2024届高考化学一轮复习专题4第18讲硫及其化合物基础学案

这是一份2024届高考化学一轮复习专题4第18讲硫及其化合物基础学案，共33页。

硫及其氧化物的性质与应用
1．硫的存在和性质
(1)自然界中硫的存在
(2)硫单质的物理性质
硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末。硫难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。有多种同素异形体，如单斜硫、斜方硫等。
(3)从化合价的角度认识硫单质的化学性质
eq \a\vs4\al(\(S,\s\up6(－2)) )eq \(←―――,\s\up9(氧化性))eq \x(\(S,\s\up6(0)) )eq \(―――→,\s\up9(还原性))eq \a\vs4\al(\(S,\s\up6(＋4)) )
①S在空气中燃烧只能生成SO2，不能生成SO3。
②附着S的试管可以用CS2或热的烧碱溶液清洗。
2．二氧化硫(SO2)
(1)物理性质：SO2是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大，易溶于水。在通常情况下，1体积的水可以溶解约40体积的SO2。
(2)化学性质(写化学方程式或离子方程式)
①酸性氧化物
②还原性
③氧化性
与H2S反应：SO2＋2H2S===3S＋2H2O。
④漂白性
①鉴别SO2和CO2的试剂有溴水、酸性KMnO4、氢硫酸、品红溶液、Ba(NO3)2[或Ca(NO3)2]溶液等。
②Cl2、SO2通入品红溶液，均褪色，但当二者按体积比1∶1混合通入品红溶液时不褪色。
3．三氧化硫(SO3)
SO3在标准状况下为无色、针状晶体，能与水反应：SO3＋H2O===H2SO4，放出大量的热，SO3是酸性氧化物，它跟碱性氧化物或碱都能反应生成硫酸盐。
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)常温下硫单质主要以S8形式存在，加热时S8转化为S6、S4、S2属于物理变化。( )
(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)在标准状况下，8.0 g SO3中含有原子总数目为0.4NA。( )
(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溶液中产生白色沉淀BaSO3。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2．写出下列反应的离子方程式。
(1)用热的NaOH溶液洗涤粘有硫的试管
______________________________________________________________；
(2)SO2使澄清石灰水变浑浊
______________________________________________________________；
(3)SO2使酸性KMnO4溶液褪色
______________________________________________________________；
(4)SO2通入氢硫酸溶液变浑浊
______________________________________________________________。
[答案] (1)3S＋6OH－eq \(=====,\s\up9(△))2S2－＋SOeq \\al(2－,3)＋3H2O
(2)SO2＋Ca2＋＋2OH－===CaSO3↓＋H2O
(3)5SO2＋2MnOeq \\al(－,4)＋2H2O===5SOeq \\al(2－,4)＋2Mn2＋＋4H＋
(4)SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
硫及其氧化物的性质
1．常温下单质硫主要以S8的形式存在。加热时，S8会转化为S6、S4、S2等。当温度达到750℃时，硫蒸气主要以S2的形式存在。下列说法中正确的是( )
A．S8转化为S6、S4、S2属于物理变化
B．S8在足量O2中完全燃烧时生成SO2
C．S8、S6、S4、S2均属于新型化合物
D．把硫单质在空气中加热到750℃即得S2
B [A.S8转化为S6、S4、S2有新物质生成，属于化学变化，A错误；B.硫完全燃烧生成二氧化硫，B正确；C.S8、S6、S4、S2均属于单质，C错误；D.硫单质在空气中加热能和氧气反应，D错误。]
2. 下列关于硫及其化合物的说法正确的有( )
①Na、O、S三种元素形成的一种盐溶于水后加入稀盐酸，有黄色沉淀生成，同时产生有刺激性气味的气体 ②SO2和SO3分别通入Ba(NO3)2溶液中，得到的沉淀相同 ③SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色，体现了SO2的漂白性 ④洗涤附着在试管内壁上的硫可以用CS2、酒精、热的NaOH溶液 ⑤硫和氯气分别与铁反应后铁元素的价态相同 ⑥SO2通入品红溶液中褪色的原理与SO2通入溴水中褪色的原理相同
A．2个 B．3个
C．4个 D．5个
B [①Na、O、S三种元素形成的一种盐溶于水后加入稀盐酸，有黄色沉淀生成即S，同时产生有刺激性气味的气体即SO2，盐为Na2S2O3，正确；②SO2和SO3分别通入Ba(NO3)2溶液，硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，则生成的白色沉淀只有BaSO4，故正确；③SO2与NaOH溶液反应生成亚硫酸钠，碱性减弱则酚酞溶液褪色，体现了SO2是酸性氧化物，故错误；④洗涤附着在试管内壁上的硫可以用CS2、酒精、热的NaOH溶液，硫可溶于CS2、酒精，S能与热的NaOH溶液反应，故正确；⑤硫的氧化性较弱，与铁反应生成FeS，氯气的氧化性较强，氯气与铁反应生成FeCl3，铁元素的价态不相同，故错误；⑥SO2通入品红溶液中褪色的原理是SO2具有漂白性，SO2通入溴水中褪色的原理是SO2具有还原性，故错误；正确的有3个，故选：B。]
SO2与CO2的检验与鉴别
