高考化学三轮冲刺专题03 元素化合物之二氧化硫、二氧化碳、氨气与盐的关系（含解析）

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 专题03 元素化合物之二氧化硫、二氧化碳、氨气与盐的关系
1．将SO2分别通入无氧、有氧的浓度均为0.1 mol·L－1的 BaCl2溶液和Ba(NO3)2溶液中，探究体系中微粒间的相互作用，实验记录如下：

实验记录
pH变化

溶液中是否产生沉淀
BaCl2溶液(无氧)中无白色沉淀、BaCl2溶液(有氧)中有白色沉淀
Ba(NO3)2溶液(无氧)中有白色沉淀、Ba(NO3)2溶液(有氧)中有白色沉淀
下列说法不正确的是
A．曲线a 所示溶液pH降低的原因：SO2 + H2OH2SO3H+ + HSO3-
B．曲线c 所示溶液中发生反应：2Ba2+ + O2 + 2SO2 + 2H2O =2BaSO4↓+ 4H+
C．与曲线a、b、c对比，可知曲线d所表示的过程中NO3-是氧化SO2的主要微粒
D．依据该实验预测0.2 mol·L－1的KNO3溶液(无氧)也可以氧化SO2
【答案】C
【解析】A项，曲线a表示无氧环境下，氯化钡溶液 pH变化减小，说明二氧化硫生成了弱酸亚硫酸，溶液pH降低的原因是SO2 + H2OH2SO3H+ + HSO3-，故A正确；B项，曲线c表示有氧环境下，氯化钡溶液 pH变化较大，则说明二氧化硫被氧气氧化为强酸硫酸，反应的方程式是2Ba2+ + O2 + 2SO2 + 2H2O =2BaSO4↓+ 4H+，故B正确；C项，氯化钡、硝酸钡在有氧环境下，pH变化几乎相同，所以不能说明曲线d所表示的过程中NO3-是氧化SO2的主要微粒，故C错误；D项，0.1 mol·L－1的Ba(NO3)2硝酸钡在无氧环境下可以氧化二氧化硫，依据该实验预测0.2 mol·L－1的KNO3溶液(无氧)也可以氧化SO2，故D正确；故选C。
2．已知氢化钠(NaH)可由氢气和钠在高温下化合形成，其使用需要惰性环境，遇水放出易燃气体，下列说法不正确的是
A．氢化钠与水反应产生的气体，通过盛有碱石灰的干燥管，用向下排空气法可以收集得到一定量的H2
B．氢化钠与水反应产生的气体通过灼热的氧化铜，若出现黑色变红色现象，则说明产生的气体中一定含有H2
C．氢化钠在无水条件下除去钢铁表面铁锈的反应方程式为3 NaH+Fe2O3═2Fe+3NaOH
D．锌和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥后，与钠在高温下反应得到纯净的NaH
【答案】D
【解析】A项，氢化钠与水反应产生的气体，反应的化学方程式为：NaH+H2O＝NaOH+H2↑，气体通过盛有碱石灰的干燥管，用向下排空气法可以收集得到一定量的H2，故A正确；B项，氢气能还原氧化铜生成Cu，氢化钠与水反应产生的气体通过灼热的氧化铜，若出现黑色变红色现象，则说明产生的气体中一定含有H2，故B正确；C项，NaH具有强还原性，能与Fe2O3生成Fe和NaOH，反应方程式为：3NaH+Fe2O3═2Fe+3NaOH，故C正确；D项，锌和盐酸反应后的气体中含有氢气、HCl、水蒸气，浓硫酸干燥除去了水蒸气，还含有氢气和HCl，所以应该先除去HCl、再用浓硫酸干燥，然后与钠在高温下反应得到纯净的NaH，故D错误。故选D。
3．连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，可用作食品保鲜剂(不直接加入食品中，安全、卫生)，还可用于纸浆、肥皂等的漂白剂。Na2S2O4易溶于水，难溶于乙醇。在碱性介质中较稳定，在空气中易被氧化。回答下列问题：
（1）Na2S2O4用于保鲜剂时能去除O2，先生成Na2SO3并缓慢释放SO2，该反应的化学方程式为________。
（2）锌粉法制备Na2S2O4的工艺流程如图所示：

