CO2至过量
②中产生黑色沉淀,溶液的pH降低;
③中产生白色浑浊,该浑浊遇酸冒气泡
Ⅱ
向盛有NaHCO3溶液的①中持续通入H2S气体至过量
现象同实验Ⅰ
资料:CaS遇水完全水解
由上述实验得出的结论不正确的是( )
A.③中白色浑浊是CaCO3
B.②中溶液pH降低的原因是H2S+Cu2+CuS↓+2H+
C.实验Ⅰ①中CO2过量发生的反应是CO2+H2O+S2-CO32-+H2S
D.由实验Ⅰ和Ⅱ不能比较H2CO3和H2S酸性的强弱
4.[2020 北京,15,10分] H2O2是一种重要的化学品,其合成方法不断发展。
(1)早期制备方法
Ba(NO3)2BaOBaO2 滤液H2O2
①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是 。
②Ⅱ为可逆反应,促进该反应正向进行的措施是 。
③Ⅲ中生成H2O2, 反应的化学方程式是 。
④减压能够降低蒸馏温度,从H2O2的化学性质角度说明Ⅴ中采用减压蒸馏的原因: 。
(2)电化学制备方法
已知反应2H2O22H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行,通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2,下图为制备装置示意图。
①a极的电极反应式是 。
②下列说法正确的是 。
A.该装置可以实现电能转化为化学能
B.电极b连接电源负极
C.该方法相较于早期制备方法具有原料廉价,对环境友好等优点
5. [2020陕西汉中联考]硫代硫酸钠(Na2S2O3)临床上常用于治疗慢性荨麻疹、皮肤瘙痒症等。硫代硫酸钠在中性或碱性溶液中稳定,在酸性溶液中可发生反应产生S和SO2。
实验Ⅰ:Na2S2O3的制备。
工业上可利用反应2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2制备Na2S2O3,实验室模拟该工业过程的装置如图所示:
(1)仪器a的名称是 ,仪器b的名称是 。利用质量分数为70%的浓H2SO4与Na2SO3固体反应制备SO2的化学方程式为 。仪器c中的试剂为 。
(2)实验中要控制SO2的生成速率,可以采取的措施有 (写出一条)。
(3)为了保证硫代硫酸钠的产率,实验中通入的SO2不能过量,原因是 。
实验Ⅱ:探究Na2S2O3与金属离子的氧化还原反应。
资料:Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)。
实验操作
实验现象
混合后溶液先变成紫黑色,30 s后几乎变为无色
(4)根据上述实验现象,初步判断最终Fe3+被S2O32-还原为Fe2+,通过 (填操作和现象),进一步证实生成了Fe2+。从化学反应速率和平衡移动的角度解释实验Ⅱ的实验现象: 。
实验Ⅲ:标定Na2S2O3溶液的浓度。
(5) 称取一定质量的产品配制成硫代硫酸钠溶液,用间接碘量法标定该溶液的浓度:用分析天平准确称取基准物质K2Cr2O7(摩尔质量为294 g·mol-1)0.196 0 g,放入锥形瓶中,加水配成溶液,加入过量的KI并酸化,发生反应6I-+Cr2O72-+14H+3I2+2Cr3++7H2O,再加入几滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,发生反应I2+2S2O32-2I-+S4O62-,平行滴定3次,消耗Na2S2O3溶液的平均体积为25.00 mL,则所标定的硫代硫酸钠溶液的浓度
为 mol·L-1。
6.[2016江苏,21B,12分]焦亚硫酸钠(Na2S2O5 )是常用的抗氧化剂,在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量Na2S2O5的方法:在不断搅拌下,控制反应温度在40 ℃左右,向Na2CO3 过饱和溶液中通入SO2,实验装置如图所示。
当溶液pH 约为4 时,停止反应,在20 ℃左右静置结晶。生成Na2S2O5的化学方程式为2NaHSO3Na2S2O5+H2O
(1)SO2与Na2CO3 溶液反应生成NaHSO3 和CO2,其离子方程式为 。
(2)装置Y 的作用是 。
(3)析出固体的反应液经减压抽滤、洗涤、25 ℃~30 ℃干燥,可获得Na2S2O5固体。
①组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、 和抽气泵。
②依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5 固体。用饱和SO2 水溶液洗涤的目的是 。
(4)实验制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4,其可能的原因是 。
7.[2021北京人大附中模拟]硒是动物和人体所必需的微量元素之一,也是一种重要的工业原料。硒在自然界中稀少而分散,常从精炼铜的阳极泥中提取硒。
(1)粗铜精炼时,通常用精铜作 (填“阴”或“阳”)极。
(2)硒在元素周期表中的位置如图所示。
①Se原子结构示意图可表示为 。
②从原子结构角度解释硫元素与硒元素性质相似与不同的原因: 。
(3)阳极泥中的硒主要以Se和CuSe的形式存在,工业上常用硫酸化焙烧法提取硒,主要步骤如下:
i.将含硒阳极泥与浓硫酸混合焙烧,产生SO2、SeO2的混合气体。
ii.用水吸收i中混合气体,可得Se固体。
①请写出CuSe与浓H2SO4反应的化学方程式: 。
②采用该方法,尾气中含有少量SeO2,可用NaOH溶液吸收,二者反应生成一种盐,该盐的化学式为 。
③写出步骤ii中反应的化学方程式: 。
(4)下列说法合理的是 (填标号)。
a.SeO2既有氧化性又有还原性,其还原性比SO2的强
b.浓硒酸可能具有强氧化性、脱水性
c.热稳定性:H2Se
各物质的部分性质如表所示。
物质
SO3
SCl2
SO2
SOCl2
熔点
16.8 ℃
-78 ℃
-75.5 ℃
-105 ℃
沸点
44.8 ℃
59 ℃
-10 ℃
78.8 ℃
颜色
无色
红棕色
无色
无色
备注
不稳定
不稳定,140 ℃以上分解
下列说法错误的是( )