3．下列溶液中能够区别SO2和CO2的是( )
①石灰水 ②H2S溶液 ③酸性KMnO4溶液 ④氯水 ⑤品红溶液
A．①②③ B．②③④
C．除①以外 D．①②③④⑤
C [SO2和CO2都属于酸性氧化物，气体少量时，都能与石灰水反应出现白色沉淀，气体过量时沉淀都会溶解，所以不能用石灰水来区别；SO2能将H2S氧化成硫单质，能看到黄色沉淀生成，而CO2不能；SO2能被酸性KMnO4溶液和氯水氧化，从而使溶液褪色，且SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，而CO2没有这些性质。所以可用②③④⑤来区别SO2和CO2。]
4．如图是检验某无色气体A是否含SO2和CO2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_______________________________
_____________________________________________________________。
(5)为了更充分说明含有CO2，上述装置改进措施为___________________，目的是______________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] 一定要理解题意是检验气体成分，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，所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，但不能褪成无色，若褪成无色不能证明二氧化硫已除尽。
[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 (5)在C、D间加装盛有品红溶液的洗气瓶 检验SO2是否除尽
检验SO2和CO2同时存在的一般流程
注意：有时为简化装置，可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置，用较浓的酸性KMnO4溶液，现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅，但不褪成无色。
SO2的实验室制备及性质探究
5．(2022·连云港检测) SO2在生活、生产中有重要用途，使用不当会造成环境污染。
(1)某同学利用如图所示装置研究二氧化硫的性质。
①仪器a的名称为________。
②向三口烧瓶a中滴加浓硫酸之前，需先通入一段时间N2，此操作的目的是________。
③实验时，装置B中没有明显变化。实验结束后取下装置B，向其中滴加适量氨水，生成的白色沉淀为________(填化学式)。
④装置C中出现淡黄色浑浊，说明二氧化硫具有________性。
(2)某兴趣小组用如图所示装置模拟空气中二氧化硫含量的测定。当注入标准状况下V mL空气时，酸性KMnO4溶液恰好褪色，停止实验。该空气中二氧化硫的体积分数为____________(用含V代数式表示)。
(3)某化工厂用如图所示工艺流程除去燃煤产生的SO2。
①过程Ⅰ发生的反应为4FeSO4＋2H2SO4＋O2===2Fe2(SO4)3＋2H2O，用双线桥标出该反应电子转移的方向和数目_________________________________
___________________________________________________________________。
②过程Ⅱ发生反应的化学方程式为________________________________。
[解析] (1)①根据图中信息得到仪器a的名称为分液漏斗。②装置中有氧气，氧气会与二氧化硫、水反应，向三口烧瓶中滴加浓硫酸之前，需先通入一段时间N2，此操作的目的是排出装置内的空气，防止空气中氧气与二氧化硫、水反应。③实验时，装置B中没有明显变化。实验结束后取下装置B，向其中滴加适量氨水，氨气和二氧化硫反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵和氯化钡反应生成氯化铵和亚硫酸钡，因此生成的白色沉淀为BaSO3。④装置C中出现淡黄色浑浊，说明二氧化硫和硫化氢反应生成硫沉淀和水，二氧化硫中硫元素化合价降低，因此说明二氧化硫具有氧化性。(2)当注入标准状况下V mL空气时，酸性KMnO4溶液恰好褪色，停止实验。根据关系，2MnOeq \\al(－,4)～5SO2，则V mL中二氧化硫物质的量为2.5 ×0.001 ml·L －1 ×0.05 L＝1.25×10－4ml，该空气中二氧化硫的体积分数为eq \f(1.25×10－4ml×22.4 L·ml－1×1 000 mL·L－1,V mL)×100%＝eq \f(280,V)%。(3)①过程Ⅰ发生的反应为4FeSO4＋2H2SO4＋O2===2Fe2(SO4)3＋2H2O，用双线
桥标出该反应电子转移的方向和数目。②过程Ⅱ是二氧化硫和硫酸铁反应生成硫酸和硫酸亚铁，其反应的化学方程式为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4。
[答案] (1)分液漏斗 排出装置内的空气，防止空气中氧气与二氧化硫、水反应 BaSO3 氧化
(2)eq \f(280,V)%
(3)
Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4
SO2的实验室制法
(1)反应原理
①Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O
②Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)除去SO2中的HCl、H2O(g)的常用试剂依次为饱和NaHSO3溶液、浓硫酸(或P2O5)。
(3)用向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液法收集SO2。
(4)可用NaOH溶液或氨水吸收SO2尾气，但不能用澄清的石灰水吸收SO2。
硫酸的工业制备与性质
1．硫酸的工业制备
(1)燃烧黄铁矿(FeS2)或硫黄制备SO2：
