2021版新高考化学人教版一轮教师用书：第4章第2节氧、硫及其重要化合物

第二节　氧、硫及其重要化合物
课标解读
要点网络
1.掌握O3和H2O2的主要性质及其应用。
2．掌握硫元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
3．了解硫、氧及其重要化合物的制备方法。
4．了解硫元素单质及其重要化合物对环境的影响。


绿色氧化剂——O3和H2O2

1．臭氧——氧元素的一种单质
(1)组成与物理性质
臭氧的分子式为O3，与O2互为同素异形体，是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。O3在空气中含量很少，使人们感到清爽，但超过一定浓度，则会影响人体的健康。
(2)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2O3===3O2。
②强氧化性
a．能氧化具有还原性的物质，如KI、FeCl2等。
O3＋2KI＋H2O===I2＋2KOH＋O2
b．漂白性：因O3有强氧化性，所以它能使有色物质褪色，并被用来杀菌消毒。
(3)用途
①可用作漂白剂、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。
(4)生成
在放电条件下空气中的O2可以转化为O3，3O22O3。
2．过氧化氢——其水溶液称双氧水
(1)结构：电子式为结构式为H—O—O—H，含有的共价键有极性键、非极性键，为共价化合物，为无色液体。
(2)化学性质及应用
①不稳定性：加热、加催化剂都能使分解速率加快。
2H2O22H2O＋O2↑(实验室制O2)。常见H2O2的催化剂有MnO2、Fe3＋和
Cu2＋等。
②弱酸性：相当于二元弱酸。
H2O2H＋＋HO，HO H＋＋O。
③强氧化性
a．用10%的双氧水漂白羽毛及丝织品(漂白剂)。
b．氧化Fe2＋等还原性粒子，其离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
c．使湿润的淀粉KI试纸变蓝，其离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
d．杀菌、消毒。
④弱还原性：遇强氧化剂时作还原剂。
2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O。

(1)O3与H2O2可以杀死细菌，是一种绿色消毒剂。其消毒原理与次氯酸的相似。(　　)
(2)O2与O3的转化是氧化还原反应。(　　)
(3)H2O2是一种强氧化剂，在反应时只能作氧化剂。(　　)
(4)O3能杀菌，故空气中浓度越大越好。(　　)
(5)雷电天气的空气中O3的含量会增大。(　　)
(6)NO、氟里昂可破坏臭氧层。(　　)
[答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√

将双氧水逐滴滴入FeCl2溶液中，现象可能有______________
________________________________________________________，
其原因是(用有关的方程式回答)______________________________
________________________________________________________。
[答案]　溶液逐渐变为黄色，后期又有气体放出
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，
2H2O22H2O＋O2↑

命题点　O3、H2O2的主要性质及应用
1．(2019·张家界模拟)某商品的广告词是“臭氧，世界上最强大的消毒剂”。下列有关叙述正确的是(　　)
A．臭氧与氧气是同分异构体，二者的转化属于化学变化
B．大气平流层中的臭氧吸收紫外线，保护地球上的生物
C．臭氧有毒，所以不能用于水的净化
D．因为臭氧分解生成氧气，所以空气中臭氧的含量越高越好
B　[A项，O3与O2是同素异形体，不是同分异构体；C项，O3可用于水的杀菌净化；D项，O3的含量很高时，对生物是有害的。]
2．下列有关双氧水说法错误的是(　　)
A．H2O2、Na2O2都属于过氧化物，都存在共价键
B．双氧水是绿色氧化剂，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
C　[酶在过高的温度下会失去活性，故C项错误。]
3．(1)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是___________________
____________________________________________________。
然后再调节溶液的pH约为5，目的是_____________________
___________________________________________________。
(2)H2O2的电子式为__________________________________。
(3)H2O2氧化SO2的化学方程式为_______________________
___________________________________________________。
(4)H2O2可将碱性工业废水中的CN－氧化为碳酸盐和氨，相应的离子方程式为__________________________________________
_______________________________________________________。
(5)稀硫酸不与Cu反应，但在稀硫酸中加入H2O2后则可使Cu溶解，写出该反应的化学方程式_______________________________
_______________________________________________________。
(6)鉴于H2O2显弱酸性，写出它与足量Ba(OH)2作用形成盐的化学方程式：_____________________________________________。
[答案]　(1)将Fe2＋氧化为Fe3＋　使Fe3＋、Al3＋水解完全生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀
(2)HH　(3)H2O2＋SO2===H2SO4
(4)H2O2＋CN－＋OH－===CO＋NH3↑
(5)Cu＋H2SO4＋H2O2===CuSO4＋2H2O
(6)Ba(OH)2＋H2O2===BaO2＋2H2O
硫及其氧化物的主要性质和应用

