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2020高考化学刷题冲刺含最新模拟题专题九氧硫及其化合物和环境保护讲义含解析
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专题九 氧、硫及其化合物和环境保护
考点1 硫及其氧化物 硫的氢化物
1.[2018全国卷Ⅰ,27节选,8分]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)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、并再次充入SO2的目的是 。
(2)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL 葡萄酒样品,用0.010 00 mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为 ,该样品中Na2S2O5的残留量为 g·L-1(以SO2计)。
本题以教材之外的物质焦亚硫酸钠的生产工艺为载体进行命题,考查无机化工流程、氧化还原滴定等,体现高考命题的综合性和应用性。本题判断pH=4.1时溶液中的溶质是一大亮点,看似简单,但思维容量非常大,考生若不了解NaHSO3溶液因HSO3-的电离程度大于其水解程度而显酸性,则很容易做错该题。
解题模型:链接素材13
2.[2019北京,28,16分]化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,将足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是 。
②试剂a是 。
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。
(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水)
实验二:验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式: 。
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是 。
(3)根据沉淀F的存在,推测SO42-的产生有两个途径:
途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,SO32-被氧化为SO42-进入D。
实验三:探究SO42-的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有 ;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。作出判断的理由: 。
②实验三的结论: 。
(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是 。
(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和SO42-生成。
(6)根据上述实验所得结论: 。
本题由教材实验浓硫酸与铜反应引出SO2与AgNO3的新颖实验探究,难点在于如何将所学知识进行转化,需注意氧化还原反应原理以及Ag+的氧化性等知识在本题中的应用。试题具有良好的难度梯度,能较好地考查必备知识、关键能力和化学学科核心
素养。
解题模型:链接考法1命题角度2
考点2 硫酸 硫酸盐
3.[2018浙江下半年选考,28,4分]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BaSO4
C.试管Ⅳ中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
(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 。
本题考查SO2的制备与性质探究实验,考查的核心素养是“科学探究与创新意识”。试管Ⅲ中出现浑浊,部分考生可能误认为是生成了BaSO3,由于酸性:H2SO3
考点3 臭氧和过氧化氢 环境保护
4.[2018全国卷Ⅱ,8,6分]研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同 B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂 D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
本题设计新颖,以转化关系图为载体,考查考生的阅读理解能力及利用化学知识解决实际问题的能力。从解题的角度看,氨显然是形成无机颗粒物的反应物,而不是催化剂。在“新高考”中,这类价值取向正确、难度相对较小的试题在化学试卷中出现的比例还会增加。
解题模型:链接考法4命题角度2
考点1 硫及其氧化物 硫的氢化物
考法1 SO2的性质及实验探究
命题角度1 SO2的性质
1 [2017北京,10,6分]根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论不正确的是
溶液
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有氧化性
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
产生的白色沉淀为BaSO4,SO2中硫元素的化合价从+4升高到+6,被Fe3+氧化,体现了SO2的还原性,A项正确。黄色沉淀为硫单质,SO2中硫元素的化合价从+4降低为0,被H2S还原,体现了SO2的氧化性,B项正确。紫色溶液褪色,是因为酸性KMnO4溶液具有强氧化性,能将SO2氧化,自身被还原为无色的Mn2+,体现了SO2的还原性而不是漂白性,C项错误。胶状沉淀为硅酸,发生的反应为SO2+H2O+SiO32-H2SiO3↓+SO32-,原理为强酸制弱酸,因此H2SO3的酸性强于H2SiO3的,D项正确。
C
考点扫描
1.[2019全国卷Ⅲ,12D改编]向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸可制备少量二氧化硫气体( )
2.[2017全国卷Ⅰ,28(1)改编]氢硫酸的还原性强于亚硫酸不能作为比较氢硫酸与亚硫酸酸性强弱的依据( )
3.[2017全国卷Ⅲ,7C]燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放( )
4.[2017全国卷Ⅲ,26(3)改编]为探究硫酸亚铁的分解产物,将硫酸亚铁在N2氛围中加热,实验后反应管中残留固体为红色粉末,将
产生的气体依次通入 、 ,均有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 、 。
提示: 1.√ 2.√ 3.✕ 4.BaCl2溶液 品红溶液 生成白色沉淀 褪色(点拨:红色粉末为Fe2O3,Fe化合价升高,则必有元素化合价降低,应为S,因此生成SO2,2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑)
1. [2015安徽,28改编]某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 mol·L-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组提出了如下假设:
假设一:溶液中的NO3-
假设二:溶液中溶解的O2
(1)该小组设计了3组实验验证。请在下表空白处填写相关实验现象。
实验步骤
实验现象
结论
实验1:在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