4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up9(高温))8SO2＋2Fe2O3或S＋O2eq \(=====,\s\up9(点燃))SO2。
(2)SO2转化为SO3：2SO2＋O2eq \(,\s\up9(催化剂),\s\d8(△))2SO3。
(3)SO3的吸收：SO3＋H2O===H2SO4。
SO3不能用稀硫酸或H2O吸收，否则易形成酸雾，不易完全吸收。
2．硫酸的性质
(1)硫酸的物理性质
①纯硫酸是一种无色、油状液体，沸点高，难挥发。
②溶解性：浓硫酸与水以任意比互溶，溶解时放出大量的热，浓硫酸稀释的方法是将浓硫酸沿器壁缓缓注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。
(2)稀硫酸的酸性：H2SO4的电离方程式为H2SO4===2H＋＋SOeq \\al(2－,4)，是二元强酸，具有酸的通性，可与指示剂、活泼金属、碱性氧化物、碱、盐等发生反应。
(3)浓硫酸的三特性
①吸水性
干燥剂：干燥一些不与浓硫酸反应的气体，通常用作洗气装置，如可用浓硫酸干燥O2、H2、CO2、Cl2、HCl、SO2、CO、CH4、C2H2等气体。
②脱水性
指浓硫酸将有机物中的氢和氧按水的组成比脱去，生成水的性质。
如CH3CH2OHeq \(―――→,\s\up9(浓硫酸),\s\d8(170 ℃))CH2===CH2↑＋H2O，
C12H22O11eq \(―――→,\s\up9(浓硫酸))12C＋11H2O，
HCOOHeq \(―――→,\s\up9(浓硫酸))CO↑＋H2O。
③强氧化性
a．常温下，Fe、Al遇浓硫酸钝化，但加热可以持续反应。
b．加热可以氧化不活泼金属(如Cu)
Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(写化学方程式，下同)。
c．加热可以氧化非金属单质(如C、S)
C＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，
S＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))3SO2↑＋2H2O。
d．可以氧化具有还原性的化合物，如H2S、HI等。
活泼金属(如Zn)与少量浓硫酸反应时，开始生成SO2，后期生成H2。不活泼金属(如Cu)与少量浓硫酸共热时，最后浓硫酸变为稀硫酸时反应停止。如含1 ml H2SO4的浓硫酸与足量Cu共热产生SO2的物质的量小于0.5 ml。
3．常见硫酸盐
(1)硫酸钙：自然界中以石膏(CaSO4·2H2O)的形式存在。加热到150 ℃时会变成熟石膏(2CaSO4·H2O)。熟石膏与水混合凝固变成石膏。利用此性质，石膏可被用来制作各种模型和医疗用的石膏绷带。在工业上，还被用来调节水泥的硬化速率。
(2)硫酸钡：俗称重晶石，医疗上用作“钡餐”，也是一种白色颜料。
(3)硫酸铜：白色粉末，遇水变成蓝色晶体(CuSO4·5H2O)。可以用来检验H2O的存在。农业上，胆矾可以与石灰乳混合制成波尔多液农药。
(4)其他：皓矾(ZnSO4·7H2O)，绿矾(FeSO4·7H2O)，明矾[KAl(SO4)2·12H2O]等。
说明：含结晶水的硫酸盐一般称为“矾”。
下列事实体现了浓硫酸的什么性质？
(1)CuSO4·5H2O遇浓硫酸变白____________________________________。
(2)浓硫酸与Cu共热______________________________________________。
(3)浓硫酸使Fe、Al钝化__________________________________________。
(4)用浓硫酸在纸上写的字变黑_____________________________________。
(5)浓硫酸不能干燥NH3__________________________________________。
(6)浓硫酸与C共热反应__________________________________________。
(7)浓硫酸与NaCl共热可以制HCl_________________________________。
(8)浓硫酸制备磷酸______________________________________________。
[答案] (1)吸水性 (2)酸性和强氧化性 (3)强氧化性 (4)脱水性 (5)酸性 (6)强氧化性 (7)酸性和难挥发性 (8)强酸性
1．蔗糖与浓硫酸反应的探究实验改进装置如图所示，该实验设计体现了“绿色”“微型”的特点，下列说法正确的是( )
A．该实验体现了浓硫酸的脱水性、酸性和强氧化性
B．反应中，品红溶液褪色，褪色原理与次氯酸使品红溶液褪色原理相同
C．紫色石蕊试液先变红后褪色
D．该装置可以证明二氧化硫具有氧化性
D [A项，该实验没有体现浓硫酸的酸性，错误；B项SO2漂白与次氯酸的漂白原理不同，错误；C项，SO2能使紫色石蕊试液变红，但不会褪色，错误。]
2．有一瓶Na2SO3溶液，可能部分被氧化，某同学进行如下实验：取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硝酸，充分振荡后，白色沉淀不溶解。对此实验的下列叙述正确的是( )
A．实验证实Na2SO3已部分被氧化
B．实验中加入Ba(NO3)2溶液后的沉淀一定是BaSO4
C．实验中加入足量硝酸后的沉淀是BaSO4和BaSO3的混合物
D．此次实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化
D [取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液产生的沉淀也可能是BaSO3，再加稀硝酸，BaSO3又被氧化为BaSO4，故此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化，D正确。]
3．(2022·宿迁检测)化学兴趣小组同学在探究SO2与新制的Cu(OH)2的反应，实验时发现了如下问题并展开实验探究，装置如图1：
