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2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用:第四章非金属及其重要化合物第3节 硫及其重要化合物
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第3节 硫及其重要化合物
【考纲要求】
了解硫元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。 了解硫元素单质及其重要化合物对环境的影响。 以上各部分知识的综合应用。
考点一 硫及其氧化物的性质和应用
1.硫单质
(1)硫元素存在形态
①游离态:硫单质俗称硫黄,主要存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
②化合态:主要以硫化物和硫酸盐的形式存在,有关化学式如下:
硫铁矿
黄铜矿
石膏
芒硝
FeS2
CuFeS2
CaSO4·2H2O
Na2SO4·10H2O
(2)硫的物理性质
色态
溶解性
黄色晶体
不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2
(3)硫的化学性质
①与金属反应表现氧化性
②与非金属反应
③与强氧化剂反应(如浓硫酸):S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O,表现还原性。
2.二氧化硫(SO2)
(1)物理性质
SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体,是大气污染物之一;易溶于水,通常状况下,1体积水溶解约40体积SO2。
(2)化学性质
按要求完成下列方程式:
②氧化性(如与H2S溶液反应):
SO2+2H2S===3S↓+2H2O
③还原性
④漂白性:可使品红溶液等有机色质褪色,生成不稳定的化合物。
3.SO2与HClO、H2O2、Na2O2、O3、活性炭漂白原理的比较
物质
SO2
HClO、H2O2、Na2O2、O3
活性炭
漂白原理
与有色物质结合生成无色物质
将有色物质氧化为无色物质
吸附有色物质
变化类型
化学变化
化学变化
物理变化
是否可逆
可逆,加热或久置后恢复原来颜色
不可逆,加热或久置后不恢复原来颜色
—
漂白对象
有色的有机物,不能漂白指示剂
有色的有机物和指示剂
有机色质
4.三氧化硫(SO3)
SO3在标准状况下为无色、针状晶体,能与水反应:SO3+H2O===H2SO4,放出大量的热,SO3是酸性氧化物,它跟碱性氧化物或碱都能反应生成硫酸盐。
5.硫的氧化物的污染与治理
(1)来源:含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。
(2)危害:危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)。
(3)治理:燃煤脱硫,改进燃烧技术。
(4)硫酸型酸雨的形成途径有两个
途径1:空气中飘尘的催化作用,使2SO2+O22SO3、SO3+H2O===H2SO4。
途径2:SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。
1.硫在空气中燃烧生成SO2而在纯氧中燃烧生成SO3( )
2.硫和氯气与铁反应后铁元素的价态相同( )
3.实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉处理( )
4.试管壁上沾有单质硫时,可用CS2或热强碱液洗涤( )
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( )
答案:1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.×
题组一 考查二氧化硫性质的多重性
1.关于SO2的叙述中正确的是( )
A.燃煤时加入石灰石减少SO2排放的化学方程式为
2CaCO3+2SO2+O22CaSO3+2CO2
B.SO2是酸性氧化物,溶于水得稳定的亚硫酸
C.SO2气体通入NaOH溶液一定得到Na2SO3
D.SO2通入CuSO4与NaCl的混合溶液中产生白色沉淀(CuCl),体现SO2的还原性
解析:选D。A项,有氧气参加反应,应生成CaSO4,错误;B项,亚硫酸不稳定易分解,错误;C项,通入SO2的量不同,产物可能是Na2SO3,也可能是NaHSO3,还可能是二者的混合物,错误;D项,生成CuCl白色沉淀,铜的化合价降低,必然有一种元素的化合价升高,只能是SO2中+4价的硫被氧化,正确。
2.下列说法正确的是( )
A.SO2能使品红溶液、溴水和酸性KMnO4溶液褪色,是因为SO2具有漂白性
B.SO2、Cl2都可用于漂白物质,将等物质的量的两种气体同时作用于潮湿的有色物质时,可增强漂白效果
C.活性炭使有色物质褪色是利用了碳单质的还原性,使有色物质发生了还原反应
D.SO2使品红溶液褪色后,将褪色后的溶液加热,溶液重新变为红色
解析:选D。使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2的还原性,A项错;当SO2与Cl2按1∶1通入时,发生反应:SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4,失去了漂白性,B项错;活性炭的吸附作用使有色物质褪色,C项错;由于SO2与品红生成的无色物质不稳定,加热时又生成了品红,故又变为红色,D项正确。
3.在BaCl2溶液中通入SO2气体,未见沉淀生成,若再通入下列四种气体:①Cl2 ②NH3 ③NO2 ④H2S,均会产生沉淀。
回答下列问题:
(1)通入四种气体时产生的沉淀分别是
①______________________;②__________________________;
③______________________;④__________________________。
(2)用方程式表示①和④产生沉淀的原因
①_______________________________________________________________________;
④_______________________________________________________________________。
答案:(1)①BaSO4 ②BaSO3 ③BaSO4 ④S
(2)①SO2+Cl2+2H2O===SO+2Cl-+4H+、SO+Ba2+===BaSO4↓(或SO2+Cl2+2H2O+Ba2+===BaSO4↓+2Cl-+4H+)
④2H2S+SO2===3S↓+2H2O(或2H2S+H2SO3===3S↓+3H2O)
题组二 考查SO2与CO2的检验
4.下列溶液中能够区别SO2和CO2的是( )
①石灰水 ②H2S溶液 ③KMnO4溶液 ④氯水 ⑤品红溶液
A.①②③ B.②③④
C.除①以外 D.①②③④⑤
解析:选C。 SO2和CO2都属于酸性氧化物,气体少量时,都能与石灰水反应出现白色沉淀,气体过量时沉淀都会溶解,所以不能用石灰水来区别;SO2能将H2S氧化成硫单质,能看到黄色沉淀生成,而CO2不能;SO2能被KMnO4溶液和氯水氧化,从而使溶液褪色,且SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,而CO2没有这些性质。所以可用②③④⑤来区别SO2和CO2。
5.如图是检验某无色气体A是否含SO2和CO2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
1.SO2和CO2的鉴别方法
(1)闻气味法:CO2无气味,SO2有刺激性气味。
(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)酸性高锰酸钾溶液或溴水法: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。
2.检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程为
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。
考点二 硫酸及硫酸根离子的检验
1.硫酸的物理性质
硫酸是一种无色、黏稠的油状液体,密度比水大。浓H2SO4与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热,浓H2SO4稀释的方法是将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。
2.稀H2SO4具有酸的通性
硫酸是强电解质,在水溶液中的电离方程式为H2SO4===2H++SO,能与指示剂、金属、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应。
3.浓H2SO4的特性
4.SO的检验
检验SO的正确操作方法:被检液取清液观察有无白色沉淀产生。
先加稀盐酸的目的是防止CO、SO、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,说明有SO,可能发生反应的离子方程式:CO+2H+===CO2↑+H2O、SO+2H+===SO2↑+H2O、Ag++Cl-===AgCl↓、Ba2++SO===BaSO4↓。注意盐酸和BaCl2溶液的顺序不可颠倒。
1.稀硫酸没有氧化性,一般不能发生氧化还原反应( )
2.将浓硫酸滴到蔗糖表面,固体变黑膨胀,说明浓硫酸有脱水性和强氧化性( )
3.用BaCl2溶液鉴别SO与SO( )
4.浓硫酸有强氧化性,所以浓硫酸不可用于干燥H2、CO和SO2( )
5.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SO( )
6.常温下浓硫酸能使铝发生钝化,可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸( )
