新高考化学一轮复习讲义课件第4章 第10讲 硫及其重要化合物、O3与H2O2
展开第10讲 硫及其重要化合物、O3与H2O2
1.自然界中的硫(1)自然界中硫元素的存在形态①游离态:存在于__________附近或地壳的岩层里。
考点一 硫及其氧化物的性质 O3与H2O2
(1)单质硫燃烧时,产物只能是SO2,无论O2的量是否充足,均不会生成SO3。(2)汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理(Hg+S══HgS)。(3)实验室中,残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去。
2.二氧化硫(SO2)(1)SO2的物理性质SO2是一种______色有__________气味的________气体,密度比空气______,______液化,______溶于水(常温常压下,1体积的水大约能溶解______体积的SO2)。高中阶段需掌握的易液化的三种气体分别是_______、_______、_______。(2)SO2的化学性质
①将SO2分别通入下列溶液中,把产生的现象与其体现的性质填入下表空格中:
②将SO2通入水中,反应的化学方程式是_____________________,若在空气中放置一段时间后,再加入BaCl2溶液,出现的现象是________________,其原因是____________________________________ ________________________________________________。③SO2的氧化性A.与H2S相混合有黄色固体析出,反应的化学方程式为_____________________________;B.镁能在SO2气体中燃烧,其方程式为_________________________________________。
2H2S+SO2══3S↓+2H2O
②品红溶液法:能使品红溶液褪色的是SO2,不能使品红溶液褪色的是CO2。③酸性高锰酸钾或溴水法:使酸性高锰酸钾溶液或溴水褪色的是SO2,不能使它们褪色的是CO2。[微点拨] ①SO2使品红溶液褪色表现的是SO2的漂白性,加热后溶液颜色复原;SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是SO2的还原性而不是漂白性,加热后溶液颜色不复原。②SO2不能漂白酸碱指示剂,SO2只能使紫色石蕊溶液变红,但不能使之褪色。
Na2SO3+H2SO4(质量分数70%左右)══Na2SO4+SO2↑+H2O
将湿润的品红试纸放在瓶口,若迅速褪色,证明已收集满
(5)硫的氧化物对大气的污染与治理SO2是大气污染的主要有害物质之一,消除污染的重要途径是减少SO2向空气中排放,工业规定含SO2大于0.2 mg/L的废气必须进行处理。处理方法通常用碱液吸收(NaOH或氨水)。空气中SO2的主要来源是:①____________的燃烧;②____________的冶炼;③生产________、________等产生的废气。SO2的危害:污染大气,危害人体健康,形成酸雨(pH小于_______)
硫酸型酸雨的形成途径有两个:防治:开发新能源,燃煤脱硫,处理工业废气等。
3.三氧化硫(SO3)(1)物理性质:熔点16.8 ℃,沸点44.8 ℃,常温下为液态,标准状况下为______态。(2)化学性质:SO3具有酸性氧化物的通性。主要反应如下:
4.O3的组成与性质(1)组成臭氧的分子式为O3,与O2互为______________。(2)产生方式在放电条件下空气中的O2可以转化为O3,反应的化学方程式为____________。(3)物理性质常温常压下,O3是一种有特殊臭味的淡蓝色气体,它的密度比O2大。
(4)化学性质①不稳定性:O3不稳定,容易分解,反应的化学方程式为________________。②强氧化性:O3容易使湿润的淀粉-KI试纸变蓝,反应的化学方程式为__________________________________。③漂白和消毒:有些染料受到臭氧的强烈氧化会褪色,臭氧还可以杀死许多细菌,因此臭氧是一种很好的脱色剂和消毒剂。
O3+2KI+H2O══2KOH+I2+O2
(5)用途①可用作脱色剂和消毒剂。②臭氧层可以吸收来自太阳的紫外线,是人类和其他生物的“保护伞”,氟氯代烷是破坏臭氧层的“元凶”。5.过氧化氢(H2O2)的结构与性质(1)结构化学式:________,电子式:________________,结构式:______________,H、O原子个数比为1∶1,是既含________键又含__________键的共价化合物。
H2O2+2Fe2++2H+══2Fe3++2H2O
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)硫在自然界中仅以化合态存在。( )(2)硫在空气中燃烧的产物是二氧化硫,在纯氧中燃烧的产物是三氧化硫。( )(3)硫黄易溶于CS2,所以可用CS2溶解试管内壁的硫。( )(4)类比Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与S反应生成Fe2S3。( )(5)SO2有漂白性,所以SO2可使溴水褪色。( )
