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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 第十八讲 含硫化合物的转化及应用
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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 第十八讲 含硫化合物的转化及应用，共60页。PPT课件主要包含了夯实必备知识，对点自测，H2S，Na2SO3，还原性，Fe2SO43，提升关键能力，强氧化，Na2S，理论依据等内容，欢迎下载使用。
第18讲 含硫化合物的转化及应用
考点一 硫及其化合物的相互转化考点二 实验探究不同价态含硫物质的转化经典真题·明考向作业手册
夯实必备知识 | 提升关键能力
考点一 硫及其化合物的相互转化
1. 硫及其重要化合物的“价—类”二维图
(1)从物质类别和硫元素化合价两个维度,总结、归纳硫及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。
(2)图示应用根据上图中物质的转化关系,写出相应的化学方程式。① ; ② ; ③ ; ④ ; ⑤ ; ⑥ ; ⑦ ;
2H2S+O2(少量) = 2S+2H2O
SO2+2H2S = 3S+2H2O
SO3+H2O = H2SO4
H2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O
2SO2+O2+2H2O = 2H2SO4
⑧ ; ⑨ ; ⑩ ; ⑪ ; ⑫ 。
2H2SO3+O2 = 2H2SO4
2Na2SO3+O2 = 2Na2SO4
SO2+H2O ⇌ H2SO3
H2SO3+2NaOH = Na2SO3+2H2O
2. 不同价态含硫物质之间发生转化的规律
(1)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。例如
(2)相邻价态的微粒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。(3)含硫物质的连续氧化
1.[2024·广东珠海实验中学模拟] 硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是( )A.硫在氧气中燃烧直接生成YB.X能使酸性KMnO4溶液褪色,体现其漂白性C.硫化氢与X反应的氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1D.N可由其相应单质直接化合生成
[解析] 硫在氧气中燃烧直接生成SO2,不是SO3,A错误;X为SO2,能使酸性KMnO4溶液褪色,体现其还原性,B错误;H2S与SO2反应的化学方程式为2H2S+SO2 = 2H2O+3S,氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1,C正确;N是CuS,S的氧化性很弱,与变价金属反应生成的是低价硫化物,Cu与S反应生成Cu2S,D错误。
2.化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索,可表示为“价—类”二维图。下图是硫元素的“价—类”二维图。(1)X是 (填化学式)。
[解析] (1)由图可知,X中S元素化合价处于最低价,则为氢化物H2S。
(2)可选取Y的浓溶液和Cu反应来制备SO2,该反应原理是 (填化学方程式); 将SO2排入大气中会引起 。
[解析] (2)由图可知,Y为S呈+6价的酸,应为H2SO4,浓H2SO4和Cu反应制备SO2的反应为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O;将SO2排入大气中会引起硫酸型酸雨。
[解析] (3)Na2S2O5中硫元素的化合价为+4价,属于盐,故Na2S2O5与Na2SO3位置相同;Na2S2O5转变成Na2SO4时S元素化合价升高,Na2S2O5作还原剂,具有还原性。
(4)硫元素还有一种常见的价态-1价,如硫铁矿(主要成分为FeS2)中的硫元素。FeS2可以与Fe2(SO4)3溶液发生反应:7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O = 15FeSO4+8H2SO4。①该反应中的氧化剂是 (填化学式)。 ②向反应后的溶液中通入空气就能使Fe2(SO4)3 溶液再生,写出再生反应的离子方程式: 。
4Fe2++O2+4H+ = 4Fe3++2H2O
[解析] (4)①该反应中,Fe元素的化合价由+3价降到+2价,故氧化剂是Fe2(SO4)3。②通入空气使Fe2(SO4)3溶液再生,即FeSO4转化为Fe2(SO4)3,通入空气使Fe2+被O2氧化为Fe3+,其反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+ = 4Fe3++2H2O。
题组 含硫物质之间的转化
1.[2024·山东肥城质检] 自然界中的含硫物质在一定条件下能够相互转化,根据图中相关物质的类别及硫元素的化合价进行分析,下列说法正确的是 ( )A.硫元素在自然界中主要以硫化物、硫酸盐形式存在,无游离态的硫B.Z可能是CuFeS2,工业生产可用于冶炼铜C.X与Y都是电解质,可以反应生成S单质D.常温下,Al与W的浓溶液不反应
[解析] 图示为硫元素的“价—类”二维图,X为H2S,Y为SO2,W为H2SO4。自然界中火山口存在单质硫,A错误;Z为含-2价S元素的盐,CuFeS2中S元素为-2价,工业生产可用于冶炼铜,B正确;X为H2S,是电解质,Y为SO2,是非电解质,二者可以反应生成S单质,C错误;常温下,Al遇浓硫酸钝化,钝化为化学反应,D错误。
2.利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系。(1)X的浓溶液与碳在一定条件下可以发生反应,体现了X的 性。 (2)从硫元素化合价变化的角度分析,图中只有还原性的物质有 (填化学式)。
[解析] (1)X是H2SO4,浓硫酸与碳在加热时反应生成SO2、CO2和H2O,浓硫酸体现其强氧化性。(2)S元素显-2价时,含硫物质只具有还原性,如H2S、Na2S等。
(3)将H2S与SO2混合可生成淡黄色沉淀。该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。 (4)配平下列反应: Na2S+ Na2SO3+ H2SO4 = Na2SO4+ S↓+ H2O。