A.A装置中的橡胶软管起到平衡压强的作用
B.当A装置的反应器中颜色由红棕色变为无色时,说明反应完成,停止滴加SO3
C.D装置中出现白色沉淀可验证反应生成了SO2
D.B装置中所盛药品是碱石灰
答案
专题九 氧、硫及其化合物和环境保护
1.(1)防止倒吸(1分) pH过高,Na2CO3、Na2S反应不充分;pH过低,导致Na2S2O3转化为S和SO2(2分) (2)BC(2分) (3)①防止碘挥发损失(1分) ②Na2SO3;失去部分结晶水的Na2S2O3·5H2O(2分)
【解析】 (1)SO2会与装置C中的混合溶液发生反应,且导管进入液面以下,需要防倒吸的装置,单向阀只允许流体从一端流向另一端,不能倒流,可以防止倒吸。Na2CO3、Na2S水解都会使溶液显碱性,pH过高,说明Na2CO3、Na2S反应不充分;pH过低,Na2S2O3会发生歧化反应转化为S和SO2,所以pH过高或过低都会导致产率降低。(2)蒸发结晶时,快速蒸发溶液中的水分,可以得到较小的晶体颗粒,故A错误;为防止固体飞溅,蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,停止加热,故B正确;Na2S2O3·5H2O难溶于乙醇,所以冷却结晶后的固液混合物中加入适量乙醇可以降低Na2S2O3的溶解度,析出更多的晶体,提高产率,故C正确;用碳酸钠溶液洗涤会使晶体表面附着碳酸钠杂质,Na2S2O3·5H2O难溶于乙醇,可用乙醇作洗涤剂,故D错误。 (3)①碘易挥发,所以装标准碘溶液的碘量瓶在滴定前应盖上瓶塞,防止碘挥发损失。②若Na2S2O3·5H2O产品中含有Na2SO3或Na2S2O3·xH2O(x<5),则消耗的碘增多,测定结果偏大。
2.(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O(2分) ②饱和NaHSO3溶液(1分) (2)①Ag2SO3+4NH3·H2O2Ag(NH3)2++SO32-+4H2O(2分) ②H2O2溶液,产生白色沉淀(2分) (3)①Ag+(1分) Ag2SO4溶解度大于BaSO4,没有BaSO4沉淀时,必定没有Ag2SO4(2分) ②途径1不产生SO42-,途径2产生SO42-(2分) (4)2Ag++SO2+H2OAg2SO3↓+2H+(2分) (6)实验条件下:SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO42-的速率;碱性溶液中SO32-更易被氧化为SO42-(2分)
【解析】 (1)①Cu与浓H2SO4在加热条件下发生反应生成CuSO4、SO2、H2O,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。②试剂a为饱和NaHSO3溶液,用于吸收SO2中其他杂质气体,防止对后续实验产生干扰。(2)①难溶于水的Ag2SO3与NH3·H2O反应生成可溶性的[Ag(NH3)2]2SO3、H2O,反应的离子方程式为Ag2SO3+4NH3·H2O2[Ag(NH3)2]++SO32-+4H2O。②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,溶解的物质为BaSO3,没有溶解的物质为BaSO4,BaSO3与盐酸反应生成BaCl2、SO2和水,只要证明滤液E中含有Ba2+和SO32-即可证明B中含有Ag2SO3,所以选用的试剂为H2O2溶液。(3)①向溶液A中滴入过量盐酸,只有Ag+能与Cl-反应生成白色沉淀AgCl,所以溶液A中含有Ag+;取上层清液继续加入BaCl2溶液,没有白色沉淀出现,说明A中没有SO42-,因为Ag2SO4微溶于水,若B中含有Ag2SO4,溶液A中则含有少许SO42-,加入BaCl2溶液能生成更难溶的BaSO4沉淀。②SO32-具有还原性,在实验二中,SO32-被空气中的O2氧化为SO42-。(4)SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式为2Ag++SO2+H2OAg2SO3↓+2H+。(6)由题给信息可知,实验条件下,SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO42-的速率;碱性溶液中SO32-更易被氧化为SO42-。
3.(1)ABD(2分) (2)SO2遇品红生成不稳定的无色物质,受热释放SO2,溶液恢复红色;温度降低,SO2在品红溶液中溶解度增大,溶液颜色变浅(2分)
【解析】 (1)Cu与浓硫酸反应生成CuSO4,则试管Ⅰ中的白色固体加水溶解,溶液呈蓝色,A项正确。试管Ⅲ中出现浑浊,说明有BaSO4生成,B项正确。SO2与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应时,SO2表现出还原性,C项错误。试管Ⅴ中的NaOH溶液用于吸收尾气SO2,用Na2CO3溶液代替也能达到吸收SO2的目的,D项正确。
4.C 雾和霾的分散剂均为空气,A项正确。结合题图可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B项正确。根据题图可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后,吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4,即NH3是形成无机颗粒物的反应物,C项错误。过度施用氮肥,会导致空气中NH3浓度增大,与雾霾的形成有关,D项正确。
1.A 装置A中70%浓硫酸与亚硫酸钠反应生成SO2,二氧化硫进入装置B中,使装置B中的溶液显酸性,在酸性条件下,NO3-能够氧化SO2生成SO42-,从而产生硫酸钡白色沉淀,故装置B中若产生白色沉淀,不能说明Fe3+能将SO2氧化成SO42-,A错误;实验室中配制70%浓硫酸,需要用量筒量取适当体积的浓硫酸,然后慢慢倒入盛有一定体积蒸馏水的烧杯中,边倒边搅拌,需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒,B正确;为了排除空气中氧气对实验的干扰,在滴加浓硫酸之前应先通入N2,排尽装置内的空气,C正确;二氧化硫能和氢氧化钠溶液发生反应,导气管直接插入溶液会发生倒吸,且反应生成的气体中可能含有NO,NO不能用氢氧化钠溶液吸收,D正确。
