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课件 高考化学一轮复习第五单元 化工生产中重要非金属元素 第十七讲 硫及其化合物
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这是一份课件 高考化学一轮复习第五单元 化工生产中重要非金属元素 第十七讲 硫及其化合物，共60页。PPT课件主要包含了考点一硫及其氧化物，夯实必备知识，硫化物，硫酸盐，1物理性质，二氧化硫，氧化性，还原性，漂白性，石油和煤等内容，欢迎下载使用。
第17讲 硫及其化合物
夯实必备知识 | 提升关键能力
1. 硫元素的存在形态
2. 硫单质的物理性质
[提醒] 硫元素有多种同素异形体,如单斜硫、斜方硫等。
(1)硫的原子结构硫原子的结构示意图为 ,硫原子的最外电子层有6个电子,在化学反应中容易得到2个电子,形成-2价硫的化合物。与同主族的氧元素相比,硫元素的原子多一个电子层,得电子能力相对 ,而失电子能力则相对 。
3. 硫单质的化学性质
(2)硫的化学性质[注意] S与热NaOH溶液反应可用于除去试管内附着的S。
(2)从物质类别角度认识SO2的化学性质从物质类别看,SO2是一种酸性氧化物,具有酸性氧化物的化学通性。
SO2+H2O ⇌ H2SO3
SO2+2NaOH = Na2SO3+H2O
SO2+NaOH = NaHSO3
SO2+CaO = CaSO3
(3)从硫元素的化合价角度认识SO2的化学性质从硫元素的化合价来看,SO2中S元素显+4价,处于硫元素的中间价态,则SO2既具有氧化性又具有还原性。
SO2+2H2S = 3S↓+2H2O
SO2+Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl
[注意] 工业上可利用SO2来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等。SO2还用于杀菌、消毒等,可用作干果的防腐剂。
(4)实验室制法利用固体Na2SO3与较浓H2SO4溶液反应,化学方程式为 。 (5)SO2对大气的污染与防治
Na2SO3+H2SO4(浓) = Na2SO4+SO2↑+H2O
(1)物理性质熔点为16.8 ℃,沸点为44.8 ℃,在常温常压下为 ,在标准状况下为 。 (2)化学性质SO3是酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,能与水、碱性氧化物、碱溶液等反应。
SO3+H2O = H2SO4
SO3+CaO = CaSO4
SO3+Ca(OH)2 = CaSO4↓+H2O
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)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( )(2)加热时,硫分别与铁粉、铜粉反应,得到金属硫化物FeS、CuS( )(3)SO2通入滴加酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色,体现SO2的漂白性( )(4)分别将SO2、SO3(g)通入BaCl2溶液中,均产生白色沉淀( )
[解析] (3)SO2使滴加酚酞的NaOH溶液褪色,体现SO2作为酸性氧化物的性质。
[解析] (4)由于亚硫酸的酸性比盐酸弱,BaSO3可溶于盐酸,故SO2通入BaCl2溶液中不会生成沉淀。
(5)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( )(6)SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同( )(7)Na、O、S三种元素形成的一种盐溶于水后加入稀硫酸,可有淡黄色沉淀生成,同时产生有刺激性气味的气体( )
[解析] (5)SO2和Cl2等物质的量混合后在溶液中发生反应:SO2+Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl,从而失去漂白能力。
[解析] (7)Na、O、S三种元素形成的Na2S2O3与稀硫酸发生反应,Na2S2O3+H2SO4 = Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,有淡黄色沉淀生成,同时产生有刺激性气味的气体。
2.[2024·湖北部分校联考] 室温下,1体积的水能溶解约40体积的SO2。用试管收集SO2后进行如下实验。对实验现象的分析正确的是( )A.试管内液面上升,证明SO2与水发生了反应B.试管中剩余少量气体,是因为SO2的溶解已达饱和C.取出试管中的溶液,立即滴入紫色石蕊溶液,溶液显红色,其原因是SO2+H2O ⇌ H2SO3D.取出试管中的溶液,在空气中放置一段时间后pH下降,是由于SO2挥发
[解析] 由信息可知,SO2易溶于水,也能使液面上升,A错误;由试管体积和水槽内水的体积对比可知,若试管内SO2纯净,可完全溶于水中,使试管内充满液体,但试管内剩余少量气体,说明试管内SO2不纯,有不溶于水的杂质,B错误;滴入石蕊溶液,溶液变为红色,说明溶液显酸性,SO2与水反应生成亚硫酸,C正确;H2SO3中S元素显+4价,具有较强的还原性,易被氧化为硫酸,弱酸变强酸,也能使pH下降,D错误。
题组一 二氧化硫的性质
[解析] Na2SO3固体与70%H2SO4溶液反应生成SO2气体,a棉球蘸有品红溶液,被SO2漂白,棉球变成白色,微热后重新变红,A正确;b棉球蘸有含酚酞的NaOH溶液,棉球变为白色,其原因是SO2与NaOH溶液反应生成盐和H2O,溶液碱性减弱,B正确;c棉球蘸有I2与淀粉的混合溶液,发生反应:SO2+I2+2H2O = H2SO4+2HI,棉球变为白色,SO2作还原剂,体现其还原性,C错误;若将试剂改为浓盐酸和Ca(ClO)2固体,反应生成Cl2,Cl2可使品红溶液漂白褪色,可与NaOH溶液反应使其碱性减弱,故a、b处棉球也会变白色,D正确。
2.某同学用下列装置完成了浓硫酸和SO2的性质实验(夹持装置已省略)。请回答:(1)下列说法正确的是 。 A.反应后,将试管Ⅰ中的白色固体加入水中,溶液呈蓝色B.取下试管Ⅲ并不断振荡,试管中出现浑浊,是因为生成了BaSO4C.试管Ⅳ中酸性KMnO4溶液褪色,说明SO2具有氧化性D.试管Ⅴ中的NaOH溶液可用Na2CO3溶液代替
[解析] (1)Cu与浓硫酸反应生成CuSO4、SO2和H2O,CuSO4溶于水呈蓝色,A项正确;SO2不能与BaCl2溶液反应生成BaSO3,所以出现的浑浊只能是BaSO4,原因是+4价的S被氧化成+6价,B项正确;SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,C项错误;SO2能与Na2CO3反应生成Na2SO3和CO2,D项正确。
(2)取下试管Ⅱ,在该试管口套上气球,将无色溶液加热恢复至红色,冷却后,发现溶液颜色再次变浅。解释“无色→红色→颜色变浅”变化的原因: 。
[解析] (2)SO2能使品红褪色,加热后释放SO2,溶液恢复红色,当温度降低时,SO2重新溶解在品红溶液中,溶液颜色变浅。
SO2遇品红生成不稳定的无色物质,无色物质受热分解释放SO2,溶液恢复红色;温度降低,SO2在品红溶液中溶解度增大,溶液颜色变浅
【归纳总结】 常见的能用于漂白的物质的比较
题组二 二氧化硫与二氧化碳的鉴别
3.[2024·湖北孝感重点高中协作体联考] SO2和CO2的化学性质相似,下列实验中能证明某气体为SO2的是( )①使澄清石灰水变浑浊 ②使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ③使品红溶液褪色 ④通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸 ⑤通入溴水中,能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀产生A.都能证明B.都不能证明C.③④⑤均能证明D.只有⑤能证明
[解析] SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,且气体过量时,沉淀均溶解,①错误;酸性气体均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,②错误;SO2、Cl2等都能使品红溶液褪色,③错误;SO2和CO2通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀(BaSO3或BaCO3)生成,两沉淀均溶于稀盐酸,④错误;SO2通入溴水后,SO2与Br2反应生成H2SO4和HBr,溴水褪色,再加Ba(NO3)2溶液产生BaSO4沉淀,⑤正确;故选D。