(6)SO2气体通入BaCl2溶液产生白色沉淀BaSO3。( )(7)因为SO2具有氧化性,故可用于漂白纸浆。( )(8)SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的还原性。( )(9)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。( )(10)SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液可得到BaSO3和BaSO4。( )(11)SO2使溴水褪色与乙烯使KMnO4溶液褪色的原理相同。( )
(12)臭氧比氧气的氧化性更强,常温下能将Ag、Hg等较不活泼的金属氧化。( )(13)臭氧和活性炭一样,能够吸附有机色素,是一种很好的脱色剂。( )(14)O2与O3互为同素异形体,它们之间的转化属于物理变化。( )(15)H2O2是绿色氧化剂,只有氧化性。( )(16)SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,体现了SO2的漂白性。( )
(17)利用化合反应可以制备CuS。( )[提示] 铜与S反应生成Cu2S。(18)SO2、漂白粉、Na2O2都能使鲜花褪色,其原理相同。( )[提示] SO2与有色物质发生化合反应,漂白粉、Na2O2利用强氧化性漂白。(19)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。( )[提示] 等物质的量的SO2和Cl2反应生成硫酸和盐酸,失去漂白性。
2.将SO2分别通入下列四种溶液中
回答下列问题:(1)试管a中的实验现象是酸性KMnO4溶液________,证明SO2具有________性;(2)试管b中的实验现象是品红溶液________,证明SO2具有________性;(3)试管c中能产生白色沉淀,该沉淀是_________;(4)试管d中能产生白色沉淀,该沉淀是_________。
3.深度思考:(1)如何洗涤附着在试管内壁上的硫?(2)Cl2和SO2的漂白原理有什么不同?Cl2的漂白是Cl2与H2O反应生成的HClO具有强氧化性,SO2的漂白是SO2与有色物质化合生成无色物质。
(3)双氧水是绿色氧化剂的原因是什么?H2O2具有强氧化性,其还原产物是水,无污染,不会向溶液中引入杂质,故H2O2是绿色氧化剂。(4)过氧化氢(H2O2)俗名双氧水,医疗上可作外科消毒剂。①向含有酚酞的NaOH溶液中滴加双氧水,此时溶液由红色褪至无色,主要原因是双氧水的________性。②将双氧水加入经酸化的高锰酸钾溶液中,发现溶液的紫红色褪去了,此时双氧水表现出________性。
(5)酸雨是一种环境污染问题,酸雨是一种复杂的大气化学和大气物理现象。实验室用如图所示装置模拟石灰石燃煤烟气脱硫实验:①实验中为提高石灰石浆液脱硫效率采取什么措施?写出通入SO2和空气发生反应生成石膏(CaSO4·2H2O)的化学方程式。②将脱硫后的气体通入KMnO4溶液,如何粗略判断烟气脱硫效率。
[提示] ①增大反应物接触面积可以提高反应速率,所以提高石灰石浆液脱硫效率采取的措施是不断搅拌;二氧化硫与碳酸钙、氧气、水反应生成石膏和二氧化碳,反应的化学方程式:2CaCO3+2SO2+O2+4H2O══2(CaSO4·2H2O)+2CO2。②二氧化硫具有强的还原性,能够使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以粗略判断烟气脱硫效率的方法是高锰酸钾溶液颜色褪去的快慢。
微考点1 硫及其氧化物的性质(1)(2022·辽宁抚顺一中高三期中)(双选)硫元素存在两种同素异形体S8和S6,下列说法正确的是( )A.S6和S8分子分别与铜粉反应,所得产物可能均为Cu2SB.推测Na2S8可能是一种复合分子材料C.S6和S8分子分别与过量的氧气反应可以得到SO3D.等质量的S6和S8分子分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同
[解析] S6和S8是硫元素的不同单质,化学性质相似,因此它们分别与铜粉反应,所得产物均为Cu2S,A项正确;Na2S8不是复合分子材料,B项错误;不管氧气过量还是少量,S6和S8分子分别与氧气反应都得到SO2,C项错误;等质量的S6和S8分子,其硫原子的物质的量相同,因此它们分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同,故D项正确。
(2)(2022·浙江湖州模拟)实验室为探究铁与浓硫酸(足量)的反应,并验证SO2的性质,设计如图所示装置进行实验,下列说法错误的是( )A.装置B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色,体现了二氧化硫的还原性B.实验结束后可向装置A的溶液中滴加KSCN溶液检验是否有Fe2+C.装置D中品红溶液褪色可以验证SO2的漂白性D.装置E的作用为吸收多余的SO2,防止污染空气