①实验室可用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取SO2，并希望能控制反应速度，图中可选用的发生装置是________(填字母)。

②工业上常将锌块进行预处理得到锌粉—水悬浊液，其目的是_______。步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为___。
③在步骤.中得到的Na2S2O4固体要用乙醇洗涤，其优点是_______。
（3）目前，我国普遍采用甲酸钠法生产连二亚硫酸钠，其原理是先将HCOONa和烧碱加人乙 醇水溶液液中，然后通入SO2发生反应，有CO2气体放出，总反应的化学方程式是___________。
（4）连二亚硫酸钠的分析检测。铁氰化钾法：铁氰化钾K3[Fe(CN)6]是一种比较弱的氧化剂，其具有强氧化剂所没有的选择性氧化性，能将S2O42-氧化为SO32-，[Fe(CN)6]3-还原为[Fe(CN)6]4-。取50.00mLNa2S2O4样品溶液，用0.02mol•L-1的K3[Fe(CN)6]标准液滴定至终点，消耗10.00mL。该样品中Na2S2O4的含量为_______g•L-1。(以SO2计)
【答案】（1）2Na2S2O4+O2=2Na2SO3+2SO2 (2分)
（2）ad(2分) 增大锌粉的表面积，加快反应速率(2分)
ZnS2O4+Na2CO3=Na2S2O4+ZnCO3↓(2分)
除去晶体表面的水分，并减少Na2S2O4的溶解损失(2分)
（3）HCOONa+NaOH+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O(2分) （4）0.256(2分)
【解析】（1） Na2S2O4与O2生成Na2SO3和SO2，反应方程式为2Na2S2O4+O2=2Na2SO3+2SO2；（2）①浓硫酸与Na2SO3发生复分解反应产生Na2SO4、SO2、H2O，反应方程式为：H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2↑+H2O；a项，反应不需要加热，Na2SO3是细小晶体，通过控制分液漏斗的活塞控制反应速率，装置a合理；b项，不能控制反应速率，且浓硫酸具有吸水性，长颈漏斗容易导致浓硫酸稀释，b不合理；c项，浓硫酸与盐的反应放出大量的热，会导致集气瓶炸裂，c不合理；d项，通过控制分液漏斗的活塞控制反应速率，上下联通的导气管会使浓硫酸上下气体压强一致，便于浓硫酸顺利滴下，装置d合理；故合理选项是ad；②工业上常将锌块进行预处理得到锌粉—水悬浊液，其目的是增大锌粉的表面积，加快反应速率。根据流程图可知步骤Ⅱ中发生复分解反应的化学方程式为ZnS2O4+Na2CO3=Na2S2O4+ZnCO3↓；③Na2S2O4易溶于水，难溶于乙醇，用乙醇洗涤，既能除去晶体表面的水分，并减少Na2S2O4的溶解损失；（3）目前，我国普遍采用甲酸钠法生产连二亚硫酸钠，其原理是先将HCOONa和烧碱加入乙 醇水溶液液中，然后通入SO2发生反应，产生Na2S2O4，同时有CO2气体放出和水生成，总反应的化学方程式是HCOONa+NaOH+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O。（4）根据氧化还原反应中电子转移数目相等可知两种物质的反应关系为：2K3[Fe(CN)6] ～～Na2S2O4，n{K3[Fe(CN)6]}=0.02mol/L×0.01L=2×10-4mol，则n(Na2S2O4)=1×10-4mol，溶液的体积是50mL=0.05L，所以c(Na2S2O4)= 1×10-4mol÷0.05L=2×10-3mol/L，根据S元素守恒，该样品中Na2S2O4的含量以SO2计为：2×10-3mol/L ×2×64g/mol=0.256g•L-1。
4．某兴趣小组查阅资料得知：保险粉(Na2S2O4)和KOH的混合溶液能定量吸收O2：CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO，且易被O2氧化。拟设计实验方案，采用上述两种溶液和KOH溶液及量气装置，测定高炉煤气中CO、CO2、N2和O2的百分组成。下列说法不正确的是