4.已知:2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O,下图虚线框中的装置可用于检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下发生反应产生的所有气体产物。 请填写下列空白:(1)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 。
(2)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 。 (3)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用于检验产物H2O,只能放在装置②③之前,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,无法验证使无水CuSO4变蓝的水蒸气是否是反应的生成物。装置③和装置②的位置也不能变更,因为SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊,所以在用澄清石灰水验证CO2前一定要排除SO2的干扰。
【规律小结】 检验SO2和CO2同时存在的一般流程
(1)纯硫酸是一种 液体,沸点高,难挥发。 (2)溶解性浓硫酸与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热。(3)稀释方法将 沿器壁慢慢注入 中,并用玻璃棒不断搅拌。
2. 稀硫酸的化学性质
从物质类别角度看,硫酸是二元 酸,具有酸的通性,能与酸碱指示剂、活动性顺序排在氢前面的金属、碱性氧化物、碱、某些盐等物质发生反应。 写出稀硫酸与下列物质发生反应的离子方程式。(1)铁: ; (2)MgO: ; (3)Ba(OH)2: ; (4)Na2SO3: ; (5)BaCl2: 。
Fe+2H+ = Fe2++H2↑
MgO+2H+ = Mg2++H2O
3. 浓H2SO4的特性
[微点拨] ①由“量变”引起的“质变”:金属(如Cu、Zn等)与浓H2SO4反应时,要注意H2SO4浓度对反应产物的影响。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H2SO4,Cu与稀H2SO4不反应,Zn与稀H2SO4反应生成H2而不是SO2。②常温下,铁、铝遇浓H2SO4发生钝化,可用铝槽车运输浓H2SO4。
(1)工艺流程[注意] 工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料制备硫酸,用98.3%的浓硫酸吸收SO3,可以避免用水吸收SO3产生的酸雾腐蚀设备,并且可以提高吸收率。
(2)反应原理①燃烧硫铁矿(FeS2)或硫制备SO2: 或S+O2 SO2。②SO2转化为SO3: 。 ③吸收SO3生成H2SO4: 。
BaSO3+2H+ = Ba2++SO2↑+H2O
Ag++Cl- = AgCl↓
6. 除去粗盐中的可溶性杂质
(2)加入试剂顺序通常有以下三种实验方案:①粗盐水→BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→滤液加适量稀盐酸→蒸发结晶→纯净NaCl晶体。②粗盐水→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→滤液加适量稀盐酸→蒸发结晶→纯净NaCl晶体。③粗盐水→NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤→滤液加适量稀盐酸→蒸发结晶→纯净NaCl晶体。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在胆矾晶体上,晶体表面上出现“白斑”,体现浓硫酸的脱水性( )(2)50 mL 18.4 ml·L-1的浓硫酸与足量的铜反应,可产生SO2的物质的量为0.46 ml( )
[解析] (2)随着反应进行,浓硫酸变为稀硫酸,反应会停止,故0.92 ml H2SO4不可能完全反应。
[解析] (3)硫元素的+4价与+6价之间无其他价态,故SO2与浓H2SO4不会发生氧化还原反应。
[解析] (5)生成的硫酸铜以固体形式存在于浓硫酸的底部,得不到蓝色溶液。
2.硫酸是中学化学实验室的常见药品,有以下性质: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)实验室用乙醇和冰醋酸制取乙酸乙酯: 。 (4)乙酸乙酯的水解: 。 (5)纤维素的水解: 。 (6)浓硫酸与铜的反应: 。 (7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑: 。
题组一 浓硫酸的性质与应用
1.[2024·广东东莞七校联考] 某实验小组利用下图所示装置探究浓硫酸与蔗糖反应生成的气体成分。下列说法不正确的是( )A.使浓硫酸与蔗糖反应发生的操作是将a中的Y形管向左倾斜B.装置b中若出现白色沉淀,不可能是BaCO3或BaSO3C.装置d中出现浑浊,证明产生的气体中含有CO2D.装置e中可以盛放酸性KMnO4溶液,f的作用为防倒吸
[解析] 蔗糖为固体,浓硫酸和蔗糖混合,将Y形管向左倾斜,浓硫酸倒入含少量水的蔗糖中,A正确;CO2、SO2和氯化钡均不反应,若装置b中出现白色沉淀,是SO2、O2和氯化钡反应生成的BaSO4,B正确;c中的品红溶液不能完全吸收SO2,SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊,C错误;污染性尾气为SO2,可以用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液吸收,球形干燥管的作用为防倒吸,D正确。
2.某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况,用如图所示装置进行相关实验。请回答下列问题:(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。
[解析] (1)浓硫酸具有强氧化性,在加热时可以氧化单质铜,生成硫酸铜、二氧化硫和水。
(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体,这种液体最好是下列哪种? (填字母),其作用是 。 a.NaOH溶液b.NaCl溶液c.H2Od.NH4Cl 溶液
[解析] (2)二氧化硫气体排放到大气中会污染环境,所以装置D中试管口放置的棉花中应浸一种能与二氧化硫反应的液体,可以浸氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液等碱性溶液,故选NaOH溶液,其作用是吸收多余的二氧化硫气体,防止污染空气。
吸收多余的二氧化硫,防止污染空气
(3)装置B的作用是储存多余的气体。当D处有明显的现象后,关闭旋塞K并移去酒精灯,但由于余热的作用,装置A中仍有气体产生,此时装置B中的现象是 ;B 中应放置的液体是 (填字母)。 a.水b.酸性KMnO4溶液c.饱和NaHSO3溶液d.浓溴水
集气瓶内液面下降,长颈漏斗中的液面上升
[解析](3)装置B的作用是储存多余的气体,关闭旋塞K,移去酒精灯,但由于余热的作用,装置A中仍有气体产生,在密闭容器中随着气体的生成,集气瓶内压强增大,会使瓶内液面下降,长颈漏斗中液面上升。二氧化硫气体是酸性氧化物,易溶于水,装置B中的试剂不能和二氧化硫发生反应,不能溶解二氧化硫。水能溶解二氧化硫,不能储存气体,故a错误;酸性KMnO4溶液能将二氧化硫氧化,不能储存气体,故b错误;二氧化硫通入饱和NaHSO3溶液中,降低了二氧化硫的溶解度,不反应,可以储存气体,故c正确;浓溴水能氧化二氧化硫,不能储存气体,故d错误。
(4)实验中,取一定质量的铜片和一定体积18 ml·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现圆底烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是 。
[解析] (4)①一定质量的铜片和一定体积18 ml·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,随着反应进行,浓硫酸浓度逐渐变小成为稀硫酸,稀硫酸不再和铜发生反应,所以有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解。