实验一：SO2的制备(图1)
(1)仪器A中加入浓硫酸加热的化学方程式___________________________
_______________________________________________________________。
(2)实验前通入N2的目的是_______________________________________。
实验二：探究SO2与新制的Cu(OH)2的反应(图2)
甲同学进行实验Ⅰ：在图2试管中滴加1.5 mL 1 ml·L－1 CuSO4溶液和3.5 mL 1 ml·L－1 NaOH溶液混合，生成砖红色沉淀。
乙同学进行实验Ⅱ：在试管中滴加1.5 mL 1 ml·L－1 CuCl2溶液和3.5 mL 1 ml·L－1 NaOH溶液混合，开始时有黄色沉淀出现，一段时间后，黄色沉淀消失，静置，生成大量白色沉淀，溶液呈蓝色。
(3)甲同学设计下列实验探究砖红色沉淀的主要成分。
取少量砖红色沉淀于试管中，加5 mL蒸馏水，滴加少量稀硫酸，静置后观察到试管底部有少量紫红色固体，溶液呈蓝色，证明砖红色沉淀是________ (填化学式)，发生的离子方程式为________________________________________。
(4)乙同学设计下列实验探究白色沉淀的主要成分。
向得到的19.9 g白色沉淀中加入足量的稀硝酸，得到蓝色溶液；再向溶解后的溶液中加入足量的AgNO3溶液，过滤、洗涤、干燥，得到固体的质量为28.7 g，则白色沉淀的化学式为________。
(5)丙同学针对实验Ⅰ和Ⅱ中出现的实验现象，重新用实验Ⅱ的方法制备新制的Cu(OH)2，过滤，用蒸馏水洗涤干净，再向洗净后的Cu(OH)2中加入5 mL蒸馏水，再持续通入SO2气体，得到的现象与实验Ⅰ相同，说明实验Ⅰ和Ⅱ现象不同的原因是____________________________________。
[解析] (1)铜与浓硫酸在加热的条件下发生Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O；(2)铜与浓硫酸在加热条件下反应，由于生成的二氧化硫具有还原性，实验前通入N2的目的是防止空气中的氧气氧化生成的二氧化硫气体；(3)借鉴乙醛与新制的氢氧化铜加热煮沸生成的砖红色沉淀为氧化亚铜，二氧化硫也具有还原性，推测砖红色沉淀是Cu2O，利用氧化亚铜遇H＋发生歧化反应，可取少量砖红色沉淀于试管中，加5 mL蒸馏水，滴加少量稀硫酸，静置后观察到试管底部有少量紫红色固体，溶液呈蓝色，证明砖红色沉淀是Cu2O，发生的离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O；(4)结合实验Ⅰ，实验Ⅱ的变化是把1.5 mL 1 ml·L－1 CuSO4换成1.5 mL 1 ml·L－1 CuCl2溶液，两实验现象明显不同，结合题目提供数据和实验现象分析如下，向得到的19.9 g白色沉淀中加入足量的稀硝酸，得到蓝色溶液，说明白色沉淀中有铜元素；再向溶解后的溶液中加入足量的AgNO3溶液，过滤、洗涤、干燥，得到固体的质量为28.7 g，n(AgCl)＝eq \f(28.7 g,143.5 g·ml－1)＝0.2 ml，则n(Cl)＝0.2 ml，m(Cl)＝35.5
g·ml－1×0.2 ml＝7.1 g，m(Cu)＝19.9 g－7.1 g＝12.8 g，n(Cu)＝eq \f(12.8 g,64 g·ml－1)＝0.2 ml，则n(Cl)∶n(Cu)＝0.2 ml∶0.2 ml＝1∶1，所以白色沉淀的化学式为CuCl; (5)比较实验Ⅰ和Ⅱ可知，两个实验制取Cu(OH)2所用铜盐不同，产生的现象不同，很容易想到是硫酸根离子的原因还是氯离子的关系，重新用实验Ⅱ的方法制备新制Cu(OH)2，过滤，用蒸馏水洗涤干净，再向洗净后的Cu(OH)2中加入5 mL蒸馏水，再持续通入SO2气体，得到的现象与实验Ⅰ相同，说明新制的Cu(OH)2与SO2反应在实验Ⅰ、实验Ⅱ中现象不同，与Cl－有关，与SOeq \\al(2－,4)无关。
[答案] (1)Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)排尽装置中的氧气，防止氧化生成的二氧化硫气体
(3)Cu2O Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
(4)CuCl
(5)制备新制的Cu(OH)2时，所用铜盐的阴离子不同，与Cl－有关
硫及其化合物的相互转化
1．硫元素的“价—类”二维图
2．掌握硫及其化合物之间的转化规律
(1)H2S的二次或三次氧化转化
(2)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的
如：
写出②、③、④反应的化学方程式：
②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O；
③Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑；
④SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3。
(3)相邻价态的同种元素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。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。
硫及其化合物的相互转化
1．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。题图所示是硫及其部分化合物的“价—类”二维图。
根据图示回答下列问题：
(1)X的化学式为________，将X与SO2混合，可生成黄色固体，该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为________。