A．采用上述3种吸收剂，气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和CO
B．保险粉(Na2S2O4)和KOH的混合溶液吸收O2的离子方程式为2S2O42-+3O2+4OH-=4SO42-+2H2O
C．反应结束，恢复至室温，调整水准管内液面与量气管液面齐平，可观察到量气管液面下降
D．其他两种吸收剂不变，O2的吸收剂可以用灼热的铜网替代
【答案】D
【解析】A项，.KOH溶液只能吸收CO2气体，保险粉(Na2S2O4)和KOH的混合溶液能定量吸收O2，CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO，且易被O2氧化，所以为减少实验误差，每种试剂只能吸收一种成分，采用上述3种吸收剂，气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和CO，A正确；B项，根据得失电子守恒、电荷守恒，用保险粉(Na2S2O4)和KOH的混合溶液吸收O2的离子方程式为2S2O42-+3O2+4OH-=4SO42-+2H2O，B正确；C项，由于反应过程中放出热量，使量气管内气体由于温度升高而体积增大，水被赶入水准管，水准管的液面高于量气管的液面，当调整水准管内液面与量气管液面齐平时气体由于压强减小而体积增大，因此可观察到量气管液面下降，C正确；D项，三种气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和CO，若O2的吸收剂用灼热的铜网替代，O2和金属铜反应得到CuO可以吸收CO，所以不能用灼热的铜网代替吸收剂，D错误。故选D。
5．某化学兴趣小组探究SO2与FeCl3 溶液的反应，所用装置如图所示(夹持仪器已略去)。

下列说法错误的是
A．装置Ⅰ烧瓶中放入的药品X为铜屑
B．装置Ⅱ中用“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率
C．装置Ⅲ用于吸收未反应的SO2
D．用装置II反应后的溶液B中的实验现象为由黄色变为浅绿色
【答案】A
【解析】A项，装置Ⅰ烧瓶中放入的药品X为亚硫酸钠，铜与浓硫酸常温时不反应，A错误；B项，装置Ⅱ中用“多孔球泡”可增大SO2与溶液的接触面积，增大吸收速率，B正确；C项，SO2有毒，不能直接排放到大气中，装置Ⅲ用于吸收未反应的SO2，C正确；D项， SO2与FeCl3的发生氧化还原反应，生成硫酸亚铁和盐酸，反应现象为：由黄色变为浅绿色，D正确。
6．已知磷酸分子()中的三个氢原子都可以与重水分子(D2O)中的D原子发生氢交换。又知次磷酸( H3 PO2)也可与D2O进行氢交换，但次磷酸钠(NaH2PO2)却不能与D2O发生氢交换。下列说法正确的是
A．H3 PO2属于三元酸 B．H3 PO2的结构式为
C．NaH2PO2属于酸式盐 D．NaH2PO2溶液可能呈酸性
【答案】B
【解析】A项，次磷酸(H3PO2)也可跟D2O进行氢交换，但次磷酸钠(NaH2PO2)却不能跟D2O发生氢交换，则H3PO2中只有一个羟基氢，为一元酸，故A错误；B项，H3PO2中只有一个羟基氢，为一元酸，则其结构为，故B正确；C项，H3PO2为一元酸，则NaH2PO2属于正盐，故C错误；D项，NaH2PO2是强碱盐，不能电离出H+，则其溶液可能显中性或碱性，不可能呈酸性，故D错误；故选B。
7．(14分) 某小组同学欲探究NH3的催化氧化反应，按下图装置进行实验。A、B装置可选用的药品：浓氨水、H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2。

（1）NH3催化氧化的化学方程式是______________________________________。
（2）甲、乙两同学分别按上图装置进行实验。一段时间后，装置G中的溶液都变成蓝色。
①甲观察到装置F中有红棕色气体，生成红棕色气体的化学方程式是______________ 。
②乙观察到装置F中只有白烟生成，白烟的成分是__________(填化学式)。
③用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因：____ ______________________。
（3）为帮助乙实现在装置F中也观察到红棕色气体，可在原实验的基础上进行改进：
①甲认为可调节K1和K2控制A、B装置中的产气量，应__________(填“增加”或“减少”)装置A中的产气量，或__________(填“增加”或“减少”)装置B中的产气量。
②乙认为可在装置E、F间增加置，该装置可以是__________(填字母序号)。

