化学必修 第二册实验活动5 不同价态含硫物质的转化习题

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第02讲 硫酸、粗盐提纯、含硫物质转化

小杨老师 15521324728
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模块一 硫酸

知识精讲

一、硫酸的物理性质
纯硫酸是一种无色、黏稠的油状液体，沸点高，______挥发。
二、硫酸的化学性质
1．硫酸的酸性
稀硫酸具有酸的通性，能与酸碱指示剂、活泼金属、碱、碱性氧化物、部分盐发生反应。


2．浓硫酸的吸水性
浓硫酸可以吸收气体、液体、某些结晶水合物中的水，常用作___________。

3．浓硫酸的脱水性
（1）浓硫酸可将有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去，使蔗糖、纸张、木材等脱水炭化。
（2）向蔗糖中加入浓硫酸，搅拌，可观察到蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体。


思考与交流：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?


实验探究——浓硫酸与Cu的反应
实验装置
实验现象

不加热时，无明显现象。加热后：
①试管中铜丝表面________________________________。
②b试管中的品红溶液逐渐变为_____________________。
③c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为_________________。
④a试管的溶液冷却后慢慢倒入水中，溶液变为_______。
【实验结论】Cu与浓硫酸反应生成_________________。
浸碱棉团的作用是？____________________________________________________________


4．浓硫酸的强氧化性
浓硫酸具有强氧化性，能氧化金属、非金属、还原性化合物等，其还原产物一般是SO2。
金属
反应通式
金属+H2SO4(浓) 高价金属硫酸盐 + SO2↑+ H2O
实例
与Cu反应，化学方程式为：___________________________________________
非金属
反应通式
非金属+H2SO4(浓) 高价氧化物或含氧酸 + SO2↑+ H2O
实例
与C反应，化学方程式为：____________________________________________
还原性化合物
与H2S反应，化学方程式为：__________________________________________

思考与交流
（1）浓硫酸与金属、非金属反应，分别体现什么性质？


（2）Cu与浓硫酸的反应，氧化剂与还原剂的物质的量之比为多少？


（3）“1 mol Cu与足量浓硫酸反应，放出气体体积为22.4 L”是否正确？


（4）“1 mol浓硫酸与足量Cu反应，放出气体体积为22.4 L（标况下）”是否正确？




三、硫酸的用途与工业制备
1．用途：（1）重要的化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
（2）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。
思考与交流：浓硫酸能否干燥CO2 / SO2 / H2S / NH3 / Cl2等气体？

2．工业制备：
制备装置

制备流程

反应原理
①制备SO2：________________________或__________________________________;
②制备SO3：____________________________________________________________;
③吸收SO3：____________________________________________________________。


资料卡片——钝化
常温下，Fe、Al与浓H2SO4或浓HNO3反应，生成了致密的氧化膜，阻止酸与内层金属进一步反应，从而保护了金属，这个过程叫做“钝化”。钝化是________变化。
故可用铁罐车或铝槽车运输冷的浓硫酸、浓硝酸。

及时小练
（1）浓硫酸可用来干燥某些气体，是因为浓硫酸有难挥发性（　　）
（2）在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大，体现了浓硫酸的脱水性（　　）
（3）浓硫酸使蔗糖炭化变黑并放出气体，体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性（　　）
（4）浓硫酸滴在润湿的蓝色石蕊试纸上，试纸先变红后变黑，体现了浓硫酸的酸性、脱水性（　　）
（5）浓硫酸与木炭粉反应，体现浓硫酸的酸性和强氧化性（　　）
（6）铁制容器、铝制容器可盛放浓硫酸，是因为它们不发生化学反应（　　）
（7）H2S不能用浓硫酸干燥，是因为浓硫酸的氧化性（　　）
（8）浓硫酸在加热条件下与铁反应，体现了浓硫酸的酸性和氧化性（　　）
（9）FeO与浓硫酸反应，只体现浓硫酸的酸性（　　）