假设一成立
实验2:在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol·L-1 Ba(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
实验3:将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液中
假设二成立
(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如图。
实验1中溶液pH变小的原因是 ;V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示) 。
(3)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),写出反应的方程式: 。充分反应后两溶液的pH前者 (填“大于”或“小于”)后者,理由是 。
命题角度2 SO2的性质实验探究
2 已知:2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O↑,如图所示虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物。
回答下列问题:
(1)如果将装置①②③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)如果将装置①②③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)如果将装置①②③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 。
正确解答本题要弄清楚实验装置各部分的作用及排列顺序不可变更的原因。装置①的作用为检验产物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,则无法验证使无水CuSO4变蓝的水蒸气是不是反应的生成物。装置③和装置②的位置也不得变更,因为SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊。故用澄清石灰水来验证CO2前一定要排除SO2的干扰。
(1)SO2、CO2 H2O (2)H2O、SO2 CO2 (3)SO2、CO2 H2O
核心素养对接
核心素养之“证据推理与模型认知”——检验SO2和CO2混合气体中存在CO2的流程模型
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。
2. 某学习小组设计用98%的浓硫酸制取SO2并验证其部分性质的实验装置图如图所示(夹持装置省略)。下列叙述不正确的是( )
A.装置A中发生的离子反应方程式为2H++SO32-SO2↑+H2O
B.若装置B中装有品红溶液,观察到B中溶液红色褪去,则说明SO2具有漂白性
C.若装置B中装有酸性高锰酸钾溶液,观察到B中溶液褪色,则说明SO2具有还原性
D.装置C中产生的白色沉淀为BaSO4
考点2 硫酸 硫酸盐
考法2 浓硫酸的性质
对于浓硫酸,考查的重点是酸性和氧化性,其次是吸水性。
命题角度1 浓硫酸的性质
3 用如图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与结论相符的是
选项
①
②
预测②中现象
实验结论
A
浓硫酸
浓盐酸
产生大量气体
硫酸的酸性比盐酸的强
B
浓硫酸
铜片
铜片溶解,产生气泡,底部产生灰白色粉末
浓硫酸表现酸性和强氧化性
C
浓硫酸
CuSO4·5H2O
固体由蓝色变为白色
浓硫酸具有吸水性,发生物理变化
D
浓硫酸
蔗糖
固体由白色变为黑色海绵状,并有刺激性气味的气体放出
浓硫酸具有脱水性、氧化性
将浓硫酸滴入浓盐酸中,浓硫酸溶解,放出大量的热,促进了氯化氢的逸出,A项错误。浓硫酸与铜反应需在加热条件下进行,B项错误。浓硫酸使胆矾失去结晶水,体现的是浓硫酸的吸水性,该变化为化学变化,C项错误。浓硫酸具有脱水性,可使蔗糖炭化,并放出大量的热,进而与生成的碳单质反应生成SO2,D项正确。
D
考点扫描
1.[2018全国卷Ⅰ,12 改编]CaF2(或KF)可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃( )
2.[2017海南,6B改编]硫化亚铁与浓硫酸混合加热的离子方程式为2H++FeSH2S↑+Fe2+( )
3.[2017海南,7B]碘化钾与浓硫酸反应可制备碘化氢( )
4.[2016全国卷Ⅲ,9A改编]配制稀硫酸时,可先将浓硫酸加入烧杯中,后倒入蒸馏水( )
5.[2014新课标全国卷Ⅰ,13B改编]蔗糖与浓硫酸反应可产生黑色固体和使溴水褪色的气体,则浓硫酸具有脱水性、氧化性( )
提示:1.√ 2.✕ 3.✕ 4.✕ 5.√
命题角度2 SO32-和SO42-的检验
4 [高考组合]下列说法正确的是
A.[2015浙江,8C]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SO42-或SO32-
B.[安徽高考]由矿盐生产食盐,除去SO42-最合适的试剂是 Ba(NO3)2
C.[广东高考改编]用BaCl2溶液和稀盐酸鉴别SO42-与SO32-
D.[山东高考]向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有SO42-
由于加入了Cl-,如果原溶液中无SO42-、SO32-,但存在Ag+,也能生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,A项错误。由矿盐生产食盐,
除去SO42-最合适的试剂为BaCl2,若用Ba(NO3)2会引入杂质NO3-,B项错误。加入盐酸酸化的BaCl2溶液,产生气泡的是SO32-,产生白色沉淀的是SO42-,C项正确。当溶液中含有SO32-时,加入酸化的Ba(NO3)2溶液也会出现白色沉淀,D项错误。
C
考法归纳·应用实践
SO32-的检验方法
SO42-的检验方法
原理
SO32-+Ba2+BaSO3↓,、BaSO3+2H+Ba2++
SO2↑+H2O
Ba2++SO42-BaSO4↓(白色),BaSO4具有不溶于稀盐酸、稀硝酸的性质
方法
取适量待测液于试管中,加入氯化钡(或氯化钙)溶液,有白色沉淀生成;再加入过量盐酸,沉淀溶解,放出无色有刺激性气味且能使澄清石灰水变浑浊的气体(或放出无色有刺激性气味且能使品红溶液褪色的气体)
待测液无现象有白色沉淀生成
注意 检验SO42-时,用盐酸酸化(不能用硝酸、硫酸酸化),防止Ag+、 CO32-、SO32-干扰。所用的钡盐,一般用BaCl2,不用Ba(NO3)2,以免酸性条件下,溶液中的SO32-、HSO3-、SO2等被NO3-氧化为SO42-。
考法3 硫及其化合物之间的转化关系
命题角度 以工艺流程为载体考查硫及其化合物之间的转化
5 [2017浙江下半年选考,27,6分]已知固体Na2SO3受热易分解。实验流程和结果如下:
气体Y是一种纯净物,在标准状况下的密度为1.518 g·L-1。请回答:
(1)气体Y分子的电子式 ,白色沉淀的化学式 。
(2)该流程中Na2SO3受热分解的化学方程式 。
(3)另取固体X试样和Na2SO3混合,加水溶解后与稀盐酸反应,有淡黄色沉淀产生。写出产生淡黄色沉淀的离子方程式 (不考虑空气的影响)。
(1)标准状况下密度为1.518g·L-1的气体Y的摩尔质量M=22.4L·mol-1×1.518g·L-1=34g·mol-1,结合流程图知气体Y为H2S,其电子式为,则固体X中含有Na2S,由此可知隔绝空气加热Na2SO3发生氧化还原反应,Na2S为还原产物,则氧化产物为Na2SO4,结合流程图知白色沉淀的化学式为BaSO4。(2)Na2SO3受热分解的化学方程式为4Na2SO3