反应过程中浓硫酸被消耗,逐渐变稀,而铜不和稀硫酸反应
②下列药品中能用于证明反应结束后的圆底烧瓶中确有余酸的物质是 (填字母)。 a.BaCl2溶液b.锌粉c.紫色石蕊溶液
[解析] ②能用于证明反应结束后的圆底烧瓶中确有余酸,实质是证明氢离子的存在。加入BaCl2溶液后出现白色沉淀,但由于生成的产物中有硫酸铜,也可以生成白色沉淀,a不能证明;锌粉与稀硫酸反应放出气体,b可以证明;紫色石蕊溶液遇酸变红,c可以证明。
【规律小结】 浓硫酸与金属、非金属的反应规律
3.下列过程中,最终的白色沉淀物不一定是BaSO4的是( )A.Fe(NO3)2溶液 白色沉淀B.Ba(NO3)2溶液 白色沉淀C.无色溶液 白色沉淀D.无色溶液 无色溶液 白色沉淀
4.有一瓶Na2SO3溶液,可能被部分氧化。某同学取少量该溶液,滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硫酸,充分振荡后仍有白色沉淀。下列结论中不正确的是( )A.Na2SO3已部分被空气中的O2氧化B.加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中可能有BaSO4C.加入稀硫酸后,不溶的沉淀一定是BaSO4D.该实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化
[解析] 由于加入的稀硫酸也能与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀,故不能判断Na2SO3是否部分被氧化,A错误,D正确;向Na2SO3溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硫酸,充分振荡后仍有白色沉淀,该沉淀一定是BaSO4,C正确;若Na2SO3被氧化,则加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中有BaSO4,若Na2SO3未被氧化,加入BaCl2溶液后,白色沉淀中无BaSO4,B正确。
将精盐水倒入蒸发皿中,用酒精灯加热,同时用玻璃棒不断搅拌,当蒸发皿中出现较多固体时,应停止加热,利用余热将滤液蒸干,C错误;蒸发结晶后,蒸发皿温度较高,应用预热过的坩埚钳将蒸发皿夹持到陶土网上冷却,从而得到精盐,D正确。
6.已知某粗盐样品中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等杂质。实验室提纯流程如下:(1)用托盘天平称量粗盐时,若砝码和粗盐位置放颠倒,天平平衡时,读数为5.4 g,实际称得粗盐的质量是 。 A.5.4 g B.4.6 g C.6.0 g D.5.0 g
[解析] (1)砝码和粗盐位置放颠倒,天平平衡时,读数为5.4 g,则砝码是5 g、游码读数是0.4 g,根据左盘总质量=右盘总质量+游码读数,可知粗盐的质量=5 g-0.4 g=4.6 g。
(2)写出第③步操作发生反应的化学方程式: 。
[解析] (2)第③步加过量BaCl2溶液,与Na2SO4作用生成BaSO4沉淀,发生反应的化学方程式是BaCl2+Na2SO4 = BaSO4↓+2NaCl。
BaCl2+Na2SO4 = BaSO4↓+2NaCl
(3)写出第④步操作发生主要反应的化学方程式: 。
[解析] (3)第④步操作中加入过量氢氧化钠溶液的主要目的是除去Mg2+,发生反应的化学方程式是MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+2NaCl。
MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+ 2NaCl
(4)第⑤步操作的目的是 , 第⑥步操作a的名称是 。
[解析] (4)第⑤步操作加入过量的碳酸钠溶液,能除去氯化钙和过量的氯化钡;操作a用于分离难溶性固体和液体,故操作a的名称是过滤。
除尽Ca2+和过量的Ba2+
(5)第⑦步操作中,向滤液中滴加足量盐酸的目的是 ,此步操作中产生气泡的化学方程式是 。
Na2CO3+2HCl = 2NaCl+H2O+CO2↑
(6)在第⑧步操作时,要用玻璃棒不断搅拌,目的是 。
[解析] (6)蒸发结晶过程中玻璃棒不断搅拌的目的是防止蒸发时因局部温度过高造成液体飞溅。
防止局部温度过高使液体飞溅
1. [2023·北京卷] 蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。下列关于该过程的分析不正确的是( )A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂
[解析] 浓硫酸具有脱水性,能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除,蔗糖中加入浓硫酸,白色固体变黑,体现浓硫酸的脱水性,A正确;浓硫酸脱水过程中释放大量热,并发生反应C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B正确;浓硫酸与C反应生成的SO2能使品红溶液褪色,体现浓硫酸的强氧化性,C错误;该过程中,浓硫酸使蔗糖脱水变为碳单质,蔗糖分子发生了化学键的断裂,D正确。
2. [2021·天津卷] 关于反应H2SO4+Na2SO3 = Na2SO4+SO2↑+H2O所涉及的物质,下列说法错误的是 ( )A.H2SO4在该反应中为氧化剂B.Na2SO3容易被空气中的O2氧化变质 C.Na2SO4是含有共价键的离子化合物D.SO2是导致酸雨的主要有害污染物
3. [2022·江苏卷] 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 ( )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SO2D.用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性
[解析] 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“长进短处”,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。
4. [2023·广东卷] 按图装置进行实验。将稀硫酸全部加入Ⅰ中的试管,关闭活塞。下列说法正确的是( )A.Ⅰ中试管内的反应,体现H+的氧化性B. Ⅱ中品红溶液褪色,体现SO2的还原性C.在Ⅰ和Ⅲ的试管中,都出现了浑浊现象D. 撤掉水浴,重做实验,Ⅳ中红色更快褪去
5. [2020·浙江卷节选] 某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验,如图所示。实验中观察到的现象有:烧瓶内有白雾,烧杯中出现白色沉淀。请回答:(1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是 。 (2)烧杯中出现白色沉淀的原因是 。
[解析] (1)盐酸具有挥发性,与浓硫酸混合以后,浓硫酸吸水并放出大量的热,促进HCl的逸出。(2)HCl挥发过程带出的H2SO4与Ba(NO3)2反应生成BaSO4沉淀。
吸水或放热导致HCl挥发
HCl气体会将H2SO4带出,与Ba(NO3)2作用生成BaSO4
1. 下列说法中正确的是( )A.浓H2SO4具有强吸水性,能吸收糖类化合物中的水分并使其碳化B.用浓硫酸干燥二氧化硫C.室温下,Fe与浓H2SO4不反应D.BaCO3不溶于水,可用作医疗上检查肠胃的钡餐
[解析] 浓硫酸使蔗糖脱水碳化,体现其脱水性,A错误;浓硫酸具有吸水性,且与SO2不反应,故可用浓硫酸干燥SO2,B正确;室温下,铁在浓硫酸中发生钝化阻止反应继续发生,不是不反应,C错误;BaCO3 能够与酸反应产生Ba2+,导致重金属中毒,钡餐是不能溶于胃酸的BaSO4,D错误。
2. 某化学小组用如图所示装置探究铜与浓硫酸的反应过程中,观察到试管内壁有淡黄色固体,液面上方铜丝变黑,溶液中有白色(灰白色)固体生成。将铜丝抽至脱离溶液,继续加热,保持沸腾状态,淡黄色固体消失。将变黑的铜丝置于稀硫酸中,黑色物质不溶解。下列说法错误的是( )A.实验过程中观察到石蕊溶液变红后不褪色B.试管中白色(灰白色)固体为无水硫酸铜C.铜丝上的黑色物质为氧化铜D.淡黄色固体消失的原因是硫酸蒸气将固体硫氧化