经典例题

l 浓硫酸的性质
【例1】下列现象或用途与浓硫酸的吸水性和脱水性无关的是（　　）
A．浓硫酸可作氯气的干燥剂
B．浓硫酸滴加到蔗糖中，蔗糖变黑
C．浓硫酸滴加到胆矾上，蓝色晶体变成白色粉末
D．浓硫酸在加热条件下可与铜等不活泼金属反应

【变1】浓硫酸与稀硫酸性质差异较大，具有吸水性，脱水性和强氧化性三大特性，下列有关浓硫酸的叙述正确的是（　　）
A．浓硫酸可做干燥剂，能够干燥氢气、氧气、氨气等气体
B．Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O，浓硫酸既表现了其强氧化性又表现了其酸性
C．常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸，是因为浓硫酸不与铁、铝反应
D．取少量蔗糖于烧杯中，加入浓硫酸，蔗糖变黑，体现浓硫酸具有吸水性
【例2】下列物质在给定的条件下不能完全溶解的是（　　）
①1 mol Zn与含1 mol H2SO4的稀硫酸溶液反应　
②1 mol Cu与含2 mol H2SO4的浓硫酸溶液共热
③1 mol MnO2与含4 mol HCl的浓盐酸溶液共热
A．①③ B．①② C．②③ D．①②③

【变2-1】在含2 mol H2SO4的浓硫酸中加入足量的Zn粉，使其充分反应，下列推断正确的是（　　）
①放出的气体除了SO2外，还有H2
②只放出了SO2气体，其物质的量为1 mol
③反应结束时产生气体的物质的量一定小于2 mol
④在反应中硫酸全部起氧化性作用
⑤转移电子为2NA
A．①③ B．①③④ C．②③ D．②④⑤

【变2-2】50 mL l8 mol/L的硫酸与足量铜片共热，被还原的硫酸的物质的量是（　　）
A．大于0.9 mol B．等于0.45 mol
C．小于0.45mol D．大于0.45 mol小于0.9 mol

l 浓硫酸性质的探究实验
【例3】某同学按下图实验装置探究铜与浓硫酸的反应，记录实验现象如表，下列说法正确的是（　　）

A．②③中白色沉淀都是BaSO4
B．实验开始时①中的黑色固体可能是
C．为了确定①中白色固体是否为硫酸铜，可向冷却后的试管中注入水，振荡
D．加热④中褪色后的溶液，溶液不变色

【变3】某同学设想用下表所给装置来验证浓硫酸的某些性质，其中不能达到实验目的的是（ ）
选项
A
B
C
D
实验目的
吸水性
脱水性
稀释放热
强氧化性
实验装置




A．A B．B C．C D．D

【例4】化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应，用下图所示装置进行有关实验。甲同学取ag Cu片和12mL18mol/L浓硫酸放入圆底烧瓶中加热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有一定量的硫酸和Cu剩余。

(1)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_________________________。
(2)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，装置A仍有气体产生，此时装置B中试剂瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升。装置B中应放置的液体是_______(填字母，下同)。
a.饱和Na2SO3溶液 b.酸性KMnO4溶液 c.饱和NaHSO3溶液 d.浓溴水
(3)反应完毕后，烧瓶中还有一定量的余酸，却不能使Cu完全溶解的原因是_________________________
_______________________________。使用足量的下列药品不能用来证明反应结束后的烧瓶中的确有余酸的是_______(填字母)。
a.BaCl2溶液 b.Fe粉 c.CuO d.Na2CO3溶液
(4)实验中某学生向A中反应后溶液中通入一种常见气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，请问该气体单质是_______，该反应的化学方程式是_________________________________________________。


【变4】下面是某校化学研究性学习小组探究足量锌与浓硫酸反应的实验：
Ⅰ.甲同学设计如图实验验证该反应产生的混合气体中含有SO2、H2、H2O，已知装置C中试剂过量。