[解析] (4)Na2S中-2价S被氧化为0价,Na2SO3中+4价S被还原为0价,H2SO4中S元素未变价,根据得失电子守恒和原子守恒配平可得2Na2S+Na2SO3+3H2SO4 = 3Na2SO4+3S↓+3H2O。
(5)下图是验证SO2性质的实验装置。①二氧化硫具有如下性质:a.漂白性 b.酸性氧化物的性质c.还原性d.氧化性上述装置中对应表现出的性质:A中 (填序号,下同);B中 ;C中 。 ②D装置的作用是 。
吸收SO2尾气,防止污染空气
考点二 实验探究不同价态含硫物质的转化
(1)硫元素常见的化合价有-2、0、 和 , 可以通过 反应实现不同价态含硫物质的相互转化。 (2)利用 ,可将硫元素从低价态转化到高价态;利用 ,可将硫元素从高价态转化为低价态。
2. 含硫物质实验设计举例
1.[2024·辽宁鞍山质监] 某实验小组进行不同价态硫转化的探究实验,向硫化钠溶液中通入过量二氧化硫,产生淡黄色沉淀,过滤后取滤液分成两份,向其中一份中加入品红溶液,品红褪色:向另一份溶液中加入酸性高锰酸钾溶液,溶液也褪色。下列关于该实验的相关说法错误的是( )A.黄色浑浊是单质硫B.不考虑温度变化,SO2的通入抑制了原硫化钠溶液中水的电离C.产生浑浊的离子方程式为2S2-+SO2+2H2O = 3S↓+4OH-D.两份溶液褪色的原理不相同
2.某小组同学利用反应:S+2H2SO4(浓) 3SO2↑+2H2O,进行如图所示的含硫物质的转化实验(夹持装置略)。下列说法正确的是( )A.试管①中,浓硫酸体现了强氧化性和脱水性B.试管②中,溶液褪色,体现+4价硫元素的氧化性C.试管③中,有淡黄色沉淀出现,体现-2价硫元素的还原性D.烧杯中的反应为SO3+2NaOH = Na2SO4+H2O
[解析] 在试管①中发生反应S+2H2SO4(浓) 3SO2↑+2H2O,浓硫酸得到电子被还原产生SO2,故浓硫酸仅体现了强氧化性,A错误;在试管②中看到酸性KMnO4溶液褪色,是由于SO2具有还原性,被酸性KMnO4溶液氧化,故体现+4价硫元素的还原性,B错误;在试管③中,SO2与Na2S在溶液中发生氧化还原反应产生S,S是不溶于水的淡黄色固体,因此看到有淡黄色沉淀出现,S元素化合价由Na2S的-2价升高为S单质的0价,这体现-2价硫元素的还原性,C正确;在烧杯中SO2与NaOH溶液反应产生+4价的Na2SO3,反应的化学方程式应为SO2+2NaOH = Na2SO3+H2O,D错误。
题组 实验探究不同价态含硫物质的转化
1.下列关于不同价态含硫物质的转化实验,合理的是 ( ) A.图甲:0价→+2价B.图乙:0价→+6价C.图丙:+4价→+6价D.图丁:+6价→+4价
2.[2024·北京昌平区统考] 某研究小组用下列装置(夹持装置已略去)研究不同价态硫元素之间的转化。(1)实验Ⅰ中铁丝表面迅速变黑,反应很快停止,其原因是 。
常温下,铁遇浓硫酸发生钝化
将反应生成的气体通入品红溶液中,品红褪色,并且在加热的条件下,品红又变成红色
(3)实验Ⅲ试管A中反应的化学方程式为 。 ①若B中为紫色石蕊溶液,现象为 。 ②若B为H2S溶液,观察到出现淡黄色的固体,写出反应的化学方程式: 。
SO2+2H2S = 3S↓+2H2O
③若B为新制氯水,观察到氯水褪色,推测该反应中硫元素的化合价变化为由 价转化为 价;为证实产物中氯元素的存在形式,某同学设计实验:向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生白色沉淀,由此得出结论:氯水转化为Cl-。该方案是否合理? (填“合理”或者“不合理”),请说明理由: 。(写出2条)
氯水中本身含Cl-,而且氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-
[解析](3)实验Ⅲ试管A中铜和浓硫酸加热反应生成SO2:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑。①SO2通入紫色石蕊溶液中,会与水反应生成H2SO3,呈酸性,紫色石蕊溶液会变红;②若B为H2S溶液,观察到出现淡黄色的固体,该固体为S,化学方程式为SO2+2H2S = 3S↓+2H2O;
③若B为新制氯水,观察到氯水褪色,SO2具有还原性,氯水具有氧化性,二者反应为SO2+Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl,该反应中硫元素的化合价由+4价转化为+6价;因为氯水中本身含Cl-,而且氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-,故不能说明氯水转化为Cl-。
2. [2021·辽宁卷] 含S元素的某钠盐a能发生如图所示转化。下列说法错误的是( )A.a可能为正盐,也可能为酸式盐B.c为不溶于盐酸的白色沉淀C.d为含极性键的非极性分子D.反应②中还可能生成淡黄色沉淀
由分析可知,d为SO2,由SO2易溶于水并根据“相似相溶”原理可知,d是含有极性键的极性分子,C项错误;由分析可知,盐a可能是Na2S2O3,此时反应②为Na2S2O3+2HCl = 2NaCl+S↓+SO2↑+H2O,即反应②中可能生成淡黄色沉淀,D项正确。
3. [2021·山东卷] 工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图所示,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NaHCO3C.气流干燥湿料时温度不宜过高D.中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
[解析] 根据工艺流程逆向分析可知,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的反应为Na2SO3+SO2+H2O = 2NaHSO3↓,SO2+NaHCO3 = CO2+NaHSO3↓,此时会析出大量NaHSO3晶体,经过滤分离,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,则其会与生成的亚硫酸发生反应,且NaHCO3溶解度较低,若其残留于母液中,会使晶体不纯,假设不成立,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;结合上述分析可知,中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3,D正确。