7.铜片溶于热浓硫酸,体现了浓硫酸的酸性和强氧化性( )
答案:1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.√
题组一 考查硫酸的性质及应用
1.某同学设想用如图装置来验证浓硫酸的某些性质,其中不能达到目的的是( )
A
B
C
D
实验目的
吸水性
脱水性
溶解放热
强氧化性
实验装置
解析:选D。A项中由于分子是在不断运动着的,故玻璃罩内空气中的水蒸气不断地被浓硫酸吸收,导致左侧烧杯中的水不断挥发,最后左侧烧杯内的液体量明显少于右侧烧杯内的液体量;B项中滤纸片沾上浓硫酸后,很快会因脱水而变黑;C项中浓硫酸滴到小试管内的水中,放出的热量会使锥形瓶内压强增大,U形管内液面出现左低右高的现象;D项中因常温下铜片与浓硫酸不反应,无法判断浓硫酸是否表现出强氧化性。
2.对下列事实的解释错误的是( )
A.加热盛有浓硫酸和木炭的试管,有CO2和SO2气体生成,说明浓硫酸具有强氧化性
B.向50 mL 18 mol·L-1 H2SO4溶液中加入足量的铜片加热充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量小于0.45 mol,说明铜与稀硫酸不反应
C.常温下,浓硫酸可以用铝制容器贮存,说明铝与浓硫酸不反应
D.反应CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4能进行,说明CuS既不溶于水也不溶于稀硫酸
解析:选C。浓硫酸能将木炭氧化成CO2,而本身被还原为SO2,故浓硫酸具有强氧化性,A项正确;随着反应进行,浓硫酸逐渐变稀,而稀硫酸与铜不反应,故硫酸会有剩余,B项正确;常温下,铝在浓硫酸中其表面会被氧化生成一层致密的氧化物薄膜而钝化,C项错误;根据复分解反应发生的条件可知,D项正确。
浓硫酸与金属的反应规律
(1)钝化:常温下浓硫酸使Fe、Al钝化,若加热或将浓硫酸稀释,则可以继续反应。
(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)与某些不活泼金属(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 mol Cu与含2 mol H2SO4的浓硫酸充分反应,生成SO2的物质的量小于1 mol。
(4)浓硫酸在与金属的反应中既表现强氧化性(生成SO2)又表现酸性(生成硫酸盐)。浓硫酸在与非金属的反应中只表现氧化性。
题组二 考查SO的检验
3.检验某未知溶液中是否含有SO的下列操作中最合理的是( )
A.加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液
B.先加硝酸酸化,再加Ba(NO3)2溶液
C.先加盐酸酸化,再加BaCl2溶液
D.加入盐酸酸化了的BaCl2溶液
解析:选C。若加入HNO3酸化,SO会被氧化生成SO,无法判断原溶液中是否含有SO,因此应先加盐酸酸化,将CO、SO、Ag+等排除,再加BaCl2溶液看是否有沉淀产生。
4.下列过程中最终的白色沉淀不一定是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
解析:选C。A项中NO、H+能将SO2氧化成SO,故能产生BaSO4白色沉淀。B项中H+、NO能将SO氧化成SO,能产生BaSO4白色沉淀。D项中加盐酸无现象,可排除Ag+的存在,再加入BaCl2溶液,产生不溶于盐酸的白色沉淀,故D项中产生的是BaSO4白色沉淀,C项中不能排除AgCl沉淀的可能。
考点三 硫及其化合物知识的综合应用
1.硫及其化合物的转化关系
SO2、SO3是酸性氧化物,H2SO3、H2SO4是酸,物质的类别可以帮助我们理解它们的性质。相同价态的不同含硫化合物间是通过酸碱反应规律联系在一起的。如
SO2H2SO3NaHSO3Na2SO3。
2.硫及其化合物之间的转换规律
(1)不同价态的硫是通过氧化还原反应规律联系的,相同价态的硫是通过酸碱反应规律联系的。
(2)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,如
H2 O2O3
(3)相邻价态的粒子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。
(4)当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态,如2H2S+SO2===3S↓+2H2O,2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O。
(5)含硫物质的连续氧化
硫元素
1.硫黄在空气中燃烧生成气体甲,甲溶于水得溶液乙,向乙溶液中滴加溴水,溴水褪色,乙变成丙。在丙里加入Na2S生成气体丁,把丁通入乙得到沉淀戊。甲、乙、丙、丁、戊均含有硫元素,则它们正确的顺序是( )
A.SO3 H2SO4 H2SO3 H2S S
B.SO2 H2SO3 H2SO4 SO2 SO3
C.SO3 H2SO4 H2SO3 SO2 Na2S2O3
D.SO2 H2SO3 H2SO4 H2S S
解析:选D。硫黄在空气中燃烧生成SO2(甲),SO2溶于水得溶液H2SO3(乙),向乙溶液中滴加溴水生成H2SO4和HBr,在丙里加入Na2S生成气体H2S(丁),把H2S通入H2SO3得到沉淀S(戊)。
2.能实现下列物质间直接转化的元素是 ( )
单质氧化物酸或碱盐
A.硅 B.硫
C.铜 D.铁
解析:选B。S与O2生成SO2,SO2再与H2O生成H2SO3,H2SO3可以与NaOH生成Na2SO3,B项正确。A项中的氧化物SiO2、C项中的氧化物CuO、D项中的氧化物Fe2O3或Fe3O4均不与H2O反应,故A、C、D三项均错。
3.在下列物质转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,E是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如下的转化关系:
当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答:
(1)A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:___________________。
解析:因D的相对分子质量比C大16,则Y为O2,进而推知C、D为氧化物,BCD为连续氧化的过程。因E为酸,故C、D均为非金属氧化物,Z为H2O。当X为强碱时,该连续氧化关系为NH3NONO2HNO3,进而推知A为铵盐;当X为强酸时,该连续氧化关系为H2SSO2SO3H2SO4,进而推知A为硫化物。综上所述A为(NH4)2S。
答案:(1)(NH4)2S O2 H2O
(2)H2SO4 2H2S+3O22SO2+2H2O
(3)HNO3 4NH3+5O24NO+6H2O
符合ABCD转化关系的物质
(1)硫元素:S(或H2S)SO2SO3H2SO4;
(2)氮元素:N2(或NH3)NONO2HNO3;
(3)钠元素:NaNa2ONa2O2NaOH;
(4)碳元素:CCOCO2H2CO3。
1.(2017·高考海南卷)分别将足量下列气体通入稀Na2S溶液中,可以使溶液变浑浊的是( )
A.CO B.SO2
C.HCl D.CO2
解析:选B。A.CO不与Na2S发生反应,因此没有沉淀产生,故A错误;B.SO2具有弱氧化性,与Na2S发生氧化还原反应,即SO2+2S2-+4H+===3S↓+2H2O,故B正确;C.利用酸性强的制取酸性弱的,即发生2H++S2-===H2S↑,没有沉淀产生,故C错误;D.不产生沉淀,故D错误。
2.(2015·高考海南卷)0.1 mol下列气体分别与1 L 0.1 mol·L-1的NaOH溶液反应,形成的溶液pH最小的是( )
A.NO2 B.SO2
C.SO3 D.CO2
解析:选C。A.NO2和NaOH溶液发生反应:2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O,二者恰好反应得到NaNO3和NaNO2的混合溶液,该溶液中含有强碱弱酸盐,水溶液显碱性;B.SO2和NaOH溶液发生反应:SO2+NaOH===NaHSO3,该物质是强碱弱酸盐,由于HSO的电离大于水解作用,所以溶液显酸性;C.SO3和NaOH溶液发生反应:SO3+NaOH===NaHSO4,该盐是强酸强碱的酸式盐,溶液显酸性,相当于一元强酸,酸性比NaHSO3强;D.CO2和NaOH溶液发生反应:CO2+NaOH===NaHCO3,该物质是强碱弱酸盐,由于HCO的电离小于水解作用,所以溶液显碱性。故溶液的酸性最强的是NaHSO4,溶液的酸性越强,其pH越小。
3.(2017·高考北京卷)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
解析:选C。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,是因为酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,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+SiO===H2SiO3↓+SO,原理为强酸制弱酸,因此H2SO3的酸性强于H2SiO3,D项正确。
4.下列说法正确的是( )
A.(2016·高考四川卷)二氧化硫作纸浆的漂白剂没有发生化学变化
B.(2015·高考重庆卷)SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2 溶液可得到BaSO3和BaSO4
C.(2015·高考安徽卷)H2、SO2、CO2三种气体都可用浓H2SO4干燥
D.(2014·高考重庆卷)用KOH溶液鉴别SO3(g)和SO2
解析:选C。SO2的漂白性是利用SO2与有色物质化合生成无色物质,是化学变化,A项错误;SO3溶于水生成H2SO4,NO在酸性条件下将SO2氧化为SO,因而SO2和SO3的混合气体通入Ba(NO3)2溶液中最终沉淀为BaSO4,B项错误;三种物质均不与浓硫酸反应,能用浓硫酸干燥,C项正确;氢氧化钾与二氧化硫和三氧化硫都能反应,而且都没有明显现象,因此不能用KOH溶液鉴别,D项错误。