1．硫的存在和性质
(1)自然界中硫元素的存在

(2)硫单质的物理性质
硫单质俗称硫黄，是一种黄色固体；不溶于水，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
①S的氧化性——与变价金属化合为低价硫化物
a．S与Fe、Cu、Hg反应的化学方程式依次为S＋FeFeS、S＋2CuCu2S、S＋Hg===HgS(此反应适用于除去室内洒落的Hg)。
b．S与H2化合的反应为S＋H2H2S。
②S的还原性
a．S与O2反应的化学方程式为S＋O2SO2，在空气中燃烧火焰为淡蓝色。
b．与强氧化剂反应(如浓硫酸)的化学方程式为
S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O。
③S与碱反应——表现氧化性和还原性
3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。
2．SO2的性质及应用
(1)物理性质：SO2是无色有刺激性气味的气体，有毒，密度比空气的大，易溶于水。是一种大气污染物。
(2)化学性质

填写下列表格：
现象或化学方程式
SO2表现的性质
①SO2＋H2OH2SO3
酸性氧化物
的通性
②SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
③SO2＋NaOH===NaHSO3
SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O
④SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
氧化性
⑤2SO2＋O22SO3
还原性
⑥SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4
使酸性高锰酸钾溶液、溴水褪色
使品红溶液褪色
漂白性
3．三氧化硫的性质
(1)物理性质：熔点16.8 ℃，沸点44.8 ℃，在常温下为液体，在标准状况下为固体。
(2)化学性质

4．硫化氢(H2S)——水溶液为氢硫酸、为二元弱酸
H2S是一种无色、有臭鸡蛋气味的气体，有剧毒，是一种大气污染物。
(1)与足量NaOH溶液，CuSO4溶液反应的离子方程式分别为H2S＋2OH－===S2－＋2H2O，H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。
(2)ZnS(或FeS)投入稀硫酸中能生成H2S气体：ZnS＋2H＋===Zn2＋＋H2S↑。
(3)可燃性：2H2S＋3O22SO2＋2H2O。
[补短板]
(1)SO2不能漂白酸、碱指示剂，如：SO2使紫色的石蕊试液只变红、不褪色。
(2)SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，体现了SO2的还原性而不是漂白性。
(3)SO2、Cl2通入品红溶液中均褪色，但加热后，通Cl2的溶液不恢复红色，而通SO2的溶液又恢复红色。
(4)当SO2、Cl2混合后通入品红溶液，漂白效果减弱，当二者物质的量之比为1∶1时，无漂白性。
(5)将SO2通入含酚酞的NaOH溶液中，红色褪去的原因是SO2与NaOH溶液反应。

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：KMnO4溶液________，证明SO2具有________性，写出反应的离子方程式_______________________
_______________________________________________________。
(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________，证明SO2具有________性。
(4)试管d中能产生白色沉淀，该沉淀是________。
[答案]　(1)褪色　还原
5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋
(2)褪色　漂白　(3)BaSO4　还原　(4)BaSO3

命题点1　硫和二氧化硫的性质及应用
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．单质硫燃烧时，氧气少量可生成SO2，氧气足量时可生成SO3
[答案]　D
2．(双选)(2017·北京高考，改编)根据SO2通入不同溶液中的实验现象，所得结论不正确的是(　　)