1. 以黄铁矿(主要成分为FeS2)生产硫酸的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是( )A.将黄铁矿粉碎,可加快其在沸腾炉中的化学反应速率B.沸腾炉中得到的氧化产物只有SO2C.接触室中排放出的SO2、O2循环利用,可提高原料利用率D.吸收塔中发生的反应为SO3+H2O = H2SO4
[解析] 黄铁矿是固体物质,在进行生产时将黄铁矿粉碎,可增大固体物质与空气的接触面积,从而能够加快其在沸腾炉中的化学反应速率,A正确;在沸腾炉中,FeS2被O2氧化产生Fe2O3、SO2,得到的氧化产物不是只有SO2,还有Fe2O3,B错误;在接触室中,SO2、O2在催化剂表面接触发生可逆反应产生SO3,经过热交换器,SO3被分离出来,排放出的SO2、O2可再重新加入接触室发生反应,故可以被循环利用,从而提高原料利用率,C正确;在吸收塔中,SO3被98.3%的浓硫酸中少量H2O吸收,发生反应:SO3+H2O = H2SO4,故反应得到更浓的浓硫酸,D正确。
2. 下列有关硫及其化合物的说法正确的是( )A.SO2、H2SO3均具有还原性,故浓H2SO4均能氧化SO2和H2SO3B.H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2C.单质 氧化物 酸或碱 盐,能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素D.硫黄制备硫酸经历两步:S SO3 H2SO4
[解析] 浓硫酸中S元素显+6价,SO2和H2SO3中S元素显+4价,+4价和+6价S处于相邻价态,不发生氧化还原反应,A错误;H2S和浓硫酸发生氧化还原反应,氧化产物可能是S、SO2等,B错误;S与O2反应生成SO2,SO2与水反应生成H2SO3,可实现题述转化,C正确;S与O2点燃生成SO2,不能直接生成SO3,D错误。
3. 硫及其化合物的“价—类”二维图如图所示:下列说法不正确的是( )A.由X生成S,必须加入氧化剂B.从物质类别角度分析,SO2和SO3都是酸性氧化物C.在加热条件下,Y的浓溶液与铜单质可以发生反应生成SO2D.24 mL 0.05 ml·L-1Na2SO3溶液与20 mL 0.02 ml·L-1 K2Cr2O7溶液恰好反应,则Cr元素在还原产物中的化合价为+3价
[解析] X是H2S,S元素的非金属性较弱,H2S加热时分解生成S和H2,不需要加入氧化剂,A错误;SO2和SO3都是酸性氧化物,B正确;Y是H2SO4,加热时,浓硫酸与铜反应生成CuSO4、SO2和H2O,C正确;Na2SO3被氧化应生成Na2SO4,设还原产物中Cr元素化合价为x,据得失电子守恒可得24 mL×0.05 ml·L-1×(6-4)=20 mL×0.02 ml·L-1×2×(6-x),解得x=3,D正确。
4. 以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料生产硫酸,应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用,减轻对环境的污染。其中一种流程如图所示。回答问题:(1)黄铁矿中硫元素的化合价为 。
[解析] 黄铁矿(主要成分为FeS2)煅烧生成氧化铁和二氧化硫,高温下氧化铁用CO还原得到还原铁粉,用 K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度;二氧化硫经过一系列步骤生成硫酸,尾气中含有二氧化硫,用氢氧化钠溶液吸收生成NaHSO3,NaHSO3加热后生成Na2S2O5。(1)黄铁矿的主要成分是二硫化亚铁(FeS2),其中铁元素的化合价是+2,因此硫元素的化合价为-1。
(2)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为 。 (3)欲得到更纯的NaHSO3,反应①应通入 (填“过量”或“不足量”)的SO2气体。
[解析] (2)炉渣的主要成分为Fe2O3,由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。(3)Na2SO3溶液能够与SO2反应生成NaHSO3,欲得到更纯的NaHSO3,反应①应通入过量的SO2气体。
盐酸酸化,再加BaCl2溶液
考点一 硫及其化合物的相互转化
1. 硫是生物必需的营养元素之一,下列关于自然界中硫循环(如图所示)的说法正确的是( )A.含硫杆菌及好氧/厌氧菌促进了硫的循环B.硫循环中硫的化合物均为无机物C.上述硫循环中硫元素均被氧化D.烧煤时加石灰石,可减少酸雨及温室气体的排放
[解析] 硫酸盐和亚硫酸盐等在含硫杆菌及好氧/厌氧菌作用下缓慢转化成植物R1—S—R2,含硫杆菌及好氧/厌氧菌促进了硫的循环,故A正确;硫循环中硫的化合物有含硫的有机物,不全是无机物,故B错误;含硫有机物、煤、石油生成H2S的过程中硫元素化合价降低,硫循环中硫元素并不全被氧化,故C错误;烧煤时加石灰石,可减少酸雨,但不会减少二氧化碳,不会减少温室气体的排放,故D错误。
2. 学习硫及其化合物,可运用物质类别和元素价态二维视角模型对硫及其化合物的性质进行推测验证。以下说法中不正确的是( )A.H2S能与b反应生成硫B.a有还原性,能使酸性KMnO4溶液褪色C.c能与水剧烈反应生成dD.b的浓溶液具有吸水性、脱水性和强氧化性
[解析] 由图可知,a为H2S,b为SO2,c为SO3,e为H2SO3,d为H2SO4。H2S与SO2反应生成硫和H2O,A正确;a为H2S,具有还原性,能与酸性高锰酸钾溶液反应,使溶液褪色,B正确;c为SO3,d为H2SO4,SO3能与水剧烈反应:SO3+H2O = H2SO4,C正确;浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性,但b是SO2,D错误。
3. [2024·辽宁六校联考] 不同价态含硫物质的转化如图所示,某些反应条件及产物已经略去,下列说法正确的是( )A.图中B能一步转化成D,A也能一步转化成DB.图中A、C反应能生成B,反应中C表现还原性C.工业上制备E,常用H2O吸收D,D转化为E的反应不是氧化还原反应D.图中A在一定条件下与E的浓溶液反应,可能生成B,也可能生成C
[解析] 由图可知,含硫物质A与氧气反应可以生成B或C,且B能与氧气反应生成C、C能与氧气反应生成D,则A为硫化氢、B为硫、C为二氧化硫、D为三氧化硫,由D可以与水反应生成E、E可以转化为C可知,E为硫酸。A为硫化氢,B为硫、D为三氧化硫,硫及硫化氢与氧化剂一定条件下反应只能转化为二氧化硫,都不能一步转化为三氧化硫,A错误;硫化氢与二氧化硫反应生成硫和水,反应中二氧化硫的硫元素化合价降低被还原,二氧化硫表现氧化性,B错误;