5.(2015·高考北京卷)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
(1)反应Ⅰ的化学方程式是___________________________________________。
(2)反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和含高浓度I2的HI层。
①根据上述事实,下列说法正确的是________(选填序号)。
a.两层溶液的密度存在差异
b.加I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶
c.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是_________________________________________________。
③经检测,H2SO4层中c(H+)∶c(SO)=2.06∶1,其比值大于2的原因是________________________________________________________________________。
解析:(1)由图知反应Ⅰ中的反应物为SO2、H2O、I2,生成物为H2SO4、HI,故反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI。
(2)①H2SO4和HI溶液是互溶的,加入I2后溶液才分成两层,H2SO4层含I2量低,HI层含I2量高,则I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶;溶液能分为两层,则两层溶液的密度一定不同,故a、c正确。
②I2在两层溶液中的溶解能力差别较大,故可直接用观察颜色的方法来进行辨别,颜色深的是HI层,颜色浅的是H2SO4层。
③H2SO4层中含有少量的HI,HI===H++I-,使H2SO4层中c(H+)大于2c(SO)。
答案:(1)SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI
(2)①ac
②观察颜色,颜色深的是HI层,颜色浅的是H2SO4层
③H2SO4层中含有少量HI
一、选择题
1.下列关于硫及其化合物的说法中不正确的是( )
A.硫粉在过量的纯氧中燃烧也不能生成三氧化硫
B.SO2既可以是含硫物质的氧化产物,也可以是含硫物质的还原产物
C.二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了其漂白性
D.自然界中存在可溶于CS2的游离态的硫
解析:选C。硫粉燃烧生成二氧化硫,二氧化硫催化氧化生成三氧化硫,故A正确;二氧化硫的生成可以是浓硫酸被还原生成,也可以是硫单质被氧化生成,故B正确;二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了酸性氧化物与碱反应的性质,与漂白性无关,故C错误;自然界中存在游离态的硫,如火山口存在游离态的硫,且S易溶于CS2,故D正确。
2.SO2通入下列溶液中,溶液褪色或变浅,说明SO2具有漂白作用的组合是( )
①酸性KMnO4溶液 ②溴水 ③碘水 ④氯水 ⑤FeCl3溶液
A.①⑤ B.②③
C.全部 D.都不是
解析:选D。SO2能使酸性高锰酸钾溶液褪色,是由于酸性高锰酸钾溶液将SO2氧化为H2SO4,自身被还原成无色的Mn2+:2KMnO4+5SO2+2H2O===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4。SO2能使卤水褪色,是由于X2(不包括F2)将SO2氧化为H2SO4,本身被还原为无色X-:SO2+X2+2H2O===H2SO4+2HX。SO2能使棕黄色的Fe3+变浅,是由于Fe3+氧化SO2生成H2SO4,本身被还原为浅绿色的Fe2+:SO2+2H2O+2Fe3+===2Fe2++4H++SO。故以上均不是SO2的漂白作用。
3.下列陈述Ⅰ、Ⅱ均正确并且有因果关系的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
SO2有漂白性
SO2可使酸性高锰酸钾溶液褪色
B
NH3极易溶于水
充满NH3的试管倒置于水槽中,水面迅速上升
C
浓硫酸有强氧化性
浓硫酸可用于干燥H2和CO
D
常温下,铁与浓硝酸发生钝化
常温下,铁与浓硝酸不反应
解析:选B。 A项陈述Ⅱ表现了SO2的还原性,而陈述Ⅰ表现了SO2的漂白性,没有因果关系;B项陈述Ⅰ、Ⅱ都正确且具有因果关系;C项陈述Ⅱ表现出浓硫酸的吸水性,没有因果关系;D项陈述Ⅱ错误,常温下,铁与浓硝酸发生钝化,属于化学反应。
4.在某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则下列关于该溶液所含离子的推断中正确的是( )
A.一定会有SO
B.含有SO和Ag+
C.可能含有SO、SO中的一种或两种,也可能只含有Ag+
D.可能含有SO或CO
解析:选C。A项错误,不能排除Ag+、SO的干扰;B项错误,因为溶液中SO与Ag+不能大量共存;C项正确,因为不能排除Ag+、SO的干扰;D项错误,由“加入稀硝酸,沉淀不溶解”可以判断不可能含有CO。
5.下列实验操作能够达到实验目的的是( )
A.实验室采用图①所示装置收集SO2
B.可用图②所示装置比较KMnO4、Cl2、S的氧化性强弱
C.除去NaHCO3溶液中的Na2CO3可加入Ca(OH)2溶液后过滤
D.称取0.40 g NaOH,放入100 mL容量瓶中,配制0.10 mol·L-1的NaOH溶液
解析:选B。二氧化硫的密度大于空气的密度,应用向上排空气法收集,A项错误;Ca(OH)2溶液与NaHCO3和Na2CO3的溶液都发生反应,C项错误;不能在容量瓶中进行溶解操作,D项错误。
6.用如图所示装置进行实验,下列对实验现象的解释不合理的是( )
选项
①中试剂
①中现象
解释
A
Ba(NO3)2溶液
生成白色沉淀
SO与Ba2+生成白色BaSO3沉淀
B
品红溶液
溶液褪色
SO2具有漂白性
C
紫色石蕊溶液
溶液变红
SO2与水反应生成酸
D
酸性KMnO4溶液
紫色褪去
SO2具有还原性
解析:选A。左侧试管中发生的反应为2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O+SO2↑,SO2通入Ba(NO3)2溶液中,NO在酸性环境下具有强氧化性,故生成的白色沉淀为BaSO4,而不是BaSO3,A项错误;SO2使品红溶液褪色是因为SO2具有漂白性,B项正确;SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,D项正确。
7.单质X与浓H2SO4共热,反应中X与H2SO4的物质的量之比为1∶2,则X元素在生成物中的化合价可能为( )
①+1 ②+2 ③+3 ④+4
A.②④ B.③④
C.①② D.①③
解析:选A。若X为金属,X+2H2SO4(浓)XSO4+SO2↑+2H2O,则X为+2价;若X为非金属,X+2H2SO4(浓)XO2↑+2SO2↑+2H2O,则X为+4价。
8.用下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,并有刺激性气味气体放出
浓硫酸具有脱水性、氧化性
解析:选D。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,是浓硫酸的吸水性,该变化为化学变化,C项错误;浓硫酸有脱水性,可使蔗糖炭化,并放出大量的热量,进而与生成的炭反应生成SO2,D项正确。
9.如图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是( )
A.向溶液B中滴加KSCN溶液,溶液可能变为红色
B.溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H++2Fe2++O2===2Fe3++2H2O
C.溶液酸性A>B>C
D.加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A
解析:选A。Fe2(SO4)3与SO2反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO+4H+,反应生成H+,故溶液酸性B>A,C项错误;溶液B中可能含有剩余的Fe3+,A项正确;B项离子方程式电荷不守恒,B项错误;溶液C为硫酸铁和硫酸溶液,FeO与H2SO4反应生成FeSO4,D项错误。
10.为探究Na2SO3溶液的性质,在白色点滴板的a、b、c、d四个凹槽中滴入Na2SO3溶液,再分别滴加如图所示的试剂:
对实验现象的“解释或结论”错误的是( )
选项
实验现象
解释或结论
A
a中溶液褪色
还原性:SO>I-
B
b中加硫酸后产生淡黄色沉淀
SO和S2-在酸性条件下发生反应
C
c中滴入酚酞溶液变红,再加BaCl2溶液后产生白色沉淀且红色褪去
SO+H2OHSO+OH-,所以滴入酚酞变红;
Ba2++SO===BaSO3↓(白),使水解平衡左移,红色褪去
D
d中产生白色沉淀
Na2SO3溶液已变质
解析:选D。A项,a中反应为I2+SO+H2O===SO+2H++2I-,还原性:SO>I-,正确;B项,b中反应为2S2-+SO+6H+===3S↓+3H2O,正确;D项,即使不变质,在酸性条件下,NO也能把SO氧化成SO,生成BaSO4沉淀,错误。
二、非选择题
11.在化学课上围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究,将适量的蔗糖放入烧杯中,加入几滴水,搅拌均匀,然后加入浓硫酸,生成黑色物质。
请回答下列问题:
(1)生成的黑色物质(单质)是____________________(填化学式)。
(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体,其中一种气体有刺激性气味,是大气的主要污染物之一,这种刺激性气味的气体成分是________(填化学式),反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。