[解析] SO2具有漂白性,但不能漂白石蕊溶液,SO2与水反应生成H2SO3而使溶液显酸性,石蕊溶液只变红不褪色,A正确;Cu与浓硫酸反应生成CuSO4,由于浓硫酸具有吸水性,不能得到CuSO4·5H2O,故试管底部白色固体为无水硫酸铜,B正确;变黑的铜丝置于稀硫酸中,黑色物质不溶解,而CuO可溶于稀硫酸,故该黑色物质不是CuO,C错误;据元素质量守恒推知,淡黄色固体是单质S,浓硫酸具有强氧化性,加热时可将S氧化生成SO2,故硫酸蒸气将固体硫氧化,淡黄色固体消失,D正确。
4. 根据要求完成下列实验过程(a、b为弹簧夹,加热及固定装置已略去)。(1)验证C、Si非金属性的相对强弱(已知酸性:亚硫酸>碳酸)。①连接仪器、 、添加药品后,打开a、关闭b,然后滴入浓硫酸,加热。 ②装置A中的试剂是 。 ③能说明C的非金属性比Si强的实验现象是 。
A中酸性KMnO4溶液没有完全褪色,盛有Na2SiO3溶液的试管中出现白色沉淀
[解析] (1)Cu与浓硫酸共热反应生成SO2,SO2与NaHCO3饱和溶液反应生成CO2,气体通过酸性KMnO4溶液,除去CO2中的SO2后,再通入Na2SiO3溶液,若产生白色沉淀,则说明H2CO3的酸性强于H2SiO3,即C的非金属性强于Si。
(2)验证SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。①在(1)①操作后打开b、关闭a。②H2S溶液中有浅黄色浑浊出现,其反应的化学方程式是 。 ③BaCl2溶液中无明显现象,将其分成两份,分别滴加下列溶液,将产生沉淀的化学式填入下表相应位置。写出其中SO2表现还原性生成沉淀的离子方程式: 。
2H2S+SO2 = 3S↓+2H2O
Ba2++SO2+Cl2+2H2O = BaSO4↓+4H++2Cl-
1. 下列说法正确的是( )A.单质硫或含硫物质燃烧,氧气少量时生成SO2,氧气足量时生成SO3B.单质硫能与CS2反应,残留在试管内壁上的硫可用CS2除去C.单质硫与铁反应生成FeS,体现了单质硫的氧化性D.在常温下,单质硫与任何物质不反应
[解析] 单质硫或含硫物质燃烧,无论氧气是否足量,反应均生成SO2,A错误;单质硫不与CS2反应,但能溶于CS2,故试管内壁上的硫可用CS2除去,B错误;S与Fe加热反应生成FeS,S作氧化剂,体现其氧化性,C正确;常温下,单质硫可与汞反应生成HgS,D错误。
2. 下列说法中正确的是( )A.SO2、漂白粉和活性炭都能使红色墨水褪色,其原理相同B.SO2通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色,体现SO2的漂白性C.SO2通入滴加酚酞的KOH溶液中,溶液颜色变浅,体现SO2的氧化性D.SO2通入FeCl3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,体现SO2的还原性
SO2通入滴加酚酞的KOH溶液中,可发生反应:SO2+2KOH = K2SO3+H2O,溶液的碱性减弱而褪色,体现SO2是酸性氧化物的性质,C错误;SO2通入FeCl3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,说明Fe3+被还原为Fe2+,体现SO2的还原性,D正确。
[解析] 由于HCl的酸性强于H2SO3,SO2通入BaCl2溶液中,不可能产生BaSO3沉淀,故C错误。
4. 已知2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑。下列有关操作、装置、原理及对现象的表述正确的是( )A.用装置甲高温分解FeSO4,点燃酒精喷灯前应先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,排尽装置中的空气,避免空气中的氧气干扰,正确;B项,装置乙不能检验分解产生的SO2,产物中的SO3会对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NaHSO3溶液不能吸收SO2,错误。
5. [2024·湖南邵东三中模拟] 某学习小组设计制取SO2并验证其部分性质的实验装置图如下(夹持装置略),下列说法错误的是( )A.A中固体物质是Na2SO3,A中反应不是氧化还原反应B.滴入浓硫酸前先通入氮气,防止空气中的氧气影响二氧化硫性质的检验C.B装置溶液变红色,说明SO2是酸性氧化物;C装置中溶液红色褪去,说明SO2具有漂白性D.取反应后D溶液少许,滴入品红溶液,红色褪去;另取该反应后D溶液少许,滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,以上现象不能说明SO2具有还原性
[解析] Na2SO3→SO2中S元素化合价不变,是非氧化还原反应,A正确;滴入浓硫酸前先通入氮气,赶走装置内的空气,防止空气中的氧气影响SO2性质的检验,B正确;SO2与碳酸钠反应,pH减小,酚酞的红色褪去,可能是SO2溶于水呈酸性,不能说明SO2有漂白性,C错误;氯水中含有Cl-和HClO,若氯水未反应完,也能使硝酸银产生沉淀及使品红褪色,则无法说明氯水与SO2是否反应,不能说明SO2具有还原性,D正确。
6. [2024·湖南永州一中模拟] 某研究性小组探究不同金属和浓硫酸的反应,向三等份浓硫酸中分别加入大小相同的不同金属片,加热,用生成的气体进行下表实验操作并记录实验现象。
已知:H2S+CuSO4 = CuS↓+H2SO4(CuS为黑色固体);H2S可燃。下列说法中不正确的是( )A.实验①中,使酸性KMnO4溶液褪色的气体是SO2B.实验③中,燃烧现象能证明生成气体中一定含有H2SC.实验②中,生成的气体一定是混合气体D.金属与浓硫酸反应的还原产物与金属的活动性顺序有关
[解析] 铜与浓硫酸反应生成的气体,使酸性KMnO4溶液、品红溶液褪色,通入CuSO4溶液,无明显现象,推测该气体是SO2,A正确;铝与浓硫酸反应产生的气体,通入CuSO4溶液,出现黑色沉淀,推测生成气体中一定含H2S,但仅据燃烧现象不能证明生成气体中含有H2S,还可能生成H2,B错误;Zn与浓硫酸反应生成气体,能燃烧但通入CuSO4溶液无明显现象,说明反应生成H2,据酸性KMnO4溶液和品红溶液褪色,说明生成SO2,故生成的气体为混合气体,C正确;对比表中金属与浓硫酸反应产生气体对应现象,说明还原产物与金属活动性强弱有关,D正确。
7. 下列说法正确的是( )A.蘸有浓硫酸的玻璃棒接近浓氨水瓶口有白烟产生B.钠、铝、铁、铜在空气中都会氧化变质生成相应的金属氧化物C.可直接向铜与浓硫酸反应后溶液中加入水来证明该反应有硫酸铜生成D.实验室用乙醇和浓硫酸制乙烯、蔗糖遇浓硫酸碳化,两过程中浓硫酸都表现出脱水性
[解析] 浓硫酸难挥发,蘸有浓硫酸的玻璃棒接近浓氨水瓶口不会有白烟产生,故A错误;铜在潮湿的空气中氧化变质生成碱式碳酸铜,不是相应的金属氧化物,故B错误;浓硫酸溶于水放出大量的热,铜与浓硫酸反应后可能有浓硫酸剩余,根据浓硫酸稀释规律,应将反应液缓慢倒入水中,故C错误。
8. 下列实验(夹持装置略去)所得结论不正确的是( )
A.实验Ⅰ中气体是H2 B.实验Ⅱ中没有发生化学反应C.实验Ⅲ中气体是SO2D.浓度、温度影响实验现象
[解析] 铁是活泼金属,与稀硫酸反应生成FeSO4和H2,产生大量无色气体,A正确;常温下,铁片在浓硫酸中发生钝化,表面生成致密氧化膜而变暗,氧化膜阻止内层铁与浓硫酸继续反应,故变暗后无明显现象,B错误;铁与浓硫酸在加热时发生反应,H2SO4被还原生成SO2,C正确;对比实验Ⅰ和Ⅱ可知,硫酸的浓度对实验现象产生影响,对比实验Ⅱ和Ⅲ可知,反应温度对实验现象产生影响,D正确。
9. 某学生设计了一种检验浓硫酸与蔗糖反应产物的实验,装置如图所示:下列说法错误的是 ( )A.装置A试管中白色晶体变为黑色,体现浓硫酸的脱水性B.装置B用于检验水的存在C.装置C、D中溶液颜色褪去的原理相同D.使装置E中澄清石灰水变浑浊的产物不一定是CO2
[解析] 装置A中注入浓硫酸后,可观察到试管中白色晶体变为黑色,体现了浓硫酸的脱水性,故A正确;浓硫酸与蔗糖脱水后生成C,C与浓硫酸反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,无水硫酸铜遇水变蓝,用于检验水的存在,故B正确;装置C中溶液褪色体现SO2的漂白性,装置D中溶液褪色体现SO2的还原性,故C错误;SO2也能使澄清石灰水变浑浊,故D正确。
考点三 硫酸根离子的检验
12. [2024·辽宁沈阳郊联体联考] 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。利用如图所示装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3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.玻璃管的作用是连通大气,使空气中的氧气进入集气瓶,参与反应C.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D.Y形管乙中产生的可能是氧化性气体,将BaSO3氧化为BaSO4沉淀