工业上制备硫酸时,用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫,不能用水吸收三氧化硫,否则会因为形成酸雾导致吸收效率降低,C错误;硫化氢与一定浓度的硫酸反应时,可以生成硫、二氧化硫和水,也可能生成二氧化硫和水,D正确。
4. 某研究小组为研究不同价态含硫物质的转化,设计实验如下,请回答有关问题。[实验方案]按如图所示装置进行实验:[问题讨论](1)A中反应的化学方程式为 。
[解析] (2)A发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,硫元素的价态由+6价转化为+4价。
(2)B中品红溶液褪色,说明A中反应硫元素的价态由+6价转化为 价。
(3)C中出现淡黄色沉淀,反应中H2S作 (填“氧化剂”或“还原剂”,下同),SO2作 。
[解析] (3)C中H2S溶液和SO2发生反应2H2S+SO2 = 3S↓+2H2O,可观察到有淡黄色沉淀生成,该反应中,H2S 中S的化合价由-2价升为0价,H2S作还原剂,发生氧化反应,SO2中S的化合价由+4价降为0价,SO2作氧化剂,发生还原反应。
(5)E的作用是 。 (6)硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6,可以通过 (填反应类型)反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
[解析] (5)SO2是污染性气体,需要尾气处理,E装置的作用是吸收SO2尾气,防止污染环境。(6)硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6,可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
吸收SO2尾气,防止污染环境
考点二 含硫化合物转化的应用
分离器中含有硫酸和氢碘酸,二者沸点不同,用蒸馏来分离,故C正确;反应器中发生反应SO2+2H2O+I2 H2SO4+2HI,在膜反应器中发生反应2HI I2+H2,将两反应方程式相加得碘循环工艺的总反应为SO2+2H2O = H2+H2SO4,故D正确。
6. [2024·湖南益阳南县一中模拟] 双碱法脱除烟气中SO2的过程如图所示。下列说法错误的是( )A.脱除SO2的过程中,NaOH可以循环利用B.过程Ⅱ中,1 ml O2可氧化2 ml Na2SO3C.过程Ⅰ中,SO2表现出还原性D.总反应为2SO2+2Ca(OH)2+O2 = 2CaSO4+2H2O
[解析] 由图可知,过程Ⅰ是SO2与NaOH反应生成Na2SO3和H2O,过程Ⅱ是Na2SO3与O2、Ca(OH)2反应生成CaSO4和NaOH,生成的NaOH重新循环利用,故A正确;根据得失电子相等的原则,1 ml O2可以得到4 ml电子,2 ml Na2SO3失去4 ml电子,1 ml O2可氧化2 ml Na2SO3,故B正确;过程Ⅰ是非氧化还原反应,SO2不表现还原性,故C错误;总反应中SO2、O2和Ca(OH)2是反应物,CaSO4和水是生成物,总反应方程式正确,故D正确。
[解析] SO2气体通入甲酸钠的碱性溶液中可以生成Na2S2O4,根据元素守恒和得失电子守恒写离子方程式,A正确;NaOH溶液的主要作用是吸收多余的SO2,B错误;多孔玻璃球泡可以增大气体与溶液的接触面积,能够加快反应速率,C正确;Na2S2O4具有还原性,容易被氧气氧化,先利用A中产生的SO2排出装置中的空气,D正确。
8. “以废治废”是基于“绿色化学”观念治理污染的思路。用工业废碱渣(主要成分为Na2CO3)吸收烟气中的SO2,得到亚硫酸钠(Na2SO3)粗品。其流程如下:下列说法正确的是( )A.操作①④均为过滤B.步骤②中发生了置换反应C.步骤③发生的反应为NaHSO3+NaOH = Na2SO3+H2OD.亚硫酸钠粗品中不可能含有Na2SO4
[解析] 操作①是过滤,操作④是从NaHSO3溶液与NaOH溶液反应后的溶液中获得Na2SO3粗品,涉及蒸发浓缩、冷却结晶和过滤等操作,A错误;步骤②中Na2CO3溶液吸收SO2,没有单质参加和生成,故不是置换反应,B错误;步骤③中NaHSO3溶液与NaOH反应生成Na2SO3和H2O,C正确;Na2SO3可能被空气中的O2氧化为Na2SO4,故亚硫酸钠粗品中可能含有Na2SO4,D错误。
9. 以硫铁矿(主要成分为FeS2,还有少量CuS、SiO2)为原料,制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下:回答下列问题:(1)焙烧后得到的固体主要成分为Fe2O3,写出焙烧过程主要反应的化学方程式: 。
[解析] 以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O):焙烧硫铁矿生成SO2,矿渣的成分为Fe2O3、CuO和SiO2,用硫酸溶解,Fe2O3、CuO与硫酸反应而SiO2不反应,Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O、CuO+2H+ = Cu2++H2O,过滤分离,滤渣为SiO2,滤液中含有Fe2(SO4)3、CuSO4及未反应的硫酸,加入铁粉将Fe3+、Cu2+还原为Fe2+、Cu,过滤除Cu和过量Fe、蒸发浓缩、冷却结晶等操作得到FeSO4·7H2O。(1)硫铁矿高温焙烧主要反应生成氧化铁和二氧化硫,根据原子守恒配平书写化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2。
(2)焙烧产生的SO2会污染环境,可用足量氨水吸收,写出离子方程式: 。
(3)试剂X是 (填化学式)。
[解析] (3)加入的试剂X是Fe,铁与硫酸铁反应生成硫酸亚铁,与CuSO4反应生成FeSO4和Cu,离子反应为Fe+2Fe3+ = 3Fe2+、Fe+Cu2+ = Fe2++Cu。
(4)设计实验,检验“还原”得到的溶液是否达标: 。
[解析] (4)铁离子与硫氰根离子发生络合反应生成红色络合物,离子方程式为Fe3++3SCN- ⇌ Fe(SCN)3,检验“还原”得到的溶液是否达标就是看溶液中是否含有铁离子,用KSCN溶液检验是否含有Fe3+,具体操作:取少量溶液于试管中,滴加KSCN溶液,如果溶液不显红色,证明溶液达标。
取少量溶液于试管中,滴加KSCN溶液,如果溶液不显红色,证明溶液达标
(5)从“还原”得到的溶液中获得硫酸亚铁晶体的操作: 、 、过滤、洗涤、干燥。
[解析] (5)从“还原”得到的溶液中获得硫酸亚铁晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