(2)过量的Fe粉与一定量W浓溶液混合加热反应，生成________(填化学式)气体。转化①可由S粉与热的W浓溶液反应实现，反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)欲制备Na2S2O3，从氧化还原角度分析，下列合理的是________(填字母)。
A．Na2S＋S
B．Na2SO3＋S
C．Na2SO3＋Na2SO4
D．SO2＋Na2SO3
(4)工业制硫酸中，转化②化学方程式为____________________________进行的。进行转化③时，不用水而用98.3%的浓H2SO4吸收SO3，原因是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(5)NaHSO4溶液显强酸性，向NaHSO4溶液中滴入Ba(OH)2溶液，恰好使溶液呈中性，则发生反应的离子方程式为__________________________________。
[答案] (1)H2S 2∶1 (2)SO2和H2 2H2SO4(浓)＋Seq \(=====,\s\up9(△))3SO2↑＋2H2O (3)B (4)2SO2＋O2eq \(,\s\up9(催化剂),\s\d8(△))2SO3 SO3溶于水转化为H2SO4过程中放热，产生酸雾，会降低SO3的吸收效率
(5)2H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋2H2O
硫及其化合物相互转化的实验探究
2．已知SO2通入BaCl2溶液无明显现象。某同学利用如图装置探究SO2与BaCl2溶液反应生成白色沉淀的条件。下列判断正确的是( )
A．e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体
B．乙中产生的一定为氧化性气体，将BaSO3氧化为BaSO4沉淀
C．玻璃管的作用是连通大气，使空气中的氧气进入广口瓶，参与反应
D．c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中，保证气体与Ba2＋充分接触
A [乙中产生的气体可以为碱性气体NH3也可以是氧化性气体，B错误；玻璃管的作用与空气相通保持恒压，C错误；当乙中产生的是NH3时，d导管不能插入溶液，避免倒吸，D错误。]
3．形成酸雨的原理之一可表示如下：
含硫燃料eq \(―――→,\s\up9(O2),\s\d8(反应①))eq \x(A)eq \(―――→,\s\up9(O2),\s\d8(反应②))eq \x(B)eq \(―――→,\s\up9(H2O),\s\d8(反应③))硫酸
请回答下列问题：
(1)未污染的雨水的pH一般小于7大于5.6，这是由于溶解了________的缘故；酸雨的pH小于5.6，主要含有HNO3、________和一些有机酸等。
(2)图中三个反应不属于氧化还原反应的是______(填标号)；写出反应②的化学方程式___________________________________________________________。
(3)某研究性学习小组取来雨水做水样进行测定，随时间的推移雨水样品的pH会变小，主要原因是_________________________________________________
__________________________________________________(用化学方程式表示)。
(4)你认为减少酸雨的产生，可采取的措施有______(选填字母编号)。
①少用煤做燃料 ②把工厂的烟囱造高 ③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
A．①②③B．②③④⑤
C．①③⑤ D．①③④⑤
(5)从保护环境的角度出发，一些工厂采用“钙基固硫法”，即在含硫的煤中混入生石灰后燃烧，大部分SO2最终将转化为________。
(6)汽车尾气中的CO、NO也是空气的污染物，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”，使CO与NO反应，生成两种无毒气体，其中之一是N2。写出NO与CO反应的化学方程式：
______________________________________________________________。
[答案] (1)CO2 H2SO4 (2)③ 2SO2＋O2eq \(,\s\up9(催化剂),\s\d8(△))2SO3
(3)2H2SO3＋O2===2H2SO4
(4)C
(5)CaSO4
(6)2CO＋2NOeq \(======,\s\up9(催化剂))N2＋2CO2
常见的漂白剂及其漂白原理
三类漂白剂的比较
①有色物质被还原而褪色不称“漂白”，如SO2使溴水、酸性KMnO4溶液等褪色。
②SO2分别通入a.滴有酚酞的NaOH溶液 b．品红溶液 c．酸性KMnO4溶液 d．溴水均褪色，只有b体现漂白性。
1．向SO2和Cl2的混合气体中注入品红溶液，振荡，溶液褪色，将此无色溶液分成三份，依次进行如图实验：
下列实验分析中，正确的是 ( )
A．①中现象说明混合气体中一定有n(Cl2)＝n(SO2)
B．①、②中溶液加热不变红，说明品红溶液不是被SO2漂白的
C．③中产生的白色沉淀为BaSO3
D．“混合气体中注入品红溶液”只发生了1个氧化还原反应
B [本题通过实验探究SO2和Cl2在水溶液中的反应及产物性质。①中湿润的淀粉­KI试纸不变蓝说明反应后没有氯气剩余，②中试纸褪色说明反应后有SO2剩余，加热后品红溶液不恢复红色，说明品红溶液是被氯气溶于水后生成的次氯酸漂白的，故得不出原气体中n(Cl2)＝n(SO2)的结论，A错误；SO2漂白品红溶液生成的无色物质不稳定，加热品红溶液恢复原色，①、②中溶液加热不变红，说明品红溶液不是被SO2漂白的，B正确；SO2和Cl2反应生成了SOeq \\al(2－,4)，SOeq \\al(2－,4)与Ba2＋反应生成了BaSO4，C错误；混合气体注入品红溶液时，发生了氯气与水的反应，生成的HClO漂白品红溶液，氯气与二氧化硫的反应也是氧化还原反应，D错误。]
2．为了探究对比O3、H2O2和Cl2的漂白能力大小，将等体积等浓度的品红溶液与三种漂白剂呈喷雾状分别反应，至完全褪色时，发现消耗三种漂白剂的物质的量相同，但褪色时间O3最短，H2O2次之，Cl2最长。
