化学必修 第二册实验活动5 不同价态含硫物质的转化优秀练习题
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高一化学同步学习高效学讲练(精准练习)
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第3课时 不同价态含硫物质的转化
1.(2022春·河北张家口·高一张家口市宣化第一中学校考阶段练习)硫元素在自然界中的循环如图所示,下列说法错误的是
A.硫是组成某些蛋白质的生命元素
B.地壳中化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在
C.硫粉在过量的纯氧中燃烧可以生成SO3
D.化石燃料的燃烧以及含硫矿物的冶炼是大气SO2污染的主要来源
【答案】C
【详解】A.蛋白质的组成元素主要有C、H、O、N,某些蛋白质还含有P、S等元素,A正确;
B.大多数硫化物和硫酸盐比较稳定,地壳中化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在,B正确;
C.硫粉在过量的纯氧中燃烧生成SO2,不能直接得到SO3,SO2进一步氧化得到SO3,C错误;
D.化石燃料、含硫矿物均含有硫元素,高温下与空气反应生成SO2,是大气SO2污染的主要来源,D正确;
故选C。
2.(2022春·黑龙江大庆·高一校考期中)下列物质中,不能由单质直接化合生成的是
①CuS ②FeS ③SO3 ④H2S ⑤FeCl2 ⑥Cu2S ⑦FeCl3
A.①③⑤ B.①②③⑤ C.①②④⑤ D.全部
【答案】A
【详解】①S单质的氧化性较弱,Cu与S单质加热发生反应变为Cu2S,错误;
②Fe与S混合加热发生反应产生FeS,正确;
③S点燃与氧气发生反应产生SO2,错误;
④氢气与硫单质在高温下发生化合反应产生H2S,正确;
⑤由于氯气的氧化性很强,因此Fe与氯气发生反应产生FeCl3,错误;
⑥Cu与S单质加热发生反应变为Cu2S,正确;
⑦Fe与氯气发生反应产生FeCl3,正确。
不能由单质直接化合生成的是①③⑤,
故选A。
3.(2022秋·上海杨浦·高一复旦附中校考期末)如图是硫元素在自然界中的循环示意图,下列有关说法错误的是
A.硫在自然界中既有游离态又有化合态 B.过程⑤宜在土壤的富氧区实现
C.过程②是氧化反应 D.过程①可以通过不同的化学反应实现
【答案】B
【详解】A.从图中可以看出,硫在自然界中既有单质形式(游离态)存在的S,也有化合态形式存在的H2S、、有机硫等,A正确;
B.过程⑤将转化为H2S,S元素化合价降低,表现氧化性,不能在土壤的富氧区实现,B错误;
C.过程②中,S转化为,S元素化合价升高,发生氧化反应,C正确;
D.过程①由H2S转化为S,可以通过分解反应实现,也可以通过H2S与O2接触后发生反应实现,D正确;
故选B。
4.(2022春·广西桂林·高一校考期中)下列有关三氧化硫的说法中正确的是
A.SO2、SO3均具有漂白性,均能使石蕊溶液变红色 B.SO3易溶于水,且与水反应生成H2SO4
C.SO3可与碱反应,但不与碱性氧化物反应 D.SO2在空气中易被氧化为SO3
【答案】B
【详解】A.SO3不具有漂白性,SO2、SO3均能使石蕊溶液变红色,是因为二者溶于水所得溶液均显酸性,故A错误;
B.SO3极易溶于水,与水发生反应SO3+H2O=H2SO4,故B正确;
C.SO3为酸性氧化物,既可与碱反应,也可与碱性氧化物反应,故C错误;
D.SO2在空气中不易被氧化为SO3,一般需要在一定温度和催化剂作用下才能变为SO3,故D错误;
故答案选B。
5.(2022春·四川遂宁·高一统考期末)将SO2通入BaCl2溶液至饱和,未见沉淀,继续通入另一气体X仍无沉淀,则X可能是
A.O2 B.NH3 C.CO2 D.H2S
【答案】C
【分析】将SO2通入BaCl2溶液至饱和,未见沉淀,溶液中是氯化钡和亚硫酸。
【详解】A.通入O2,亚硫酸和氧气反应生成硫酸,硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和盐酸,故A不符合题意;
B.通入NH3,亚硫酸和氨气反应生成亚硫酸铵,亚硫酸铵和氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀和氯化铵,故B不符合题意;
C.通入CO2,亚硫酸和二氧化碳不反应,依然没有沉淀生成,故C符合题意;
D.通入H2S,亚硫酸和硫化氢反应生成硫沉淀和水,故D不符合题意;
综上所述,答案为C。
6.(2022秋·山东菏泽·高一校考阶段练习)物质类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。请根据下图所示,回答下列问题:
下列有关铁及其化合物的说法不正确的是