②研究发现,用氧化亚铁硫杆菌(T.f)脱硫,温度过高脱硫效率降低(如图),可能的原因是 。
[解析] ②升高温度,蛋白质变性,细菌失去催化能力,故温度过高脱硫效率降低。
升高温度,蛋白质变性,细菌失去催化能力
第18讲 含硫化合物的转化及应用
考点一 硫及其化合物的相互转化考点二 实验探究不同价态含硫物质的转化经典真题·明考向作业手册
夯实必备知识 | 提升关键能力
考点一 硫及其化合物的相互转化
1. 硫及其重要化合物的“价—类”二维图
(1)从物质类别和硫元素化合价两个维度,总结、归纳硫及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。
(2)图示应用根据上图中物质的转化关系,写出相应的化学方程式。① ; ② ; ③ ; ④ ; ⑤ ; ⑥ ; ⑦ ;
2H2S+O2(少量) = 2S+2H2O
SO2+2H2S = 3S+2H2O
SO3+H2O = H2SO4
H2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O
2SO2+O2+2H2O = 2H2SO4
⑧ ; ⑨ ; ⑩ ; ⑪ ; ⑫ 。
2H2SO3+O2 = 2H2SO4
2Na2SO3+O2 = 2Na2SO4
SO2+H2O ⇌ H2SO3
H2SO3+2NaOH = Na2SO3+2H2O
2. 不同价态含硫物质之间发生转化的规律
(1)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。例如
(2)相邻价态的微粒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。(3)含硫物质的连续氧化
1.[2024·广东珠海实验中学模拟] 硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是( )A.硫在氧气中燃烧直接生成YB.X能使酸性KMnO4溶液褪色,体现其漂白性C.硫化氢与X反应的氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1D.N可由其相应单质直接化合生成
[解析] 硫在氧气中燃烧直接生成SO2,不是SO3,A错误;X为SO2,能使酸性KMnO4溶液褪色,体现其还原性,B错误;H2S与SO2反应的化学方程式为2H2S+SO2 = 2H2O+3S,氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1,C正确;N是CuS,S的氧化性很弱,与变价金属反应生成的是低价硫化物,Cu与S反应生成Cu2S,D错误。
2.化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索,可表示为“价—类”二维图。下图是硫元素的“价—类”二维图。(1)X是 (填化学式)。
[解析] (1)由图可知,X中S元素化合价处于最低价,则为氢化物H2S。
(2)可选取Y的浓溶液和Cu反应来制备SO2,该反应原理是 (填化学方程式); 将SO2排入大气中会引起 。
[解析] (2)由图可知,Y为S呈+6价的酸,应为H2SO4,浓H2SO4和Cu反应制备SO2的反应为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O;将SO2排入大气中会引起硫酸型酸雨。
[解析] (3)Na2S2O5中硫元素的化合价为+4价,属于盐,故Na2S2O5与Na2SO3位置相同;Na2S2O5转变成Na2SO4时S元素化合价升高,Na2S2O5作还原剂,具有还原性。
(4)硫元素还有一种常见的价态-1价,如硫铁矿(主要成分为FeS2)中的硫元素。FeS2可以与Fe2(SO4)3溶液发生反应:7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O = 15FeSO4+8H2SO4。①该反应中的氧化剂是 (填化学式)。 ②向反应后的溶液中通入空气就能使Fe2(SO4)3 溶液再生,写出再生反应的离子方程式: 。
4Fe2++O2+4H+ = 4Fe3++2H2O
[解析] (4)①该反应中,Fe元素的化合价由+3价降到+2价,故氧化剂是Fe2(SO4)3。②通入空气使Fe2(SO4)3溶液再生,即FeSO4转化为Fe2(SO4)3,通入空气使Fe2+被O2氧化为Fe3+,其反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+ = 4Fe3++2H2O。
题组 含硫物质之间的转化
1.[2024·山东肥城质检] 自然界中的含硫物质在一定条件下能够相互转化,根据图中相关物质的类别及硫元素的化合价进行分析,下列说法正确的是 ( )A.硫元素在自然界中主要以硫化物、硫酸盐形式存在,无游离态的硫B.Z可能是CuFeS2,工业生产可用于冶炼铜C.X与Y都是电解质,可以反应生成S单质D.常温下,Al与W的浓溶液不反应
[解析] 图示为硫元素的“价—类”二维图,X为H2S,Y为SO2,W为H2SO4。自然界中火山口存在单质硫,A错误;Z为含-2价S元素的盐,CuFeS2中S元素为-2价,工业生产可用于冶炼铜,B正确;X为H2S,是电解质,Y为SO2,是非电解质,二者可以反应生成S单质,C错误;常温下,Al遇浓硫酸钝化,钝化为化学反应,D错误。
2.利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系。(1)X的浓溶液与碳在一定条件下可以发生反应,体现了X的 性。 (2)从硫元素化合价变化的角度分析,图中只有还原性的物质有 (填化学式)。
[解析] (1)X是H2SO4,浓硫酸与碳在加热时反应生成SO2、CO2和H2O,浓硫酸体现其强氧化性。(2)S元素显-2价时,含硫物质只具有还原性,如H2S、Na2S等。
(3)将H2S与SO2混合可生成淡黄色沉淀。该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。 (4)配平下列反应: Na2S+ Na2SO3+ H2SO4 = Na2SO4+ S↓+ H2O。
[解析] (4)Na2S中-2价S被氧化为0价,Na2SO3中+4价S被还原为0价,H2SO4中S元素未变价,根据得失电子守恒和原子守恒配平可得2Na2S+Na2SO3+3H2SO4 = 3Na2SO4+3S↓+3H2O。
(5)下图是验证SO2性质的实验装置。①二氧化硫具有如下性质:a.漂白性 b.酸性氧化物的性质c.还原性d.氧化性上述装置中对应表现出的性质:A中 (填序号,下同);B中 ;C中 。 ②D装置的作用是 。