(1)消耗三种漂白剂的物质的量相同的原因是每摩尔物质________相等。
(2)O3漂白速度较H2O2快的主要原因是_____________________________
___________________________________________________________________。
Cl2漂白速度最慢的主要原因可能是_________________________________
_______________________________________________________________。
[答案] (1)得电子数 (2)氧化性：O3>H2O2 Cl2和水反应生成的HClO浓度较小
3．科学酿酒加SO2等辅料。我国国家标准规定葡萄酒中SO2的残留量≤0.25 g·L－1。
(1)葡萄酒中添加SO2的作用可能是________(填字母)。
A．氧化细菌 B．抗氧化 C．漂白 D．增酸作用
(2)利用SO2的漂白性检测干白葡萄酒(液体为无色)中的SO2或H2SO3。设计如图的实验：
得出实验结论：干白葡萄酒中不含SO2或H2SO3。这个结论是否合理？说明理由______________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[答案] (1)BD (2)不合理，实验对比说明浓度低的亚硫酸溶液不能使品红溶液褪色，而干白葡萄酒中的SO2或H2SO3含量很低，故不能使品红溶液褪色
1．(2022·江苏选择性考试，T4)实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是 ( )
甲 乙 丙
A．用装置甲制取SO2气体
B．用装置乙制取SO2水溶液
C．用装置丙吸收尾气中的SO2
D．用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性
C [60%硫酸和NaHSO3(s)可发生反应：H2SO4＋2NaHSO3===Na2SO4＋2SO2↑＋2H2O，因此装置甲可以制取SO2气体，A正确；气体通入液体时“长进短出”，装置乙可以制取SO2水溶液，B正确； SO2不会与饱和NaHSO3溶液发生反应，因此装置丙不能吸收尾气中的SO2，C错误； SO2水溶液显酸性，可用干燥的pH试纸检验其酸性，D正确。]
2．(2022·广东选择性考试，T5)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a～d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是( )
A．Cu与浓硫酸反应，只体现H2SO4的酸性
B．a处变红，说明SO2是酸性氧化物
C．b或c处褪色，均说明SO2具有漂白性
D．试管底部出现白色固体，说明反应中无H2O生成
B [A.铜和浓硫酸反应过程中，生成CuSO4体现出浓硫酸的酸性，生成SO2体现出浓硫酸的强氧化性，错误；B.a处的紫色石蕊溶液变红，其原因是SO2溶于水生成了酸，可说明SO2是酸性氧化物，正确；C.b处品红溶液褪色，其原因是SO2具有漂白性，而c处酸性高锰酸钾溶液褪色，其原因是SO2和酸性KMnO4发生氧化还原反应，SO2体现出还原性，错误；D.实验过程中试管底部出现白色固体，根据元素质量守恒可知，其成分为无水CuSO4，而非蓝色的CuSO4·5H2O，其原因是浓硫酸体现出吸水性，将反应生成的H2O吸收，错误。]
3．(2021·山东等级考，T8)工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图，下列说法错误的是( )
A．吸收过程中有气体生成
B．结晶后母液中含有NaHCO3
C．气流干燥湿料时温度不宜过高
D．中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
B [根据工艺流程图逆向分析可知，以二氧化硫和纯碱为原料，得到的结晶成分为NaHSO3，则母液为饱和NaHSO3溶液和过量的二氧化硫形成的亚硫酸，溶液呈酸性，所以加入纯碱进行中和，涉及的反应为H2SO3＋2Na2CO3===Na2SO3＋2NaHCO3，NaHSO3＋Na2CO3===Na2SO3＋NaHCO3，所以调节pH为8进行中和后得到Na2SO3和NaHCO3，通入二氧化硫气体进行混合吸收，此时吸收过程中发生反应为Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3↓，SO2＋NaHCO3===CO2＋NaHSO3↓，此时会析出大量NaHSO3晶体，经过离心分离，将得到的湿料再进行气流干燥，最终得到NaHSO3产品。根据上述分析可知，吸收过程中有二氧化碳生成，A正确；结晶后母液中含饱和NaHSO3溶液和过量的二氧化硫形成的亚硫酸，没有NaHCO3，假设产物中存在NaHCO3，则其会与生成的NaHSO3发生反应，B错误；NaHSO3高温时易分解变质，所以气流干燥过程中温度不宜过高，C正确；结合分析可知，中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3，D正确。]
4．(2020·浙江选考)100%硫酸吸收SO3可生成焦硫酸(分子式为H2S2O7或H2SO4·SO3)。下列说法不正确的是( )
A．焦硫酸具有强氧化性
B．Na2S2O7水溶液呈中性
C．Na2S2O7可与碱性氧化物反应生成新盐
D．100%硫酸吸收SO3生成焦硫酸的变化是化学变化
B [A.浓硫酸中＋6价的硫元素具有强氧化性，可知焦硫酸具有强氧化性，正确；B.Na2S2O7溶于水生成硫酸氢钠，溶液呈酸性，错误；C.Na2S2O7可与碱性氧化物反应生成新盐，例如Na2S2O7＋CaO===Na2SO4＋CaSO4，正确；D.焦硫酸和三氧化硫、硫酸是不同物质，所以该变化为化学变化。]
课时分层作业(十八) 硫及其化合物
1．下列实验方案中，设计正确的是( )
A．用乙醇萃取碘水中的碘单质
B．用焰色反应鉴别NaCl和Na2SO4
C．用蒸馏的方法分离植物油和水的混合物