[解析] 该实验探究铁与浓硫酸在加热条件下的反应,并验证SO2的性质,A装置即为铁与浓硫酸反应产生SO2;B、C、D装置分别是验证SO2的不同性质,E装置为尾气处理装置。A项,装置B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色,说明SO2被氧化,既体现了SO2的还原性,正确;B项KSCN溶液用来检验是否有Fe3+,错误;C项,品红溶液用来检验物质的漂白性,故装置D中,品红溶液褪色可以验证SO2的漂白性,正确;D项,SO2为酸性氧化物与NaOH溶液反应,防止污染空气,正确。
〔对点集训1〕 (1)下列说法错误的是( )A.残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去B.硫单质与变价金属反应时一般生成低价态的金属硫化物C.汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理D.单质硫或含硫物质燃烧时,氧气少量时生成SO2,氧气足量时生成SO3[解析] 硫能溶于CS2且能与NaOH反应生成可溶性的Na2S和Na2SO3,A项正确;硫在氧气中燃烧只生成SO2,D项错误。
(2)(2022·河北石家庄模拟)(双选)根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论不正确的是( )
[解析] FeCl3将SO2氧化成硫酸根离子,硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀,该反应中二氧化硫被氧化,表现了还原性,故A错误;SO2与H2S反应生成S单质,该反应中SO2中+4价S元素被还原生成0价的单质S,二氧化硫被还原,表现了氧化性,故B正确;酸性高锰酸钾能将二氧化硫在水溶液中氧化成硫酸,自身被还原为无色的二价锰离子,是酸性高锰酸钾的氧化性的体现,体现二氧化硫的还原性,故C错误;SO2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,该反应中SO2中+4价S元素被氧化生成+6价的硫酸,二氧化硫被氧化,表现了还原性,故D正确。
常见漂白剂的漂白原理比较
微考点2 SO2和CO2的性质比较及检验(1)(2022·湖北武汉模拟)(双选)实验室检验SO2中是否混有CO2的装置如图所示。下列说法正确的是( )A.①、②、③中可依次盛放酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水B.③中观察到的现象是先有白色沉淀,当沉淀量最多时不再溶解C.该装置也可用于检验NO2中是否混有NOD.②中的溶液可用酸性KMnO4溶液
[解析] 酸性KMnO4溶液用来除去SO2,品红溶液用于检验SO2是否除尽,澄清石灰水用于检验CO2,故A正确;③中澄清石灰水用于检验CO2,观察到的现象应是先有白色沉淀,后沉淀溶解,故B错误;NO2溶于水生成NO,故不能检验NO2中是否混有NO,故C错误;②中的溶液用来检验SO2是否除尽,可以用酸性KMnO4溶液,故D正确。
(2)(2022·江苏徐州调研)如图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图,按要求回答下列问题:①B中加入的试剂是____________,作用是___________。②C中加入的试剂是_________________,作用是________________ ____________。
除去SO2并检验SO2是否除尽
③D中加入的试剂是______________,作用是___________。④实验时,C中应观察到的现象是_____________________________ __________。[解析] 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KMnO4溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色
检验SO2和CO2同时存在的一般流程SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程如下:
〔对点集训2〕 (1)(2022·山东东营高三检测)下列可用来区别SO2和CO2气体的是( )①澄清石灰水 ②氢硫酸 ③氯水 ④酸性高锰酸钾溶液 ⑤氯化钡溶液 ⑥品红溶液A.①④⑤⑥B.②③④⑤C.①②③⑥D.②③④⑥
[解析] 只要与二氧化碳和二氧化硫气体反应现象不同,即可区别二氧化碳和二氧化硫。二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,不可以用澄清石灰水鉴别。氢硫酸与二氧化硫反应生成硫和水(2H2S+SO2══3S↓+2H2O),氢硫酸与二氧化碳不反应。二氧化硫具有还原性,能使氯水和酸性高锰酸钾溶液褪色,二氧化碳不能。亚硫酸和碳酸的酸性均弱于盐酸,二氧化硫和二氧化碳与氯化钡溶液都不反应。二氧化硫能使品红溶液褪色,二氧化碳不能。