Na2S+3Na2SO4。(3)淡黄色沉淀为S,酸性条件下Na2S与Na2SO3发生归中反应生成S:2S2-+SO32-+6H+3S↓+3H2O。
(1) BaSO4 (2)4Na2SO3Na2S+3Na2SO4
(3)2S2-+SO32-+6H+3S↓+3H2O
考法归纳·学习理解
除硫元素外,中学阶段常见的符合ABCD转化关系的还有:
氮元素 N2或NH3NONO2HNO3;
钠元素 NaNa2ONa2O2NaOH;
碳元素 CCOCO2H2CO3。
3. [含硫化合物之间的转化实验]某小组利用下面的装置进行实验,②、③中溶液均足量,操作和现象如下表。
实验
操作
现象
Ⅰ
向盛有Na2S溶液的①中持续通入CO2至过量
②中产生黑色沉淀,溶液的pH降低;
③中产生白色浑浊,该浑浊遇酸冒气泡
Ⅱ
向盛有NaHCO3溶液的①中持续通入H2S气体至过量
现象同实验Ⅰ
资料:CaS遇水完全水解
由上述实验得出的结论不正确的是( )
A.③中白色浑浊是CaCO3
B.②中溶液pH降低的原因是H2S+Cu2+CuS↓+2H+
C.实验Ⅰ①中CO2过量发生的反应是CO2+H2O+S2-CO32-+H2S
D.由实验Ⅰ和Ⅱ不能比较H2CO3和H2S酸性的强弱
考点3 臭氧和过氧化氢 环境保护
考法4 臭氧和过氧化氢 环境保护
命题角度1 过氧化氢的性质
6 [2020福建泉州五校第一次联考]向CuSO4溶液中加入H2O2溶液,很快有大量气体逸出,同时放热,一段时间后,蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O),继续加入H2O2溶液,红色浑浊又变为蓝色溶液,这个反应可以反复多次。下列关于上述过程的说法不正确的是
A.Cu2+是H2O2分解反应的催化剂
B.H2O2既表现出氧化性又表现出还原性
C.Cu2+将H2O2还原为O2
D.发生了反应Cu2O+H2O2+4H+2Cu2++3H2O
向CuSO4溶液中加入H2O2溶液,Cu2+转变为Cu2O,Cu化合价降低,被还原,则H2O2作还原剂,被Cu2+氧化生成O2和H+。继续加入H2O2溶液,Cu2O又转变为Cu2+,Cu化合价升高,被氧化,则H2O2作氧化剂,被Cu2+还原生成H2O,反应为Cu2O+H2O2+4H+2Cu2++3H2O。整个过程中Cu2+先参加反应,后又重新生成,实际为H2O2的分解反应,故Cu2+是H2O2分解反应的催化剂,故A、B、D项正确,C项错误。
C
考法点睛·应用实践
本题以H2O2的分解反应实验为载体,探究分解过程中Cu2+的具体变化,根据“催化剂”的理论模型,推测Cu2+的催化作用,体现了对“证据推理与模型认知”中将化学事实与理论模型之间进行关联与合理匹配素养水平的考查;此外,对反应过程中所涉及的两个氧化还原反应的分析,是对“变化观念与平衡思想”中从原子、分子水平分析化学变化的内因和变化本质的考查。
考点扫描
1.[2019全国卷Ⅲ,12B改编]在过氧化氢溶液中加入少量MnO2可加快氧气的生成速率( )
2.[2018全国卷Ⅱ,13D改编]向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,观察实验现象,可探究浓度对反应速率的影响( )
3.[2016全国卷Ⅱ,28(5)]丁组同学向盛有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,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 ;生成沉淀的原因是 。
4.[2016全国卷Ⅱ,36(5)节选]双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定,该反应的离子方程式为 。
5.[2016全国卷Ⅲ,36(3)改编]利用废铁屑制备聚合硫酸铁的过程中,需要向反应釜中加入氧化剂氧化Fe2+,下列氧化剂中最合适的是 (填标号)。
a.KMnO4 b.Cl2 c.H2O2 d.HNO3
提示:1.√ 2.✕(点拨:NaHSO3+H2O2NaHSO4+H2O,反应无明显现象,无法判断) 3.H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O Fe3+催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动 4.6H++5H2O2+2MnO4-2Mn2++5O2↑+8H2O 5.c(点拨:H2O2不引入其他杂质,无污染)
4.[2020湖北武汉外国语学校模拟]H2O2溶液在医疗、化工生产、军事等方面有广泛的应用,具有还原性、较强的氧化性、不稳定性和酸性。回答下列问题:
(1)H2O2的Ka1=2.0×10-12,Ka2≈1×10-25,写出H2O2的电离方程式 。
(2)过氧化钡(BaO2)与稀硫酸混合可以制备H2O2,反应的离子方程式为 ,从物质分类角度看,过氧化钡(BaO2)除了属于过氧化物外,还属于 。
(3)MnO4-是常见的氧化剂,MnO4-的还原产物与溶液的酸碱性有关,在酸性、中性、碱性溶液中,MnO4-的还原产物分别为Mn2+、MnO2、MnO42-。1 mol H2O2分别在酸性、中性、碱性溶液中与足量的KMnO4反应,还原的MnO4-的物质的量之比为 。
(4)已知反应Ⅰ:2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196 kJ/mol,活化能Ea1=76 kJ/mol,若用I-催化,Ea2=57 kJ/mol。
①在H2O2溶液中加入KI,反应过程中发生I-与IO-之间的转化,分别写出生成IO-(反应Ⅱ)和消耗IO-(反应Ⅲ)的离子反应方程式。
反应Ⅱ: 。
反应Ⅲ: 。
②反应Ⅱ为吸热反应,且反应Ⅱ的反应速率小于反应Ⅲ的反应速率,在图中画出在H2O2溶液中加入KI后,反应过程的能量变化图。
命题角度2 SO2的污染和防治
7 [2019中原名校联考]SO2属于大气污染物,可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染,其反应原理可分为两步,过程如图所示。
下列说法正确的是
A.SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨
B.可用CuSO4溶液检验是否有气体X生成
C.在100~200 ℃时发生的是置换反应
D.工业上可用浓硝酸处理尾气中的SO2
因为酸雨的pH<5.6,所以SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨是错误的,A错误。分析可知气体X为H2S,能与CuSO4溶液反应生成黑色的不溶于水和酸的硫化铜沉淀,所以可用CuSO4溶液检验是否有气体X生成,B正确。在100~200℃时发生的反应为2H2S+SO23S↓+2H2O,不是置换反应,C错误。若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2,会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物),D错误。
B
冲刺双一流
素材13硫代硫酸钠及其他硫的含氧酸盐的性质和用途
1.硫代硫酸钠(Na2S2O3)
(1)制备
①硫化碱法,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+4SO23Na2S2O3+CO2。
②亚硫酸钠法,使沸腾的Na2SO3溶液同硫粉反应,其反应方程式为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+2S2O32-2I-+S4O62-。
②可被Cl2、Br2等氧化为SO42-,如Na2S2O3+4Cl2+5H2ONa2SO4+H2SO4+8HCl。
③可与酸反应,离子方程式为2H++S2O32-S↓+SO2↑+H2O。