D．用品红溶液区分二氧化硫和二氧化碳
D [A.乙醇与水互溶，故不能用于萃取碘水中的碘，A错误；B.NaCl、Na2SO4焰色反应均为黄色，无法鉴别，B错误；C.植物油与水互不相溶，可用分液法进行分离，C错误；D.二氧化硫可以使品红溶液褪色，二氧化碳不能使品红溶液褪色，可区分，D正确。]
2．有关硫及其化合物的说法合理的是( )
A．可用酒精洗刷做过硫黄性质实验的试管
B．SO2具有很强的还原性，在化学反应中只能作还原剂
C．浓硫酸具有强氧化性，常温下与铜反应可制取SO2
D．1 ml硫与其他物质完全反应，转移的电子数不一定是2 ml
D [硫微溶于酒精，应该用二硫化碳洗刷做过硫黄性质实验的试管，故A错误；SO2中硫元素为＋4价，处于中间价态，在化学反应中能作还原剂，也可以作氧化剂，例如SO2与H2S反应生成单质S和H2O，故B错误；浓硫酸在常温下与铜不反应，故C错误；1 ml硫与其他物质完全反应，转移的电子数不一定是2 ml，例如1 ml 硫与氧气反应转移的电子数为4 ml，故D正确。]
3．下列关于实验室制取SO2的实验，其中叙述正确的是( )
A．甲图中可利用70%的浓硫酸和亚硫酸钠固体制取SO2
B．乙图中干燥SO2
C．可用丙图中装置和试剂收集二氧化硫并吸收尾气
D．可用丁图中装置和药品检验铜和浓硫酸反应生成的CuSO4
A [碱石灰与SO2反应，碱石灰不能干燥SO2，B错误；SO2不能用澄清石灰水吸收，C错误；不能把水倒入浓硫酸中，D错误。]
4．(2022·淮安联考)如图是一种综合处理SO2尾气(其中SO2体积分数为0.336%)的工艺流程。下列说法错误的是( )
A．Fe2(SO4)3溶液在上述过程中可以循环使用
B．“吸收”后溶液的pH低于“氧化”后溶液的pH
C．理论上，“吸收”消耗的SO2与“氧化”消耗的O2的物质的量之比为2∶1
D．处理100 L含SO2体积分数为0.336%的尾气，“吸收”过程中转移电子0.015 ml
D [A.根据流程可知，“吸收”步骤消耗Fe2(SO4)3，“氧化”步骤生成Fe2(SO4)3，因此Fe2(SO4)3溶液在上述流程中可以循环使用，A正确；B.根据上述分析可知，“吸收”后形成硫酸，“氧化”消耗硫酸，所以“吸收”后溶液的pH低于“氧化”后溶液的pH，B正确；C.从总体反应来看，二氧化硫失去电子转化为硫酸根离子，氧气得到电子转化为水，根据得失电子守恒，则理论上，“吸收”消耗的SO2与“氧化”消耗的O2的物质的量之比为2∶1，C正确；D.100 L含SO2体积分数为0.336%的尾气，SO2体积为0.336 L，未给定状态，无法计算其物质的量，因此无法计算转移电子物质的量，D错误。]
5．实验室进行性质探究实验，将SO2通入BaCl2溶液至饱和的过程中，始终未观察到溶液中出现浑浊，若再通入另一种气体A，则产生白色沉淀。制备气体A的试剂不能是( )
A．大理石和稀盐酸 B．NaOH和NH4Cl
C．Cu和浓硝酸 D．MnO2和浓盐酸
A [A.大理石和稀盐酸反应生成二氧化碳气体，HCl、二氧化碳与氯化钡溶液都不反应，不会产生沉淀，A正确；B.NaOH和NH4Cl反应生成的气体为氨气，氨气与二氧化硫反应生成亚硫酸铵，亚硫酸根离子与钡离子结合生成亚硫酸钡沉淀，B错误；C.Cu和浓硝酸反应生成二氧化氮气体，NO2通入水生成硝酸，硝酸能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子，与钡离子反应生成硫酸钡沉淀，故能产生沉淀，C错误；D.MnO2和浓盐酸加热反应生成氯气，氯气与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸根离子，与钡离子结合生成硫酸钡沉淀，D错误。]
6．(2022·苏州一模)天然气因含有少量H2S等气体开采应用受限，T.F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫，其原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．该脱硫过程中Fe2(SO4)3可循环利用
B．由脱硫过程可知，氧化性：Fe2(SO4)3C．该过程每消耗标准状况下2.24 L O2能脱除H2S 6.8 g
D．副产物硫单质可以用来制硫酸及杀虫剂等
B [A.过程Ⅰ中Fe2(SO4)3被还原为FeSO4，过程Ⅱ中FeSO4又被氧化为Fe2(SO4)3，所以Fe2(SO4)3可循环利用，A正确；B.过程Ⅰ中Fe2(SO4)3将H2S氧化为S，所以氧化性Fe2(SO4)3＞S，B错误；C.标准状况下2.24 L O2为0.1 ml，参与反应时转移0.4 ml电子，H2S被氧化为S，化合价升高2价，所以脱除0.2 ml H2S，质量为0.2 ml×34 g/ml＝6.8 g，C正确；D.S单质具有杀虫杀菌作用，且S单质通过燃烧生成SO2，SO2与O2反应生成SO3，可以用来制造硫酸，D正确。]
7．如图为浓硫酸与铜片反应的装置。下列说法错误的是( )
A．该反应中浓硫酸体现了酸性和强氧化性
B．试管乙中含有碱液的棉花，其作用是吸收过量的SO2，防止环境污染
C．反应一段时间后，将试管甲中的溶液缓慢倒入盛有水的烧杯，溶液显蓝色
D．含0.04 ml溶质的浓硫酸与足量的铜片反应，能收集到448 mL的SO2(标准状况下)
D [A.反应方程式为Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，该反应中浓硫酸中S元素一部分化合价降低一部分生成盐，体现了酸性和强氧化性，故A正确；B.试管乙中含有碱液的棉花，其作用是吸收过量的SO2，防止环境污染，故B正确；C.反应生成硫酸铜，由于浓硫酸中水较少，则反应一段时间后，将试管甲中的溶液缓慢倒入盛有水的烧杯稀释，溶液显蓝色，故C正确；D.浓硫酸与铜在加热条件下反应，随反应进行，浓硫酸变为稀硫酸时与铜不反应，则含0.04 ml溶质的浓硫酸与足量的铜片反应，硫酸有剩余，收集到的SO2体积小于448 mL(标准状况下)，故D错误。]