A B C D

E F
(1)写出A中生成SO2的化学方程式_______________________________________________。
(2)若按气体从左到右的流向，气体流经的各装置连接顺序是_________________________。
(3)E中干燥管的作用是__________________________________________________________。
(4)证明混合气体中含有H2的实验现象为___________________________________________。
Ⅱ.乙同学设计如下实验步骤测定44.8L(标准状况下)混合气体中SO2的体积分数。

(5)W溶液可以是________(填序号)。
A．H2O2溶液 B．酸性KMnO4溶液 C．溴水 D．稀硫酸
该混合气体中二氧化硫的体积分数为____________(用含m的代数式表示)。


模块二 粗盐提纯

知识精讲

一、常见的硫酸盐
硫酸盐
化学式及俗称
用途
CaSO4
CaSO4·2H2O（石膏）
2CaSO4·H2O（熟石膏）
制作模型、绷带、粉笔，调节水泥的硬化速率
BaSO4
BaSO4（重晶石）
医疗上用作“钡餐”
CuSO4
CuSO4·5H2O（胆矾、蓝矾）
与石灰乳混合制农药“波尔多液”
FeSO4
FeSO4·7H2O（绿矾）
制补血剂、生产铁系列净水剂和颜料
KAl(SO4)2
KAl(SO4)2·12H2O（明矾）
用作净水剂（形成Al(OH)3胶体）

二、硫酸根离子的检验
检验原理
Ba2+ + SO42- === BaSO4↓，BaSO4是一种不溶于稀盐酸的白色沉淀
所需试剂
BaCl2溶液，稀盐酸
操作方法
取适量待测液于试管中，加足量稀盐酸，无明显现象，再滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀

思考与交流
（1）检验硫酸根时，能否只加BaCl2溶液？为什么？


（2）能否用硝酸酸化Ba(NO3)2溶液检验硫酸根？





三、粗盐提纯
粗盐中含有可溶性杂质：CaCl2、MgCl2、硫酸盐。
目标产物
杂质离子
除杂试剂
NaCl
Ca2+、Mg2+、SO42-
____________________________________

思考与交流
（1）粗盐提纯过程中，对于除杂试剂的量有没有要求？

（2）除杂试剂的滴加顺序有什么要求？为什么？




粗盐提纯的操作步骤如下，共有三种方案：


经典例题

l 常见离子的检验
【例5】对于溶液中某些离子的检验及结论一定正确的是______________。
A．加入酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，说明该溶液中一定含有 SO42-
B．某溶液加AgNO3溶液生成白色沉淀，说明原溶液中有Cl-
C．用BaCl2溶液和稀盐酸可鉴别 SO42-和 SO32-
D．加入碳酸钠溶液产生白色沉淀，再加盐酸沉淀消失，一定有Ba2+
E．检验某铁矿石中是否含有Fe3+时，用HNO3酸化后再加足量NaOH溶液
F．检验溶液中是否含有 SO42- 时，用HCl酸化后再加BaCl2溶液
G．检验溶液中是否含有 CO32-时，先加入稀盐酸，再将生成的气体通入澄清石灰水中

【变5】某溶液中含有较大量的Cl-、CO32-、OH- 3种阴离子，如果只取一次该溶液就能够分别将3种阴离子依次检验出来，下列实验操作顺序正确的是（　　）
①滴加Mg(NO3)2溶液； ②过滤； ③滴加AgNO3溶液； ④滴加Ba(NO3)2溶液
A．①②④②③ B．④②①②③ C．①②③②④ D．④②③②①


l 粗盐提纯
【例6】食盐是人类生活中不可缺少的物质，海水中含有大量食盐。某地出产的粗盐中，所含杂质是CaCl2，通过下面的实验可制得纯净的NaCl。

请回答：
（1）经过溶解、____________、蒸发等操作可将粗盐初步提纯。
（2）在蒸发过程中需要用到的仪器有铁架台、酒精灯、玻璃棒和____________。
（3）检验粗盐中是否含有 SO42- 所用的试剂是____________和____________。
（4）加入的A是____________，检验A已过量的方法是___________________________________________
_______________________________________。
（5）加入的B是____________，加入稍过量B的目的是________________________________。
（6）为检验沉淀是否洗净，最好在最后几滴洗出液中加入________________________________。