④可与一些金属离子形成稳定的配离子,如[Ag(S2O3)2]3-。
2.过二硫酸钠(Na2S2O8)
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S2O82-+2I-2SO42-+I2,5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+。过二硫酸钠不稳定,受热分解生成Na2SO4、SO3和O2。
3.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)
(1)连二亚硫酸钠中S为+3价,在无氧条件下,用锌粉还原亚硫酸氢钠和亚硫酸的混合液可制得连二亚硫酸钠。暴露于空气中,易
被氧气氧化,75 ℃时分解产生SO2并放出大量的热。吸收空气中氧气的化学方程式:2Na2S2O4+ O2+2H2O4NaHSO3或Na2S2O4+ O2+H2ONaHSO3+ NaHSO4。
(2)连二亚硫酸钠在水溶液中不稳定,有极强的还原性,能将I2、Cu+、Ag+还原,能被空气中的氧气氧化。
4.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)
焦亚硫酸钠又称二硫五氧酸钠。露置于空气中,极易氧化变质。
(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+2HCl2NaCl+2SO2↑+H2O。
②强还原性,如Na2S2O5+2I2+3H2O2NaHSO4+4HI。
考点扫描
1.[2019全国卷Ⅱ,10C改编]向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸,有刺激性气味气体产生,溶液变浑浊( )
2.[2018全国卷Ⅲ,26改编]取少量市售硫代硫酸钠样品,加入除氧蒸馏水,固体完全溶解得无色澄清溶液,再加入过量稀盐酸,现象为 ,有刺激性气体产生。
3.[2017全国卷Ⅱ,28改编]用标准Na2S2O3溶液滴定I2的离子方程式为 。
提示:1.√ 2.出现乳黄色浑浊(点拨:发生反应2H++S2O32-S↓+SO2↑+H2O) 3.I2+2S2O32-2I-+S4O62-
5. [与亚硫酸钠有关的定量实验]Na2SO3易被空气中的氧气氧化生成Na2SO4而变质,现有Na2SO3样品a g,为了测定其中Na2SO3的质量分数,设计了如下方案,其中明显不合理的是( )
A.将样品与足量稀硫酸充分反应,生成的全部气体依次通过盛有浓硫酸的洗气瓶、盛有碱石灰的干燥管Ⅰ、盛有碱石灰的干燥管Ⅱ,测得干燥管Ⅰ质量增加b g
B.将样品与足量稀硫酸充分反应后,再加入足量BaCl2溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称重为d g
C.向样品中加入足量H2O2溶液,再加入足量BaCl2溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称重为c g
D.将样品配制成溶液V1 L,取其中25.00 mL用标准酸性KMnO4溶液滴定,消耗标准酸性KMnO4溶液V2 mL
6. [2016江苏,21B,12分]焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的抗氧化剂,在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量Na2S2O5的方法:在不断搅拌下,控制反应温度在40 ℃左右,向Na2CO3 过饱和溶液中通入SO2,实验装置如图所示。
当溶液pH 约为4 时,停止反应,在20 ℃左右静置结晶。生成Na2S2O5的化学方程式为
2NaHSO3Na2S2O5+H2O
(1)SO2与Na2CO3 溶液反应生成NaHSO3 和CO2,其离子方程式为 。
(2)装置Y 的作用是 。
(3)析出固体的反应液经减压抽滤、洗涤、25 ℃~30 ℃干燥,可获得Na2S2O5固体。
①组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、
和抽气泵。
②依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5 固体。用饱和SO2 水溶液洗涤的目的是 。
(4)实验制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4,其可能的原因是 。
素材14Se、SeO2、H2SeO3的性质
硒及其化合物的性质与硫及其化合物的类似。
1.单质硒及其氢化物在空气中燃烧可得到SeO2。
2.SeO2的氧化性比SO2的强,属于中等强度的氧化剂,可氧化H2S、NH3等:SeO2+2H2SSe+S+2H2O;3SeO2+4NH33Se+2N2+6H2O。
3.亚硒酸可作氧化剂,能氧化SO2,H2SeO3+2SO2+H2O2H2SO4+Se↓,但遇到强氧化剂时表现还原性,可被氧化成硒酸,H2SeO3+Cl2+H2OH2SeO4+2HCl。
考点扫描
[2017全国卷Ⅱ,7D]硒是人体必需的微量元素,但不宜摄入过多( )
提示:√
7. [2019北京丰台区二模]硒是动物和人体所必需的微量元素之一,也是一种重要的工业原料。硒在自然界中稀少而分散,常从精炼铜的阳极泥中提取硒。
(1)粗铜精炼时,通常用精铜作 (填“阴”或“阳”)极。
(2)硒在元素周期表中的位置如图所示。
①Se原子结构示意图可表示为 。
②从原子结构角度解释硫元素与硒元素性质相似与不同的原因: 。
(3)阳极泥中的硒主要以Se和CuSe的形式存在,工业上常用硫酸化焙烧法提取硒,主要步骤如下:
i.将含硒阳极泥与浓硫酸混合焙烧,产生SO2、SeO2的混合气体。
ii.用水吸收i中混合气体,可得Se固体。
①请写出CuSe与浓H2SO4反应的化学方程式: 。
②采用该方法,尾气中含有少量SeO2,可用NaOH溶液吸收,二者反应生成一种盐,该盐的化学式为 。
③写出步骤ii中反应的化学方程式: 。
(4)下列说法合理的是 (填标号)。
a.SeO2既有氧化性又有还原性,其还原性比SO2的强
b.浓硒酸可能具有强氧化性、脱水性
c.热稳定性:H2Se
1.氯化亚砜(SOCl2)
(1)制备:SOCl2的结构式为,其工业制备原理为SO3+SCl2SOCl2+SO2↑。
(2)性质
①不稳定,受热分解生成氯气、二氧化硫和一氯化硫。
②遇水剧烈反应:SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑。
③与碱反应:SOCl2+4NaOHNa2SO3+2NaCl+2H2O。
④与醇反应:2ROH+SOCl22RCl+SO2↑+H2O。
⑤与Li反应制备电池:4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。
2.二氯化二硫(S2Cl2)
(1)制备:由熔融硫经直接氯化后得到S2Cl2。
(2)性质:S2Cl2分子结构与H2O2相似,在空气中发烟,可与水发生反应生成SO2、S和HCl:2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HCl。
8. SOCl2是一种重要的化学试剂,遇水分解,主要用于有机合成工业中。一种制备SOCl2的常用方法是 SO3+SCl2SOCl2+SO2↑,其模拟装置如图所示(夹持装置略去)。
各物质的部分性质如表所示。
物质
SO3
SCl2
SO2
SOCl2
熔点
16.8 ℃
-78 ℃
-75.5 ℃
-105 ℃
沸点
44.8 ℃
59 ℃
-10 ℃
78.8 ℃
颜色
无色
红棕色
无色
无色
备注
不稳定
不稳定,140 ℃以上分解
下列说法错误的是( )
A.A装置中的橡胶软管起到平衡压强的作用
B.当A装置的反应器中颜色由红棕色变为无色时,说明反应完成,停止滴加SO3