第17讲 硫及其化合物
夯实必备知识 | 提升关键能力
1. 硫元素的存在形态
2. 硫单质的物理性质
[提醒] 硫元素有多种同素异形体,如单斜硫、斜方硫等。
(1)硫的原子结构硫原子的结构示意图为 ,硫原子的最外电子层有6个电子,在化学反应中容易得到2个电子,形成-2价硫的化合物。与同主族的氧元素相比,硫元素的原子多一个电子层,得电子能力相对 ,而失电子能力则相对 。
3. 硫单质的化学性质
(2)硫的化学性质[注意] S与热NaOH溶液反应可用于除去试管内附着的S。
(2)从物质类别角度认识SO2的化学性质从物质类别看,SO2是一种酸性氧化物,具有酸性氧化物的化学通性。
SO2+H2O ⇌ H2SO3
SO2+2NaOH = Na2SO3+H2O
SO2+NaOH = NaHSO3
SO2+CaO = CaSO3
(3)从硫元素的化合价角度认识SO2的化学性质从硫元素的化合价来看,SO2中S元素显+4价,处于硫元素的中间价态,则SO2既具有氧化性又具有还原性。
SO2+2H2S = 3S↓+2H2O
SO2+Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl
[注意] 工业上可利用SO2来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等。SO2还用于杀菌、消毒等,可用作干果的防腐剂。
(4)实验室制法利用固体Na2SO3与较浓H2SO4溶液反应,化学方程式为 。 (5)SO2对大气的污染与防治
Na2SO3+H2SO4(浓) = Na2SO4+SO2↑+H2O
(1)物理性质熔点为16.8 ℃,沸点为44.8 ℃,在常温常压下为 ,在标准状况下为 。 (2)化学性质SO3是酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,能与水、碱性氧化物、碱溶液等反应。
SO3+H2O = H2SO4
SO3+CaO = CaSO4
SO3+Ca(OH)2 = CaSO4↓+H2O
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)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( )(2)加热时,硫分别与铁粉、铜粉反应,得到金属硫化物FeS、CuS( )(3)SO2通入滴加酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色,体现SO2的漂白性( )(4)分别将SO2、SO3(g)通入BaCl2溶液中,均产生白色沉淀( )
[解析] (3)SO2使滴加酚酞的NaOH溶液褪色,体现SO2作为酸性氧化物的性质。
[解析] (4)由于亚硫酸的酸性比盐酸弱,BaSO3可溶于盐酸,故SO2通入BaCl2溶液中不会生成沉淀。
(5)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( )(6)SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同( )(7)Na、O、S三种元素形成的一种盐溶于水后加入稀硫酸,可有淡黄色沉淀生成,同时产生有刺激性气味的气体( )
[解析] (5)SO2和Cl2等物质的量混合后在溶液中发生反应:SO2+Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl,从而失去漂白能力。
[解析] (7)Na、O、S三种元素形成的Na2S2O3与稀硫酸发生反应,Na2S2O3+H2SO4 = Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,有淡黄色沉淀生成,同时产生有刺激性气味的气体。
2.[2024·湖北部分校联考] 室温下,1体积的水能溶解约40体积的SO2。用试管收集SO2后进行如下实验。对实验现象的分析正确的是( )A.试管内液面上升,证明SO2与水发生了反应B.试管中剩余少量气体,是因为SO2的溶解已达饱和C.取出试管中的溶液,立即滴入紫色石蕊溶液,溶液显红色,其原因是SO2+H2O ⇌ H2SO3D.取出试管中的溶液,在空气中放置一段时间后pH下降,是由于SO2挥发
[解析] 由信息可知,SO2易溶于水,也能使液面上升,A错误;由试管体积和水槽内水的体积对比可知,若试管内SO2纯净,可完全溶于水中,使试管内充满液体,但试管内剩余少量气体,说明试管内SO2不纯,有不溶于水的杂质,B错误;滴入石蕊溶液,溶液变为红色,说明溶液显酸性,SO2与水反应生成亚硫酸,C正确;H2SO3中S元素显+4价,具有较强的还原性,易被氧化为硫酸,弱酸变强酸,也能使pH下降,D错误。
题组一 二氧化硫的性质
[解析] Na2SO3固体与70%H2SO4溶液反应生成SO2气体,a棉球蘸有品红溶液,被SO2漂白,棉球变成白色,微热后重新变红,A正确;b棉球蘸有含酚酞的NaOH溶液,棉球变为白色,其原因是SO2与NaOH溶液反应生成盐和H2O,溶液碱性减弱,B正确;c棉球蘸有I2与淀粉的混合溶液,发生反应:SO2+I2+2H2O = H2SO4+2HI,棉球变为白色,SO2作还原剂,体现其还原性,C错误;若将试剂改为浓盐酸和Ca(ClO)2固体,反应生成Cl2,Cl2可使品红溶液漂白褪色,可与NaOH溶液反应使其碱性减弱,故a、b处棉球也会变白色,D正确。
2.某同学用下列装置完成了浓硫酸和SO2的性质实验(夹持装置已省略)。请回答:(1)下列说法正确的是 。 A.反应后,将试管Ⅰ中的白色固体加入水中,溶液呈蓝色B.取下试管Ⅲ并不断振荡,试管中出现浑浊,是因为生成了BaSO4C.试管Ⅳ中酸性KMnO4溶液褪色,说明SO2具有氧化性D.试管Ⅴ中的NaOH溶液可用Na2CO3溶液代替
[解析] (1)Cu与浓硫酸反应生成CuSO4、SO2和H2O,CuSO4溶于水呈蓝色,A项正确;SO2不能与BaCl2溶液反应生成BaSO3,所以出现的浑浊只能是BaSO4,原因是+4价的S被氧化成+6价,B项正确;SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,C项错误;SO2能与Na2CO3反应生成Na2SO3和CO2,D项正确。
(2)取下试管Ⅱ,在该试管口套上气球,将无色溶液加热恢复至红色,冷却后,发现溶液颜色再次变浅。解释“无色→红色→颜色变浅”变化的原因: 。
[解析] (2)SO2能使品红褪色,加热后释放SO2,溶液恢复红色,当温度降低时,SO2重新溶解在品红溶液中,溶液颜色变浅。
SO2遇品红生成不稳定的无色物质,无色物质受热分解释放SO2,溶液恢复红色;温度降低,SO2在品红溶液中溶解度增大,溶液颜色变浅
【归纳总结】 常见的能用于漂白的物质的比较
题组二 二氧化硫与二氧化碳的鉴别
3.[2024·湖北孝感重点高中协作体联考] SO2和CO2的化学性质相似,下列实验中能证明某气体为SO2的是( )①使澄清石灰水变浑浊 ②使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ③使品红溶液褪色 ④通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸 ⑤通入溴水中,能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀产生A.都能证明B.都不能证明C.③④⑤均能证明D.只有⑤能证明
[解析] SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊,且气体过量时,沉淀均溶解,①错误;酸性气体均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,②错误;SO2、Cl2等都能使品红溶液褪色,③错误;SO2和CO2通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀(BaSO3或BaCO3)生成,两沉淀均溶于稀盐酸,④错误;SO2通入溴水后,SO2与Br2反应生成H2SO4和HBr,溴水褪色,再加Ba(NO3)2溶液产生BaSO4沉淀,⑤正确;故选D。