【变6】现有含NaCl、Na2SO4和NaNO3的混合物，选择适当的试剂除去溶液中的NaCl和Na2SO4，从而得到纯净的NaNO3溶液。相应的实验过程可用下图表示：

请回答下列问题：
（1）写出实验流程中下列物质的化学式：试剂X_______，沉淀A________，沉淀B________。
（2）上述实验流程中加入过量的Na2CO3的目的是_____________________________________。
（3）按此实验方案得到的溶液3中肯定含有_________（填化学式）杂质；为了解决这个问题，可以向溶液3中加入适量的___________，之后若要获得固体NaNO3需进行的实验操作是__________（填操作名称）。


模块三 含硫物质转化

知识精讲

一、硫元素的常见价态及性质
价态
-2
0
+4
+6
性质
只有还原性
既有氧化性又有还原性
只有氧化性
实例
H2S、Na2S
S
SO2、H2SO3、SO32-
SO3、H2SO4、SO42-

二、常见含硫物质的转化实验
转化目标
加入试剂
现象及方程式
-2→0
Na2S→S

现象：______________________________________________________
方程式：____________________________________________________
0→-2
S→H2S
H2
现象：硫在氢气中燃烧，产生有___________气味的气体
方程式：S + H2 H2S
0→+4
S→SO2
O2
现象：硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生刺激性气味气体
方程式：S + O2 SO2
+4→0
SO2→S
H2S
现象：______________________________________________________
方程式：____________________________________________________
+4→+6
SO2→H2SO4

现象：______________________________________________________
方程式：____________________________________________________
+6→+4
H2SO4→SO2
Cu
方程式：____________________________________________________

经典例题

l 含硫物质的转化
【例7】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使蔗糖变黑的现象只体现了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．工业上，B转化为D的反应条件为适当温度、常压、使用催化剂
D．若A为碳单质，则将C通入少量的澄清石灰水，一定可以观察到有白色沉淀产生

【例8】利用物质类别及核心元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系。回答下列问题：

（1）质量相同的和，物质的量之比为________。将H2S与a混合，发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
（2）的浓溶液能与反应产生一种气体，该气体的化学式为___________。
（3）将足量的通入BaCl2溶液中，下列说法正确的是___________(填标号)。
A．溶液中出现白色沉淀 B．溶液没有明显变化
C．若再通入Cl2或NH3，则溶液中均会出现白色沉淀
（4）宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载，“银针验毒”的原理：。在该反应中___________(填标号)。
A．是氧化剂 B．是还原剂 C．既是氧化剂也是还原剂 D．既不是氧化剂也不是还原剂
（5）已知为正盐，且能被酸性氧化为，被还原为，写出此反应的离子方程式：___________________________________________________。

提分作业

【练1】把下列现象中硫酸所表现出的性质填在横线上：
盛有浓硫酸的烧杯敞口放置一段时间后质量增加_____________；用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在纸张上纸张变黑__________ ；把木炭放入热的浓硫酸中，有气体放出__________；

【练2】下列关于浓硫酸的叙述中，正确的是________
A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化
B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体
D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属形成氧化膜而钝化
E．浓硫酸具有脱水性，可用于CO2、Cl2的干燥

【练3】在下列反应中，硫酸只表现出强氧化性的反应是（　　）
A．C与浓H2SO4反应 B．Cu与浓H2SO4反应
C．CuO与H2SO4反应 D．Mg(OH)2与H2SO4反应
【练4】如图是与浓硫酸反应的实验装置。已知：铜片足量，浓硫酸（浓度为）为。下列有关判断正确的是（ ）