C.D装置中出现白色沉淀可验证反应生成了SO2
D.B装置中所盛药品是碱石灰
考点1 硫及其氧化物 硫的氢化物
1.[2018全国卷Ⅰ,27节选,8分]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)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、并再次充入SO2的目的是 。
(2)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL 葡萄酒样品,用0.010 00 mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为 ,该样品中Na2S2O5的残留量为 g·L-1(以SO2计)。
本题以教材之外的物质焦亚硫酸钠的生产工艺为载体进行命题,考查无机化工流程、氧化还原滴定等,体现高考命题的综合性和应用性。本题判断pH=4.1时溶液中的溶质是一大亮点,看似简单,但思维容量非常大,考生若不了解NaHSO3溶液因HSO3-的电离程度大于其水解程度而显酸性,则很容易做错该题。
解题模型:链接素材13
2.[2019北京,28,16分]化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,将足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是 。
②试剂a是 。
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。
(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水)
实验二:验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式: 。
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是 。
(3)根据沉淀F的存在,推测SO42-的产生有两个途径:
途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,SO32-被氧化为SO42-进入D。
实验三:探究SO42-的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有 ;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。作出判断的理由: 。
②实验三的结论: 。
(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是 。
(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和SO42-生成。
(6)根据上述实验所得结论: 。
本题由教材实验浓硫酸与铜反应引出SO2与AgNO3的新颖实验探究,难点在于如何将所学知识进行转化,需注意氧化还原反应原理以及Ag+的氧化性等知识在本题中的应用。试题具有良好的难度梯度,能较好地考查必备知识、关键能力和化学学科核心
素养。
解题模型:链接考法1命题角度2
考点2 硫酸 硫酸盐
3.[2018浙江下半年选考,28,4分]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BaSO4
C.试管Ⅳ中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
(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 。
本题考查SO2的制备与性质探究实验,考查的核心素养是“科学探究与创新意识”。试管Ⅲ中出现浑浊,部分考生可能误认为是生成了BaSO3,由于酸性:H2SO3
考点3 臭氧和过氧化氢 环境保护
4.[2018全国卷Ⅱ,8,6分]研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同 B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂 D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
本题设计新颖,以转化关系图为载体,考查考生的阅读理解能力及利用化学知识解决实际问题的能力。从解题的角度看,氨显然是形成无机颗粒物的反应物,而不是催化剂。在“新高考”中,这类价值取向正确、难度相对较小的试题在化学试卷中出现的比例还会增加。
解题模型:链接考法4命题角度2
考点1 硫及其氧化物 硫的氢化物
考法1 SO2的性质及实验探究
命题角度1 SO2的性质
1 [2017北京,10,6分]根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论不正确的是
溶液
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有氧化性
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
产生的白色沉淀为BaSO4,SO2中硫元素的化合价从+4升高到+6,被Fe3+氧化,体现了SO2的还原性,A项正确。黄色沉淀为硫单质,SO2中硫元素的化合价从+4降低为0,被H2S还原,体现了SO2的氧化性,B项正确。紫色溶液褪色,是因为酸性KMnO4溶液具有强氧化性,能将SO2氧化,自身被还原为无色的Mn2+,体现了SO2的还原性而不是漂白性,C项错误。胶状沉淀为硅酸,发生的反应为SO2+H2O+SiO32-H2SiO3↓+SO32-,原理为强酸制弱酸,因此H2SO3的酸性强于H2SiO3的,D项正确。
C
考点扫描
1.[2019全国卷Ⅲ,12D改编]向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸可制备少量二氧化硫气体( )
2.[2017全国卷Ⅰ,28(1)改编]氢硫酸的还原性强于亚硫酸不能作为比较氢硫酸与亚硫酸酸性强弱的依据( )
3.[2017全国卷Ⅲ,7C]燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放( )
4.[2017全国卷Ⅲ,26(3)改编]为探究硫酸亚铁的分解产物,将硫酸亚铁在N2氛围中加热,实验后反应管中残留固体为红色粉末,将
产生的气体依次通入 、 ,均有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 、 。
提示: 1.√ 2.√ 3.✕ 4.BaCl2溶液 品红溶液 生成白色沉淀 褪色(点拨:红色粉末为Fe2O3,Fe化合价升高,则必有元素化合价降低,应为S,因此生成SO2,2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑)
1. [2015安徽,28改编]某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 mol·L-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组提出了如下假设:
假设一:溶液中的NO3-
假设二:溶液中溶解的O2
(1)该小组设计了3组实验验证。请在下表空白处填写相关实验现象。
实验步骤
实验现象
结论
实验1:在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
假设一成立
实验2:在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol·L-1 Ba(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体