A.X具有强还原性,Y既有氧化性又有还原性
B.W的浓溶液与铜单质在加热条件可转化为Y
C.将X与Y混合反应的氧化产物与还原产物的质量之比为2∶1
D.W与Y在一定条件下可以发生氧化还原反应
【答案】D
【详解】A.X为H2S 硫元素处于最低价态,具有强还原性,Y为SO2 硫元素处于中间价态,既有氧化性,又有还原性,A正确;
B.W为硫酸,反应的化学方程为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,B正确;
C.2H2S+SO2=3S↓+2H2O,H2S作还原剂,二氧化硫作氧化剂,S既是氧化产物又是还原产物,该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为2∶1,C正确;
D.W为硫酸,Y为二氧化硫,二者中的硫元素价态相邻,不能发生氧化还原反应,D错误;
故选:D。
7.(2022秋·上海徐汇·高一上海市第四中学校考阶段练习)硫磺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,乙溶液褪色变成丙。甲、乙、丙均含有硫元素,则它们正确的顺序是
A.SO3 、H2SO4、H2SO3 B.SO2、H2SO3、H2SO4
C.SO3、H2SO3、H2SO4 D.SO2、H2SO4、H2SO3
【答案】B
【详解】硫磺在空气中燃烧生成气体甲SO2,甲SO2溶于水得溶液乙H2SO3,向乙H2SO3溶液中滴加溴水,乙溶液褪色变成丙H2SO4,则甲、乙、丙分别为SO2、H2SO3、H2SO4,答案B。
8.(2022春·浙江金华·高一浙江省浦江中学校联考阶段练习)下列“类比”合理的是
A.与反应生成,则与反应生成
B.在足量的中燃烧生成,则在足量的中燃烧生成
C.与水反应生成和,则与水反应生成和
D.与反应生成和,则与反应生成和
【答案】A
【详解】A.与反应生成,与反应生成,A正确;
B.在足量的中燃烧生成,在足量的中燃烧生成,B错误;
C.与水反应生成和,与水反应生成和,C错误;
D.与反应生成和,与反应生成,D错误;
故选A。
9.(2022春·黑龙江佳木斯·高一校考期末)已知含硫元素的几种物质间具有如图转化关系。NA表示阿伏加德罗常数值,下列说法正确的是
A.反应①中3.2gS充分燃烧后生成2.24L
B.NA个分子与足量氧气经反应③可以制得NA个分子
C.反应②中若转移2NA个电子,生成1.5molS
D.只要氧气过量,硫可以一步转化为
【答案】C
【详解】A.温度和压强未知导致气体摩尔体积未知,则无法计算反应①中3.2gS充分燃烧后生成的SO2体积,选项A错误;
B.③为可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,所以NA个分子与足量氧气经反应③不能制得NA个分子,选项B错误;
C.反应②的方程式为2H2S+SO2=3S+2H2O,生成3molS转移电子的物质的量为4mol,转移2NA个电子时,转移电子的物质的量为2mol,生成S的物质的量=2mol=1.5mol,选项C正确;
D.硫与氧气反应只能生成二氧化硫,不能一步转化为三氧化硫,选项D错误;
答案选C。
10.(2022秋·江西九江·高一瑞昌市第一中学校考阶段练习)下列物质间不能实现直接转化的元素是
单质氧化物酸或碱盐
A.Fe B.Ca C.S D.C
【答案】A
【详解】A.氧化铁和水不反应,A错误;
B.钙和氧气反应生成氧化钙,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和盐酸反应生成氯化钙,B正确;
C.S和氧气反应生成二氧化硫,二氧化硫和水反应生成亚硫酸,亚硫酸和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠,C正确;
D.C和氧气反应生成二氧化碳,二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸和氢氧化钠反应生成碳酸钠,D正确;
故选A。
11.(2022秋·陕西安康·高一统考期中)在实验室进行铁粉和硫粉混合加热的实验,产物又进行了系列实验,流程如下。下列说法正确的是
A.气体A和D含有同一物质,且均为氧化产物
B.硫元素一共参加了2个氧化还原反应
C.沉淀F为黄色单质
D.若固体B中加浓硫酸,发生反应时被氧化的和被还原的均为同一种元素
【答案】C
【分析】首先铁粉和硫粉反应生成,S和反应生成,与稀硫酸反应生成和,和(浓)反应生成S、和。
【详解】A.由以上分析可知,气体A中是氧化产物,气体D中是还原产物,A错误;
B.由以上分析可知,铁粉和硫粉反应生成,S和反应生成,和(浓)反应生成S、和,反应中S元素化合价都发生改变,故硫元素一共参加了3个氧化还原反应,B错误;
C.沉淀F是S,是黄色沉淀,C正确;