(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象,说明浓硫酸具有________(填序号)。
A.酸性 B.吸水性
C.脱水性 D.强氧化性
(4)将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入品红溶液中,可以看到品红溶液________________,说明这种气体具有____________性;将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入水中可生成一种不稳定、易分解的酸,请写出该反应的化学方程式:____________。
(5)能否用澄清石灰水鉴别这两种气体?________(填“能”或“不能”),若不能,请填写两种能鉴别的试剂: ____________________。
解析:(1)因为浓硫酸具有脱水性,故蔗糖在浓硫酸中生成的黑色物质是蔗糖脱水后形成的碳单质。
(2)因为浓硫酸具有强氧化性,故蔗糖脱水形成的碳单质可以继续和浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O,其反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(3)根据实验现象及(1)(2)的分析知,在蔗糖与浓硫酸的反应中,浓硫酸具有脱水性、强氧化性和吸水性。
(4)将(2)中产生的有刺激性气味的气体SO2通入品红溶液中,二氧化硫能将品红溶液漂白,故可以看到品红溶液褪色;将SO2通入水中,SO2可以和水发生化合反应:SO2+H2OH2SO3。
(5)因为CO2和SO2都可以与澄清石灰水发生反应生成白色沉淀,且气体过量时,沉淀均溶解,故不能用澄清石灰水鉴别这两种气体;可以根据二氧化硫的特性来检验二氧化硫,如二氧化硫可以使品红溶液、溴水等褪色。
答案:(1)C (2)SO2 C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O (3)BCD (4)褪色 漂白 SO2+H2OH2SO3 (5)不能 品红溶液、溴水(其他合理答案均可)
12.含硫化合物的种类很多,现有SO2、Na2SO3、H2SO4、CuSO4 这4种常见的含硫化合物。回答下列问题:
(1)为进一步减少SO2的污染并变废为宝,我国正在探索在一定条件下用CO还原SO2的方法来除去SO2。写出该反应的化学方程式:__________________________________。
(2)亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液中发生以下反应:
Na2SO3+KIO3+H2SO4===Na2SO4+K2SO4+I2+H2O。
①配平上面的氧化还原反应方程式。
②若反应中有5 mol电子转移,则生成的碘单质是________mol。
(3)向FeCl3和BaCl2的酸性混合溶液中通入SO2气体,有白色沉淀生成。此沉淀是_____。
A.BaSO4 B.FeS
C.BaSO3 D.S
(4)常温下,将铁棒置于浓硫酸中,课本上解释发生了钝化,但有人认为未发生反应。为验证此过程,某同学经过思考,设计了如下实验:将经浓硫酸处理过的铁棒洗净后置于CuSO4溶液中,若铁棒表面____________,则发生了钝化。
解析:(1)CO还原SO2,C被氧化,化合价由+2价→+4价,升高了2价,S被还原,化合价由+4价→0,降低了4价,最小公倍数为4,再依据原子守恒得2CO+SO2S↓+2CO2。(2)①Na2SO3中S由+4价→+6价,升高了2价,KIO3中I由+5价→0,降低了5价,最小公倍数为10,然后依据原子守恒得5Na2SO3+2KIO3+H2SO4===5Na2SO4+K2SO4+I2+H2O;②依据①生成1 mol I2,共转移电子10 mol,因此转移5 mol 电子,生成0.5 mol I2。(3)Fe3+具有氧化性,SO2具有还原性,两者发生反应生成Fe2+、SO,Ba2++SO===BaSO4↓,因此沉淀是硫酸钡,故选项A正确。(4)钝化:利用浓硫酸的强氧化性,在铁表面产生一层致密的氧化物薄膜阻碍反应的进行。氧化膜是铁的氧化物,不与硫酸铜反应,因此若铁棒表面无明显现象,则发生了钝化,如果没有发生钝化,会发生反应Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,有红色物质附着在铁棒表面。
答案:(1)2CO+SO2S↓+2CO2
(2)①5 2 1 5 1 1 1 ②0.5
(3)A (4)无明显现象
13.中学化学中几种常见物质的转化关系如下图(部分产物未列出)。A是一种金属单质,D是一种非金属固体单质。
请回答下列问题:
(1)A、C的化学式分别为A__________,C__________。
(2)F的浓溶液与A反应过程中,F体现的性质与下列反应中H2SO4体现的性质完全相同的是________。
A.C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
B.Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
C.Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
D.FeO+H2SO4===FeSO4+H2O
(3)写出反应E+H2O2―→F的化学方程式:__________________________________。
(4)若反应F+D―→E转移电子数为6.02×1023,则消耗D的质量为________。
解析:由AB―→C,则A为变价金属Fe,B为FeSO4,C为Fe2(SO4)3,由F―→C可推知F为H2SO4,进而推出D为S,E为SO2,故F+D―→E为2H2SO4(浓)+S3SO2↑+2H2O,所以转移1 mol e-时,消耗S的质量为8 g。
答案:(1)Fe Fe2(SO4)3 (2)C
(3)SO2+H2O2===H2SO4 (4)8 g
14.某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸反应,用下图装置进行有关实验。请回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的化学方程式为______________________________________。
(2)装置B的作用是贮存多余的气体,B中广口瓶内应盛放的液体是__________(填序号)。
①水 ②酸性KMnO4溶液
③Na2SO3溶液 ④饱和的NaHSO3溶液
(3)装置C和D中产生的现象相同,但原因却不同。C中是由于SO2_______________,而D中则是由于SO2具有____________。
(4)装置D中试管口塞一团棉花,棉花中应浸有一种液体,其作用是________________。
(5)实验完毕,待A中烧瓶内液体冷却后,过滤,向滤液中加入少量的蒸馏水稀释,溶液为蓝色,为了证明蓝色只与Cu2+有关,而与其他离子无关,某同学设计了下列实验,其中对实验目的没有意义的是________(填序号)。
①观察稀H2SO4溶液呈无色
②观察CuSO4粉末呈白色
③稀释CuSO4溶液,溶液蓝色变浅
④往CuSO4溶液中加入足量NaOH溶液,生成蓝色沉淀,过滤,滤液呈无色
⑤往CuSO4溶液中加入足量BaCl2溶液,生成白色沉淀,过滤,滤液仍显蓝色
(6)若实验中用7.2 g铜片和12.5 mL 18.0 mol/L的浓硫酸在加热条件充分反应,最终铜片仍有剩余。根据所学的知识,某同学认为溶液中一定还有硫酸剩余,其理由是_________。
假定反应前后溶液的体积不变,设剩余硫酸的浓度为a mol/L,现向反应后溶液中缓慢加入硝酸钾固体,充分搅拌直到剩余铜片恰好完全反应,反应消耗硝酸钾________mol(用含a的代数式表示,要化简)。
解析:(1)浓硫酸具有强氧化性,在加热条件下能与铜发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)SO2易溶于水,具有酸性和还原性,可与酸性KMnO4溶液、Na2SO3溶液反应,难溶于饱和的NaHSO3溶液,可用排饱和NaHSO3溶液收集。(3)SO2 溶液具有酸性,可与NaOH溶液反应,发生SO2+2OH-===SO+H2O,滴加酚酞的氢氧化钠溶液褪色;SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色,所以装置C和D中产生的现象相同,但原因却不同。(4)二氧化硫有毒,不能排放到空气中,能与氢氧化钠溶液反应,则棉花上可浸有氢氧化钠溶液,吸收多余的SO2,防止污染环境。(5)①观察稀硫酸溶液呈无色,可说明SO无色;②观察CuSO4粉末呈白色,不能证明蓝色只与Cu2+有关;③稀释CuSO4溶液,溶液蓝色变浅,因阳离子和阴离子浓度都变浅,不能证明;④往CuSO4溶液中加入足量NaOH溶液,生成蓝色沉淀,过滤,滤液呈无色,铜离子浓度减小,可说明蓝色与铜离子有关;⑤往CuSO4溶液中加入足量BaCl2溶液,生成白色沉淀,过滤,滤液仍呈蓝色,铜离子物质的量不变,可说明蓝色与铜离子有关,则对实验目的没有意义的是②③。(6)浓硫酸具有强氧化性,而稀硫酸与铜不反应,随着反应的进行,硫酸浓度不断降低,稀硫酸与铜不反应,则反应后溶液中一定含有硫酸。剩余硫酸的浓度为a mol/L,物质的量为0.012 5 L×a mol/L=0.012 5a mol,氢离子的物质的量为0.025a mol,向反应后溶液中缓慢加入硝酸钾固体,充分搅拌直到剩余铜片恰好完全反应,发生反应:3Cu+2NO+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O,则反应消耗硝酸钾a/160 mol。
答案:(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)④ (3)中和了溶液中的NaOH 漂白性