实验3:将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液中
假设二成立
(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如图。
实验1中溶液pH变小的原因是 ;V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示) 。
(3)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),写出反应的方程式: 。充分反应后两溶液的pH前者 (填“大于”或“小于”)后者,理由是 。
命题角度2 SO2的性质实验探究
2 已知:2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O↑,如图所示虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物。
回答下列问题:
(1)如果将装置①②③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)如果将装置①②③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)如果将装置①②③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 。
正确解答本题要弄清楚实验装置各部分的作用及排列顺序不可变更的原因。装置①的作用为检验产物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,则无法验证使无水CuSO4变蓝的水蒸气是不是反应的生成物。装置③和装置②的位置也不得变更,因为SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊。故用澄清石灰水来验证CO2前一定要排除SO2的干扰。
(1)SO2、CO2 H2O (2)H2O、SO2 CO2 (3)SO2、CO2 H2O
核心素养对接
核心素养之“证据推理与模型认知”——检验SO2和CO2混合气体中存在CO2的流程模型
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。
2. 某学习小组设计用98%的浓硫酸制取SO2并验证其部分性质的实验装置图如图所示(夹持装置省略)。下列叙述不正确的是( )
A.装置A中发生的离子反应方程式为2H++SO32-SO2↑+H2O
B.若装置B中装有品红溶液,观察到B中溶液红色褪去,则说明SO2具有漂白性
C.若装置B中装有酸性高锰酸钾溶液,观察到B中溶液褪色,则说明SO2具有还原性
D.装置C中产生的白色沉淀为BaSO4
考点2 硫酸 硫酸盐
考法2 浓硫酸的性质
对于浓硫酸,考查的重点是酸性和氧化性,其次是吸水性。
命题角度1 浓硫酸的性质
3 用如图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与结论相符的是
选项
①
②
预测②中现象
实验结论
A
浓硫酸
浓盐酸
产生大量气体
硫酸的酸性比盐酸的强
B
浓硫酸
铜片
铜片溶解,产生气泡,底部产生灰白色粉末
浓硫酸表现酸性和强氧化性
C
浓硫酸
CuSO4·5H2O
固体由蓝色变为白色
浓硫酸具有吸水性,发生物理变化
D
浓硫酸
蔗糖
固体由白色变为黑色海绵状,并有刺激性气味的气体放出
浓硫酸具有脱水性、氧化性
将浓硫酸滴入浓盐酸中,浓硫酸溶解,放出大量的热,促进了氯化氢的逸出,A项错误。浓硫酸与铜反应需在加热条件下进行,B项错误。浓硫酸使胆矾失去结晶水,体现的是浓硫酸的吸水性,该变化为化学变化,C项错误。浓硫酸具有脱水性,可使蔗糖炭化,并放出大量的热,进而与生成的碳单质反应生成SO2,D项正确。
D
考点扫描
1.[2018全国卷Ⅰ,12 改编]CaF2(或KF)可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃( )
2.[2017海南,6B改编]硫化亚铁与浓硫酸混合加热的离子方程式为2H++FeSH2S↑+Fe2+( )
3.[2017海南,7B]碘化钾与浓硫酸反应可制备碘化氢( )
4.[2016全国卷Ⅲ,9A改编]配制稀硫酸时,可先将浓硫酸加入烧杯中,后倒入蒸馏水( )
5.[2014新课标全国卷Ⅰ,13B改编]蔗糖与浓硫酸反应可产生黑色固体和使溴水褪色的气体,则浓硫酸具有脱水性、氧化性( )
提示:1.√ 2.✕ 3.✕ 4.✕ 5.√
命题角度2 SO32-和SO42-的检验
4 [高考组合]下列说法正确的是
A.[2015浙江,8C]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SO42-或SO32-
B.[安徽高考]由矿盐生产食盐,除去SO42-最合适的试剂是 Ba(NO3)2
C.[广东高考改编]用BaCl2溶液和稀盐酸鉴别SO42-与SO32-
D.[山东高考]向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有SO42-
由于加入了Cl-,如果原溶液中无SO42-、SO32-,但存在Ag+,也能生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,A项错误。由矿盐生产食盐,
除去SO42-最合适的试剂为BaCl2,若用Ba(NO3)2会引入杂质NO3-,B项错误。加入盐酸酸化的BaCl2溶液,产生气泡的是SO32-,产生白色沉淀的是SO42-,C项正确。当溶液中含有SO32-时,加入酸化的Ba(NO3)2溶液也会出现白色沉淀,D项错误。
C
考法归纳·应用实践
SO32-的检验方法
SO42-的检验方法
原理
SO32-+Ba2+BaSO3↓,、BaSO3+2H+Ba2++
SO2↑+H2O
Ba2++SO42-BaSO4↓(白色),BaSO4具有不溶于稀盐酸、稀硝酸的性质
方法
取适量待测液于试管中,加入氯化钡(或氯化钙)溶液,有白色沉淀生成;再加入过量盐酸,沉淀溶解,放出无色有刺激性气味且能使澄清石灰水变浑浊的气体(或放出无色有刺激性气味且能使品红溶液褪色的气体)
待测液无现象有白色沉淀生成
注意 检验SO42-时,用盐酸酸化(不能用硝酸、硫酸酸化),防止Ag+、 CO32-、SO32-干扰。所用的钡盐,一般用BaCl2,不用Ba(NO3)2,以免酸性条件下,溶液中的SO32-、HSO3-、SO2等被NO3-氧化为SO42-。
考法3 硫及其化合物之间的转化关系
命题角度 以工艺流程为载体考查硫及其化合物之间的转化
5 [2017浙江下半年选考,27,6分]已知固体Na2SO3受热易分解。实验流程和结果如下:
气体Y是一种纯净物,在标准状况下的密度为1.518 g·L-1。请回答:
(1)气体Y分子的电子式 ,白色沉淀的化学式 。
(2)该流程中Na2SO3受热分解的化学方程式 。
(3)另取固体X试样和Na2SO3混合,加水溶解后与稀盐酸反应,有淡黄色沉淀产生。写出产生淡黄色沉淀的离子方程式 (不考虑空气的影响)。
(1)标准状况下密度为1.518g·L-1的气体Y的摩尔质量M=22.4L·mol-1×1.518g·L-1=34g·mol-1,结合流程图知气体Y为H2S,其电子式为,则固体X中含有Na2S,由此可知隔绝空气加热Na2SO3发生氧化还原反应,Na2S为还原产物,则氧化产物为Na2SO4,结合流程图知白色沉淀的化学式为BaSO4。(2)Na2SO3受热分解的化学方程式为4Na2SO3
Na2S+3Na2SO4。(3)淡黄色沉淀为S,酸性条件下Na2S与Na2SO3发生归中反应生成S:2S2-+SO32-+6H+3S↓+3H2O。
(1) BaSO4 (2)4Na2SO3Na2S+3Na2SO4