D.固体B为,和浓硫酸反应生成、S、和,其中被氧化的元素为和S,被还原的元素为S,故发生反应时被氧化的和被还原的均不为同一种元素,D错误;
故选C。
12.(2022秋·湖北武汉·高一武汉中学校考期中)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。下列说法正确的是
A.在图示的转化中,化合价不变的元素只有铜
B.由图示的转化可得出氧化性的强弱顺序:Fe3+>O2>S
C.回收S的总反应为2H2S+O2=2H2O+2S↓
D.在图示的转化中,FeCl3、FeCl2、CuCl2都是催化剂
【答案】C
【分析】H2S气体和CuCl2溶液反应的化学方程式:CuCl2+H2S=CuS↓+2HCl,CuS沉淀和FeCl3溶液反应的离子反应方程式:2Fe3++CuS=2Fe2++Cu2++S,Fe2+被O2氧化成Fe3+的离子反应方程式:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,总反应为:2H2S+O2=2S+2H2O。
【详解】A. 根据图中各元素化合价知,Cu元素化合价都是+2价、H元素化合价都是+1价、Cl元素化合价都是-1价,所以化合价不变的是Cu、H、Cl元素,故A错误;
B. 转化过程中O2把Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+把硫离子氧化为S,则氧化性的强弱顺序:O2>Fe3+>S,故B错误;
C. 图示转化中,H2S与O2反应生成S和H2O,所以总反应是2H2S+O2═2H2O+2S↓,故C正确;
D. 在图示的转化中,FeCl3、CuCl2是催化剂,CuS、FeCl2是中间产物,故D错误;
故选C。
13.(2022秋·上海杨浦·高一复旦附中校考期末)某企业利用下列流程综合处理工厂排放的含有SO2的烟气,以减少其对环境造成的污染。下列有关说法正确的是
A.二氧化硫吸收塔中发生的反应为
B.氨气吸收塔中发生的反应为
C.上述流程利用的是氧化还原反应原理
D.上述流程体现出NH4HSO3可循环利用
【答案】A
【分析】在二氧化硫吸收塔中发生反应(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3,在氨气吸收塔中发生反应NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3。
【详解】A.由分析可知,二氧化硫吸收塔中发生的反应为(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3,离子方程式为,A正确;
B.氨气吸收塔中发生的反应为NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3,离子方程式为,B不正确;
C.上述流程中,没有元素的化合价发生变化,利用的是非氧化还原反应原理,C不正确;
D.上述流程中,首先进入二氧化硫吸收塔的是(NH4)2SO3,所以(NH4)2SO3可循环利用,D不正确;
故选A。
14.(双选)(2022秋·江西宜春·高一江西省丰城中学校考期中)已知X为某种常见酸的浓溶液,能使蔗糖变黑。A、B、C、D、X五种物质的转化关系如图所示,其中反应条件及部分产物均已略去,则下列有关说法错误的是
A.X使蓝矾晶体变白的现象体现了X的吸水性
B.若A为铜,则A与X在室温下即可完全反应
C.若A为碳单质,则将C通入少量的澄清石灰水中,最终没有白色沉淀产生
D.1mol B与足量氧气混合在一定条件下反应生成D,转移电子数为2NA
【答案】BD
【分析】X为某种常见酸的浓溶液,能使蔗糖变黑,则X为H2SO4,D与水反应生成硫酸,则D为SO3,B与氧气反应生成SO3,则B为SO2;A与浓硫酸反应可以生成SO2,则A应是一种具有还原性的物质,或Na2SO3等。
【详解】A.浓硫酸具有吸水性,可以吸收蓝矾晶体中的水分子,从而使其变白,A正确;
B.Cu在常温下不与浓硫酸反应,B错误;
C.碳单质与浓硫酸在加热条件下可以反应生成SO2、CO2和H2O,B为SO2,若将CO2通入少量的澄清石灰水中,最终生成可溶于水的碳酸氢钙,没有白色沉淀,C正确;
D.O2与SO2的反应为可逆反应,1molSO2无法完全反应,转移电子数小于2NA,D错误;
综上所述答案为BD。
15.(双选)(2022春·湖南长沙·高一雅礼中学校考期末)工业上以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料,采用接触法制备浓硫酸的原理如图:
下列说法不正确的是
A.用水替代98.3%浓硫酸能提高吸收效率
B.制备硫酸的3个反应都是氧化还原反应
C.用盐酸和烧碱可从烧渣中提取铁红
D.净化SO2的目的是防催化剂中毒降低活性