2.(1)Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O 除去空气中的O2和CO2 不能 (2)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+ 铁氰化钾 溶液出现棕红色时没有生成蓝色沉淀 (3)过滤、洗涤、干燥、称量 (m1233+m264)×22.4
【解析】 (1)C装置中H2SO4和Na2SO3反应:Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O;A装置可以除去空气中的O2,B装置可以除去空气中的CO2;F装置吸收SO2,G装置防止空气中的CO2、H2O进入F装置中,CO2、SO2与无水CaCl2不反应,F、G装置中的碱石灰不能换成无水CaCl2。(2)D装置中Fe3+具有氧化性,SO2具有还原性,发生氧化还原反应,溶液变成浅绿色,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+。若要验证第一步反应是快反应,可以检测是否立即生成Fe2+,则可在实验前在D装置中滴加几滴铁氰化钾溶液,当溶液出现棕红色时没有生成蓝色沉淀即可说明第一步反应为快反应。(3)反应后D装置中含有SO42-,加入足量的BaCl2溶液后生成BaSO4沉淀,经过过滤、洗涤、干燥、称量,得到m1 g BaSO4沉淀,F装置实验前后的质量差为m2 g,说明剩余的SO2的质量为m2 g,根据原子守恒可得n(SO2)=n(BaSO4)+n(剩余SO2)=(m1233+m264) mol,则标准状况下SO2的体积为(m1233+m264)×22.4 L。
3.C 因为CaS遇水完全水解,③中白色浑浊是CaCO3,不可能是CaS,A正确。①中反应生成的硫化氢或过量的硫化氢在②中与硫酸铜反应,H2S+Cu2+CuS↓+2H+,使得②中溶液的pH降低,B正确。CO2过量时反应生成HCO3-,发生的反应是2CO2+2H2O+S2-2HCO3-+H2S,C错误。根据实验Ⅰ、Ⅱ中现象:Ⅰ中通二氧化碳有H2S生成,Ⅱ中通H2S有二氧化碳生成,不能比较H2CO3和H2S酸性的强弱,D正确。
4.(除标明外,每空2分)(1)①2Ba(NO3)22BaO+4NO2↑+O2↑
②增大氧气浓度或增大压强或降低温度(1分) ③BaO2+2HClH2O2+BaCl2 ④H2O2受热易分解 (1分) (2)①O2+2H++2e- H2O2 ②AC
【解析】 (1)①红棕色气体为NO2,生成1 mol NO2得1 mol电子,生成1 mol O2失4 mol电子,根据得失电子守恒,NO2、O2的化学计量数分别为4、1,结合原子守恒配平化学方程式为2Ba(NO3)22BaO+4NO2↑+O2↑。②该反应为2BaO(s)+O2(g)2BaO2(s),正反应为气体分子数减小的放热反应,根据影响化学平衡移动的因素知,增大氧气浓度、增大压强、降低温度均可以促进反应正向进行。③Ⅲ中BaO2和盐酸反应,生成H2O2和BaCl2,化学方程式为BaO2+2HClH2O2+BaCl2。④H2O2受热易分解,减压可以降低蒸馏温度,防止H2O2分解导致产率降低。(2)①根据题图可知,a极上O2转化为H2O2,发生还原反应,a极为阴极,电极反应式是O2+2H++2e-H2O2。②该装置为电解池,将电能转化为化学能,A项正确;电极a为阴极,则电极b为阳极,电解池的阳极与电源正极连接,B项错误;该装置的总反应为2H2O+O22H2O2,相较于早期制备方法,该方法的原料为H2O和O2,原料来源广泛、廉价,且无污染气体产生,对环境友好,C项正确。
5.(1)分液漏斗 蒸馏烧瓶 H2SO4(浓)+Na2SO3Na2SO4+H2O+SO2↑ 硫化钠和碳酸钠的混合溶液 (2)控制H2SO4溶液的滴加速度(合理即可) (3)若SO2过量,溶液显酸性,产物会发生反应产生S和SO2,Na2S2O3产率降低 (4)加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀 开始生成Fe(S2O3)33-的反应速率较大,氧化还原反应速率较小,但随着氧化还原反应的进行,Fe3+、S2O32-的浓度减小,Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-平衡逆向移动,溶液紫黑色逐渐消失,最终几乎变为无色 (5)0.160 0
【解析】 (1)仪器a为分液漏斗,仪器b为蒸馏烧瓶。质量分数为70%的浓硫酸和Na2SO3反应的化学方程式为H2SO4(浓)+Na2SO3Na2SO4+H2O+SO2↑。仪器c用于制备Na2S2O3,SO2由仪器b提供,所以仪器c中的试剂为硫化钠和碳酸钠的混合溶液。
(2)从反应速率的影响因素分析,可以通过控制H2SO4溶液的滴加速度或改变反应温度等来控制SO2的生成速率。(3)Na2S2O3在酸性溶液中会发生反应产生S和SO2,如果通入过量的SO2,会使溶液酸性增强,Na2S2O3的产率降低。(4)检验Fe2+的常用试剂是铁氰化钾,所以加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀即证明有Fe2+生成。开始阶段,生成Fe(S2O3)33-的速率较大,氧化还原反应的速率较小,所以有紫黑色出现,随着氧化还原反应的进行,Fe3+、S2O32-的浓度减小,Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-平衡逆向移动,溶液紫黑色逐渐消失,最终几乎变为无色。(5)根据题给反应得关系式:Cr2O72-~6S2O32-,则25.00 mL Na2S2O3溶液中Na2S2O3的物质的量为0.1960g294g·mol-1×6=4×10-3 mol,Na2S2O3溶液的浓度为4×10-3mol25.00×10-3L=0.160 0 mol·L-1。