(4)吸收多余的SO2,防止污染环境 (5)②③
(6)反应过程中浓H2SO4被不断消耗,同时生成的水逐渐增多,使浓硫酸逐渐变稀,至一定浓度就不再与铜片反应 a/160
【考纲要求】
了解硫元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。 了解硫元素单质及其重要化合物对环境的影响。 以上各部分知识的综合应用。
考点一 硫及其氧化物的性质和应用
1.硫单质
(1)硫元素存在形态
①游离态:硫单质俗称硫黄,主要存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
②化合态:主要以硫化物和硫酸盐的形式存在,有关化学式如下:
硫铁矿
黄铜矿
石膏
芒硝
FeS2
CuFeS2
CaSO4·2H2O
Na2SO4·10H2O
(2)硫的物理性质
色态
溶解性
黄色晶体
不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2
(3)硫的化学性质
①与金属反应表现氧化性
②与非金属反应
③与强氧化剂反应(如浓硫酸):S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O,表现还原性。
2.二氧化硫(SO2)
(1)物理性质
SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体,是大气污染物之一;易溶于水,通常状况下,1体积水溶解约40体积SO2。
(2)化学性质
按要求完成下列方程式:
②氧化性(如与H2S溶液反应):
SO2+2H2S===3S↓+2H2O
③还原性
④漂白性:可使品红溶液等有机色质褪色,生成不稳定的化合物。
3.SO2与HClO、H2O2、Na2O2、O3、活性炭漂白原理的比较
物质
SO2
HClO、H2O2、Na2O2、O3
活性炭
漂白原理
与有色物质结合生成无色物质
将有色物质氧化为无色物质
吸附有色物质
变化类型
化学变化
化学变化
物理变化
是否可逆
可逆,加热或久置后恢复原来颜色
不可逆,加热或久置后不恢复原来颜色
—
漂白对象
有色的有机物,不能漂白指示剂
有色的有机物和指示剂
有机色质
4.三氧化硫(SO3)
SO3在标准状况下为无色、针状晶体,能与水反应:SO3+H2O===H2SO4,放出大量的热,SO3是酸性氧化物,它跟碱性氧化物或碱都能反应生成硫酸盐。
5.硫的氧化物的污染与治理
(1)来源:含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。
(2)危害:危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)。
(3)治理:燃煤脱硫,改进燃烧技术。
(4)硫酸型酸雨的形成途径有两个
途径1:空气中飘尘的催化作用,使2SO2+O22SO3、SO3+H2O===H2SO4。
途径2:SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。
1.硫在空气中燃烧生成SO2而在纯氧中燃烧生成SO3( )
2.硫和氯气与铁反应后铁元素的价态相同( )
3.实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉处理( )
4.试管壁上沾有单质硫时,可用CS2或热强碱液洗涤( )
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( )
答案:1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.×
题组一 考查二氧化硫性质的多重性
1.关于SO2的叙述中正确的是( )
A.燃煤时加入石灰石减少SO2排放的化学方程式为
2CaCO3+2SO2+O22CaSO3+2CO2
B.SO2是酸性氧化物,溶于水得稳定的亚硫酸
C.SO2气体通入NaOH溶液一定得到Na2SO3
D.SO2通入CuSO4与NaCl的混合溶液中产生白色沉淀(CuCl),体现SO2的还原性
解析:选D。A项,有氧气参加反应,应生成CaSO4,错误;B项,亚硫酸不稳定易分解,错误;C项,通入SO2的量不同,产物可能是Na2SO3,也可能是NaHSO3,还可能是二者的混合物,错误;D项,生成CuCl白色沉淀,铜的化合价降低,必然有一种元素的化合价升高,只能是SO2中+4价的硫被氧化,正确。
2.下列说法正确的是( )
A.SO2能使品红溶液、溴水和酸性KMnO4溶液褪色,是因为SO2具有漂白性
B.SO2、Cl2都可用于漂白物质,将等物质的量的两种气体同时作用于潮湿的有色物质时,可增强漂白效果
C.活性炭使有色物质褪色是利用了碳单质的还原性,使有色物质发生了还原反应
D.SO2使品红溶液褪色后,将褪色后的溶液加热,溶液重新变为红色
解析:选D。使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2的还原性,A项错;当SO2与Cl2按1∶1通入时,发生反应:SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4,失去了漂白性,B项错;活性炭的吸附作用使有色物质褪色,C项错;由于SO2与品红生成的无色物质不稳定,加热时又生成了品红,故又变为红色,D项正确。
3.在BaCl2溶液中通入SO2气体,未见沉淀生成,若再通入下列四种气体:①Cl2 ②NH3 ③NO2 ④H2S,均会产生沉淀。
回答下列问题:
(1)通入四种气体时产生的沉淀分别是
①______________________;②__________________________;
③______________________;④__________________________。
(2)用方程式表示①和④产生沉淀的原因
①_______________________________________________________________________;
④_______________________________________________________________________。
答案:(1)①BaSO4 ②BaSO3 ③BaSO4 ④S
(2)①SO2+Cl2+2H2O===SO+2Cl-+4H+、SO+Ba2+===BaSO4↓(或SO2+Cl2+2H2O+Ba2+===BaSO4↓+2Cl-+4H+)
④2H2S+SO2===3S↓+2H2O(或2H2S+H2SO3===3S↓+3H2O)
题组二 考查SO2与CO2的检验
4.下列溶液中能够区别SO2和CO2的是( )
①石灰水 ②H2S溶液 ③KMnO4溶液 ④氯水 ⑤品红溶液
A.①②③ B.②③④
C.除①以外 D.①②③④⑤
解析:选C。 SO2和CO2都属于酸性氧化物,气体少量时,都能与石灰水反应出现白色沉淀,气体过量时沉淀都会溶解,所以不能用石灰水来区别;SO2能将H2S氧化成硫单质,能看到黄色沉淀生成,而CO2不能;SO2能被KMnO4溶液和氯水氧化,从而使溶液褪色,且SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,而CO2没有这些性质。所以可用②③④⑤来区别SO2和CO2。
5.如图是检验某无色气体A是否含SO2和CO2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
1.SO2和CO2的鉴别方法
(1)闻气味法:CO2无气味,SO2有刺激性气味。
(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)酸性高锰酸钾溶液或溴水法: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。
2.检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程为
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。
考点二 硫酸及硫酸根离子的检验
1.硫酸的物理性质
硫酸是一种无色、黏稠的油状液体,密度比水大。浓H2SO4与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热,浓H2SO4稀释的方法是将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。
2.稀H2SO4具有酸的通性
硫酸是强电解质,在水溶液中的电离方程式为H2SO4===2H++SO,能与指示剂、金属、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应。
3.浓H2SO4的特性
4.SO的检验
检验SO的正确操作方法:被检液取清液观察有无白色沉淀产生。
先加稀盐酸的目的是防止CO、SO、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,说明有SO,可能发生反应的离子方程式:CO+2H+===CO2↑+H2O、SO+2H+===SO2↑+H2O、Ag++Cl-===AgCl↓、Ba2++SO===BaSO4↓。注意盐酸和BaCl2溶液的顺序不可颠倒。
1.稀硫酸没有氧化性,一般不能发生氧化还原反应( )
2.将浓硫酸滴到蔗糖表面,固体变黑膨胀,说明浓硫酸有脱水性和强氧化性( )
3.用BaCl2溶液鉴别SO与SO( )
4.浓硫酸有强氧化性,所以浓硫酸不可用于干燥H2、CO和SO2( )
5.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SO( )
6.常温下浓硫酸能使铝发生钝化,可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸( )
7.铜片溶于热浓硫酸,体现了浓硫酸的酸性和强氧化性( )
答案:1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.√
题组一 考查硫酸的性质及应用
1.某同学设想用如图装置来验证浓硫酸的某些性质,其中不能达到目的的是( )