(ⅰ)如果将装置中①②③三部分仪器的连接顺序变为②①③,则可以检出的物质是____________;不能检出的物质是_______。(ⅱ)如果将仪器的连接顺序变为①③②,则可以检出的物质是____________;不能检出的物质是_______。(ⅲ)如果将仪器的连接顺序变为②③①,则可以检出的物质是____________;不能检出的物质是_______。
[解析] 装置①可以检验产物H2O,只能放在装置②③之前,因为若放在装置②③之后或装置②③之间,则气流通过装置②或③后会带出水蒸气,则无法验证使CuSO4变蓝的水蒸气是不是反应中生成的。装置③和装置②位置也不得变更,因为SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊。故在用澄清石灰水来验证CO2前一定要排除SO2的干扰。
[方法点拨] SO2和CO2的鉴别方法
微考点3 O3和H2O2的性质及用途(1)(2022·河北衡水高三检测)O3是O2的同素异形体,下列有关O3的表述不正确的是( )A.打雷时、高压电机和复印机工作时均会产生臭氧B.O3可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝:2KI+O3+H2O══O2+2KOH+I2C.臭氧作为自来水消毒剂,杀菌能力强且不会影响水质,其消毒原理与氯气不同D.臭氧层可以吸收紫外线,是人类的“保护伞”,淘汰含氟冰箱可减缓“臭氧空洞”的产生
(2)(2022·经典习题汇编)H2O2是一种绿色化学试剂,在化学研究及生活中应用广泛,完成下列有关H2O2的问题。①向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为__________________________________;一段时间后,溶液中有气泡出现,产生气泡的原因是(用化学方程式表示)_____________________。②酸性介质中KMnO4氧化H2O2的离子方程式:______________________________________________。
2Fe2++H2O2+2H+══2Fe3++2H2O
③通常情况下Cu不溶于稀硫酸,若向稀硫酸中加入H2O2则Cu可以溶解,写出相应的离子方程式_________________________________。④H2O2是一种二元弱酸,写出其第一步电离的方程式:____________________。它与过量的Ba(OH)2反应的化学方程式为_________________________________。
Cu+H2O2+2H+══Cu2++2H2O
H2O2+Ba(OH)2══BaO2+2H2O
③通常情况下Cu不与稀硫酸反应,若向稀硫酸中加入H2O2则Cu可以溶解,实质为H2O2在酸性条件下将Cu氧化,反应中Cu被氧化成Cu2+,H2O2被还原为H2O,根据反应物和生成物将反应写为Cu+H2O2―→Cu2++H2O,根据得失电子守恒得Cu+H2O2―→Cu2++2H2O,根据电荷守恒得Cu+H2O2+2H+══Cu2++2H2O,此时已满足原子守恒,故反应的离子方程式为Cu+H2O2+2H+══Cu2++2H2O。
〔对点集训3〕 (1)(2022·山东滨州高三检测)下列有关过氧化氢溶液说法错误的是( )A.H2O2、Na2O2属于过氧化物,都存在共价键B.过氧化氢溶液是绿色氧化剂,可作医疗消毒剂C.H2O2在过氧化氢酶的催化下,温度越高,分解速率越快D.H2O2作漂白剂是利用其氧化性,漂白原理与HClO类似,与SO2不同[解析] 酶在过高的温度下会失去活性,故C项错误。
[解析] 根据吸热反应的ΔH>0,放热反应的ΔH<0,图像中反应物的总能量大于生成物的总能量,故该反应是放热反应,A正确;O3可以转化成O2,但元素化合价未变,不是氧化还原反应,故B错误;X参与反应加快了O3的分解速率,X本身的质量和化学性质在反应前后不变,属于催化剂,氟利昂释放出的氯原子在O3分解过程中作催化剂,故C正确;相同条件下,逆反应的K值是正反应K值的倒数,故D正确。
1.硫酸的物理性质纯硫酸为无色、______的油状液体,_____挥发,密度比水_____,与水以________比互溶,溶于水时放出大量的______。稀释浓硫酸的方法是将_________沿容器内壁慢慢注入水中,并用________不断搅拌。浓硫酸对人体皮肤有强烈的腐蚀作用。如果不慎在皮肤上沾上少量浓硫酸时,处理方法是立即用布擦拭,再用大量水冲洗,然后涂上________________________。
3%~5%的NaHCO3溶液
2.稀硫酸的化学性质稀硫酸具有酸的通性,写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式:(1)Fe:___________________________;(2)MgO:___________________________;(3)Ba(OH)2:____________________________________________;(4)Na2SO3:_____________________________;(5)BaCl2:___________________________。
