鲁科版高考化学一轮总复习第3章第2节素养提升8多硫含氧酸盐课时学案

这是一份鲁科版高考化学一轮总复习第3章第2节素养提升8多硫含氧酸盐课时学案，共9页。学案主要包含了硫代硫酸钠，连二亚硫酸钠，焦亚硫酸钠等内容，欢迎下载使用。
一、硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)
Na2S2O3·5H2O俗名大苏打，它是无色透明的晶体，易溶于水，溶于水后呈碱性。
1．Na2S2O3的化学性质
(1)与酸反应生成单质硫，放出SO2气体：
S2Oeq \\al(2－,3)＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O。
(2)Na2S2O3是中等强度的还原剂，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化剂氧化：
①2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI，此反应用于定量测定碘。
②Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，此反应用在纺织和造纸工业上Na2S2O3做脱氯剂。
③5Na2S2O3＋8KMnO4＋7H2SO4===8MnSO4＋5Na2SO4＋4K2SO4＋7H2O。
2．Na2S2O3的制备方法
将Na2S和Na2CO3以2∶1的物质的量比配成溶液，然后通入SO2，反应大致可分三步进行：
(1)Na2CO3和SO2反应生成Na2SO3：Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2。
(2)Na2S与SO2反应生成Na2SO3和H2S：
Na2S＋SO2＋H2O===Na2SO3＋H2S，H2S是强还原剂，遇SO2析出硫：2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O。
(3)Na2SO3和S反应生成Na2S2O3：Na2SO3＋S===Na2S2O3。
将上面三个反应合并得到总反应：2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。
溶液蒸发浓缩后，冷却至293～303 K时即析出Na2S2O3·5H2O，用上述方法制得的Na2S2O3中常含有Na2SO4和Na2SO3等杂质。
注意：制取硫代硫酸钠的另一种方法是在沸腾的条件下，使Na2SO3溶液同硫粉反应：Na2SO3＋Seq \(=====,\s\up10(△))Na2S2O3。
二、连二亚硫酸钠(Na2S2O4)
连二亚硫酸钠属于一级遇湿易燃物品，又名低亚硫酸钠。相对密度2.3～2.4，赤热时分解，能溶于冷水，在热水中分解，不溶于乙醇。其水溶液性质不稳定，有极强的还原性，属于强还原剂，能将I2、Cu2＋、Ag＋还原。暴露于空气中易吸收氧气而氧化，同时也易吸潮发热而变质，并能夺取空气中的氧结块并发出刺激性酸味。在无氧条件下，用锌粉还原亚硫酸氢钠可制得连二亚硫酸钠。吸收空气中氧气的化学方程式为2Na2S2O4＋O2＋2H2O===4NaHSO3或Na2S2O4＋O2＋H2O===NaHSO3＋NaHSO4。
三、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)
1．性质
成品为白色或微黄结晶粉末，溶于水、甘油，微溶于乙醇，露置空气中易氧化成硫酸钠，与强酸接触放出二氧化硫而生成相应的盐类，加热到150 ℃分解，通常用NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得，其方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。
2．用途
1．工业上将Na2CO3和Na2S配成溶液，再通入SO2可制取Na2S2O3，同时放出CO2。已知：
S(s)＋Na2SO3(aq)eq \(=====,\s\up10(△))Na2S2O3(aq)。下列说法不正确的是( )
A．上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶1
B．上述反应中的Na2CO3和Na2S的物质的量之比最佳是1∶2
C．每生成1 ml Na2S2O3转移4 ml电子
D．通入的SO2过量很多，将会产生浑浊现象
C 解析：将Na2CO3和Na2S配成溶液，再通入SO2可制取Na2S2O3，同时放出CO2，并结合S (s)＋Na2SO3(aq)eq \(=====,\s\up10(△))Na2S2O3(aq)，根据电子守恒，恰好完全反应时发生反应的化学方程式为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2；Na2S为还原剂，SO2为氧化剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，故A正确；恰好完全反应时，Na2CO3和Na2S的物质的量之比最佳是1∶2，故B正确；生成1 ml Na2S2O3，转移eq \f(8,3) ml电子，故C错误；如果SO2过量很多，溶液显酸性，而Na2S2O3在酸性条件下不稳定，生成S和SO2，故D正确。
2．广泛用于纺织工业的连二亚硫酸钠(Na2S2O4)，俗称保险粉，是一种强还原剂，可溶于水，但不溶于乙醇，在碱性介质中较稳定。
Ⅰ.工业上制备保险粉的流程如下：
(1)步骤①中发生反应的化学方程式为____________________。
(2)步骤②中生成的沉淀为________(填化学式)。
(3)步骤③中加入NaCl固体的作用是______________________，分离出保险粉的方法为________、洗涤、干燥，洗涤所用试剂是________。
Ⅱ.探究Na2S2O4的性质：
某课题小组常温下测得0.050 ml·L－1Na2S2O4溶液的pH随时间变化的关系如图所示。
(4)0～t1主要生成HSOeq \\al(－,3)，写出0～t1发生反应的离子方程式：____________________________________。
解析：(1)由流程可知，步骤①中，反应物为Zn和SO2，生成物为ZnS2O4，据此可得化学方程式：Zn＋2SO2===ZnS2O4。(2)步骤②中，ZnS2O4和NaOH发生反应生成Zn(OH)2沉淀和Na2S2O4。(3)溶液C中的溶质为Na2S2O4，步骤③中加入NaCl固体，即得到保险粉(Na2S2O4)，可知NaCl固体的作用是降低Na2S2O4的溶解度，使更多Na2S2O4析出。Na2S2O4析出后，经过滤、洗涤、干燥即可得到保险粉。由于保险粉可溶于水，不溶于乙醇，因此应用乙醇进行洗涤。(4)反应物有Na2S2O4和O2，生成物有HSOeq \\al(－,3)，故反应的离子方程式为2H2O＋2S2Oeq \\al(2－,4)＋O2===4HSOeq \\al(－,3)。