A
B
C
D
实验目的
吸水性
脱水性
溶解放热
强氧化性
实验装置
解析:选D。A项中由于分子是在不断运动着的,故玻璃罩内空气中的水蒸气不断地被浓硫酸吸收,导致左侧烧杯中的水不断挥发,最后左侧烧杯内的液体量明显少于右侧烧杯内的液体量;B项中滤纸片沾上浓硫酸后,很快会因脱水而变黑;C项中浓硫酸滴到小试管内的水中,放出的热量会使锥形瓶内压强增大,U形管内液面出现左低右高的现象;D项中因常温下铜片与浓硫酸不反应,无法判断浓硫酸是否表现出强氧化性。
2.对下列事实的解释错误的是( )
A.加热盛有浓硫酸和木炭的试管,有CO2和SO2气体生成,说明浓硫酸具有强氧化性
B.向50 mL 18 mol·L-1 H2SO4溶液中加入足量的铜片加热充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量小于0.45 mol,说明铜与稀硫酸不反应
C.常温下,浓硫酸可以用铝制容器贮存,说明铝与浓硫酸不反应
D.反应CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4能进行,说明CuS既不溶于水也不溶于稀硫酸
解析:选C。浓硫酸能将木炭氧化成CO2,而本身被还原为SO2,故浓硫酸具有强氧化性,A项正确;随着反应进行,浓硫酸逐渐变稀,而稀硫酸与铜不反应,故硫酸会有剩余,B项正确;常温下,铝在浓硫酸中其表面会被氧化生成一层致密的氧化物薄膜而钝化,C项错误;根据复分解反应发生的条件可知,D项正确。
浓硫酸与金属的反应规律
(1)钝化:常温下浓硫酸使Fe、Al钝化,若加热或将浓硫酸稀释,则可以继续反应。
(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)与某些不活泼金属(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 mol Cu与含2 mol H2SO4的浓硫酸充分反应,生成SO2的物质的量小于1 mol。
(4)浓硫酸在与金属的反应中既表现强氧化性(生成SO2)又表现酸性(生成硫酸盐)。浓硫酸在与非金属的反应中只表现氧化性。
题组二 考查SO的检验
3.检验某未知溶液中是否含有SO的下列操作中最合理的是( )
A.加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液
B.先加硝酸酸化,再加Ba(NO3)2溶液
C.先加盐酸酸化,再加BaCl2溶液
D.加入盐酸酸化了的BaCl2溶液
解析:选C。若加入HNO3酸化,SO会被氧化生成SO,无法判断原溶液中是否含有SO,因此应先加盐酸酸化,将CO、SO、Ag+等排除,再加BaCl2溶液看是否有沉淀产生。
4.下列过程中最终的白色沉淀不一定是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
解析:选C。A项中NO、H+能将SO2氧化成SO,故能产生BaSO4白色沉淀。B项中H+、NO能将SO氧化成SO,能产生BaSO4白色沉淀。D项中加盐酸无现象,可排除Ag+的存在,再加入BaCl2溶液,产生不溶于盐酸的白色沉淀,故D项中产生的是BaSO4白色沉淀,C项中不能排除AgCl沉淀的可能。
考点三 硫及其化合物知识的综合应用
1.硫及其化合物的转化关系
SO2、SO3是酸性氧化物,H2SO3、H2SO4是酸,物质的类别可以帮助我们理解它们的性质。相同价态的不同含硫化合物间是通过酸碱反应规律联系在一起的。如
SO2H2SO3NaHSO3Na2SO3。
2.硫及其化合物之间的转换规律
(1)不同价态的硫是通过氧化还原反应规律联系的,相同价态的硫是通过酸碱反应规律联系的。
(2)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,如
H2 O2O3
(3)相邻价态的粒子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。
(4)当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态,如2H2S+SO2===3S↓+2H2O,2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O。
(5)含硫物质的连续氧化
硫元素
1.硫黄在空气中燃烧生成气体甲,甲溶于水得溶液乙,向乙溶液中滴加溴水,溴水褪色,乙变成丙。在丙里加入Na2S生成气体丁,把丁通入乙得到沉淀戊。甲、乙、丙、丁、戊均含有硫元素,则它们正确的顺序是( )
A.SO3 H2SO4 H2SO3 H2S S
B.SO2 H2SO3 H2SO4 SO2 SO3
C.SO3 H2SO4 H2SO3 SO2 Na2S2O3
D.SO2 H2SO3 H2SO4 H2S S
解析:选D。硫黄在空气中燃烧生成SO2(甲),SO2溶于水得溶液H2SO3(乙),向乙溶液中滴加溴水生成H2SO4和HBr,在丙里加入Na2S生成气体H2S(丁),把H2S通入H2SO3得到沉淀S(戊)。
2.能实现下列物质间直接转化的元素是 ( )
单质氧化物酸或碱盐
A.硅 B.硫
C.铜 D.铁
解析:选B。S与O2生成SO2,SO2再与H2O生成H2SO3,H2SO3可以与NaOH生成Na2SO3,B项正确。A项中的氧化物SiO2、C项中的氧化物CuO、D项中的氧化物Fe2O3或Fe3O4均不与H2O反应,故A、C、D三项均错。
3.在下列物质转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,E是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如下的转化关系:
当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答:
(1)A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:___________________。
解析:因D的相对分子质量比C大16,则Y为O2,进而推知C、D为氧化物,BCD为连续氧化的过程。因E为酸,故C、D均为非金属氧化物,Z为H2O。当X为强碱时,该连续氧化关系为NH3NONO2HNO3,进而推知A为铵盐;当X为强酸时,该连续氧化关系为H2SSO2SO3H2SO4,进而推知A为硫化物。综上所述A为(NH4)2S。
答案:(1)(NH4)2S O2 H2O
(2)H2SO4 2H2S+3O22SO2+2H2O
(3)HNO3 4NH3+5O24NO+6H2O
符合ABCD转化关系的物质
(1)硫元素:S(或H2S)SO2SO3H2SO4;
(2)氮元素:N2(或NH3)NONO2HNO3;
(3)钠元素:NaNa2ONa2O2NaOH;
(4)碳元素:CCOCO2H2CO3。
1.(2017·高考海南卷)分别将足量下列气体通入稀Na2S溶液中,可以使溶液变浑浊的是( )
A.CO B.SO2
C.HCl D.CO2
解析:选B。A.CO不与Na2S发生反应,因此没有沉淀产生,故A错误;B.SO2具有弱氧化性,与Na2S发生氧化还原反应,即SO2+2S2-+4H+===3S↓+2H2O,故B正确;C.利用酸性强的制取酸性弱的,即发生2H++S2-===H2S↑,没有沉淀产生,故C错误;D.不产生沉淀,故D错误。
2.(2015·高考海南卷)0.1 mol下列气体分别与1 L 0.1 mol·L-1的NaOH溶液反应,形成的溶液pH最小的是( )
A.NO2 B.SO2
C.SO3 D.CO2
解析:选C。A.NO2和NaOH溶液发生反应:2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O,二者恰好反应得到NaNO3和NaNO2的混合溶液,该溶液中含有强碱弱酸盐,水溶液显碱性;B.SO2和NaOH溶液发生反应:SO2+NaOH===NaHSO3,该物质是强碱弱酸盐,由于HSO的电离大于水解作用,所以溶液显酸性;C.SO3和NaOH溶液发生反应:SO3+NaOH===NaHSO4,该盐是强酸强碱的酸式盐,溶液显酸性,相当于一元强酸,酸性比NaHSO3强;D.CO2和NaOH溶液发生反应:CO2+NaOH===NaHCO3,该物质是强碱弱酸盐,由于HCO的电离小于水解作用,所以溶液显碱性。故溶液的酸性最强的是NaHSO4,溶液的酸性越强,其pH越小。
3.(2017·高考北京卷)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
解析:选C。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,是因为酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,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+SiO===H2SiO3↓+SO,原理为强酸制弱酸,因此H2SO3的酸性强于H2SiO3,D项正确。
4.下列说法正确的是( )
A.(2016·高考四川卷)二氧化硫作纸浆的漂白剂没有发生化学变化
B.(2015·高考重庆卷)SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2 溶液可得到BaSO3和BaSO4
C.(2015·高考安徽卷)H2、SO2、CO2三种气体都可用浓H2SO4干燥
D.(2014·高考重庆卷)用KOH溶液鉴别SO3(g)和SO2
解析:选C。SO2的漂白性是利用SO2与有色物质化合生成无色物质,是化学变化,A项错误;SO3溶于水生成H2SO4,NO在酸性条件下将SO2氧化为SO,因而SO2和SO3的混合气体通入Ba(NO3)2溶液中最终沉淀为BaSO4,B项错误;三种物质均不与浓硫酸反应,能用浓硫酸干燥,C项正确;氢氧化钾与二氧化硫和三氧化硫都能反应,而且都没有明显现象,因此不能用KOH溶液鉴别,D项错误。
5.(2015·高考北京卷)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