Fe+2H+══Fe2++H2↑
MgO+2H+══Mg2++H2O
(3)由“量变”引起的“质变”:金属(如Cu、Zn等)与浓硫酸反应时,开始阶段产生SO2气体,随着反应的进行,H2SO4的浓度变小,最后变为稀硫酸,Cu与稀硫酸不反应,Zn与稀硫酸反应生成H2而不是SO2。(4)浓硫酸与金属反应时体现了浓硫酸的氧化性和酸性,而与碳等非金属反应时只体现了浓硫酸的氧化性。
(5)浓硝酸:金属(如Cu、Zn等)与浓硝酸反应时,要注意硝酸浓度对反应产物的影响。开始阶段产生NO2气体,随着反应的进行,硝酸的浓度变小,最后变为稀硝酸,反应均生成NO。(6)浓盐酸:二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气,随着反应的进行,盐酸变稀,反应停止。
5.硫酸的工业制备(1)工艺流程
注意:工业上用98.3%的硫酸吸收SO3,可以避免用水吸收SO3时产生的酸雾腐蚀设备,并且可以提高吸收率。
SO3+H2O══H2SO4
③操作目的:先加稀盐酸的目的是____________________________,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生。整个过程中可能发生反应的离子方程式:__________________________、___________________________、________________________、___________________________。
Ag++Cl-══AgCl↓
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)浓硫酸敞口放置在空气中,质量增加,体现了浓硫酸的吸水性。( )(2)将浓硫酸滴到蔗糖表面,固体变黑膨胀,浓硫酸有脱水性和强氧化性。( )(3)常温下,浓H2SO4可以用铝制容器贮存,说明铝与浓H2SO4不反应。( )
(10)浓硫酸能氧化除Au、Pt以外的所有金属,其还原产物主要是H2。( )(11)浓硫酸具有强氧化性,所以浓硫酸可用于干燥H2、CO、SO2等气体。( )
(17)浓H2SO4使CuSO4·5H2O变成白色粉末,体现了浓H2SO4的脱水性。( )(18)浓H2SO4与Cu的反应,体现浓H2SO4的强氧化性和酸性。( )(19)一定量的浓硫酸与足量的锌反应时,生成的气体一定是SO2。( )(20)铜片溶于热的浓硫酸,体现了浓硫酸的酸性和强氧化性。( )
2.硫酸是中学化学实验室的常见药品,其性质有①酸性②吸水性 ③脱水性 ④强氧化性 ⑤催化作用。请将序号填在相应的横线上:(1)锌和稀硫酸反应制H2______。(2)浓硫酸作干燥剂______。(3)实验室用乙醇和乙酸制取乙酸乙酯________。(4)纤维素的水解______。(5)浓硫酸与铜的反应________。
(6)浓硫酸使湿润石蕊试纸变红,后来又变黑________。(7)浓硫酸使蔗糖炭化的实验(黑面包实验)__________。(8)乙酸乙酯的水解______。[提示] (1)锌和稀硫酸生成H2,是酸性。(2)浓硫酸作干燥剂是利用的吸水性。(3)实验室用乙醇和冰醋酸制取乙酸乙酯,一是催化剂,二是利用浓硫酸吸收反应生成的水,使反应向正方向进行。
(4)纤维素的水解是利用浓硫酸的催化作用。(5)Cu与浓硫酸反应体现了浓硫酸的强氧化性和酸性。(6)浓硫酸使湿润石蕊试纸变红是酸性,后来又变黑是脱水性。(7)浓H2SO4使蔗糖炭化体现了浓H2SO4的吸水性、脱水性、强氧化性。(8)乙酸乙酯的水解体现浓H2SO4的催化作用。
3.深度思考:(1)将64 g铜箔加入盛有含2 ml H2SO4的浓H2SO4的试管中加热。①铜箔能否完全溶解?请解释原因。不能,因为随着的反应的进行,浓H2SO4变为稀H2SO4,反应停止。②在反应后的溶液中再加入少量硝酸钠晶体,铜箔表面又有气泡冒出,其原因为___________________________________________________ _________________________。
[提示] ①不一定。活泼金属如Zn与浓硫酸反应生成SO2,随反应进行H2SO4的浓度变小,最后变为稀H2SO4,Zn与稀H2SO4反应生成H2。②H2SO4是高沸点、难挥发性的强酸,利用这一性质可以制取HCl等挥发性酸。
微考点1 浓硫酸的性质及应用
(1)(2022·河南郑州模拟)(双选)浓硫酸分别与三种钠盐反应,现象如图。下列分析正确的是( )