吸收SO2尾气,防止污染空气
考点二 实验探究不同价态含硫物质的转化
(1)硫元素常见的化合价有-2、0、 和 , 可以通过 反应实现不同价态含硫物质的相互转化。 (2)利用 ,可将硫元素从低价态转化到高价态;利用 ,可将硫元素从高价态转化为低价态。
2. 含硫物质实验设计举例
1.[2024·辽宁鞍山质监] 某实验小组进行不同价态硫转化的探究实验,向硫化钠溶液中通入过量二氧化硫,产生淡黄色沉淀,过滤后取滤液分成两份,向其中一份中加入品红溶液,品红褪色:向另一份溶液中加入酸性高锰酸钾溶液,溶液也褪色。下列关于该实验的相关说法错误的是( )A.黄色浑浊是单质硫B.不考虑温度变化,SO2的通入抑制了原硫化钠溶液中水的电离C.产生浑浊的离子方程式为2S2-+SO2+2H2O = 3S↓+4OH-D.两份溶液褪色的原理不相同
2.某小组同学利用反应:S+2H2SO4(浓) 3SO2↑+2H2O,进行如图所示的含硫物质的转化实验(夹持装置略)。下列说法正确的是( )A.试管①中,浓硫酸体现了强氧化性和脱水性B.试管②中,溶液褪色,体现+4价硫元素的氧化性C.试管③中,有淡黄色沉淀出现,体现-2价硫元素的还原性D.烧杯中的反应为SO3+2NaOH = Na2SO4+H2O
[解析] 在试管①中发生反应S+2H2SO4(浓) 3SO2↑+2H2O,浓硫酸得到电子被还原产生SO2,故浓硫酸仅体现了强氧化性,A错误;在试管②中看到酸性KMnO4溶液褪色,是由于SO2具有还原性,被酸性KMnO4溶液氧化,故体现+4价硫元素的还原性,B错误;在试管③中,SO2与Na2S在溶液中发生氧化还原反应产生S,S是不溶于水的淡黄色固体,因此看到有淡黄色沉淀出现,S元素化合价由Na2S的-2价升高为S单质的0价,这体现-2价硫元素的还原性,C正确;在烧杯中SO2与NaOH溶液反应产生+4价的Na2SO3,反应的化学方程式应为SO2+2NaOH = Na2SO3+H2O,D错误。
题组 实验探究不同价态含硫物质的转化
1.下列关于不同价态含硫物质的转化实验,合理的是 ( ) A.图甲:0价→+2价B.图乙:0价→+6价C.图丙:+4价→+6价D.图丁:+6价→+4价
2.[2024·北京昌平区统考] 某研究小组用下列装置(夹持装置已略去)研究不同价态硫元素之间的转化。(1)实验Ⅰ中铁丝表面迅速变黑,反应很快停止,其原因是 。
常温下,铁遇浓硫酸发生钝化
将反应生成的气体通入品红溶液中,品红褪色,并且在加热的条件下,品红又变成红色
(3)实验Ⅲ试管A中反应的化学方程式为 。 ①若B中为紫色石蕊溶液,现象为 。 ②若B为H2S溶液,观察到出现淡黄色的固体,写出反应的化学方程式: 。
SO2+2H2S = 3S↓+2H2O
③若B为新制氯水,观察到氯水褪色,推测该反应中硫元素的化合价变化为由 价转化为 价;为证实产物中氯元素的存在形式,某同学设计实验:向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生白色沉淀,由此得出结论:氯水转化为Cl-。该方案是否合理? (填“合理”或者“不合理”),请说明理由: 。(写出2条)
氯水中本身含Cl-,而且氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-
[解析](3)实验Ⅲ试管A中铜和浓硫酸加热反应生成SO2:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑。①SO2通入紫色石蕊溶液中,会与水反应生成H2SO3,呈酸性,紫色石蕊溶液会变红;②若B为H2S溶液,观察到出现淡黄色的固体,该固体为S,化学方程式为SO2+2H2S = 3S↓+2H2O;
③若B为新制氯水,观察到氯水褪色,SO2具有还原性,氯水具有氧化性,二者反应为SO2+Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl,该反应中硫元素的化合价由+4价转化为+6价;因为氯水中本身含Cl-,而且氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-,故不能说明氯水转化为Cl-。
2. [2021·辽宁卷] 含S元素的某钠盐a能发生如图所示转化。下列说法错误的是( )A.a可能为正盐,也可能为酸式盐B.c为不溶于盐酸的白色沉淀C.d为含极性键的非极性分子D.反应②中还可能生成淡黄色沉淀
由分析可知,d为SO2,由SO2易溶于水并根据“相似相溶”原理可知,d是含有极性键的极性分子,C项错误;由分析可知,盐a可能是Na2S2O3,此时反应②为Na2S2O3+2HCl = 2NaCl+S↓+SO2↑+H2O,即反应②中可能生成淡黄色沉淀,D项正确。
3. [2021·山东卷] 工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图所示,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NaHCO3C.气流干燥湿料时温度不宜过高D.中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
[解析] 根据工艺流程逆向分析可知,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的反应为Na2SO3+SO2+H2O = 2NaHSO3↓,SO2+NaHCO3 = CO2+NaHSO3↓,此时会析出大量NaHSO3晶体,经过滤分离,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,则其会与生成的亚硫酸发生反应,且NaHCO3溶解度较低,若其残留于母液中,会使晶体不纯,假设不成立,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;结合上述分析可知,中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3,D正确。
1. 以黄铁矿(主要成分为FeS2)生产硫酸的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是( )A.将黄铁矿粉碎,可加快其在沸腾炉中的化学反应速率B.沸腾炉中得到的氧化产物只有SO2C.接触室中排放出的SO2、O2循环利用,可提高原料利用率D.吸收塔中发生的反应为SO3+H2O = H2SO4