6.(1)2SO2+CO32-+H2O2HSO3-+CO2(3分) (2)防止倒吸(2分) (3)①吸滤瓶(2分) ②减少Na2S2O5在水中的溶解(2分) (4)在制备过程中Na2S2O5分解生成Na2SO3,Na2S2O5被氧化生成Na2SO4(3分)
【解析】 (1)该离子方程式为2SO2+H2O+CO32-2HSO3-+CO2。(2)装置Y的作用是防止倒吸。(3)①减压抽滤装置的主要仪器有布氏漏斗、吸滤瓶和抽气泵。②用饱和SO2水溶液洗涤的目的是减少Na2S2O5在水中的溶解。(4)根据提供信息,Na2S2O5是常用的抗氧化剂,Na2S2O5在空气中、受热时均易分解,在制备过程中Na2S2O5易分解生成Na2SO3,Na2S2O5被氧化为Na2SO4,因此制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3、Na2SO4。
7.(1)阴 (2)① ②同主族,最外层电子数相同,因此性质相似;原子半径不同,得失电子能力不同,性质不同 (3)①CuSe+4H2SO4(浓)CuSO4+SeO2↑+3SO2↑+4H2O ②Na2SeO3 ③SeO2+2SO2+2H2OSe↓+2H2SO4 (4)bd
【解析】 (1)粗铜精炼时,通常用精铜作阴极、粗铜作阳极。(2)①根据Se在元素周期表中的位置,即可写出其原子结构示意图。②同一主族元素,最外层电子数相同,电子层数不同,所以硫元素和硒元素的性质既有相似,又有不同。(3)①由题给信息可知CuSe与浓H2SO4发生氧化还原反应,生成SeO2和SO2,根据得失电子守恒、原子守恒,化学方程式为CuSe+4H2SO4(浓)CuSO4+SeO2↑+3SO2↑+4H2O。②作为同主族元素的氧化物,SeO2与SO2性质相似,故SeO2与NaOH反应可生成Na2SeO3。③根据题给信息可知,SO2、SeO2与H2O反应生成Se,Se化合价降低,则S化合价应升高,生成H2SO4,根据得失电子守恒、原子守恒配平得,SeO2+2SO2+2H2OSe↓+2H2SO4。(4)由SO2、SeO2与H2O反应生成Se可知,SeO2的氧化性比SO2的强,a错误。浓硒酸可能与浓硫酸的性质类似,即具有强氧化性、脱水性,b正确。元素非金属性越强,其氢化物越稳定、最高价含氧酸的酸性越强,非金属性:Cl>S>Se,故c错误,d正确。
8.D A装置中的橡胶软管连接分液漏斗和烧瓶,起到平衡压强的作用,A项正确。根据制备SOCl2的原理SO3+SCl2SOCl2+SO2↑,由反应物SCl2和生成物SOCl2的颜色分析可以判断反应完成时的现象,B项正确。反应产生的SO2不与BaCl2溶液反应,但在H2O2作用下,SO2可以与BaCl2溶液反应生成硫酸钡沉淀,C装置可排除SO3的干扰,C项正确。碱石灰能吸收SO2,影响SO2的检验,D项错误。
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专题九 氧、硫及其化合物和环境保护
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考点1 硫及其氧化物 硫的氢化物
1.[2020浙江7月选考,30节选,8分]硫代硫酸钠在纺织业等领域有广泛应用。某兴趣小组用如图装置制备Na2S2O3·5H2O。
合成反应:SO2+Na2CO3Na2SO3+CO2 2Na2S+3SO22Na2SO3+3S
Na2SO3+SNa2S2O3
滴定反应:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6
已知:Na2S2O3·5H2O易溶于水,难溶于乙醇,50 ℃开始失结晶水。
实验步骤:
Ⅰ Na2S2O3制备:装置A制备的SO2经过单向阀通入装置C中的混合溶液,加热、搅拌,至溶液pH约为7时,停止通入SO2气体,得产品混合溶液。
Ⅱ 产品分离提纯:产品混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到Na2S2O3·5H2O产品。
Ⅲ 产品纯度测定:以淀粉作指示剂,用Na2S2O3·5H2O产品配制的溶液滴定碘标准溶液至滴定终点,计算Na2S2O3·5H2O含量。
请回答:
(1)步骤Ⅰ 单向阀的作用是 ;装置C中的反应混合溶液pH过高或过低将导致产率降低,原因是 。
(2)步骤Ⅱ 下列说法正确的是 。
A.快速蒸发溶液中水分,可得较大晶体颗粒
B.蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,停止加热
C.冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率
D.可选用冷的Na2CO3溶液作洗涤剂
(3)步骤Ⅲ
①装标准碘溶液的碘量瓶(带瓶塞的锥形瓶)在滴定前应盖上瓶塞,目的是 。
②滴定法测得产品中Na2S2O3·5H2O含量为100.5%,则Na2S2O3·5H2O产品中可能混有的物质是 。
2.[2019北京,28,16分]化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一: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,得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是 。
②试剂a是 。
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。
(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水)
实验二:验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式: 。
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是 。
(3)根据沉淀F的存在,推测SO42-的产生有两个途径:
途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,SO32-被氧化为SO42-进入D。