实验
现象
结论
A
含HCl、BaCl2的FeCl3溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S溶液
产生黄色沉淀
SO2有还原性
C
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
SO2有漂白性
D
Na2SiO3溶液
产生胶状沉淀
酸性：H2SO3> H2SiO3
BC　[A对：SO2通入含HCl、BaCl2的FeCl3溶液中，发生反应：SO2＋
2Fe3＋＋Ba2＋＋2H2O===BaSO4↓＋2Fe2＋＋4H＋，产生白色沉淀，该反应中SO2作还原剂，表现出还原性。B错：SO2通入H2S溶液中，发生反应：SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O，产生黄色沉淀，该反应中SO2作氧化剂，表现出氧化性。C错：SO2通入酸性KMnO4溶液中，发生反应：5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋
2Mn2＋＋4H＋，该反应中，SO2作还原剂，表现出还原性而不是漂白性。D对：SO2通入Na2SiO3溶液中，发生反应：Na2SiO3＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2SO3，该反应符合“强酸制弱酸”的反应规律，则酸性：H2SO3＞H2SiO3。]
3．下列说法正确的是 (　　)
A．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
B．能使品红溶液褪色的不一定是SO2
C．SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色，其原理相同
D．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
B　[使品红溶液褪色的可能是Cl2，SO2，O3等。]

三类漂白剂的比较
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
加合型
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
物理
变化
吸附
色素
命题点2　SO2、CO2的检验及其实验探究
4．下列溶液能够区分SO2和CO2气体的是(　　)
①澄清的石灰水　②H2S溶液　③酸性KMnO4溶液　④氯水　⑤品红溶液
A．①②③　　　　　　　 B．②③④
C．②③④⑤ D．①②③④⑤
[答案]　C
5．下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：

(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_______________________
________________________________________________________。
[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，若褪成无色则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溶液的颜色变浅但不褪成无色

(1)鉴别CO2、SO2的常用试剂
①氧化剂：酸性KMnO4，卤水，FeCl3等
②还原剂：氢硫酸
③品红溶液
(2)检验SO2和CO2同时存在的一般流程
流程设计
检验SO2⇒除去SO2⇒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
澄清的
石灰水
预期现象
褪色
褪色
不褪色
变浑浊
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。
命题点3　SO2的实验室制法与性质探究
6．已知SO2具有还原性，可以还原I2，可以与Na2O2发生反应，按图示装置进行实验。(部分固定装置未画出)

操作步骤
实验现象
解释原因
关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，注入硫酸溶液至浸没三颈烧瓶中的固体
若将带火星的木条放在D试管口处，木条不复燃
SO2与Na2O2反应无O2生成，可能发生的化学方程式为①____________________
若将带火星的木条放在D试管口处，木条复燃
SO2与Na2O2反应有O2生成，发生的化学方程式为：2SO2＋2Na2O2===2Na2SO3＋O2
关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，残余气体进入E、F中
E中②________
E中反应的离子方程式为③______________
F中④________
F中反应为2OH－＋SO2===SO＋H2O
[解析]　A中制备二氧化硫，X干燥二氧化硫，C中是SO2与Na2O2反应，D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气。E装置检验I－还原性弱于SO2，F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气。
[答案]　①Na2O2＋SO2===Na2SO4　②溶液蓝色褪去　③SO2＋I2＋2H2O===2I－＋SO＋4H＋　④红色变浅或褪色

SO2的实验室制法
(1)反应原理
①Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O
②Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
③Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O
(2)除去SO2中的HCl、H2O(g)的常用试剂依次为饱和NaHSO3溶液，浓H2SO4或P2O5。
(3)向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液法。
(4)可用NaOH溶液或氨水吸收SO2尾气。
硫酸　硫酸盐及检验

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：H2SO4与水以任意比互溶，溶解时可放出大量热，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．浓硫酸的三特性
(1)吸水性
浓硫酸能吸收物质中的水分。
H2SO4(浓)＋nH2O===H2SO4·nH2O，
①利用此性质可用浓硫酸作干燥剂。干燥一些不与浓硫酸反应的气体，通常用洗气装置。如可用浓硫酸干燥O2、H2、CO2、Cl2、HCl、SO2、CO、CH4、C2H2等气体。
②利用此性质，可吸收结晶水，使蓝矾CuSO4·5H2O变为白色粉末。
(2)脱水性
指浓硫酸将有机物里的氢、氧原子按2∶1的个数比例脱去，生成水的性质。
如CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O，
C12H22O1112C＋11H2O，
HCOOHCO↑＋H2O。
(3)强氧化性
①常温下，Fe、Al遇浓硫酸钝化，但加热可以持续反应。
②加热可以氧化不活泼金属(如Cu)，化学方程式为
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
③加热可以氧化非金属单质(如C、S)，化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O。
④可以氧化还原性化合物如H2S，HI等。
3．硫酸盐及SO的检验
(1)常见的硫酸盐及其化学式
①皓矾：ZnSO4·7H2O
②钡餐，重晶石：BaSO4
③绿矾，皂矾，青矾：FeSO4·7H2O
④芒硝，朴硝，皮硝：Na2SO4·10H2O
⑤明矾：KAl(SO4)2·12H2O
⑥生石膏：CaSO4·2H2O　熟石膏：2CaSO4·H2O
⑦胆矾、蓝矾：CuSO4·5H2O
⑧莫尔盐：(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
(2)SO的检验
检验SO的正确操作方法：被检液取清液有无白色沉淀产生(判断有无SO)。
先加稀盐酸的目的是防止CO、SO、Ag＋、SiO等离子干扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生。