答案：(1)Zn＋2SO2===ZnS2O4
(2)Zn(OH)2
(3)降低Na2S2O4的溶解度，使更多Na2S2O4析出 过滤 乙醇
(4)2H2O＋2S2Oeq \\al(2－,4)＋O2===4HSOeq \\al(－,3)
3．硫代硫酸钠(Na2S2O3)在工业生产、医药制造业中被广泛应用，工业普遍使用Na2CO3与硫黄(S)共煮得到，装置如图1。
图1
已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在。
(1)步骤1：打开K1、关闭K2，向圆底烧瓶中加入足量甲并加热，写出烧瓶中反应的化学方程式：_________________。
(2)步骤2：始终保持C中溶液呈碱性，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少，打开K2、关闭K1并停止加热。
①C中溶液须保持呈碱性，若呈酸性，则________________、________________________________________________________ (用离子方程式表示)。
②装置B、D的试剂相同，均为________。
(3)步骤3：将C中所得混合物分离提纯后得产品。
利用反应2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2也能制备Na2S2O3。所需仪器如图2，按气流方向连接各仪器，接口顺序为a→______，______→______，______→______，______→d。

图2
(4)装置乙盛装的试剂是______________________________。
(5)Na2S2O3还原性较强，工业上常用于除去溶液中残留的Cl2，该反应的离子方程式为____________________________________。
(6)请设计简单的实验方案，证明上述残留的Cl2被还原成了Cl－：_____________________________________________________。
解析：(1)浓硫酸与铜反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)①C中溶液若呈酸性，则发生反应：COeq \\al(2－,3)＋2H＋===H2O＋CO2↑、S2Oeq \\al(2－,3)＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O。②尾气中的SO2是大气污染物，所以装置B、D中的试剂为氢氧化钠溶液，其作用是吸收SO2，防止污染。(3)a接g或h，反应结束时通过a进行尾气吸收，然后接b或c(连接一个防倒吸装置)，再接e，在乙中，SO2与装置中试剂发生反应制取硫代硫酸钠，为使气体与试剂充分反应，气体应该长进短出，然后f接d，进行尾气处理，故接口顺序为a→g，h→b，c→e，f→d。(4)装置乙盛装的试剂是Na2CO3和Na2S的混合溶液。(5)在反应中氯气做氧化剂，硫代硫酸钠做还原剂。(6)取少量反应后的溶液于试管中，滴入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，再取上层清液(或过滤后取滤液)，滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则说明Cl2被还原为Cl－。
答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)①COeq \\al(2－,3)＋2H＋===H2O＋CO2↑
S2Oeq \\al(2－,3)＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O
②NaOH溶液(其他合理答案均可)
(3)g h b c e f[或h g b c e f(b、c可互换)]
(4)Na2CO3和Na2S的混合溶液
(5)S2Oeq \\al(2－,3)＋4Cl2＋5H2O===2SOeq \\al(2－,4)＋8Cl－＋10H＋
(6)取少量反应后的溶液于试管中，滴入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，再取上层清液(或过滤后取滤液)，滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则说明Cl2被还原为Cl－
4．保险粉(Na2S2O4)广泛应用于造纸、印染、环保、医药等行业。该物质具有强还原性，在空气中易被氧化，受热易分解，在碱性条件下比较稳定，易溶于水、不溶于乙醇。保险粉可以通过 NaHSO3与NaBH4反应制取。请按要求回答下列问题：
Ⅰ.NaHSO3溶液的制备
(1)仪器a的名称为________；装置C中反应后溶液pH＝4.1，则发生反应的化学方程式为__________________________________。
Ⅱ.保险粉的制备
打开下图(部分装置已省略)中活塞K1通入氮气，一段时间后，关闭K1，打开恒压滴液漏斗活塞向装置E中滴入碱性NaBH4溶液，在30～40 ℃下充分反应。向反应后的溶液中加入乙醇，经冷却结晶、过滤得到Na2S2O4·2H2O晶体，再用乙醇洗涤、真空烘干脱去晶体结晶水得到保险粉。
(2)反应产物中有NaBO2，无气体。写出E中发生反应的化学方程式____________________________________________________。
(3)通入氮气的作用是________________________________。
(4)使用乙醇洗涤Na2S2O4·2H2O晶体的优点：
____________________________________________________。
(5)对装置E的加热方式最好采用________。
Ⅲ.保险粉的纯度测定
(6)称取2.0 g Na2S2O4样品溶于冷水配成200 mL溶液，取出25.00 mL该溶液于锥形瓶中，用0.10 ml·L－1碱性K3[Fe(CN)6]标准溶液滴定，原理为4[Fe(CN)6]3－＋2S2Oeq \\al(2－,4)＋8OH－===4[Fe(CN)6]4－＋4SOeq \\al(2－,3)＋4H2O，用亚甲基蓝为指示剂，达到滴定终点时消耗标准溶液24.00 mL，则样品中Na2S2O4的质量分数为________(杂质不参与反应)(计算结果精确至0.1%)。
解析：(1)根据仪器a的结构可知是三颈烧瓶；A装置产生的SO2气体在C中与Na2CO3发生反应，反应后溶液pH＝4.1