实验三:探究SO42-的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有 ;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。作出判断的理由: 。
②实验三的结论: 。
(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是 。
(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和SO42-生成。
(6)根据上述实验所得结论: 。
考点2 硫酸 硫酸盐
3.[2018浙江下半年选考,28,4分]某同学用下列装置完成了浓硫酸和SO2的性质实验(夹持装置已省略)。
请回答:
(1)下列说法正确的是 。
A.反应后,将试管Ⅰ中的白色固体加入水中,溶液呈蓝色
B.取下试管Ⅲ并不断振荡,试管中出现浑浊,是因为生成了BaSO4
C.试管Ⅳ中KMnO4溶液褪色,说明SO2具有氧化性
D.试管Ⅴ中的NaOH溶液可用Na2CO3溶液代替
(2)取下试管Ⅱ,在该试管口套上气球,将无色溶液加热恢复至红色,冷却后,发现溶液颜色再次变浅。解释“无色→红色→颜色变浅”变化的原因 。
考点3 臭氧和过氧化氢 环境保护
4.[2018全国卷Ⅱ,8,6分]研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同 B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂 D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
拓展变式
1.[2020福建厦门质检]某研究小组利用如图所示装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应。下列说法错误的是( )
A.装置B中若产生白色沉淀,说明Fe3+能将SO2氧化成SO42-
B.实验室中配制70%浓硫酸需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒
C.三颈烧瓶中通入N2的操作应在滴加浓硫酸之前,目的是排尽装置内的空气
D.装置C可能发生倒吸,同时还不能完全吸收反应产生的尾气
2. [2020广东深圳二测]某学习小组为了验证SO2的还原性并测定产生SO2的量,组装了如图所示装置。回答下列问题:
(1)C装置中发生反应的化学方程式是 ,A、B装置的作用是 ,F、G装置中的碱石灰 (填“能”或“不能”)换为无水CaCl2。
(2)甲同学认为很快可以看到D装置中的现象,他的依据是 (用离子方程式表示)。乙同学做实验时发现和甲同学预测的现象不一样,先出现棕红色,经过一段时间后变为浅绿色。于是查阅资料发现反应分为两步。
第一步:Fe3++SO2+H2OFe(HSO3)2+(棕红色)+H+(快反应)
第二步:Fe3++Fe(HSO3)2++H2OSO42-+2Fe2++3H+(慢反应)
如果需要验证第一步反应是快反应,可以事先在D装置中滴加几滴 (填名称)溶液,相应的实验现象是 。
(3)实验结束后,向D装置中加入足量的BaCl2溶液充分反应,经过 ,测得沉淀的质量为m1 g,又测得F装置实验前后的质量差为m2 g,则C装置中产生SO2的体积(标准状况)为 L(列出计算式即可)。
3.[含硫化合物之间的转化实验]某小组利用下面的装置进行实验,②、③中溶液均足量,操作和现象如下表。
实验
操作
现象
Ⅰ
向盛有Na2S溶液的①中持续通入CO2至过量
②中产生黑色沉淀,溶液的pH降低;
③中产生白色浑浊,该浑浊遇酸冒气泡
Ⅱ
向盛有NaHCO3溶液的①中持续通入H2S气体至过量
现象同实验Ⅰ
资料:CaS遇水完全水解
由上述实验得出的结论不正确的是( )
A.③中白色浑浊是CaCO3
B.②中溶液pH降低的原因是H2S+Cu2+CuS↓+2H+
C.实验Ⅰ①中CO2过量发生的反应是CO2+H2O+S2-CO32-+H2S
D.由实验Ⅰ和Ⅱ不能比较H2CO3和H2S酸性的强弱
4.[2020 北京,15,10分] H2O2是一种重要的化学品,其合成方法不断发展。
(1)早期制备方法
Ba(NO3)2BaOBaO2 滤液H2O2
①Ⅰ为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是 。
②Ⅱ为可逆反应,促进该反应正向进行的措施是 。
③Ⅲ中生成H2O2, 反应的化学方程式是 。
④减压能够降低蒸馏温度,从H2O2的化学性质角度说明Ⅴ中采用减压蒸馏的原因: 。
(2)电化学制备方法
已知反应2H2O22H2O+O2↑能自发进行,反向不能自发进行,通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2,下图为制备装置示意图。
①a极的电极反应式是 。
②下列说法正确的是 。
A.该装置可以实现电能转化为化学能
B.电极b连接电源负极
C.该方法相较于早期制备方法具有原料廉价,对环境友好等优点
5. [2020陕西汉中联考]硫代硫酸钠(Na2S2O3)临床上常用于治疗慢性荨麻疹、皮肤瘙痒症等。硫代硫酸钠在中性或碱性溶液中稳定,在酸性溶液中可发生反应产生S和SO2。
实验Ⅰ:Na2S2O3的制备。
工业上可利用反应2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2制备Na2S2O3,实验室模拟该工业过程的装置如图所示:
(1)仪器a的名称是 ,仪器b的名称是 。利用质量分数为70%的浓H2SO4与Na2SO3固体反应制备SO2的化学方程式为 。仪器c中的试剂为 。
(2)实验中要控制SO2的生成速率,可以采取的措施有 (写出一条)。
(3)为了保证硫代硫酸钠的产率,实验中通入的SO2不能过量,原因是 。
实验Ⅱ:探究Na2S2O3与金属离子的氧化还原反应。
资料:Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)。
实验操作
实验现象
混合后溶液先变成紫黑色,30 s后几乎变为无色
(4)根据上述实验现象,初步判断最终Fe3+被S2O32-还原为Fe2+,通过 (填操作和现象),进一步证实生成了Fe2+。从化学反应速率和平衡移动的角度解释实验Ⅱ的实验现象: 。