(1)稀释浓硫酸时可将浓硫酸沿器壁注入水中并不断搅拌。(　　)
(2)浓硫酸可以使蔗糖膨胀变黑体现了浓硫酸的吸水性。(　　)
(3)在未知液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀，加稀硝酸，沉淀不溶解，说明该未知液中存在SO或SO。(　　)

(4)浓硫酸是酸性干燥剂，可以干燥SO2、Cl2、HCl和HI。(　　)
(5)足量Zn与浓硫酸反应生成的气体中含有SO2和H2。(　　)
(6)H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O，反应中SO2为氧化产物。(　　)
[答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×

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H2SO4制H2_________________________________。
(2)浓硫酸作干燥剂___________________________________。
(3)浓硫酸与蔗糖的炭化实验(黑面包实验)_______________。
(4)实验室用乙醇和冰醋酸制取乙酸乙酯________________。
(5)浓硫酸与铜的反应________________________________。
(6)浓硫酸使湿润石蕊试纸先变红，后来又变黑___________。
[答案]　(1)①　(2)②　(3)②③④　(4)②⑤　(5)①④　(6)①③

命题点1　浓硫酸的主要性质
1．在实验探究课上，同学们积极思考，共设计出如图所示的四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性，其中在理论上可行的是(　　)

A．①②③④　　　　　　 B．①③④
C．①②④ D．②③④
A　[浓硫酸吸水放热温度升高；浓硫酸可以吸收胆矾中的水，变成白色；浓硫酸吸收H2O，使KNO3结晶析出；浓硫酸吸水，试管中水减少。]
2．下列叙述正确的是(　　)
A．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体
B．浓硫酸与单质硫反应的方程式为S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O，在此反应中，浓硫酸既表现了其强氧化性又表现了其酸性
C．把足量铜粉投入只含H2SO4 2 mol的浓硫酸中，得到气体体积在标准状况下为22.4 L
D．常温下能够用铁、铝等容器盛放浓H2SO4，是因为浓H2SO4的强氧化性使铁、铝等发生钝化
D　[A项，浓硫酸不能干燥NH3；B项，浓硫酸只表现强氧化性；C项，浓硫酸不能完全反应，生成SO2小于22.4 L。]

浓硫酸与金属的反应规律
(1)“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。但加热时钝化膜被破坏能持续反应。
(2)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)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。
(4)浓硫酸在与金属的反应中既表现氧化性又表现酸性。浓硫酸在与非金属的反应中只表现氧化性。
命题点2　浓硫酸的性质实验探究
3．(2019·贵阳模拟)将一定量的生铁(假设仅含Fe和C)与浓硫酸加热时，观察到固体完全溶解，并产生大量气体，某化学兴趣小组用如图装置(夹持仪器省略)对反应产生的气体成分进行探究。