（4）为实现该反应，也可用下图所示的装置替换题.给装置中虚线框部分，

化合物X为__________；NH4HCO3的作用是________________________。
【答案】（1）4NH3+5O24NO+6H2O(2分)
（2）①2NO + O2==2NO2(2分) ②NH4NO3(1分)
③3Cu + 8H+ +2NO3- =3Cu2++2NO↑ +4H2O(2分)
（3）①增加(1分) 减少(1分) ②abc(2分)
（4）Na2O2 (1分) NH4HCO3受热分解放出NH3；同时放出的CO2 和H2O分别与Na2O2反应生成O2(2分)
【解析】（1）氨的催化氧化反应，氨气中-3价的氮被氧气氧化成显+2价的一氧化氮，化学反应方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O；（2）①氨气发生了催化氧化的产物一氧化氮，一氧化氮极易和氧气化合为二氧化氮，即2NO+O2=2NO2；所以装置F中有红棕色气体产生；②乙观察到装置F中只有白烟生成，白烟是由于氨气和硝酸反应NH3+HNO3=NH4NO3，生成了白色的NH4NO3固体；③在装置G中，生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，化学方程式为：3NO2+H2O═2HNO3+NO，获得硝酸，金属铜和硝酸反应，3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O实质是：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；（3）①为了充分氧化氨气，氧气需过量，故需增加氧气的量或减少氨气的量。由气体的干燥装置可知，A为制氧气的装置、B为制取氨气的装置，故可增加装置A中的产气量或减少装置B中的产气量；②E装置是氨气的催化氧化装置，从装置中出来的气体中有氧气和氨气和一氧化氮和水蒸气，因4NO+2H2O+3O2=4HNO3，NH3+HNO3=NH4NO3，所以避免F中生成硝酸铵，实现在F中看到红棕色的二氧化氮，需除去水或氨气，需在装置E、F间增加一个装置，该装置可以将氨气或水除去，a碱石灰吸收水蒸气，可以通过防倒吸的b装置吸收氨气，可以通过浓硫酸吸收氨气和水蒸气，实现在F中看到红棕色的二氧化氮，需选abc；（4）为实现2NO+O2═2NO2该反应，须生成氧气，碳酸氢铵受热分解生成氨气和水和二氧化碳，放出的CO2和H2O与Na2O2反应生成O2，则X为Na2O2。
8．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．50g质量分数为46%的乙醇溶液中，氢原子的总数为3NA
B．足量MnO2和含有2molHCl的浓盐酸共热，完全反应可生成0.5NA个Cl2分子
C．标准状况下，5.6L.Cl2 与足量NaOH 反应转移的电子数为0.25NA
D．氢氧燃料电池正极消耗22.4L( 标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2NA
【答案】C
【解析】A项，乙醇的物质的量n=50g×46%/46g•mol-1=0.5mol，水的物质的量为n=50g×54%/18 g•mol-1=1.5mol，所以氢原子的总的物质的量n(H)=0.5mol×6+1.5mol ×2=6mol，氢原子的总数为6NA，A错误；B项，当浓盐酸随着反应进行变成稀盐酸时，反应停止，即氯化氢不能完全消耗，所以足量MnO2和含有2molHCl的浓盐酸共热，完全反应生成小于0.5NA个Cl2分子，B错误；C项，Cl2 与足量NaOH 反应生成氯化钠和次氯酸钠，1mol氯气转移1mol电子，所以标准状况下，5.6LCl2 与足量NaOH反应转移的电子数为0.25NA，C正确；D项，氢氧燃料电池正极是氧气得电子，1mol氧气得4mol电子，所以消耗22.4L( 标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为4NA，D错误。
9．据报道，中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了 CO2直接加氢制汽油的过程。其转化过程如图所示。

下列说法正确的是
A. 反应①的产物中含有水
B. 反应②为化合反应
C. 所制得汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物
D. 这种人造汽油用作汽车的燃料时，汽车尾气中不含氮氧化物
【答案】A
【解析】A项，根据质量守恒定律可以判断反应①的产物中含有水，A正确；B项，反应物CO含有氧元素，而生成物(CH2)n不含有氧元素，所以反应②不可能为化合反应，B错误；C项，所制得汽油的主要成分是烃，C错误；D项，在燃烧产生的高温条件下，N2+O2=2NO，所以这种人造汽油用作汽车的燃料时与其它燃料一样，汽车尾气中都含有氮氧化物，D错误。