4.已知:2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O,下图虚线框中的装置可用于检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下发生反应产生的所有气体产物。 请填写下列空白:(1)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 。
(2)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 。 (3)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用于检验产物H2O,只能放在装置②③之前,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,无法验证使无水CuSO4变蓝的水蒸气是否是反应的生成物。装置③和装置②的位置也不能变更,因为SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊,所以在用澄清石灰水验证CO2前一定要排除SO2的干扰。
【规律小结】 检验SO2和CO2同时存在的一般流程
(1)纯硫酸是一种 液体,沸点高,难挥发。 (2)溶解性浓硫酸与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热。(3)稀释方法将 沿器壁慢慢注入 中,并用玻璃棒不断搅拌。
2. 稀硫酸的化学性质
从物质类别角度看,硫酸是二元 酸,具有酸的通性,能与酸碱指示剂、活动性顺序排在氢前面的金属、碱性氧化物、碱、某些盐等物质发生反应。 写出稀硫酸与下列物质发生反应的离子方程式。(1)铁: ; (2)MgO: ; (3)Ba(OH)2: ; (4)Na2SO3: ; (5)BaCl2: 。
Fe+2H+ = Fe2++H2↑
MgO+2H+ = Mg2++H2O
3. 浓H2SO4的特性
[微点拨] ①由“量变”引起的“质变”:金属(如Cu、Zn等)与浓H2SO4反应时,要注意H2SO4浓度对反应产物的影响。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H2SO4,Cu与稀H2SO4不反应,Zn与稀H2SO4反应生成H2而不是SO2。②常温下,铁、铝遇浓H2SO4发生钝化,可用铝槽车运输浓H2SO4。
(1)工艺流程[注意] 工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料制备硫酸,用98.3%的浓硫酸吸收SO3,可以避免用水吸收SO3产生的酸雾腐蚀设备,并且可以提高吸收率。
(2)反应原理①燃烧硫铁矿(FeS2)或硫制备SO2: 或S+O2 SO2。②SO2转化为SO3: 。 ③吸收SO3生成H2SO4: 。
BaSO3+2H+ = Ba2++SO2↑+H2O
Ag++Cl- = AgCl↓
6. 除去粗盐中的可溶性杂质
(2)加入试剂顺序通常有以下三种实验方案:①粗盐水→BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→滤液加适量稀盐酸→蒸发结晶→纯净NaCl晶体。②粗盐水→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→滤液加适量稀盐酸→蒸发结晶→纯净NaCl晶体。③粗盐水→NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤→滤液加适量稀盐酸→蒸发结晶→纯净NaCl晶体。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在胆矾晶体上,晶体表面上出现“白斑”,体现浓硫酸的脱水性( )(2)50 mL 18.4 ml·L-1的浓硫酸与足量的铜反应,可产生SO2的物质的量为0.46 ml( )
[解析] (2)随着反应进行,浓硫酸变为稀硫酸,反应会停止,故0.92 ml H2SO4不可能完全反应。
[解析] (3)硫元素的+4价与+6价之间无其他价态,故SO2与浓H2SO4不会发生氧化还原反应。
[解析] (5)生成的硫酸铜以固体形式存在于浓硫酸的底部,得不到蓝色溶液。
2.硫酸是中学化学实验室的常见药品,有以下性质: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)实验室用乙醇和冰醋酸制取乙酸乙酯: 。 (4)乙酸乙酯的水解: 。 (5)纤维素的水解: 。 (6)浓硫酸与铜的反应: 。 (7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑: 。
题组一 浓硫酸的性质与应用
1.[2024·广东东莞七校联考] 某实验小组利用下图所示装置探究浓硫酸与蔗糖反应生成的气体成分。下列说法不正确的是( )A.使浓硫酸与蔗糖反应发生的操作是将a中的Y形管向左倾斜B.装置b中若出现白色沉淀,不可能是BaCO3或BaSO3C.装置d中出现浑浊,证明产生的气体中含有CO2D.装置e中可以盛放酸性KMnO4溶液,f的作用为防倒吸
[解析] 蔗糖为固体,浓硫酸和蔗糖混合,将Y形管向左倾斜,浓硫酸倒入含少量水的蔗糖中,A正确;CO2、SO2和氯化钡均不反应,若装置b中出现白色沉淀,是SO2、O2和氯化钡反应生成的BaSO4,B正确;c中的品红溶液不能完全吸收SO2,SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊,C错误;污染性尾气为SO2,可以用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液吸收,球形干燥管的作用为防倒吸,D正确。
2.某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况,用如图所示装置进行相关实验。请回答下列问题:(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。
[解析] (1)浓硫酸具有强氧化性,在加热时可以氧化单质铜,生成硫酸铜、二氧化硫和水。
(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体,这种液体最好是下列哪种? (填字母),其作用是 。 a.NaOH溶液b.NaCl溶液c.H2Od.NH4Cl 溶液
[解析] (2)二氧化硫气体排放到大气中会污染环境,所以装置D中试管口放置的棉花中应浸一种能与二氧化硫反应的液体,可以浸氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液等碱性溶液,故选NaOH溶液,其作用是吸收多余的二氧化硫气体,防止污染空气。
吸收多余的二氧化硫,防止污染空气
(3)装置B的作用是储存多余的气体。当D处有明显的现象后,关闭旋塞K并移去酒精灯,但由于余热的作用,装置A中仍有气体产生,此时装置B中的现象是 ;B 中应放置的液体是 (填字母)。 a.水b.酸性KMnO4溶液c.饱和NaHSO3溶液d.浓溴水
集气瓶内液面下降,长颈漏斗中的液面上升
[解析](3)装置B的作用是储存多余的气体,关闭旋塞K,移去酒精灯,但由于余热的作用,装置A中仍有气体产生,在密闭容器中随着气体的生成,集气瓶内压强增大,会使瓶内液面下降,长颈漏斗中液面上升。二氧化硫气体是酸性氧化物,易溶于水,装置B中的试剂不能和二氧化硫发生反应,不能溶解二氧化硫。水能溶解二氧化硫,不能储存气体,故a错误;酸性KMnO4溶液能将二氧化硫氧化,不能储存气体,故b错误;二氧化硫通入饱和NaHSO3溶液中,降低了二氧化硫的溶解度,不反应,可以储存气体,故c正确;浓溴水能氧化二氧化硫,不能储存气体,故d错误。
(4)实验中,取一定质量的铜片和一定体积18 ml·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现圆底烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是 。
[解析] (4)①一定质量的铜片和一定体积18 ml·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,随着反应进行,浓硫酸浓度逐渐变小成为稀硫酸,稀硫酸不再和铜发生反应,所以有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解。
反应过程中浓硫酸被消耗,逐渐变稀,而铜不和稀硫酸反应
②下列药品中能用于证明反应结束后的圆底烧瓶中确有余酸的物质是 (填字母)。 a.BaCl2溶液b.锌粉c.紫色石蕊溶液