(1)仪器b的名称为________。
(2)甲同学认为该气体中含有SO2、CO2、H2，将以上装置进行连接以完成验证(填接口字母代号)：c→(　　)→(　　)→(　　)→ (　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)。
(3)实验中可以证明产生的气体中含有H2的实验现象是
________________________________________________________。
(4)若取6.0 g生铁加入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到336 mL(标准状况下)气体通入足量溴水中，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得到干燥固体2.33 g。由此推知气体中SO2的体积分数为________。若在反应所得的溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红；继续滴加双氧水至过量，溶液红色褪去，同时有气泡产生。产生的气泡有多种可能，气泡可能是SCN－的反应产物N2、CO2、SO2或N2、CO2；还可能是________，理由是__________________
______________________________________(用化学方程式表示)。
[解析]　 (2)由题给装置及试剂可知，检验CO2的试剂为氢氧化钡溶液，但SO2会对CO2的检验产生干扰，所以应先检验SO2并将SO2除去后再检验CO2，最后用装置J、F、G检验产生的气体中是否有H2，其中干燥后的H2在J装置中与CuO反应生成Cu和水，用F装置可以检验生成的水，G装置用于防止空气中的水蒸气进入F装置产生干扰，因此装置接口的连接顺序为c→f→g→d→e→m→n →o→p(或p→o)→h→i→j→k(或k→j)。(3)氢气还原装置J中的氧化铜生成的水蒸气能使F装置中的白色的无水硫酸铜变蓝色，同时装置J中有红色的铜单质生成。(4)SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生反应：SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，生成的硫酸和氯化钡反应产生白色沉淀，设混合气体中二氧化硫的物质的量为n mol，则有：
　　　　SO2　　～　　BaSO4
1 mol 233 g
n mol 2.33 g
解得n＝0.01，n(混合气体)＝＝0.015 mol，所以二氧化硫的体积分数为×100%≈66.7%。
H2O2在Fe3＋的催化下会发生分解反应，生成O2和H2O。
[答案]　(1)分液漏斗
(2)f　g　d　e　m　n　o　p(或p　o)　h　i　j　k(或k　j)
(3)装置J中固体由黑变红，且装置F中固体由白变蓝
(4)66.7%　O2　2H2O22H2O＋O2↑

硫及其化合物的转化
——物质变化与科学探究

硫及其化合物的种类很多，性质复杂，应用广泛。近几年高考试题对硫及其化合物转化有所加强，特别是特殊硫的化合物的性质和制备是命题的热点。体现了“物质变化和科学探究”的核心素养。

[价态——物质类别坐标]

[应用体验]
根据上述图示，完成下列问题
(1)从化合价的变化规律，下列各组物质能反应的是______(填序号)。
①S与SO2　②S与H2S　③S与浓H2SO4　④SO2与浓H2SO4　⑤H2S与浓H2SO4　⑥SO2与H2SO3　⑦H2S与H2SO3　⑧SO2与H2S
(2)H2S＋H2SO4(浓)―→S↓＋SO2↑＋H2O(未配平)，该反应的氧化产物是________。
(3)写出以H2S为起始反应物，生成H2SO4的系列转化关系与条件：_____________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(4)写出下列转化的离子方程式
①向NaOH溶液中通入过量SO2：_______________________________，
②向Na2S和Na2SO3的混合液中加入稀H2SO4：_____________________
____________________________________________________________，
③Na2SO3溶液久置于空气中：__________________________________
____________________________________________________________，
④H2SO3溶液久置于空气中：___________________________________
___________________________________________________________。
[答案]　(1)③⑤⑦⑧　(2)S　
(3)
(4)①OH－＋SO2===HSO
②2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O
③2SO＋O2===2SO
④2H2SO3＋O2===4H＋＋2SO

形形色色的硫的化合物简介
1．硫的含氧酸
正酸系列：次硫酸H2SO2、亚硫酸H2SO3、硫酸H2SO4。
过酸系列：过硫酸H2SO5、过二硫酸H2S2O8 ()。
焦酸系列：焦亚硫酸H2S2O5、焦硫酸H2S2O7。
硫代硫酸系列：硫代亚硫酸H2S2O2、硫代硫酸H2S2O3。
连酸系列：连二亚硫酸H2S2O4、连多硫酸H2SxO6[x(2～6)]。
2．硫代硫酸钠(Na2S2O3)
(1)制备
①硫化碱法，即将Na2S和Na2CO3以物质的量之比为2∶1配成溶液，然后通入SO2，发生的反应为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。
②亚硫酸钠法，使沸腾的Na2SO3溶液同硫粉反应，其反应的方程式为Na2SO3＋SNa2S2O3。
(2)性质
①中等强度还原剂，可被碘氧化成连四硫酸钠(Na2S4O6)，该反应常用来定量测定碘的含量，反应的离子方程式为I2＋2S2O===
2I－＋S4O。
②可被氯、溴等氧化为SO，如Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O=== Na2SO4＋H2SO4＋8HCl。
③可与酸反应，离子方程式为2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O。
3．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)
(1)制备：NaHSO3过饱和溶液结晶脱水而成，2NaHSO3Na2S2O5＋H2O。
(2)性质
①与酸反应放出二氧化硫，如Na2S2O5＋2HCl===2NaCl＋2SO2↑＋H2O。
②强还原性，如Na2S2O5＋2I2＋3H2O===2NaHSO4＋4HI。
4．过二硫酸钠(Na2S2O8)、连二亚硫酸钠(Na2S2O4)
(1)过二硫酸钠中S为＋6价，含有1个过氧键(—O—O—)，性质与过氧化氢相似，具有氧化性。作为氧化剂参与反应时，过氧键断裂，过氧键中的氧原子由－1价变为－2价，硫原子化合价不变。如S2O＋2I－2SO＋I2,5S2O＋2Mn2＋＋8H2O10SO＋2MnO＋16H＋。过二硫酸钠不稳定，受热分解生成Na2SO4、SO3和O2。
(2)连二亚硫酸钠中S为＋3价，是强还原剂，能将I2、Cu2＋、
Ag＋还原，能被空气中的氧气氧化。在无氧条件下，用锌粉还原亚硫酸氢钠可制得连二亚硫酸钠。