[解析] 黄铁矿是固体物质,在进行生产时将黄铁矿粉碎,可增大固体物质与空气的接触面积,从而能够加快其在沸腾炉中的化学反应速率,A正确;在沸腾炉中,FeS2被O2氧化产生Fe2O3、SO2,得到的氧化产物不是只有SO2,还有Fe2O3,B错误;在接触室中,SO2、O2在催化剂表面接触发生可逆反应产生SO3,经过热交换器,SO3被分离出来,排放出的SO2、O2可再重新加入接触室发生反应,故可以被循环利用,从而提高原料利用率,C正确;在吸收塔中,SO3被98.3%的浓硫酸中少量H2O吸收,发生反应:SO3+H2O = H2SO4,故反应得到更浓的浓硫酸,D正确。
2. 下列有关硫及其化合物的说法正确的是( )A.SO2、H2SO3均具有还原性,故浓H2SO4均能氧化SO2和H2SO3B.H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2C.单质 氧化物 酸或碱 盐,能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素D.硫黄制备硫酸经历两步:S SO3 H2SO4
[解析] 浓硫酸中S元素显+6价,SO2和H2SO3中S元素显+4价,+4价和+6价S处于相邻价态,不发生氧化还原反应,A错误;H2S和浓硫酸发生氧化还原反应,氧化产物可能是S、SO2等,B错误;S与O2反应生成SO2,SO2与水反应生成H2SO3,可实现题述转化,C正确;S与O2点燃生成SO2,不能直接生成SO3,D错误。
3. 硫及其化合物的“价—类”二维图如图所示:下列说法不正确的是( )A.由X生成S,必须加入氧化剂B.从物质类别角度分析,SO2和SO3都是酸性氧化物C.在加热条件下,Y的浓溶液与铜单质可以发生反应生成SO2D.24 mL 0.05 ml·L-1Na2SO3溶液与20 mL 0.02 ml·L-1 K2Cr2O7溶液恰好反应,则Cr元素在还原产物中的化合价为+3价
[解析] X是H2S,S元素的非金属性较弱,H2S加热时分解生成S和H2,不需要加入氧化剂,A错误;SO2和SO3都是酸性氧化物,B正确;Y是H2SO4,加热时,浓硫酸与铜反应生成CuSO4、SO2和H2O,C正确;Na2SO3被氧化应生成Na2SO4,设还原产物中Cr元素化合价为x,据得失电子守恒可得24 mL×0.05 ml·L-1×(6-4)=20 mL×0.02 ml·L-1×2×(6-x),解得x=3,D正确。
4. 以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料生产硫酸,应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用,减轻对环境的污染。其中一种流程如图所示。回答问题:(1)黄铁矿中硫元素的化合价为 。
[解析] 黄铁矿(主要成分为FeS2)煅烧生成氧化铁和二氧化硫,高温下氧化铁用CO还原得到还原铁粉,用 K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度;二氧化硫经过一系列步骤生成硫酸,尾气中含有二氧化硫,用氢氧化钠溶液吸收生成NaHSO3,NaHSO3加热后生成Na2S2O5。(1)黄铁矿的主要成分是二硫化亚铁(FeS2),其中铁元素的化合价是+2,因此硫元素的化合价为-1。
(2)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为 。 (3)欲得到更纯的NaHSO3,反应①应通入 (填“过量”或“不足量”)的SO2气体。
[解析] (2)炉渣的主要成分为Fe2O3,由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。(3)Na2SO3溶液能够与SO2反应生成NaHSO3,欲得到更纯的NaHSO3,反应①应通入过量的SO2气体。
盐酸酸化,再加BaCl2溶液
考点一 硫及其化合物的相互转化
1. 硫是生物必需的营养元素之一,下列关于自然界中硫循环(如图所示)的说法正确的是( )A.含硫杆菌及好氧/厌氧菌促进了硫的循环B.硫循环中硫的化合物均为无机物C.上述硫循环中硫元素均被氧化D.烧煤时加石灰石,可减少酸雨及温室气体的排放
[解析] 硫酸盐和亚硫酸盐等在含硫杆菌及好氧/厌氧菌作用下缓慢转化成植物R1—S—R2,含硫杆菌及好氧/厌氧菌促进了硫的循环,故A正确;硫循环中硫的化合物有含硫的有机物,不全是无机物,故B错误;含硫有机物、煤、石油生成H2S的过程中硫元素化合价降低,硫循环中硫元素并不全被氧化,故C错误;烧煤时加石灰石,可减少酸雨,但不会减少二氧化碳,不会减少温室气体的排放,故D错误。
2. 学习硫及其化合物,可运用物质类别和元素价态二维视角模型对硫及其化合物的性质进行推测验证。以下说法中不正确的是( )A.H2S能与b反应生成硫B.a有还原性,能使酸性KMnO4溶液褪色C.c能与水剧烈反应生成dD.b的浓溶液具有吸水性、脱水性和强氧化性
[解析] 由图可知,a为H2S,b为SO2,c为SO3,e为H2SO3,d为H2SO4。H2S与SO2反应生成硫和H2O,A正确;a为H2S,具有还原性,能与酸性高锰酸钾溶液反应,使溶液褪色,B正确;c为SO3,d为H2SO4,SO3能与水剧烈反应:SO3+H2O = H2SO4,C正确;浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性,但b是SO2,D错误。
3. [2024·辽宁六校联考] 不同价态含硫物质的转化如图所示,某些反应条件及产物已经略去,下列说法正确的是( )A.图中B能一步转化成D,A也能一步转化成DB.图中A、C反应能生成B,反应中C表现还原性C.工业上制备E,常用H2O吸收D,D转化为E的反应不是氧化还原反应D.图中A在一定条件下与E的浓溶液反应,可能生成B,也可能生成C
[解析] 由图可知,含硫物质A与氧气反应可以生成B或C,且B能与氧气反应生成C、C能与氧气反应生成D,则A为硫化氢、B为硫、C为二氧化硫、D为三氧化硫,由D可以与水反应生成E、E可以转化为C可知,E为硫酸。A为硫化氢,B为硫、D为三氧化硫,硫及硫化氢与氧化剂一定条件下反应只能转化为二氧化硫,都不能一步转化为三氧化硫,A错误;硫化氢与二氧化硫反应生成硫和水,反应中二氧化硫的硫元素化合价降低被还原,二氧化硫表现氧化性,B错误;
工业上制备硫酸时,用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫,不能用水吸收三氧化硫,否则会因为形成酸雾导致吸收效率降低,C错误;硫化氢与一定浓度的硫酸反应时,可以生成硫、二氧化硫和水,也可能生成二氧化硫和水,D正确。
4. 某研究小组为研究不同价态含硫物质的转化,设计实验如下,请回答有关问题。[实验方案]按如图所示装置进行实验:[问题讨论](1)A中反应的化学方程式为 。