[解析] ②能用于证明反应结束后的圆底烧瓶中确有余酸,实质是证明氢离子的存在。加入BaCl2溶液后出现白色沉淀,但由于生成的产物中有硫酸铜,也可以生成白色沉淀,a不能证明;锌粉与稀硫酸反应放出气体,b可以证明;紫色石蕊溶液遇酸变红,c可以证明。
【规律小结】 浓硫酸与金属、非金属的反应规律
3.下列过程中,最终的白色沉淀物不一定是BaSO4的是( )A.Fe(NO3)2溶液 白色沉淀B.Ba(NO3)2溶液 白色沉淀C.无色溶液 白色沉淀D.无色溶液 无色溶液 白色沉淀
4.有一瓶Na2SO3溶液,可能被部分氧化。某同学取少量该溶液,滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硫酸,充分振荡后仍有白色沉淀。下列结论中不正确的是( )A.Na2SO3已部分被空气中的O2氧化B.加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中可能有BaSO4C.加入稀硫酸后,不溶的沉淀一定是BaSO4D.该实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化
[解析] 由于加入的稀硫酸也能与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀,故不能判断Na2SO3是否部分被氧化,A错误,D正确;向Na2SO3溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硫酸,充分振荡后仍有白色沉淀,该沉淀一定是BaSO4,C正确;若Na2SO3被氧化,则加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中有BaSO4,若Na2SO3未被氧化,加入BaCl2溶液后,白色沉淀中无BaSO4,B正确。
将精盐水倒入蒸发皿中,用酒精灯加热,同时用玻璃棒不断搅拌,当蒸发皿中出现较多固体时,应停止加热,利用余热将滤液蒸干,C错误;蒸发结晶后,蒸发皿温度较高,应用预热过的坩埚钳将蒸发皿夹持到陶土网上冷却,从而得到精盐,D正确。
6.已知某粗盐样品中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等杂质。实验室提纯流程如下:(1)用托盘天平称量粗盐时,若砝码和粗盐位置放颠倒,天平平衡时,读数为5.4 g,实际称得粗盐的质量是 。 A.5.4 g B.4.6 g C.6.0 g D.5.0 g
[解析] (1)砝码和粗盐位置放颠倒,天平平衡时,读数为5.4 g,则砝码是5 g、游码读数是0.4 g,根据左盘总质量=右盘总质量+游码读数,可知粗盐的质量=5 g-0.4 g=4.6 g。
(2)写出第③步操作发生反应的化学方程式: 。
[解析] (2)第③步加过量BaCl2溶液,与Na2SO4作用生成BaSO4沉淀,发生反应的化学方程式是BaCl2+Na2SO4 = BaSO4↓+2NaCl。
BaCl2+Na2SO4 = BaSO4↓+2NaCl
(3)写出第④步操作发生主要反应的化学方程式: 。
[解析] (3)第④步操作中加入过量氢氧化钠溶液的主要目的是除去Mg2+,发生反应的化学方程式是MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+2NaCl。
MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+ 2NaCl
(4)第⑤步操作的目的是 , 第⑥步操作a的名称是 。
[解析] (4)第⑤步操作加入过量的碳酸钠溶液,能除去氯化钙和过量的氯化钡;操作a用于分离难溶性固体和液体,故操作a的名称是过滤。
除尽Ca2+和过量的Ba2+
(5)第⑦步操作中,向滤液中滴加足量盐酸的目的是 ,此步操作中产生气泡的化学方程式是 。
Na2CO3+2HCl = 2NaCl+H2O+CO2↑
(6)在第⑧步操作时,要用玻璃棒不断搅拌,目的是 。
[解析] (6)蒸发结晶过程中玻璃棒不断搅拌的目的是防止蒸发时因局部温度过高造成液体飞溅。
防止局部温度过高使液体飞溅
1. [2023·北京卷] 蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。下列关于该过程的分析不正确的是( )A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂
[解析] 浓硫酸具有脱水性,能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除,蔗糖中加入浓硫酸,白色固体变黑,体现浓硫酸的脱水性,A正确;浓硫酸脱水过程中释放大量热,并发生反应C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B正确;浓硫酸与C反应生成的SO2能使品红溶液褪色,体现浓硫酸的强氧化性,C错误;该过程中,浓硫酸使蔗糖脱水变为碳单质,蔗糖分子发生了化学键的断裂,D正确。
2. [2021·天津卷] 关于反应H2SO4+Na2SO3 = Na2SO4+SO2↑+H2O所涉及的物质,下列说法错误的是 ( )A.H2SO4在该反应中为氧化剂B.Na2SO3容易被空气中的O2氧化变质 C.Na2SO4是含有共价键的离子化合物D.SO2是导致酸雨的主要有害污染物
3. [2022·江苏卷] 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 ( )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SO2D.用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性
[解析] 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“长进短处”,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。
4. [2023·广东卷] 按图装置进行实验。将稀硫酸全部加入Ⅰ中的试管,关闭活塞。下列说法正确的是( )A.Ⅰ中试管内的反应,体现H+的氧化性B. Ⅱ中品红溶液褪色,体现SO2的还原性C.在Ⅰ和Ⅲ的试管中,都出现了浑浊现象D. 撤掉水浴,重做实验,Ⅳ中红色更快褪去
5. [2020·浙江卷节选] 某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验,如图所示。实验中观察到的现象有:烧瓶内有白雾,烧杯中出现白色沉淀。请回答:(1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是 。 (2)烧杯中出现白色沉淀的原因是 。
[解析] (1)盐酸具有挥发性,与浓硫酸混合以后,浓硫酸吸水并放出大量的热,促进HCl的逸出。(2)HCl挥发过程带出的H2SO4与Ba(NO3)2反应生成BaSO4沉淀。
吸水或放热导致HCl挥发
HCl气体会将H2SO4带出,与Ba(NO3)2作用生成BaSO4
1. 下列说法中正确的是( )A.浓H2SO4具有强吸水性,能吸收糖类化合物中的水分并使其碳化B.用浓硫酸干燥二氧化硫C.室温下,Fe与浓H2SO4不反应D.BaCO3不溶于水,可用作医疗上检查肠胃的钡餐
[解析] 浓硫酸使蔗糖脱水碳化,体现其脱水性,A错误;浓硫酸具有吸水性,且与SO2不反应,故可用浓硫酸干燥SO2,B正确;室温下,铁在浓硫酸中发生钝化阻止反应继续发生,不是不反应,C错误;BaCO3 能够与酸反应产生Ba2+,导致重金属中毒,钡餐是不能溶于胃酸的BaSO4,D错误。
2. 某化学小组用如图所示装置探究铜与浓硫酸的反应过程中,观察到试管内壁有淡黄色固体,液面上方铜丝变黑,溶液中有白色(灰白色)固体生成。将铜丝抽至脱离溶液,继续加热,保持沸腾状态,淡黄色固体消失。将变黑的铜丝置于稀硫酸中,黑色物质不溶解。下列说法错误的是( )A.实验过程中观察到石蕊溶液变红后不褪色B.试管中白色(灰白色)固体为无水硫酸铜C.铜丝上的黑色物质为氧化铜D.淡黄色固体消失的原因是硫酸蒸气将固体硫氧化
[解析] SO2具有漂白性,但不能漂白石蕊溶液,SO2与水反应生成H2SO3而使溶液显酸性,石蕊溶液只变红不褪色,A正确;Cu与浓硫酸反应生成CuSO4,由于浓硫酸具有吸水性,不能得到CuSO4·5H2O,故试管底部白色固体为无水硫酸铜,B正确;变黑的铜丝置于稀硫酸中,黑色物质不溶解,而CuO可溶于稀硫酸,故该黑色物质不是CuO,C错误;据元素质量守恒推知,淡黄色固体是单质S,浓硫酸具有强氧化性,加热时可将S氧化生成SO2,故硫酸蒸气将固体硫氧化,淡黄色固体消失,D正确。