A．装置中盛装的是浓硫酸，作用是干燥
B．装置为安全瓶，防止装置中的液体倒吸入装置中
C．品红溶液可检验生成的，碱性棉球的作用是吸收空气中的酸性气体
D．装置的作用是收集

【练5】某溶液中可能含有 SO32-、SO42-、CO32- 等。为了检验其中是否含有 SO42-，除BaCl2溶液外，还需要的溶液是（　　）
A．H2SO4溶液 B．HCl溶液 C．NaOH溶液 D．HNO3溶液

【练6】为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42- 及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：①过滤，②加过量NaOH溶液，③加适量盐酸，④加过量Na2CO3溶液，⑤加过量BaCl2溶液。错误的操作顺序是（　　）
A．⑤④②①③ B．④①②⑤③ C．②⑤④①③ D．⑤②④①③

【练7】为了除去粗盐中Ca2+、Mg2+、SO42- 以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下：（用于沉淀的试剂稍过量）

（1）判断BaCl2已过量的方法是：取所得溶液的上层清液1～2滴于滴定板上，再滴入1～2_____________，若观察到__________________________，表明BaCl2已过量。
（2）第④步中，相关的化学方程式是_____________________________________________________________，
_________________________________________________。
（3）若先用盐酸调 pH 再过滤，会对实验结果有影响吗？___________（填“有”或“无”），试分析原因：____________________________________________________________________。


【练8】请回答下列问题：
（1）浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式是：_________________________________。
（2）试用下图所列各装置设计一个实验，来验证上述反应所产生的各种产物
编号
①
②
③
④
装置




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)：_______→_______→_______→_______。
（3）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。B瓶溶液的作用是_____________，C瓶溶液的作用是_________________。
（4）装置②中所加固体药品是_______________，可验证的产物是_______。
（5）装置③中所盛溶液是_______________，可验证的产物是_______。


【练9】化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索，可表示为“价类”二维图。下图是硫元素的“价类”二维图。

（1）X是_______(填化学式)。
（2）可选取Y的浓溶液和反应来制备，该反应原理是___________________________(填化学方程式)；将排入大气中会引起________。
（3）是一种食品添加剂，其应与图中_________(填化学式)在同一位置，其具有____________(填“氧化性”或“还原性”)导致中不可避免地存在。实验室中检验的常用方法是__________________________________________________________________________。
（4）硫元素还有一种常见的价态-1价，如硫铁矿(主要成分为)中的硫元素。可以与溶液发生反应：。
①该反应中的氧化剂是__________(填化学式)。
②向反应后的溶液中通入空气就能使溶液再生，写出再生反应的离子方程式：
____________________________________________。

【练10】某化学兴趣小组为探究浓硫酸的性质，设计了如下图所示的装置进行实验。

（1）用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是_______________________________________。
（2）说明SO2气体产生的实验现象是___________；装置C的作用是______________________________。
（3）反应一段时间后，他们对试管A中溶液的金属离子进行探究，请完成相关试题：
① 提出假设：
假设1：只含有Fe3+；
假设2：只含有Fe2+；
假设3：既有Fe2+，又有Fe3+。
② 请设计实验方案验证假设3。
限选试剂：稀硫酸、KMnO4溶液、KSCN溶液、NaOH溶液、H2O2溶液。
实验步骤
预期现象
步骤一：用胶头滴管取出A试管中的溶液，用水稀释后，并分装在试管Ⅰ、Ⅱ中备用；

步骤二：检验Fe3＋，往试管Ⅰ中_____________
_________________________
步骤三：检验Fe2＋，往试管Ⅱ中______________
_________________________
（4）已知木炭与浓硫酸在加热条件下发生反应，其化学方程式为：__________________________________，该反应体现浓硫酸的_____。
A．脱水性　 B．强氧化性　 C．吸水性
若要验证反应产物中同时混有SO2气体和CO2气体，可选择以下试剂进行实验：
①NaOH溶液 ②品红溶液 ③溴水 ④Ca(OH)2溶液
选择合适试剂，并安排合理的顺序为_____________________（填序号）。