实验Ⅲ:标定Na2S2O3溶液的浓度。
(5) 称取一定质量的产品配制成硫代硫酸钠溶液,用间接碘量法标定该溶液的浓度:用分析天平准确称取基准物质K2Cr2O7(摩尔质量为294 g·mol-1)0.196 0 g,放入锥形瓶中,加水配成溶液,加入过量的KI并酸化,发生反应6I-+Cr2O72-+14H+3I2+2Cr3++7H2O,再加入几滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,发生反应I2+2S2O32-2I-+S4O62-,平行滴定3次,消耗Na2S2O3溶液的平均体积为25.00 mL,则所标定的硫代硫酸钠溶液的浓度
为 mol·L-1。
6.[2016江苏,21B,12分]焦亚硫酸钠(Na2S2O5 )是常用的抗氧化剂,在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量Na2S2O5的方法:在不断搅拌下,控制反应温度在40 ℃左右,向Na2CO3 过饱和溶液中通入SO2,实验装置如图所示。
当溶液pH 约为4 时,停止反应,在20 ℃左右静置结晶。生成Na2S2O5的化学方程式为2NaHSO3Na2S2O5+H2O
(1)SO2与Na2CO3 溶液反应生成NaHSO3 和CO2,其离子方程式为 。
(2)装置Y 的作用是 。
(3)析出固体的反应液经减压抽滤、洗涤、25 ℃~30 ℃干燥,可获得Na2S2O5固体。
①组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、 和抽气泵。
②依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5 固体。用饱和SO2 水溶液洗涤的目的是 。
(4)实验制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4,其可能的原因是 。
7.[2021北京人大附中模拟]硒是动物和人体所必需的微量元素之一,也是一种重要的工业原料。硒在自然界中稀少而分散,常从精炼铜的阳极泥中提取硒。
(1)粗铜精炼时,通常用精铜作 (填“阴”或“阳”)极。
(2)硒在元素周期表中的位置如图所示。
①Se原子结构示意图可表示为 。
②从原子结构角度解释硫元素与硒元素性质相似与不同的原因: 。
(3)阳极泥中的硒主要以Se和CuSe的形式存在,工业上常用硫酸化焙烧法提取硒,主要步骤如下:
i.将含硒阳极泥与浓硫酸混合焙烧,产生SO2、SeO2的混合气体。
ii.用水吸收i中混合气体,可得Se固体。
①请写出CuSe与浓H2SO4反应的化学方程式: 。
②采用该方法,尾气中含有少量SeO2,可用NaOH溶液吸收,二者反应生成一种盐,该盐的化学式为 。
③写出步骤ii中反应的化学方程式: 。
(4)下列说法合理的是 (填标号)。
a.SeO2既有氧化性又有还原性,其还原性比SO2的强
b.浓硒酸可能具有强氧化性、脱水性
c.热稳定性:H2Se
各物质的部分性质如表所示。
物质
SO3
SCl2
SO2
SOCl2
熔点
16.8 ℃
-78 ℃
-75.5 ℃
-105 ℃
沸点
44.8 ℃
59 ℃
-10 ℃
78.8 ℃
颜色
无色
红棕色
无色
无色
备注
不稳定
不稳定,140 ℃以上分解
下列说法错误的是( )
A.A装置中的橡胶软管起到平衡压强的作用
B.当A装置的反应器中颜色由红棕色变为无色时,说明反应完成,停止滴加SO3
C.D装置中出现白色沉淀可验证反应生成了SO2
D.B装置中所盛药品是碱石灰
答案
专题九 氧、硫及其化合物和环境保护
1.(1)防止倒吸(1分) pH过高,Na2CO3、Na2S反应不充分;pH过低,导致Na2S2O3转化为S和SO2(2分) (2)BC(2分) (3)①防止碘挥发损失(1分) ②Na2SO3;失去部分结晶水的Na2S2O3·5H2O(2分)
【解析】 (1)SO2会与装置C中的混合溶液发生反应,且导管进入液面以下,需要防倒吸的装置,单向阀只允许流体从一端流向另一端,不能倒流,可以防止倒吸。Na2CO3、Na2S水解都会使溶液显碱性,pH过高,说明Na2CO3、Na2S反应不充分;pH过低,Na2S2O3会发生歧化反应转化为S和SO2,所以pH过高或过低都会导致产率降低。(2)蒸发结晶时,快速蒸发溶液中的水分,可以得到较小的晶体颗粒,故A错误;为防止固体飞溅,蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,停止加热,故B正确;Na2S2O3·5H2O难溶于乙醇,所以冷却结晶后的固液混合物中加入适量乙醇可以降低Na2S2O3的溶解度,析出更多的晶体,提高产率,故C正确;用碳酸钠溶液洗涤会使晶体表面附着碳酸钠杂质,Na2S2O3·5H2O难溶于乙醇,可用乙醇作洗涤剂,故D错误。 (3)①碘易挥发,所以装标准碘溶液的碘量瓶在滴定前应盖上瓶塞,防止碘挥发损失。②若Na2S2O3·5H2O产品中含有Na2SO3或Na2S2O3·xH2O(x<5),则消耗的碘增多,测定结果偏大。
2.(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O(2分) ②饱和NaHSO3溶液(1分) (2)①Ag2SO3+4NH3·H2O2Ag(NH3)2++SO32-+4H2O(2分) ②H2O2溶液,产生白色沉淀(2分) (3)①Ag+(1分) Ag2SO4溶解度大于BaSO4,没有BaSO4沉淀时,必定没有Ag2SO4(2分) ②途径1不产生SO42-,途径2产生SO42-(2分) (4)2Ag++SO2+H2OAg2SO3↓+2H+(2分) (6)实验条件下:SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO42-的速率;碱性溶液中SO32-更易被氧化为SO42-(2分)