4. 根据要求完成下列实验过程(a、b为弹簧夹,加热及固定装置已略去)。(1)验证C、Si非金属性的相对强弱(已知酸性:亚硫酸>碳酸)。①连接仪器、 、添加药品后,打开a、关闭b,然后滴入浓硫酸,加热。 ②装置A中的试剂是 。 ③能说明C的非金属性比Si强的实验现象是 。
A中酸性KMnO4溶液没有完全褪色,盛有Na2SiO3溶液的试管中出现白色沉淀
[解析] (1)Cu与浓硫酸共热反应生成SO2,SO2与NaHCO3饱和溶液反应生成CO2,气体通过酸性KMnO4溶液,除去CO2中的SO2后,再通入Na2SiO3溶液,若产生白色沉淀,则说明H2CO3的酸性强于H2SiO3,即C的非金属性强于Si。
(2)验证SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。①在(1)①操作后打开b、关闭a。②H2S溶液中有浅黄色浑浊出现,其反应的化学方程式是 。 ③BaCl2溶液中无明显现象,将其分成两份,分别滴加下列溶液,将产生沉淀的化学式填入下表相应位置。写出其中SO2表现还原性生成沉淀的离子方程式: 。
2H2S+SO2 = 3S↓+2H2O
Ba2++SO2+Cl2+2H2O = BaSO4↓+4H++2Cl-
1. 下列说法正确的是( )A.单质硫或含硫物质燃烧,氧气少量时生成SO2,氧气足量时生成SO3B.单质硫能与CS2反应,残留在试管内壁上的硫可用CS2除去C.单质硫与铁反应生成FeS,体现了单质硫的氧化性D.在常温下,单质硫与任何物质不反应
[解析] 单质硫或含硫物质燃烧,无论氧气是否足量,反应均生成SO2,A错误;单质硫不与CS2反应,但能溶于CS2,故试管内壁上的硫可用CS2除去,B错误;S与Fe加热反应生成FeS,S作氧化剂,体现其氧化性,C正确;常温下,单质硫可与汞反应生成HgS,D错误。
2. 下列说法中正确的是( )A.SO2、漂白粉和活性炭都能使红色墨水褪色,其原理相同B.SO2通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色,体现SO2的漂白性C.SO2通入滴加酚酞的KOH溶液中,溶液颜色变浅,体现SO2的氧化性D.SO2通入FeCl3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,体现SO2的还原性
SO2通入滴加酚酞的KOH溶液中,可发生反应:SO2+2KOH = K2SO3+H2O,溶液的碱性减弱而褪色,体现SO2是酸性氧化物的性质,C错误;SO2通入FeCl3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,说明Fe3+被还原为Fe2+,体现SO2的还原性,D正确。
[解析] 由于HCl的酸性强于H2SO3,SO2通入BaCl2溶液中,不可能产生BaSO3沉淀,故C错误。
4. 已知2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑。下列有关操作、装置、原理及对现象的表述正确的是( )A.用装置甲高温分解FeSO4,点燃酒精喷灯前应先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,排尽装置中的空气,避免空气中的氧气干扰,正确;B项,装置乙不能检验分解产生的SO2,产物中的SO3会对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NaHSO3溶液不能吸收SO2,错误。
5. [2024·湖南邵东三中模拟] 某学习小组设计制取SO2并验证其部分性质的实验装置图如下(夹持装置略),下列说法错误的是( )A.A中固体物质是Na2SO3,A中反应不是氧化还原反应B.滴入浓硫酸前先通入氮气,防止空气中的氧气影响二氧化硫性质的检验C.B装置溶液变红色,说明SO2是酸性氧化物;C装置中溶液红色褪去,说明SO2具有漂白性D.取反应后D溶液少许,滴入品红溶液,红色褪去;另取该反应后D溶液少许,滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,以上现象不能说明SO2具有还原性
[解析] Na2SO3→SO2中S元素化合价不变,是非氧化还原反应,A正确;滴入浓硫酸前先通入氮气,赶走装置内的空气,防止空气中的氧气影响SO2性质的检验,B正确;SO2与碳酸钠反应,pH减小,酚酞的红色褪去,可能是SO2溶于水呈酸性,不能说明SO2有漂白性,C错误;氯水中含有Cl-和HClO,若氯水未反应完,也能使硝酸银产生沉淀及使品红褪色,则无法说明氯水与SO2是否反应,不能说明SO2具有还原性,D正确。
6. [2024·湖南永州一中模拟] 某研究性小组探究不同金属和浓硫酸的反应,向三等份浓硫酸中分别加入大小相同的不同金属片,加热,用生成的气体进行下表实验操作并记录实验现象。
已知:H2S+CuSO4 = CuS↓+H2SO4(CuS为黑色固体);H2S可燃。下列说法中不正确的是( )A.实验①中,使酸性KMnO4溶液褪色的气体是SO2B.实验③中,燃烧现象能证明生成气体中一定含有H2SC.实验②中,生成的气体一定是混合气体D.金属与浓硫酸反应的还原产物与金属的活动性顺序有关
[解析] 铜与浓硫酸反应生成的气体,使酸性KMnO4溶液、品红溶液褪色,通入CuSO4溶液,无明显现象,推测该气体是SO2,A正确;铝与浓硫酸反应产生的气体,通入CuSO4溶液,出现黑色沉淀,推测生成气体中一定含H2S,但仅据燃烧现象不能证明生成气体中含有H2S,还可能生成H2,B错误;Zn与浓硫酸反应生成气体,能燃烧但通入CuSO4溶液无明显现象,说明反应生成H2,据酸性KMnO4溶液和品红溶液褪色,说明生成SO2,故生成的气体为混合气体,C正确;对比表中金属与浓硫酸反应产生气体对应现象,说明还原产物与金属活动性强弱有关,D正确。
7. 下列说法正确的是( )A.蘸有浓硫酸的玻璃棒接近浓氨水瓶口有白烟产生B.钠、铝、铁、铜在空气中都会氧化变质生成相应的金属氧化物C.可直接向铜与浓硫酸反应后溶液中加入水来证明该反应有硫酸铜生成D.实验室用乙醇和浓硫酸制乙烯、蔗糖遇浓硫酸碳化,两过程中浓硫酸都表现出脱水性
[解析] 浓硫酸难挥发,蘸有浓硫酸的玻璃棒接近浓氨水瓶口不会有白烟产生,故A错误;铜在潮湿的空气中氧化变质生成碱式碳酸铜,不是相应的金属氧化物,故B错误;浓硫酸溶于水放出大量的热,铜与浓硫酸反应后可能有浓硫酸剩余,根据浓硫酸稀释规律,应将反应液缓慢倒入水中,故C错误。
8. 下列实验(夹持装置略去)所得结论不正确的是( )
A.实验Ⅰ中气体是H2 B.实验Ⅱ中没有发生化学反应C.实验Ⅲ中气体是SO2D.浓度、温度影响实验现象
[解析] 铁是活泼金属,与稀硫酸反应生成FeSO4和H2,产生大量无色气体,A正确;常温下,铁片在浓硫酸中发生钝化,表面生成致密氧化膜而变暗,氧化膜阻止内层铁与浓硫酸继续反应,故变暗后无明显现象,B错误;铁与浓硫酸在加热时发生反应,H2SO4被还原生成SO2,C正确;对比实验Ⅰ和Ⅱ可知,硫酸的浓度对实验现象产生影响,对比实验Ⅱ和Ⅲ可知,反应温度对实验现象产生影响,D正确。
9. 某学生设计了一种检验浓硫酸与蔗糖反应产物的实验,装置如图所示:下列说法错误的是 ( )A.装置A试管中白色晶体变为黑色,体现浓硫酸的脱水性B.装置B用于检验水的存在C.装置C、D中溶液颜色褪去的原理相同D.使装置E中澄清石灰水变浑浊的产物不一定是CO2
[解析] 装置A中注入浓硫酸后,可观察到试管中白色晶体变为黑色,体现了浓硫酸的脱水性,故A正确;浓硫酸与蔗糖脱水后生成C,C与浓硫酸反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,无水硫酸铜遇水变蓝,用于检验水的存在,故B正确;装置C中溶液褪色体现SO2的漂白性,装置D中溶液褪色体现SO2的还原性,故C错误;SO2也能使澄清石灰水变浑浊,故D正确。
考点三 硫酸根离子的检验
12. [2024·辽宁沈阳郊联体联考] 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。利用如图所示装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3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.玻璃管的作用是连通大气,使空气中的氧气进入集气瓶,参与反应C.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D.Y形管乙中产生的可能是氧化性气体,将BaSO3氧化为BaSO4沉淀
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