[解析] (2)A发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,硫元素的价态由+6价转化为+4价。
(2)B中品红溶液褪色,说明A中反应硫元素的价态由+6价转化为 价。
(3)C中出现淡黄色沉淀,反应中H2S作 (填“氧化剂”或“还原剂”,下同),SO2作 。
[解析] (3)C中H2S溶液和SO2发生反应2H2S+SO2 = 3S↓+2H2O,可观察到有淡黄色沉淀生成,该反应中,H2S 中S的化合价由-2价升为0价,H2S作还原剂,发生氧化反应,SO2中S的化合价由+4价降为0价,SO2作氧化剂,发生还原反应。
(5)E的作用是 。 (6)硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6,可以通过 (填反应类型)反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
[解析] (5)SO2是污染性气体,需要尾气处理,E装置的作用是吸收SO2尾气,防止污染环境。(6)硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6,可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
吸收SO2尾气,防止污染环境
考点二 含硫化合物转化的应用
分离器中含有硫酸和氢碘酸,二者沸点不同,用蒸馏来分离,故C正确;反应器中发生反应SO2+2H2O+I2 H2SO4+2HI,在膜反应器中发生反应2HI I2+H2,将两反应方程式相加得碘循环工艺的总反应为SO2+2H2O = H2+H2SO4,故D正确。
6. [2024·湖南益阳南县一中模拟] 双碱法脱除烟气中SO2的过程如图所示。下列说法错误的是( )A.脱除SO2的过程中,NaOH可以循环利用B.过程Ⅱ中,1 ml O2可氧化2 ml Na2SO3C.过程Ⅰ中,SO2表现出还原性D.总反应为2SO2+2Ca(OH)2+O2 = 2CaSO4+2H2O
[解析] 由图可知,过程Ⅰ是SO2与NaOH反应生成Na2SO3和H2O,过程Ⅱ是Na2SO3与O2、Ca(OH)2反应生成CaSO4和NaOH,生成的NaOH重新循环利用,故A正确;根据得失电子相等的原则,1 ml O2可以得到4 ml电子,2 ml Na2SO3失去4 ml电子,1 ml O2可氧化2 ml Na2SO3,故B正确;过程Ⅰ是非氧化还原反应,SO2不表现还原性,故C错误;总反应中SO2、O2和Ca(OH)2是反应物,CaSO4和水是生成物,总反应方程式正确,故D正确。
[解析] SO2气体通入甲酸钠的碱性溶液中可以生成Na2S2O4,根据元素守恒和得失电子守恒写离子方程式,A正确;NaOH溶液的主要作用是吸收多余的SO2,B错误;多孔玻璃球泡可以增大气体与溶液的接触面积,能够加快反应速率,C正确;Na2S2O4具有还原性,容易被氧气氧化,先利用A中产生的SO2排出装置中的空气,D正确。
8. “以废治废”是基于“绿色化学”观念治理污染的思路。用工业废碱渣(主要成分为Na2CO3)吸收烟气中的SO2,得到亚硫酸钠(Na2SO3)粗品。其流程如下:下列说法正确的是( )A.操作①④均为过滤B.步骤②中发生了置换反应C.步骤③发生的反应为NaHSO3+NaOH = Na2SO3+H2OD.亚硫酸钠粗品中不可能含有Na2SO4
[解析] 操作①是过滤,操作④是从NaHSO3溶液与NaOH溶液反应后的溶液中获得Na2SO3粗品,涉及蒸发浓缩、冷却结晶和过滤等操作,A错误;步骤②中Na2CO3溶液吸收SO2,没有单质参加和生成,故不是置换反应,B错误;步骤③中NaHSO3溶液与NaOH反应生成Na2SO3和H2O,C正确;Na2SO3可能被空气中的O2氧化为Na2SO4,故亚硫酸钠粗品中可能含有Na2SO4,D错误。
9. 以硫铁矿(主要成分为FeS2,还有少量CuS、SiO2)为原料,制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下:回答下列问题:(1)焙烧后得到的固体主要成分为Fe2O3,写出焙烧过程主要反应的化学方程式: 。
[解析] 以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O):焙烧硫铁矿生成SO2,矿渣的成分为Fe2O3、CuO和SiO2,用硫酸溶解,Fe2O3、CuO与硫酸反应而SiO2不反应,Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O、CuO+2H+ = Cu2++H2O,过滤分离,滤渣为SiO2,滤液中含有Fe2(SO4)3、CuSO4及未反应的硫酸,加入铁粉将Fe3+、Cu2+还原为Fe2+、Cu,过滤除Cu和过量Fe、蒸发浓缩、冷却结晶等操作得到FeSO4·7H2O。(1)硫铁矿高温焙烧主要反应生成氧化铁和二氧化硫,根据原子守恒配平书写化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2。
(2)焙烧产生的SO2会污染环境,可用足量氨水吸收,写出离子方程式: 。
(3)试剂X是 (填化学式)。
[解析] (3)加入的试剂X是Fe,铁与硫酸铁反应生成硫酸亚铁,与CuSO4反应生成FeSO4和Cu,离子反应为Fe+2Fe3+ = 3Fe2+、Fe+Cu2+ = Fe2++Cu。
(4)设计实验,检验“还原”得到的溶液是否达标: 。
[解析] (4)铁离子与硫氰根离子发生络合反应生成红色络合物,离子方程式为Fe3++3SCN- ⇌ Fe(SCN)3,检验“还原”得到的溶液是否达标就是看溶液中是否含有铁离子,用KSCN溶液检验是否含有Fe3+,具体操作:取少量溶液于试管中,滴加KSCN溶液,如果溶液不显红色,证明溶液达标。
取少量溶液于试管中,滴加KSCN溶液,如果溶液不显红色,证明溶液达标
(5)从“还原”得到的溶液中获得硫酸亚铁晶体的操作: 、 、过滤、洗涤、干燥。
[解析] (5)从“还原”得到的溶液中获得硫酸亚铁晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
②研究发现,用氧化亚铁硫杆菌(T.f)脱硫,温度过高脱硫效率降低(如图),可能的原因是 。
[解析] ②升高温度,蛋白质变性,细菌失去催化能力,故温度过高脱硫效率降低。
升高温度,蛋白质变性,细菌失去催化能力
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