【解析】 (1)①Cu与浓H2SO4在加热条件下发生反应生成CuSO4、SO2、H2O,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。②试剂a为饱和NaHSO3溶液,用于吸收SO2中其他杂质气体,防止对后续实验产生干扰。(2)①难溶于水的Ag2SO3与NH3·H2O反应生成可溶性的[Ag(NH3)2]2SO3、H2O,反应的离子方程式为Ag2SO3+4NH3·H2O2[Ag(NH3)2]++SO32-+4H2O。②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,溶解的物质为BaSO3,没有溶解的物质为BaSO4,BaSO3与盐酸反应生成BaCl2、SO2和水,只要证明滤液E中含有Ba2+和SO32-即可证明B中含有Ag2SO3,所以选用的试剂为H2O2溶液。(3)①向溶液A中滴入过量盐酸,只有Ag+能与Cl-反应生成白色沉淀AgCl,所以溶液A中含有Ag+;取上层清液继续加入BaCl2溶液,没有白色沉淀出现,说明A中没有SO42-,因为Ag2SO4微溶于水,若B中含有Ag2SO4,溶液A中则含有少许SO42-,加入BaCl2溶液能生成更难溶的BaSO4沉淀。②SO32-具有还原性,在实验二中,SO32-被空气中的O2氧化为SO42-。(4)SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式为2Ag++SO2+H2OAg2SO3↓+2H+。(6)由题给信息可知,实验条件下,SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO42-的速率;碱性溶液中SO32-更易被氧化为SO42-。
3.(1)ABD(2分) (2)SO2遇品红生成不稳定的无色物质,受热释放SO2,溶液恢复红色;温度降低,SO2在品红溶液中溶解度增大,溶液颜色变浅(2分)
【解析】 (1)Cu与浓硫酸反应生成CuSO4,则试管Ⅰ中的白色固体加水溶解,溶液呈蓝色,A项正确。试管Ⅲ中出现浑浊,说明有BaSO4生成,B项正确。SO2与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应时,SO2表现出还原性,C项错误。试管Ⅴ中的NaOH溶液用于吸收尾气SO2,用Na2CO3溶液代替也能达到吸收SO2的目的,D项正确。
4.C 雾和霾的分散剂均为空气,A项正确。结合题图可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B项正确。根据题图可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后,吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4,即NH3是形成无机颗粒物的反应物,C项错误。过度施用氮肥,会导致空气中NH3浓度增大,与雾霾的形成有关,D项正确。
1.A 装置A中70%浓硫酸与亚硫酸钠反应生成SO2,二氧化硫进入装置B中,使装置B中的溶液显酸性,在酸性条件下,NO3-能够氧化SO2生成SO42-,从而产生硫酸钡白色沉淀,故装置B中若产生白色沉淀,不能说明Fe3+能将SO2氧化成SO42-,A错误;实验室中配制70%浓硫酸,需要用量筒量取适当体积的浓硫酸,然后慢慢倒入盛有一定体积蒸馏水的烧杯中,边倒边搅拌,需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒,B正确;为了排除空气中氧气对实验的干扰,在滴加浓硫酸之前应先通入N2,排尽装置内的空气,C正确;二氧化硫能和氢氧化钠溶液发生反应,导气管直接插入溶液会发生倒吸,且反应生成的气体中可能含有NO,NO不能用氢氧化钠溶液吸收,D正确。
2.(1)Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O 除去空气中的O2和CO2 不能 (2)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+ 铁氰化钾 溶液出现棕红色时没有生成蓝色沉淀 (3)过滤、洗涤、干燥、称量 (m1233+m264)×22.4
【解析】 (1)C装置中H2SO4和Na2SO3反应:Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O;A装置可以除去空气中的O2,B装置可以除去空气中的CO2;F装置吸收SO2,G装置防止空气中的CO2、H2O进入F装置中,CO2、SO2与无水CaCl2不反应,F、G装置中的碱石灰不能换成无水CaCl2。(2)D装置中Fe3+具有氧化性,SO2具有还原性,发生氧化还原反应,溶液变成浅绿色,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+。若要验证第一步反应是快反应,可以检测是否立即生成Fe2+,则可在实验前在D装置中滴加几滴铁氰化钾溶液,当溶液出现棕红色时没有生成蓝色沉淀即可说明第一步反应为快反应。(3)反应后D装置中含有SO42-,加入足量的BaCl2溶液后生成BaSO4沉淀,经过过滤、洗涤、干燥、称量,得到m1 g BaSO4沉淀,F装置实验前后的质量差为m2 g,说明剩余的SO2的质量为m2 g,根据原子守恒可得n(SO2)=n(BaSO4)+n(剩余SO2)=(m1233+m264) mol,则标准状况下SO2的体积为(m1233+m264)×22.4 L。
3.C 因为CaS遇水完全水解,③中白色浑浊是CaCO3,不可能是CaS,A正确。①中反应生成的硫化氢或过量的硫化氢在②中与硫酸铜反应,H2S+Cu2+CuS↓+2H+,使得②中溶液的pH降低,B正确。CO2过量时反应生成HCO3-,发生的反应是2CO2+2H2O+S2-2HCO3-+H2S,C错误。根据实验Ⅰ、Ⅱ中现象:Ⅰ中通二氧化碳有H2S生成,Ⅱ中通H2S有二氧化碳生成,不能比较H2CO3和H2S酸性的强弱,D正确。
4.(除标明外,每空2分)(1)①2Ba(NO3)22BaO+4NO2↑+O2↑
②增大氧气浓度或增大压强或降低温度(1分) ③BaO2+2HClH2O2+BaCl2 ④H2O2受热易分解 (1分) (2)①O2+2H++2e- H2O2 ②AC