(1)反应Ⅰ的化学方程式是___________________________________________。
(2)反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和含高浓度I2的HI层。
①根据上述事实,下列说法正确的是________(选填序号)。
a.两层溶液的密度存在差异
b.加I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶
c.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是_________________________________________________。
③经检测,H2SO4层中c(H+)∶c(SO)=2.06∶1,其比值大于2的原因是________________________________________________________________________。
解析:(1)由图知反应Ⅰ中的反应物为SO2、H2O、I2,生成物为H2SO4、HI,故反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI。
(2)①H2SO4和HI溶液是互溶的,加入I2后溶液才分成两层,H2SO4层含I2量低,HI层含I2量高,则I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶;溶液能分为两层,则两层溶液的密度一定不同,故a、c正确。
②I2在两层溶液中的溶解能力差别较大,故可直接用观察颜色的方法来进行辨别,颜色深的是HI层,颜色浅的是H2SO4层。
③H2SO4层中含有少量的HI,HI===H++I-,使H2SO4层中c(H+)大于2c(SO)。
答案:(1)SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI
(2)①ac
②观察颜色,颜色深的是HI层,颜色浅的是H2SO4层
③H2SO4层中含有少量HI
一、选择题
1.下列关于硫及其化合物的说法中不正确的是( )
A.硫粉在过量的纯氧中燃烧也不能生成三氧化硫
B.SO2既可以是含硫物质的氧化产物,也可以是含硫物质的还原产物
C.二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了其漂白性
D.自然界中存在可溶于CS2的游离态的硫
解析:选C。硫粉燃烧生成二氧化硫,二氧化硫催化氧化生成三氧化硫,故A正确;二氧化硫的生成可以是浓硫酸被还原生成,也可以是硫单质被氧化生成,故B正确;二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了酸性氧化物与碱反应的性质,与漂白性无关,故C错误;自然界中存在游离态的硫,如火山口存在游离态的硫,且S易溶于CS2,故D正确。
2.SO2通入下列溶液中,溶液褪色或变浅,说明SO2具有漂白作用的组合是( )
①酸性KMnO4溶液 ②溴水 ③碘水 ④氯水 ⑤FeCl3溶液
A.①⑤ B.②③
C.全部 D.都不是
解析:选D。SO2能使酸性高锰酸钾溶液褪色,是由于酸性高锰酸钾溶液将SO2氧化为H2SO4,自身被还原成无色的Mn2+:2KMnO4+5SO2+2H2O===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4。SO2能使卤水褪色,是由于X2(不包括F2)将SO2氧化为H2SO4,本身被还原为无色X-:SO2+X2+2H2O===H2SO4+2HX。SO2能使棕黄色的Fe3+变浅,是由于Fe3+氧化SO2生成H2SO4,本身被还原为浅绿色的Fe2+:SO2+2H2O+2Fe3+===2Fe2++4H++SO。故以上均不是SO2的漂白作用。
3.下列陈述Ⅰ、Ⅱ均正确并且有因果关系的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
SO2有漂白性
SO2可使酸性高锰酸钾溶液褪色
B
NH3极易溶于水
充满NH3的试管倒置于水槽中,水面迅速上升
C
浓硫酸有强氧化性
浓硫酸可用于干燥H2和CO
D
常温下,铁与浓硝酸发生钝化
常温下,铁与浓硝酸不反应
解析:选B。 A项陈述Ⅱ表现了SO2的还原性,而陈述Ⅰ表现了SO2的漂白性,没有因果关系;B项陈述Ⅰ、Ⅱ都正确且具有因果关系;C项陈述Ⅱ表现出浓硫酸的吸水性,没有因果关系;D项陈述Ⅱ错误,常温下,铁与浓硝酸发生钝化,属于化学反应。
4.在某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则下列关于该溶液所含离子的推断中正确的是( )
A.一定会有SO
B.含有SO和Ag+
C.可能含有SO、SO中的一种或两种,也可能只含有Ag+
D.可能含有SO或CO
解析:选C。A项错误,不能排除Ag+、SO的干扰;B项错误,因为溶液中SO与Ag+不能大量共存;C项正确,因为不能排除Ag+、SO的干扰;D项错误,由“加入稀硝酸,沉淀不溶解”可以判断不可能含有CO。
5.下列实验操作能够达到实验目的的是( )
A.实验室采用图①所示装置收集SO2
B.可用图②所示装置比较KMnO4、Cl2、S的氧化性强弱
C.除去NaHCO3溶液中的Na2CO3可加入Ca(OH)2溶液后过滤
D.称取0.40 g NaOH,放入100 mL容量瓶中,配制0.10 mol·L-1的NaOH溶液
解析:选B。二氧化硫的密度大于空气的密度,应用向上排空气法收集,A项错误;Ca(OH)2溶液与NaHCO3和Na2CO3的溶液都发生反应,C项错误;不能在容量瓶中进行溶解操作,D项错误。
6.用如图所示装置进行实验,下列对实验现象的解释不合理的是( )
选项
①中试剂
①中现象
解释
A
Ba(NO3)2溶液
生成白色沉淀
SO与Ba2+生成白色BaSO3沉淀
B
品红溶液
溶液褪色
SO2具有漂白性
C
紫色石蕊溶液
溶液变红
SO2与水反应生成酸
D
酸性KMnO4溶液
紫色褪去
SO2具有还原性
解析:选A。左侧试管中发生的反应为2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O+SO2↑,SO2通入Ba(NO3)2溶液中,NO在酸性环境下具有强氧化性,故生成的白色沉淀为BaSO4,而不是BaSO3,A项错误;SO2使品红溶液褪色是因为SO2具有漂白性,B项正确;SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,D项正确。
7.单质X与浓H2SO4共热,反应中X与H2SO4的物质的量之比为1∶2,则X元素在生成物中的化合价可能为( )
①+1 ②+2 ③+3 ④+4
A.②④ B.③④
C.①② D.①③
解析:选A。若X为金属,X+2H2SO4(浓)XSO4+SO2↑+2H2O,则X为+2价;若X为非金属,X+2H2SO4(浓)XO2↑+2SO2↑+2H2O,则X为+4价。
8.用下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,并有刺激性气味气体放出
浓硫酸具有脱水性、氧化性
解析:选D。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,是浓硫酸的吸水性,该变化为化学变化,C项错误;浓硫酸有脱水性,可使蔗糖炭化,并放出大量的热量,进而与生成的炭反应生成SO2,D项正确。
9.如图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是( )
A.向溶液B中滴加KSCN溶液,溶液可能变为红色
B.溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H++2Fe2++O2===2Fe3++2H2O
C.溶液酸性A>B>C
D.加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A
解析:选A。Fe2(SO4)3与SO2反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO+4H+,反应生成H+,故溶液酸性B>A,C项错误;溶液B中可能含有剩余的Fe3+,A项正确;B项离子方程式电荷不守恒,B项错误;溶液C为硫酸铁和硫酸溶液,FeO与H2SO4反应生成FeSO4,D项错误。
10.为探究Na2SO3溶液的性质,在白色点滴板的a、b、c、d四个凹槽中滴入Na2SO3溶液,再分别滴加如图所示的试剂:
对实验现象的“解释或结论”错误的是( )
选项
实验现象
解释或结论
A
a中溶液褪色
还原性:SO>I-
B
b中加硫酸后产生淡黄色沉淀
SO和S2-在酸性条件下发生反应
C
c中滴入酚酞溶液变红,再加BaCl2溶液后产生白色沉淀且红色褪去
SO+H2OHSO+OH-,所以滴入酚酞变红;
Ba2++SO===BaSO3↓(白),使水解平衡左移,红色褪去
D
d中产生白色沉淀
Na2SO3溶液已变质
解析:选D。A项,a中反应为I2+SO+H2O===SO+2H++2I-,还原性:SO>I-,正确;B项,b中反应为2S2-+SO+6H+===3S↓+3H2O,正确;D项,即使不变质,在酸性条件下,NO也能把SO氧化成SO,生成BaSO4沉淀,错误。
二、非选择题
11.在化学课上围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究,将适量的蔗糖放入烧杯中,加入几滴水,搅拌均匀,然后加入浓硫酸,生成黑色物质。
请回答下列问题:
(1)生成的黑色物质(单质)是____________________(填化学式)。
(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体,其中一种气体有刺激性气味,是大气的主要污染物之一,这种刺激性气味的气体成分是________(填化学式),反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。
(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象,说明浓硫酸具有________(填序号)。