A.对比①和②可以说明还原性:Br->Cl-B.①和③相比不能说明氧化性:Br2>SO2C.②中试管口白雾是HCl遇水蒸气所致,说明酸性:H2SO4>HClD.③中浓H2SO4被还原成SO2[解析] ①中出现红棕色气体,说明产生Br2(g),Br-被氧化,②中管口出现白雾,白雾是HCl与水蒸气形成的小液滴,Cl-没有被氧化,说明Br-的还原性强于Cl-,故A正确;③中产生的气体为SO2,该反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)══Na2SO4+SO2↑+H2O,不属于氧化还原反应,不能说明Br2的氧化性强于SO2,故B正确,D错误;②中利用高沸点酸制取低沸点酸,故C错误。[答案] AB
(2)(2022·湖北武汉三中月考)将一定量锌与100 mL 18 ml·L-1浓硫酸充分反应后,若锌完全溶解同时产生气体0.8 ml,将反应后的溶液稀释到400 mL,测得溶液中c(H+)=2 ml·L-1,则下列叙述中错误的是( )A.产生的气体中SO2和H2物质的量之比为6∶1B.反应中共消耗锌52.0 gC.所得气体应该为SO2和H2的混合物D.反应中共转移1.6 ml电子
生成1 ml混合气体转移2 ml电子,消耗1 ml的锌,所以反应中共消耗金属Zn的质量m(Zn)=0.8 ml×65 g·ml-1=52 g,故B正确;由以上分析可知气体为SO2和H2的混合物,故C正确;生成1 ml混合气体转移2 ml电子,所以反应共转移电子0.8 ml×2=1.6 ml,故D正确。
浓硫酸能氧化(必要时加热)除Au、Pt以外的所有金属,其还原产物是SO2而不是H2。 常温下,浓硫酸与Fe、Al并不是不反应,而是发生了“钝化”,“钝化”是浓硫酸将Fe、Al氧化而在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,阻止了浓硫酸与Fe、Al的继续反应,体现了浓硫酸的强氧化性。
〔对点集训1〕 (1)(2022·福建三明模拟)探究浓硫酸和铜的反应,下列装置或操作正确的是( )A.用装置甲进行铜和浓硫酸的反应B.用装置乙收集二氧化硫并吸收尾气C.用装置丙稀释反应后的混合液D.用装置丁测定余酸的浓度
[解析] 铜与浓硫酸需要在加热条件下才能反应,A错误;二氧化硫的密度比空气的大,应使用向上排空气法收集,即气体应“长进短出”,B错误;反应后的混合液中含有过量的浓硫酸,稀释时,应将其沿烧杯内壁慢慢倒入水中,且用玻璃棒不断搅拌,C正确;应使用碱式滴定管(带胶管)盛装氢氧化钠溶液,D错误。
(2)(2022·安徽淮北模拟)(双选)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,品红褪色,加热后又恢复红色C.紫色石蕊先变红后褪色D.该装置可以证明二氧化硫具有氧化性
[解析] 浓硫酸使蔗糖脱水,体现浓硫酸的脱水性,C与浓硫酸发生氧化还原反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,体现浓硫酸的强氧化性,该实验没有体现出浓硫酸的酸性,故A错误;蔗糖与浓硫酸反应生成了SO2,可以漂白品红生成不稳定的无色物质,受热后品红又恢复红色,故B正确;SO2不能使酸碱指示剂褪色,与水反应生成亚硫酸,使石蕊溶液变红,故C错误;SO2与Na2S溶液反应生成黄色沉淀,证明SO2具有氧化性,故D正确。
(3)将适量的蔗糖(C12H22O11)放入烧杯,滴入几滴水,搅拌均匀,然后加入适量的浓硫酸。可观察到固体变黑,片刻后,黑色物质急剧膨胀,同时产生大量刺激性气味的气体,放出大量的热。(如下图所示)
①固体变黑体现了浓硫酸的________性(填“吸水”“脱水”或“强氧化”)。
SO2也可使澄清的石灰水变浑浊
CO2↑+2SO2↑+2H2O
浓硫酸吸水性和脱水性的区别与应用(1)吸水性。浓硫酸具有吸收水(如气体中、液体中的水分子,以及固体中的结晶水等)的性能,吸水性是浓硫酸的物理性质。因此浓硫酸可作为吸水剂或干燥剂。①浓硫酸能干燥三类气体:中性气体,如H2、O2、N2、CO、NO、CH4等;某些酸性气体,如SO2、CO2、HCl、HF等;某些氧化性气体,如F2、Cl2等。
鉴别稀硫酸和浓硫酸的方法方法一:取少量蒸馏水,向其中加入少量试样,如能放出大量热的则为浓硫酸,无明显变化的则为稀硫酸。方法二:观察状态,浓硫酸为黏稠状液体,而稀硫酸为黏稠度较小的溶液。方法三:取等体积的两份物质置于小烧杯中用手掂掂,因为浓硫酸的密度较大,相同体积的浓硫酸和稀硫酸比较,浓硫酸的质量大得多,感觉较重。
方法四:取少量试样,向其中投入铁片,若产生大量气体则为稀硫酸(Fe+2H+══Fe2++H2↑),若无明显现象(钝化),则为浓硫酸。方法五:用玻璃棒蘸取试样在纸上写字,立即变黑(浓硫酸的脱水性)者为浓硫酸,否则为稀硫酸。方法六:取少量试样,分别向其中投入一小块铜片,稍加热发生反应的(有气泡产生)为浓硫酸(浓硫酸表现强氧化性和酸性),无变化的是稀硫酸。
[解析] A项,二氧化硫被硝酸氧化为硫酸,加氯化钡一定生成硫酸钡沉淀,B项,亚硫酸根被硝酸氧化为硫酸根,沉淀也是硫酸钡;C项,所得沉淀可能是氯化银;D项,先加过量盐酸无沉淀,再加氯化钡产生的白色沉淀一定是硫酸钡。