【解析】 (1)①红棕色气体为NO2,生成1 mol NO2得1 mol电子,生成1 mol O2失4 mol电子,根据得失电子守恒,NO2、O2的化学计量数分别为4、1,结合原子守恒配平化学方程式为2Ba(NO3)22BaO+4NO2↑+O2↑。②该反应为2BaO(s)+O2(g)2BaO2(s),正反应为气体分子数减小的放热反应,根据影响化学平衡移动的因素知,增大氧气浓度、增大压强、降低温度均可以促进反应正向进行。③Ⅲ中BaO2和盐酸反应,生成H2O2和BaCl2,化学方程式为BaO2+2HClH2O2+BaCl2。④H2O2受热易分解,减压可以降低蒸馏温度,防止H2O2分解导致产率降低。(2)①根据题图可知,a极上O2转化为H2O2,发生还原反应,a极为阴极,电极反应式是O2+2H++2e-H2O2。②该装置为电解池,将电能转化为化学能,A项正确;电极a为阴极,则电极b为阳极,电解池的阳极与电源正极连接,B项错误;该装置的总反应为2H2O+O22H2O2,相较于早期制备方法,该方法的原料为H2O和O2,原料来源广泛、廉价,且无污染气体产生,对环境友好,C项正确。
5.(1)分液漏斗 蒸馏烧瓶 H2SO4(浓)+Na2SO3Na2SO4+H2O+SO2↑ 硫化钠和碳酸钠的混合溶液 (2)控制H2SO4溶液的滴加速度(合理即可) (3)若SO2过量,溶液显酸性,产物会发生反应产生S和SO2,Na2S2O3产率降低 (4)加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀 开始生成Fe(S2O3)33-的反应速率较大,氧化还原反应速率较小,但随着氧化还原反应的进行,Fe3+、S2O32-的浓度减小,Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-平衡逆向移动,溶液紫黑色逐渐消失,最终几乎变为无色 (5)0.160 0
【解析】 (1)仪器a为分液漏斗,仪器b为蒸馏烧瓶。质量分数为70%的浓硫酸和Na2SO3反应的化学方程式为H2SO4(浓)+Na2SO3Na2SO4+H2O+SO2↑。仪器c用于制备Na2S2O3,SO2由仪器b提供,所以仪器c中的试剂为硫化钠和碳酸钠的混合溶液。
(2)从反应速率的影响因素分析,可以通过控制H2SO4溶液的滴加速度或改变反应温度等来控制SO2的生成速率。(3)Na2S2O3在酸性溶液中会发生反应产生S和SO2,如果通入过量的SO2,会使溶液酸性增强,Na2S2O3的产率降低。(4)检验Fe2+的常用试剂是铁氰化钾,所以加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀即证明有Fe2+生成。开始阶段,生成Fe(S2O3)33-的速率较大,氧化还原反应的速率较小,所以有紫黑色出现,随着氧化还原反应的进行,Fe3+、S2O32-的浓度减小,Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-平衡逆向移动,溶液紫黑色逐渐消失,最终几乎变为无色。(5)根据题给反应得关系式:Cr2O72-~6S2O32-,则25.00 mL Na2S2O3溶液中Na2S2O3的物质的量为0.1960g294g·mol-1×6=4×10-3 mol,Na2S2O3溶液的浓度为4×10-3mol25.00×10-3L=0.160 0 mol·L-1。
6.(1)2SO2+CO32-+H2O2HSO3-+CO2(3分) (2)防止倒吸(2分) (3)①吸滤瓶(2分) ②减少Na2S2O5在水中的溶解(2分) (4)在制备过程中Na2S2O5分解生成Na2SO3,Na2S2O5被氧化生成Na2SO4(3分)
【解析】 (1)该离子方程式为2SO2+H2O+CO32-2HSO3-+CO2。(2)装置Y的作用是防止倒吸。(3)①减压抽滤装置的主要仪器有布氏漏斗、吸滤瓶和抽气泵。②用饱和SO2水溶液洗涤的目的是减少Na2S2O5在水中的溶解。(4)根据提供信息,Na2S2O5是常用的抗氧化剂,Na2S2O5在空气中、受热时均易分解,在制备过程中Na2S2O5易分解生成Na2SO3,Na2S2O5被氧化为Na2SO4,因此制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3、Na2SO4。
7.(1)阴 (2)① ②同主族,最外层电子数相同,因此性质相似;原子半径不同,得失电子能力不同,性质不同 (3)①CuSe+4H2SO4(浓)CuSO4+SeO2↑+3SO2↑+4H2O ②Na2SeO3 ③SeO2+2SO2+2H2OSe↓+2H2SO4 (4)bd
【解析】 (1)粗铜精炼时,通常用精铜作阴极、粗铜作阳极。(2)①根据Se在元素周期表中的位置,即可写出其原子结构示意图。②同一主族元素,最外层电子数相同,电子层数不同,所以硫元素和硒元素的性质既有相似,又有不同。(3)①由题给信息可知CuSe与浓H2SO4发生氧化还原反应,生成SeO2和SO2,根据得失电子守恒、原子守恒,化学方程式为CuSe+4H2SO4(浓)CuSO4+SeO2↑+3SO2↑+4H2O。②作为同主族元素的氧化物,SeO2与SO2性质相似,故SeO2与NaOH反应可生成Na2SeO3。③根据题给信息可知,SO2、SeO2与H2O反应生成Se,Se化合价降低,则S化合价应升高,生成H2SO4,根据得失电子守恒、原子守恒配平得,SeO2+2SO2+2H2OSe↓+2H2SO4。(4)由SO2、SeO2与H2O反应生成Se可知,SeO2的氧化性比SO2的强,a错误。浓硒酸可能与浓硫酸的性质类似,即具有强氧化性、脱水性,b正确。元素非金属性越强,其氢化物越稳定、最高价含氧酸的酸性越强,非金属性:Cl>S>Se,故c错误,d正确。
8.D A装置中的橡胶软管连接分液漏斗和烧瓶,起到平衡压强的作用,A项正确。根据制备SOCl2的原理SO3+SCl2SOCl2+SO2↑,由反应物SCl2和生成物SOCl2的颜色分析可以判断反应完成时的现象,B项正确。反应产生的SO2不与BaCl2溶液反应,但在H2O2作用下,SO2可以与BaCl2溶液反应生成硫酸钡沉淀,C装置可排除SO3的干扰,C项正确。碱石灰能吸收SO2,影响SO2的检验,D项错误。
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