(3)2S2-+SO32-+6H+3S↓+3H2O
考法归纳·学习理解
除硫元素外,中学阶段常见的符合ABCD转化关系的还有:
氮元素 N2或NH3NONO2HNO3;
钠元素 NaNa2ONa2O2NaOH;
碳元素 CCOCO2H2CO3。
3. [含硫化合物之间的转化实验]某小组利用下面的装置进行实验,②、③中溶液均足量,操作和现象如下表。
实验
操作
现象
Ⅰ
向盛有Na2S溶液的①中持续通入CO2至过量
②中产生黑色沉淀,溶液的pH降低;
③中产生白色浑浊,该浑浊遇酸冒气泡
Ⅱ
向盛有NaHCO3溶液的①中持续通入H2S气体至过量
现象同实验Ⅰ
资料:CaS遇水完全水解
由上述实验得出的结论不正确的是( )
A.③中白色浑浊是CaCO3
B.②中溶液pH降低的原因是H2S+Cu2+CuS↓+2H+
C.实验Ⅰ①中CO2过量发生的反应是CO2+H2O+S2-CO32-+H2S
D.由实验Ⅰ和Ⅱ不能比较H2CO3和H2S酸性的强弱
考点3 臭氧和过氧化氢 环境保护
考法4 臭氧和过氧化氢 环境保护
命题角度1 过氧化氢的性质
6 [2020福建泉州五校第一次联考]向CuSO4溶液中加入H2O2溶液,很快有大量气体逸出,同时放热,一段时间后,蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O),继续加入H2O2溶液,红色浑浊又变为蓝色溶液,这个反应可以反复多次。下列关于上述过程的说法不正确的是
A.Cu2+是H2O2分解反应的催化剂
B.H2O2既表现出氧化性又表现出还原性
C.Cu2+将H2O2还原为O2
D.发生了反应Cu2O+H2O2+4H+2Cu2++3H2O
向CuSO4溶液中加入H2O2溶液,Cu2+转变为Cu2O,Cu化合价降低,被还原,则H2O2作还原剂,被Cu2+氧化生成O2和H+。继续加入H2O2溶液,Cu2O又转变为Cu2+,Cu化合价升高,被氧化,则H2O2作氧化剂,被Cu2+还原生成H2O,反应为Cu2O+H2O2+4H+2Cu2++3H2O。整个过程中Cu2+先参加反应,后又重新生成,实际为H2O2的分解反应,故Cu2+是H2O2分解反应的催化剂,故A、B、D项正确,C项错误。
C
考法点睛·应用实践
本题以H2O2的分解反应实验为载体,探究分解过程中Cu2+的具体变化,根据“催化剂”的理论模型,推测Cu2+的催化作用,体现了对“证据推理与模型认知”中将化学事实与理论模型之间进行关联与合理匹配素养水平的考查;此外,对反应过程中所涉及的两个氧化还原反应的分析,是对“变化观念与平衡思想”中从原子、分子水平分析化学变化的内因和变化本质的考查。
考点扫描
1.[2019全国卷Ⅲ,12B改编]在过氧化氢溶液中加入少量MnO2可加快氧气的生成速率( )
2.[2018全国卷Ⅱ,13D改编]向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,观察实验现象,可探究浓度对反应速率的影响( )
3.[2016全国卷Ⅱ,28(5)]丁组同学向盛有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,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 ;生成沉淀的原因是 。
4.[2016全国卷Ⅱ,36(5)节选]双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定,该反应的离子方程式为 。
5.[2016全国卷Ⅲ,36(3)改编]利用废铁屑制备聚合硫酸铁的过程中,需要向反应釜中加入氧化剂氧化Fe2+,下列氧化剂中最合适的是 (填标号)。
a.KMnO4 b.Cl2 c.H2O2 d.HNO3
提示:1.√ 2.✕(点拨:NaHSO3+H2O2NaHSO4+H2O,反应无明显现象,无法判断) 3.H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O Fe3+催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动 4.6H++5H2O2+2MnO4-2Mn2++5O2↑+8H2O 5.c(点拨:H2O2不引入其他杂质,无污染)
4.[2020湖北武汉外国语学校模拟]H2O2溶液在医疗、化工生产、军事等方面有广泛的应用,具有还原性、较强的氧化性、不稳定性和酸性。回答下列问题:
(1)H2O2的Ka1=2.0×10-12,Ka2≈1×10-25,写出H2O2的电离方程式 。
(2)过氧化钡(BaO2)与稀硫酸混合可以制备H2O2,反应的离子方程式为 ,从物质分类角度看,过氧化钡(BaO2)除了属于过氧化物外,还属于 。
(3)MnO4-是常见的氧化剂,MnO4-的还原产物与溶液的酸碱性有关,在酸性、中性、碱性溶液中,MnO4-的还原产物分别为Mn2+、MnO2、MnO42-。1 mol H2O2分别在酸性、中性、碱性溶液中与足量的KMnO4反应,还原的MnO4-的物质的量之比为 。
(4)已知反应Ⅰ:2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196 kJ/mol,活化能Ea1=76 kJ/mol,若用I-催化,Ea2=57 kJ/mol。
①在H2O2溶液中加入KI,反应过程中发生I-与IO-之间的转化,分别写出生成IO-(反应Ⅱ)和消耗IO-(反应Ⅲ)的离子反应方程式。
反应Ⅱ: 。
反应Ⅲ: 。
②反应Ⅱ为吸热反应,且反应Ⅱ的反应速率小于反应Ⅲ的反应速率,在图中画出在H2O2溶液中加入KI后,反应过程的能量变化图。
命题角度2 SO2的污染和防治
7 [2019中原名校联考]SO2属于大气污染物,可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染,其反应原理可分为两步,过程如图所示。
下列说法正确的是
A.SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨
B.可用CuSO4溶液检验是否有气体X生成
C.在100~200 ℃时发生的是置换反应
D.工业上可用浓硝酸处理尾气中的SO2
因为酸雨的pH<5.6,所以SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨是错误的,A错误。分析可知气体X为H2S,能与CuSO4溶液反应生成黑色的不溶于水和酸的硫化铜沉淀,所以可用CuSO4溶液检验是否有气体X生成,B正确。在100~200℃时发生的反应为2H2S+SO23S↓+2H2O,不是置换反应,C错误。若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2,会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物),D错误。
B
冲刺双一流
素材13硫代硫酸钠及其他硫的含氧酸盐的性质和用途
1.硫代硫酸钠(Na2S2O3)
(1)制备
①硫化碱法,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+4SO23Na2S2O3+CO2。
②亚硫酸钠法,使沸腾的Na2SO3溶液同硫粉反应,其反应方程式为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+2S2O32-2I-+S4O62-。
②可被Cl2、Br2等氧化为SO42-,如Na2S2O3+4Cl2+5H2ONa2SO4+H2SO4+8HCl。
③可与酸反应,离子方程式为2H++S2O32-S↓+SO2↑+H2O。
④可与一些金属离子形成稳定的配离子,如[Ag(S2O3)2]3-。
2.过二硫酸钠(Na2S2O8)