(2)浓硫酸具有以下A~F的性质:A.酸性 B.高沸点、难挥发 C.吸水性 D.脱水性 E.强氧化性 F.溶于水放出大量的热①浓硫酸与铜共热发生反应的化学方程式为___________________ _____________________。浓硫酸在该反应中表现的性质有______。(用“A”“B”“C”“D”“E”“F”填空,下同)②在过氧化氢与稀硫酸的混合溶液中加入铜片,常温下就生成蓝色溶液。写出有关反应的化学方程式:____________________________________。
CuSO4+SO2↑+2H2O
Cu+H2O2+H2SO4══CuSO4+2H2O
③向蔗糖晶体中滴入2~3滴水,再滴入适量的浓硫酸。发现加水处立即变黑,黑色区域不断扩大,最后变成一块疏松的焦炭,并伴有刺激性气味的气体产生。写出产生有刺激性气味气体的化学方程式:_________________________________________,该实验中浓硫酸表现的性质有______________。
1.硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系
考点三 硫及其化合物的相互转化、含硫化合物的综合实验探究
3.相同价态硫的转化是通过与酸、碱反应实现的写出②、③、④反应的化学方程式:②__________________________________;③_________________________________________;④_________________________________。
H2SO3+2NaOH══Na2SO3+2H2O
Na2SO3+H2SO4══Na2SO4+SO2↑+H2O
Na2SO3+SO2+H2O══2NaHSO3
4.【实验活动】不同价态含硫物质的转化【实验目的】(1)通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。(2)应用氧化还原反应原理实现不同价态含硫物质的转化。【实验用品】试管、托盘天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻璃导管、石棉网(或陶土网)、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴、浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、H2SO3溶液、品红溶液
【问题和讨论】(1)在上述实验中,含硫物质中硫元素的价态发生了怎样的变化?[提示] 实验1中,在Na2S和H2SO3的反应中,Na2S中硫元素的化合价由-2价变为0价,H2SO3中硫元素的化合价由+4价变为0价;在Na2S和酸性KMnO4溶液的反应中,硫元素的化合价由-2价变为0价。实验2中,浓硫酸中硫元素的化合价由+6价变为+4价。实验3中,硫元素的化合价由0价变为-2价。
(2)铁粉和硫粉在空气中混合燃烧,可能发生哪些化学反应?[提示] 可能发生铁和氧气、铁和硫、硫和氧气的反应。(3)在实验过程中可能会遇到哪些问题?该如何解决?[提示] 在实验1中可能遇到实验现象不明显,在操作中要注意充分摇动。在实验2中反应可能过于剧烈,要注意控制加热温度。在实验3中可能出现反应不能进行,要把玻璃棒加热到红热状态。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)浓硫酸不能用于干燥H2S,但可以干燥SO2。( )(2)Na2SO3既有氧化性又有还原性。( )(3)点燃爆竹后,硫燃烧生成SO3。( )(4)将足量Cl2、SO2、H2S、O3分别通入稀Na2S溶液中,都能使溶液变浑浊。( )(5)硫化钠和亚硫酸钠固体长期暴露在空气中变质。( )
(16)H2S、S在O2中充分燃烧均可生成SO3。( )[提示] H2S、S在O2中充分燃烧均可生成SO2,均得不到SO3。(17)SO2和NaHSO3溶液都能使溴水褪色。( )[提示] SO2、NaHSO3均具有还原性,能与溴水发生氧化还原反应使溴水褪色。
(18)稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜。( )(19)向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液,出现白色沉淀;再加入足量稀盐酸,部分沉淀溶解,则部分Na2SO3被氧化。( )
2.深度思考:(1)如图,A为非金属单质,B是一种具有还原性的二元含氧弱酸,D为一种气态非金属氧化物,E为白色沉淀。①写出下列物质的化学式:A:_____;D:_______;E:_________;F:_________。②写出下列反应的离子方程式:B→C:______________________________,B→E:________________________________________,C→F:___________________________。
H2SO3+Ba2++2OH-══BaSO3↓+2H2O
(2)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:①反应器中发生的反应SO2表现什么性质?②分离器中的物质分离操作是什么?③碘循环工艺的总反应的方程式是什么?