题型1　硫及其化合物的转化及应用
1．(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∶3
C．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
BD　[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②和④，可以吸收SO2并回收利用，正确。]
2．如图是某元素的价类二维图。其中A是一种酸式盐，E的相对分子质量比D的相对分子质量大16，当x为一种强酸时，有如图转化关系。下列说法不正确的是(　　)

A．物质A、B、C、D、E、F中均含有硫元素
B．物质D可以使石蕊溶液先变红后褪色
C．物质C可在纯氧中燃烧，火焰呈蓝紫色
D．物质F的浓溶液可以用铁制容器盛放
B　[根据题意可知A为硫氢化物，B为H2S，C为S，D为SO2，E为SO3，F为H2SO4，y为O2，z为H2O。]
题型2　特殊硫的化合物的性质与制备
3．(2019·银川检测)Na2S2O4俗称保险粉，常用作纺织工业的漂白剂、脱色剂等。某科研小组制备并探究其性质。
资料：Na2S2O4易溶于水，具有极强的还原性，易被空气氧化，在碱性介质中稳定。
Ⅰ.制备Na2S2O4 (部分加热等辅助仪器略去)

(1)仪器①的名称是________。
(2)B装置用于制备Na2S2O4。第一步反应：Zn＋2SO2ZnS2O4；第二步，加入NaOH溶液，于28～35 ℃下反应生成Na2S2O4，该步反应的化学方程式为__________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)实验时，先向B中通入SO2的原因，除产生ZnS2O4之外，另一原因是__________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(4)反应后除去B中的沉淀，在滤液中加入一定量的NaCl固体搅拌，有Na2S2O4晶体析出。加入NaCl固体的作用是_____________________________
____________________________________________________________________。
Ⅱ.探究Na2S2O4的性质
(5)隔绝空气加热Na2S2O4固体完全分解得到固体产物Na2SO3、Na2S2O3和SO2，但科研小组没有做到完全隔绝空气，得到的固体产物中还含有Na2SO4。请设计实验证明该分解产物中含有Na2SO4。实验方案是______________________
______________________________________________________。
(可选试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液、KMnO4溶液)
(6)制备纳米级银粉用NaOH溶液溶解Na2S2O4，加入一定量的AgNO3溶液，生成纳米级的银粉。在制备银粉的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1，且生成的含硫物质只有一种，写出该反应的离子方程式___________________________________________________________________
_______________________________________________________。
[解析]　(2)28～35 ℃下反应生成的ZnS2O4与NaOH溶液反应，反应生成Na2S2O4和Zn(OH)2沉淀，反应的化学方程式为ZnS2O4＋2NaOHNa2S2O4＋Zn(OH)2↓。
(3)由于Na2S2O4具有极强的还原性，易被空气氧化，所以B装置反应前应排尽装置中的空气，防止氧气干扰实验。
(4)加入NaCl固体的目的是，溶液中的Na＋浓度增大，使Na2S2O4的溶解度降低，更易结晶析出，提高产率。
(5)因固体中含有的Na2SO3、Na2S2O3会干扰Na2SO4的检验，应先加入足量的稀盐酸，排除Na2SO3、Na2S2O3的干扰，再加入BaCl2溶液，检验是否存在Na2SO4。
(6)由题意可知，AgNO3溶液和碱性Na2S2O4溶液反应生成纳米级的银粉，反应中Ag元素的化合价降低，作氧化剂，Na2S2O4作还原剂被氧化，因氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1，由得失电子数目守恒可知S2O被氧化为SO，反应的方程式：2Ag＋＋S2O＋4OH－===2Ag↓＋2SO＋2H2O。
[答案]　(1)圆底烧瓶　(2)ZnS2O4＋2NaOHNa2S2O4＋Zn(OH)2↓　(3)排出装置中残留的O2或空气(或防止生成物Na2S2O4被氧化)　(4) 加入氯化钠，增大了Na＋浓度，促进Na2S2O4结晶析出(用沉淀溶解平衡解释可以) 　(5)取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液(或过滤，取滤液)，滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质　(6)2Ag＋＋S2O＋4OH－===2Ag↓＋2SO＋2H2O