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S2O82-+2I-2SO42-+I2,5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+。过二硫酸钠不稳定,受热分解生成Na2SO4、SO3和O2。
3.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)
(1)连二亚硫酸钠中S为+3价,在无氧条件下,用锌粉还原亚硫酸氢钠和亚硫酸的混合液可制得连二亚硫酸钠。暴露于空气中,易
被氧气氧化,75 ℃时分解产生SO2并放出大量的热。吸收空气中氧气的化学方程式:2Na2S2O4+ O2+2H2O4NaHSO3或Na2S2O4+ O2+H2ONaHSO3+ NaHSO4。
(2)连二亚硫酸钠在水溶液中不稳定,有极强的还原性,能将I2、Cu+、Ag+还原,能被空气中的氧气氧化。
4.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)
焦亚硫酸钠又称二硫五氧酸钠。露置于空气中,极易氧化变质。
(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+2HCl2NaCl+2SO2↑+H2O。
②强还原性,如Na2S2O5+2I2+3H2O2NaHSO4+4HI。
考点扫描
1.[2019全国卷Ⅱ,10C改编]向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸,有刺激性气味气体产生,溶液变浑浊( )
2.[2018全国卷Ⅲ,26改编]取少量市售硫代硫酸钠样品,加入除氧蒸馏水,固体完全溶解得无色澄清溶液,再加入过量稀盐酸,现象为 ,有刺激性气体产生。
3.[2017全国卷Ⅱ,28改编]用标准Na2S2O3溶液滴定I2的离子方程式为 。
提示:1.√ 2.出现乳黄色浑浊(点拨:发生反应2H++S2O32-S↓+SO2↑+H2O) 3.I2+2S2O32-2I-+S4O62-
5. [与亚硫酸钠有关的定量实验]Na2SO3易被空气中的氧气氧化生成Na2SO4而变质,现有Na2SO3样品a g,为了测定其中Na2SO3的质量分数,设计了如下方案,其中明显不合理的是( )
A.将样品与足量稀硫酸充分反应,生成的全部气体依次通过盛有浓硫酸的洗气瓶、盛有碱石灰的干燥管Ⅰ、盛有碱石灰的干燥管Ⅱ,测得干燥管Ⅰ质量增加b g
B.将样品与足量稀硫酸充分反应后,再加入足量BaCl2溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称重为d g
C.向样品中加入足量H2O2溶液,再加入足量BaCl2溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称重为c g
D.将样品配制成溶液V1 L,取其中25.00 mL用标准酸性KMnO4溶液滴定,消耗标准酸性KMnO4溶液V2 mL
6. [2016江苏,21B,12分]焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的抗氧化剂,在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量Na2S2O5的方法:在不断搅拌下,控制反应温度在40 ℃左右,向Na2CO3 过饱和溶液中通入SO2,实验装置如图所示。
当溶液pH 约为4 时,停止反应,在20 ℃左右静置结晶。生成Na2S2O5的化学方程式为
2NaHSO3Na2S2O5+H2O
(1)SO2与Na2CO3 溶液反应生成NaHSO3 和CO2,其离子方程式为 。
(2)装置Y 的作用是 。
(3)析出固体的反应液经减压抽滤、洗涤、25 ℃~30 ℃干燥,可获得Na2S2O5固体。
①组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、
和抽气泵。
②依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5 固体。用饱和SO2 水溶液洗涤的目的是 。
(4)实验制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4,其可能的原因是 。
素材14Se、SeO2、H2SeO3的性质
硒及其化合物的性质与硫及其化合物的类似。
1.单质硒及其氢化物在空气中燃烧可得到SeO2。
2.SeO2的氧化性比SO2的强,属于中等强度的氧化剂,可氧化H2S、NH3等:SeO2+2H2SSe+S+2H2O;3SeO2+4NH33Se+2N2+6H2O。
3.亚硒酸可作氧化剂,能氧化SO2,H2SeO3+2SO2+H2O2H2SO4+Se↓,但遇到强氧化剂时表现还原性,可被氧化成硒酸,H2SeO3+Cl2+H2OH2SeO4+2HCl。
考点扫描
[2017全国卷Ⅱ,7D]硒是人体必需的微量元素,但不宜摄入过多( )
提示:√
7. [2019北京丰台区二模]硒是动物和人体所必需的微量元素之一,也是一种重要的工业原料。硒在自然界中稀少而分散,常从精炼铜的阳极泥中提取硒。
(1)粗铜精炼时,通常用精铜作 (填“阴”或“阳”)极。
(2)硒在元素周期表中的位置如图所示。
①Se原子结构示意图可表示为 。
②从原子结构角度解释硫元素与硒元素性质相似与不同的原因: 。
(3)阳极泥中的硒主要以Se和CuSe的形式存在,工业上常用硫酸化焙烧法提取硒,主要步骤如下:
i.将含硒阳极泥与浓硫酸混合焙烧,产生SO2、SeO2的混合气体。
ii.用水吸收i中混合气体,可得Se固体。
①请写出CuSe与浓H2SO4反应的化学方程式: 。
②采用该方法,尾气中含有少量SeO2,可用NaOH溶液吸收,二者反应生成一种盐,该盐的化学式为 。
③写出步骤ii中反应的化学方程式: 。
(4)下列说法合理的是 (填标号)。
a.SeO2既有氧化性又有还原性,其还原性比SO2的强
b.浓硒酸可能具有强氧化性、脱水性
c.热稳定性:H2Se
1.氯化亚砜(SOCl2)
(1)制备:SOCl2的结构式为,其工业制备原理为SO3+SCl2SOCl2+SO2↑。
(2)性质
①不稳定,受热分解生成氯气、二氧化硫和一氯化硫。
②遇水剧烈反应:SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑。
③与碱反应:SOCl2+4NaOHNa2SO3+2NaCl+2H2O。
④与醇反应:2ROH+SOCl22RCl+SO2↑+H2O。
⑤与Li反应制备电池:4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。
2.二氯化二硫(S2Cl2)
(1)制备:由熔融硫经直接氯化后得到S2Cl2。
(2)性质:S2Cl2分子结构与H2O2相似,在空气中发烟,可与水发生反应生成SO2、S和HCl:2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HCl。
8. SOCl2是一种重要的化学试剂,遇水分解,主要用于有机合成工业中。一种制备SOCl2的常用方法是 SO3+SCl2SOCl2+SO2↑,其模拟装置如图所示(夹持装置略去)。
各物质的部分性质如表所示。
物质
SO3
SCl2
SO2
SOCl2
熔点
16.8 ℃
-78 ℃
-75.5 ℃
-105 ℃
沸点
44.8 ℃
59 ℃
-10 ℃
78.8 ℃
颜色
无色
红棕色
无色
无色
备注
不稳定
不稳定,140 ℃以上分解
下列说法错误的是( )
A.A装置中的橡胶软管起到平衡压强的作用
B.当A装置的反应器中颜色由红棕色变为无色时,说明反应完成,停止滴加SO3
C.D装置中出现白色沉淀可验证反应生成了SO2
D.B装置中所盛药品是碱石灰
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