A.用装置甲高温分解FeSO4,先点燃酒精喷灯再向装置内通一段时间N2B.用装置乙可检验分解产生的SO2,现象是石蕊溶液先变红后褪色C.用装置丙可检验分解产生的SO3,现象是产生白色沉淀D.用装置丁可吸收尾气,避免污染环境
[解析] A项,点燃酒精喷灯前应先向装置内通一段时间N2,排除装置中的空气,避免空气中氧气的干扰,错误;B项,装置乙不能检验分解产生的SO2,产物中有SO3,对SO2的检验造成干扰,并且SO2只能使石蕊溶液变红,错误;C项,SO3易溶于水,当混合气体经过乙时,SO3会被吸收,所以要想检验SO3,应该把乙和丙的位置互换,错误;D项,装置丁中的饱和Na2SO3溶液可吸收SO2,D正确。[答案] D
(2)(双选)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形管乙中的试剂不能分别是浓氨水和NaOH固体
〔对点集训1〕 (1)(2022·山东潍坊模拟)(双选)如图是硫元素价态与含硫元素物质类别的二维坐标图,其中b、c、d、e分子中只含有一个S原子,下列说法错误的是( )A.物质j和物质e反应生成物质aB.物质b既有氧化性又有还原性C.物质d的浓溶液没有脱水性D.若g处是一种酸式盐,其水溶液显酸性,促进水的电离
(2)已知化合物A、B、C、D、E、F、G和单质甲、乙所含元素均为短周期元素,A的浓溶液与甲能发生如图所示的反应,甲是常见的固体单质,乙是常见的气体单质,B是无色气体,是主要的大气污染物之一。
请根据图示回答问题。①写出下列物质的化学式:A_________,G__________,写出反应C+E―→F+乙的化学方程式:_________________________________。每生成1 ml乙气体,需要转移_____ml电子。②气体B可用与B含有同一种元素的气体化合物M与乙发生氧化还原反应制得,M的化学式是_______,M与B反应的化学方程式为_____________________________。
2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑
SO2+2H2S══3S↓+2H2O
[解析] 根据图中转化关系,B是无色气体且是主要大气污染物之一,可推测B为SO2,则A为浓硫酸;B能与C和单质乙发生反应再生成A,可推测乙为O2,C为H2O;H2O和E反应生成F和O2,可推测E为Na2O2,则F为NaOH;根据E是Na2O2,可确定D、G分别为CO2和Na2CO3,则逆推出甲为C。①根据上述推断可写出C+E―→F+乙的化学方程式为2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑,由反应中化合价变化可知,生成1 mlO2时转移2 ml电子。②根据SO2可用与SO2含同一种元素的气体化合物M与O2发生氧化还原反应制得,推知M为H2S,H2S与SO2反应的化学方程式为SO2+2H2S══3S↓+2H2O。
微考点2 硫及其化合物转化的应用(1)(2022·福建福州模拟)(双选)如图所示是一系列含硫化合物的转化关系(反应中生成的水已略去),其中说法正确的是( )
A.反应①说明SO2具有氧化性,反应②说明SO2具有酸性B.反应②中生成物n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)=1∶1时,则反应物n(SO2)∶n(NaOH)=2∶3C.反应③④⑤均属于氧化还原反应D.工业上可利用反应②和反应④回收SO2
[解析] A项,反应①中先变蓝后褪色,说明KIO3先转化为I2后转化为I-,SO2体现还原性,错误;B项,根据元素守恒,当n(Na2SO3)∶n(NaHSO3)=1∶1时,n(SO2)∶n(NaOH)=2∶3,正确;C项,反应④不是氧化还原反应,错误;D项,利用反应②④,可以吸收SO2并回收利用,正确。[答案] BD
①A是___________,Y是______,Z是_______。②当X是强酸时,E是_________,写出B生成C的化学方程式:____________________________。③当X是强碱时,E是________,写出B生成C的化学方程式:___________________________。
(2)(2022·山东滨州高三检测)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。请根据下图所示,回答下列问题:
①X的化学式为_______,Y的化学式为_______。②W的浓溶液与铜单质在加热条件下可以发生化学反应,反应的化学方程式为_________________________________________。③欲制备Na2S2O3,从氧化还原角度分析,合理的是_____(填字母)。A.Na2S+SB.Na2SO3+SC.Na2SO3+Na2SO4D.SO2+Na2SO4④将X与SO2混合,可生成淡黄色固体,该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为________。
(2)浓硫酸与活泼金属(如Zn)反应,开始产生SO2,硫酸浓度变小后,产生H2。(3)浓硫酸与不活泼金属(如Cu)反应,开始产生SO2(加热),浓度变小后,稀硫酸不再与Cu反应。如1 ml Cu与含2 ml H2SO4的浓硫酸充分反应,生成SO2小于1 ml。(4)浓硫酸与金属的反应中既表现强氧化性又表现酸性。浓硫酸在与非金属的反应中只表现氧化性。
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