8．(2021·徐州一模)某同学设计如图装置探究H2O2、SO2、I2的氧化性强弱。首先用N2排尽装置内空气，然后通入SO2，甲中蓝色溶液褪色，乙中产生不溶于盐酸的白色沉淀；关闭弹簧夹，打开甲中分液漏斗活塞，逐滴滴加H2O2溶液，开始时颜色无明显变化，继续滴加H2O2溶液，混合液逐渐变成蓝色。下列说法错误的是( )
A．甲中蓝色溶液褪色说明SO2将I2氧化
B．乙中反应的离子方程式是SO2＋Ba2＋＋H2O2===BaSO4↓＋2H＋
C．实验中“开始时颜色无明显变化”的原因是SO2与H2O2反应
D．由实验可知H2O2、SO2、I2氧化性由强到弱的顺序是H2O2＞I2＞SO2
A [A.甲中蓝色溶液褪色说明碘单质与二氧化硫反应使得溶液褪色，说明氧化性：碘单质>二氧化硫，故A错误；B.根据题意，乙中反应的离子方程式是SO2＋Ba2＋＋H2O2===BaSO4↓＋2H＋，故B正确；C.实验中“开始时颜色无明显变化”的原因是SO2还原性比碘离子强，SO2先与H2O2反应，故C正确；D.根据分析可知，H2O2、SO2、I2氧化性由强到弱的顺序：H2O2＞I2＞SO2，故D正确。]
9．某化学兴趣小组在实验室用除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)与浓硫酸共热制取SO2并完成相关性质探究(不考虑水蒸气)。
(1)有同学认为制得的SO2中可能混有杂质，其化学式为________和________，原因是____________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)为验证气体成分，兴趣小组同学设计了下图所示装置进行实验探究。
①为验证并吸收SO2，装置B中加入的试剂为________，装置C中品红溶液的作用是_________________________________________________________
___________________________________________________________________；
②装置D中加入的试剂为________________________________________；
③装置G中可能出现的现象为____________________________________
______________________________________________________________；
④装置H的作用为______________________________________________
______________________________________________________________。
[解析] (2)①装置B中加入酸性KMnO4溶液能检验并吸收SO2，若SO2被吸收完全，装置C中品红溶液不褪色。②装置D中加入澄清石灰水，可检验气体中是否含有CO2。③装置E中浓硫酸可干燥气体，装置F中CuO与H2反应生成H2O，G中无水硫酸铜吸收水蒸气后变蓝色。
[答案] (1)CO2 H2 铁钉中含有的C在加热条件下会和浓硫酸反应生成CO2；随着反应进行，浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应产生氢气 (2)①酸性KMnO4溶液(或其他合理答案也可) 检验SO2是否吸收完全 ②澄清石灰水 ③无水硫酸铜变蓝色 ④防止空气中的水蒸气进入球形干燥管而影响H2的检验
10．(2022·盐城检测)为了探究铁和硫反应产物中铁的化合价是＋2价还是＋3价，如图是某同学设计的实验过程的一部分。
请回答下列问题：
(1)混合粉末A中硫粉过量的原因是________；
(2)反应在“惰性环境中”进行的原因是________；
(3)操作Ⅰ是用烧热的玻璃棒点触混合粉末，反应即可持续进行，说明了________；
(4)操作Ⅱ是用热氢氧化钾溶液除去多余的硫。除此法外，请再提供一种除去硫的物理方法________；
(5)操作Ⅲ加入的稀硫酸加热煮沸的目的是______；
(6)为了证明产物中铁的价态，对D溶液的实验操作是________。
[解析] (1)铁粉和硫粉在惰性气体环境中反应生成硫化亚铁，如果铁粉过量，过量的铁粉与硫酸反应生成Fe2＋而干扰实验产物的检验，所以混合粉末中硫粉必须要过量；
(2)四氧化三铁为黑色固体，铁能和氧气反生成四氧化三铁，硫和氧气反应生成二氧化硫，反应在“惰性环境中”进行目的是防止Fe和S被氧化，尤其是Fe被氧化成Fe3O4而干扰实验；
(3)因硫和铁粉反应是放热反应，所以用烧热的玻璃棒点触，该反应能持续进行；
(4)在黑色固体中加入热的氢氧化钾溶液，发生反应3S＋6KOH===2K2S＋K2SO3＋3H2O，除去混合物中过量的硫粉；CS2可以溶解硫粉；
(5)操作Ⅰ中稀硫酸煮沸，排出溶解在其中的氧气，防止稀硫酸中溶解的O2将前面反应过程中可能生成的Fe2＋氧化成Fe3＋而干扰实验；
(6)Fe3＋与SCN－发生反应溶液显血红色，Fe2＋无此性质。取溶液少许于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液变为血红色，则生成的为Fe3＋，若无明显现象，则生成的为Fe2＋。
[答案] (1)保证铁完全反应
(2)防止空气中的氧气与铁反应
(3)该反应是放热反应
(4)用CS2溶解硫
(5)除去溶解在稀硫酸中的氧气
(6)取溶液少许于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液变为血红色，则生成的为Fe3＋，若无明显现象，则生成的为Fe2＋流程
设计
检验SO2⇒除去SO2⇒eq \a\vs4\al(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
类型
原理
举例
特点
备注
氧化型
将有机色质内部“生色团”破坏掉
HClO、NaClO、Ca(ClO)2、
Na2O2、H2O2、O3等
不可逆、
持久
无选
择性
化合型
与有机色质内部“生色团”化合成无色物质
SO2
可逆、
不持久
有选
择性
吸附型
将有色物质吸附而褪色
活性炭、Al(OH)3
胶体等
物理变化
吸附色素
序号
①
②
③
实验
操作
实验
现象
溶液不变红，试纸不变蓝
溶液不变红，试纸褪色
生成白色沉淀