1．正误判断
(1)(2019·全国卷Ⅱ)向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸，现象为有刺激性气味气体产生，溶液变浑浊。(　　)
(2)(2019·全国卷Ⅲ)制备少量SO2气体的方法是向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸。(　　)
[答案]　(1)√　(2)√
2．(2019·全国卷Ⅱ，改编)在潮湿空气中长期放置的“还原料”(含BaS)，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原物”表面生成了难溶于水的________(填化学式)，反应方程式为_________________________________
________________________________________________________。
[答案]　BaCO3　BaS＋CO2＋H2O===BaCO3＋H2S
3．(2018·全国卷Ⅰ，T27节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：
(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式______________________________________________________
________________________________________________________。
(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：

①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。
②工艺中加入Na2CO3固体、并再次通入SO2的目的是
___________________________________________________。
[解析]　(1)NaHSO3过饱和溶液结晶脱水生成Na2S2O5。(2)①向Na2CO3饱和溶液中通入SO2，可能生成Na2SO3、NaHSO3，因Na2SO3溶液呈碱性，Ⅰ中溶液呈弱酸性，所以生成的是NaHSO3。②审题时抓住“生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得”，则工艺中加入Na2CO3固体，并再次通入SO2的目的是得到NaHSO3的过饱和溶液。
[答案]　(1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O
(2)①NaHSO3　②得到NaHSO3的过饱和溶液
4．(2018·全国卷Ⅲ，T28节选)已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaS2O3)＝4.1×10－5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验方案进行检验：
试剂：稀盐酸、稀硫酸、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
实验步骤
现象
①取少量样品，加入除氧蒸馏水
②固体完全溶解得无色澄清溶液
③____________
④__________，有刺激性气体产生
⑤静置，________
⑥________________
[解析]　欲检验市售Na2S2O3中是否含有SO，应先取少量样品，加入除氧蒸馏水，固体完全溶解得澄清溶液，向其中加入过量稀盐酸，使S2O完全反应(S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O)，以避免生成BaS2O3沉淀，对检验产生干扰，产生的现象是出现乳黄色浑浊，并有刺激性气味的气体产生，静置后，取上层清液，向其中滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀即可说明市售Na2S2O3中含有SO。
[答案]　③加入过量稀盐酸　④出现乳黄色浑浊　⑤取上层清液，滴入BaCl2溶液　⑥产生白色沉淀
5．硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用作分析试剂及鞣革还原剂。它受热、遇酸易分解。工业上可用反应：2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2制得。实验室模拟该工业过程的装置如图所示。

回答下列问题：
(1)b中反应的离子方程式为_____________________________
________________________________________________________，
c中试剂为______________________________________________。
(2)反应开始后，c中先有浑浊产生，后又变澄清。此浑浊物是______________________________________________________。
(3)d中的试剂为______________________________________。
(4)实验中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有_________
__________________________________________________________
_______________________________________________(写出两条)。
(5)为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO2不能过量，原因是___________________________________________________
_________________________________________________________
________________________________________________________。
[答案]　(1)SO＋2H＋===SO2↑＋H2O或HSO＋H＋===SO2↑＋H2O　硫化钠和碳酸钠混合溶液
(2)硫(或S)　(3)NaOH溶液　(4)控制反应温度、调节酸的滴加速率(或调节酸的浓度等)　(5)若SO2过量，溶液显酸性，产物分解