A.酸性 B.吸水性
C.脱水性 D.强氧化性
(4)将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入品红溶液中,可以看到品红溶液________________,说明这种气体具有____________性;将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入水中可生成一种不稳定、易分解的酸,请写出该反应的化学方程式:____________。
(5)能否用澄清石灰水鉴别这两种气体?________(填“能”或“不能”),若不能,请填写两种能鉴别的试剂: ____________________。
解析:(1)因为浓硫酸具有脱水性,故蔗糖在浓硫酸中生成的黑色物质是蔗糖脱水后形成的碳单质。
(2)因为浓硫酸具有强氧化性,故蔗糖脱水形成的碳单质可以继续和浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O,其反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(3)根据实验现象及(1)(2)的分析知,在蔗糖与浓硫酸的反应中,浓硫酸具有脱水性、强氧化性和吸水性。
(4)将(2)中产生的有刺激性气味的气体SO2通入品红溶液中,二氧化硫能将品红溶液漂白,故可以看到品红溶液褪色;将SO2通入水中,SO2可以和水发生化合反应:SO2+H2OH2SO3。
(5)因为CO2和SO2都可以与澄清石灰水发生反应生成白色沉淀,且气体过量时,沉淀均溶解,故不能用澄清石灰水鉴别这两种气体;可以根据二氧化硫的特性来检验二氧化硫,如二氧化硫可以使品红溶液、溴水等褪色。
答案:(1)C (2)SO2 C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O (3)BCD (4)褪色 漂白 SO2+H2OH2SO3 (5)不能 品红溶液、溴水(其他合理答案均可)
12.含硫化合物的种类很多,现有SO2、Na2SO3、H2SO4、CuSO4 这4种常见的含硫化合物。回答下列问题:
(1)为进一步减少SO2的污染并变废为宝,我国正在探索在一定条件下用CO还原SO2的方法来除去SO2。写出该反应的化学方程式:__________________________________。
(2)亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液中发生以下反应:
Na2SO3+KIO3+H2SO4===Na2SO4+K2SO4+I2+H2O。
①配平上面的氧化还原反应方程式。
②若反应中有5 mol电子转移,则生成的碘单质是________mol。
(3)向FeCl3和BaCl2的酸性混合溶液中通入SO2气体,有白色沉淀生成。此沉淀是_____。
A.BaSO4 B.FeS
C.BaSO3 D.S
(4)常温下,将铁棒置于浓硫酸中,课本上解释发生了钝化,但有人认为未发生反应。为验证此过程,某同学经过思考,设计了如下实验:将经浓硫酸处理过的铁棒洗净后置于CuSO4溶液中,若铁棒表面____________,则发生了钝化。
解析:(1)CO还原SO2,C被氧化,化合价由+2价→+4价,升高了2价,S被还原,化合价由+4价→0,降低了4价,最小公倍数为4,再依据原子守恒得2CO+SO2S↓+2CO2。(2)①Na2SO3中S由+4价→+6价,升高了2价,KIO3中I由+5价→0,降低了5价,最小公倍数为10,然后依据原子守恒得5Na2SO3+2KIO3+H2SO4===5Na2SO4+K2SO4+I2+H2O;②依据①生成1 mol I2,共转移电子10 mol,因此转移5 mol 电子,生成0.5 mol I2。(3)Fe3+具有氧化性,SO2具有还原性,两者发生反应生成Fe2+、SO,Ba2++SO===BaSO4↓,因此沉淀是硫酸钡,故选项A正确。(4)钝化:利用浓硫酸的强氧化性,在铁表面产生一层致密的氧化物薄膜阻碍反应的进行。氧化膜是铁的氧化物,不与硫酸铜反应,因此若铁棒表面无明显现象,则发生了钝化,如果没有发生钝化,会发生反应Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,有红色物质附着在铁棒表面。
答案:(1)2CO+SO2S↓+2CO2
(2)①5 2 1 5 1 1 1 ②0.5
(3)A (4)无明显现象
13.中学化学中几种常见物质的转化关系如下图(部分产物未列出)。A是一种金属单质,D是一种非金属固体单质。
请回答下列问题:
(1)A、C的化学式分别为A__________,C__________。
(2)F的浓溶液与A反应过程中,F体现的性质与下列反应中H2SO4体现的性质完全相同的是________。
A.C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
B.Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
C.Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
D.FeO+H2SO4===FeSO4+H2O
(3)写出反应E+H2O2―→F的化学方程式:__________________________________。
(4)若反应F+D―→E转移电子数为6.02×1023,则消耗D的质量为________。
解析:由AB―→C,则A为变价金属Fe,B为FeSO4,C为Fe2(SO4)3,由F―→C可推知F为H2SO4,进而推出D为S,E为SO2,故F+D―→E为2H2SO4(浓)+S3SO2↑+2H2O,所以转移1 mol e-时,消耗S的质量为8 g。
答案:(1)Fe Fe2(SO4)3 (2)C
(3)SO2+H2O2===H2SO4 (4)8 g
14.某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸反应,用下图装置进行有关实验。请回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的化学方程式为______________________________________。
(2)装置B的作用是贮存多余的气体,B中广口瓶内应盛放的液体是__________(填序号)。
①水 ②酸性KMnO4溶液
③Na2SO3溶液 ④饱和的NaHSO3溶液
(3)装置C和D中产生的现象相同,但原因却不同。C中是由于SO2_______________,而D中则是由于SO2具有____________。
(4)装置D中试管口塞一团棉花,棉花中应浸有一种液体,其作用是________________。
(5)实验完毕,待A中烧瓶内液体冷却后,过滤,向滤液中加入少量的蒸馏水稀释,溶液为蓝色,为了证明蓝色只与Cu2+有关,而与其他离子无关,某同学设计了下列实验,其中对实验目的没有意义的是________(填序号)。
①观察稀H2SO4溶液呈无色
②观察CuSO4粉末呈白色
③稀释CuSO4溶液,溶液蓝色变浅
④往CuSO4溶液中加入足量NaOH溶液,生成蓝色沉淀,过滤,滤液呈无色
⑤往CuSO4溶液中加入足量BaCl2溶液,生成白色沉淀,过滤,滤液仍显蓝色
(6)若实验中用7.2 g铜片和12.5 mL 18.0 mol/L的浓硫酸在加热条件充分反应,最终铜片仍有剩余。根据所学的知识,某同学认为溶液中一定还有硫酸剩余,其理由是_________。
假定反应前后溶液的体积不变,设剩余硫酸的浓度为a mol/L,现向反应后溶液中缓慢加入硝酸钾固体,充分搅拌直到剩余铜片恰好完全反应,反应消耗硝酸钾________mol(用含a的代数式表示,要化简)。
解析:(1)浓硫酸具有强氧化性,在加热条件下能与铜发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)SO2易溶于水,具有酸性和还原性,可与酸性KMnO4溶液、Na2SO3溶液反应,难溶于饱和的NaHSO3溶液,可用排饱和NaHSO3溶液收集。(3)SO2 溶液具有酸性,可与NaOH溶液反应,发生SO2+2OH-===SO+H2O,滴加酚酞的氢氧化钠溶液褪色;SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色,所以装置C和D中产生的现象相同,但原因却不同。(4)二氧化硫有毒,不能排放到空气中,能与氢氧化钠溶液反应,则棉花上可浸有氢氧化钠溶液,吸收多余的SO2,防止污染环境。(5)①观察稀硫酸溶液呈无色,可说明SO无色;②观察CuSO4粉末呈白色,不能证明蓝色只与Cu2+有关;③稀释CuSO4溶液,溶液蓝色变浅,因阳离子和阴离子浓度都变浅,不能证明;④往CuSO4溶液中加入足量NaOH溶液,生成蓝色沉淀,过滤,滤液呈无色,铜离子浓度减小,可说明蓝色与铜离子有关;⑤往CuSO4溶液中加入足量BaCl2溶液,生成白色沉淀,过滤,滤液仍呈蓝色,铜离子物质的量不变,可说明蓝色与铜离子有关,则对实验目的没有意义的是②③。(6)浓硫酸具有强氧化性,而稀硫酸与铜不反应,随着反应的进行,硫酸浓度不断降低,稀硫酸与铜不反应,则反应后溶液中一定含有硫酸。剩余硫酸的浓度为a mol/L,物质的量为0.012 5 L×a mol/L=0.012 5a mol,氢离子的物质的量为0.025a mol,向反应后溶液中缓慢加入硝酸钾固体,充分搅拌直到剩余铜片恰好完全反应,发生反应:3Cu+2NO+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O,则反应消耗硝酸钾a/160 mol。
答案:(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)④ (3)中和了溶液中的NaOH 漂白性
(4)吸收多余的SO2,防止污染环境 (5)②③
(6)反应过程中浓H2SO4被不断消耗,同时生成的水逐渐增多,使浓硫酸逐渐变稀,至一定浓度就不再与铜片反应 a/160
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