【答案】AB
【详解】A.三氧化硫与水反应放出大量的热,用水直接吸收三氧化硫会形成“酸雾”,污染环境且吸收率低,不能用水替代98.3%浓硫酸能提高吸收效率,故A错误;
B.制备硫酸的3个反应有2个是氧化还原反应,三氧化硫和水反应生成硫酸不是氧化还原反应,故B错误;
C.盐酸与氧化铁、氧化铝反应,烧碱与氧化铝和二氧化硅反应,用盐酸和烧碱可从烧渣中提取铁红,故C正确;
D.二氧化硫中的杂质能使催化剂中毒,净化SO2的目的是防催化剂中毒降低活性,故D正确;
故选AB。
16.(双选)(2022春·山东潍坊·高一校考阶段练习)利用空气催化氧化法除掉电石渣浆(含CaO)上清液中的S2-,制取石膏(CaSO4·2H2O) 的过程如下:
下列说法错误的是
A.CaSO4·2H2O属于盐类和纯净物
B.过程II中,反应的离子方程式为4MnO+2S2-+9H2O=S2O+4Mn(OH)2↓+10OH-
C.过程I后溶液碱性增大
D.将10L上清液中的S2- (S2-浓度为480mg·L-1)转化为SO,理论上共需要0.15molO2
【答案】CD
【详解】A.CaSO4·2H2O俗名生石膏,属于结晶水合物,具有固定的组成和性质,属于纯净物里的盐类,故A正确;
B.根据转化关系图,过程Ⅱ中S2-与MnO生成S2O和Mn(OH)2,根据氧化还原反应得失电子守恒和物料守恒,反应的离子方程式为:4MnO+2S2-+9H2O=S2O+4Mn(OH)2↓+10OH-,故B正确;
C.由分析可知过程Ⅰ中发生反应:2Mn(OH)2+O2+4OH-=2MnO+4H2O,溶液的pH减小,溶液碱性减小,故C错误;
D.10L上清液中的S2-的物质的量=(10×480×10−3)g÷32g/mol=0.15mol,根据物质转化过程可知,S2-转化为S2O过程中需要消耗氧气,S2O转化为SO也需要消耗氧气,在转化过程中,硫元素的化合价由-2价变成+6价,S2-共失去0.15mol×8=1.2mol电子,1molO2在反应中得到4mol电子,所以将10L上清液中的S2-转化为SO,理论上共需要O2的物质的量=1.2 mol÷4=0.3mol,故D错误;
故选CD。
17.(2022秋·河南郑州·高一统考期末)在化工生产中,硫资源应用广泛,利用含硫物质之间的转化有利于实现硫资源的综合利用。下图为硫及其化合物的“价一类”二维图。
请回答以下问题。
(1)单斜硫和正交硫两种单质叫作硫元素的_______。
(2)Y和H2S发生反应的化学方程式为_______。写出Cu和Z的浓溶液发生反应的化学方程式_______。
(3)工业上处理废气时,通过步骤Ⅰ和步骤Ⅱ将Y转化为CaSO4再利用。
①实现步骤Ⅰ的转化所加试剂的物质类别为_______(写出一种即可)。
②实现步骤Ⅱ的转化可选择_______,试剂(填序号),选择的依据为_______。
a.O2 b.KI c.H2O2 d.Na2S
【答案】(1)同素异形体
(2) SO2+2H2S=3S+2H2O Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(3) 碱、碱性氧化物、盐(写出一种即可) ac CaSO3转化为CaSO4硫元素化合价升高被氧化,需加入氧化剂
【分析】根据硫及其化合物的“价一类”二维图可知X是S单质,Y是SO2,Z是H2SO4,然后根据物质的性质及转化关系分析解答。
【详解】(1)单斜硫和正交硫是硫元素的两种不同性质的单质,二者互为同素异形体;
(2)Y是SO2,SO2具有还原性,H2S具有还原性,二者会发生氧化还原反应产生S单质及H2O,该反应的化学方程式为:SO2+2H2S=3S+2H2O;
Z是H2SO4,浓硫酸与Cu在加热条件下会发生氧化还原反应产生CuSO4、SO2、H2O,该反应的化学方程式为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;
(3)①根据图示可知:步骤Ⅰ可以是SO2被Ca(OH)2溶液吸收反应产生CaSO3沉淀和H2O,Ca(OH)2属于碱;SO2也可以与CaO反应产生CaSO3,CaO属于碱性氧化物;SO2可以与CaO反应产生CaSO3,CaO属于碱性氧化物;
②根据图示可知:步骤Ⅱ是CaSO3转化为CaSO4,在该转化过程中S元素化合价升高,失去电子被氧化,因此在转化过程中需要加入氧化剂。
a.CaSO3与O2反应产生CaSO4,a符合题意;
b.KI具有还原性,不能使CaSO3转化为CaSO4,b不符合题意;
c.CaSO3具有还原性,H2O2具有强氧化性,可以使CaSO3与H2O2反应产生CaSO4、H2O,c符合题意;
d.CaSO3、Na2S都具有还原性,二者不能反应产生CaSO4,d不符合题意;
故合理选项是ac;
选择的依据为CaSO3转化为CaSO4硫元素化合价升高被氧化,需加入氧化剂,加入的物质应该具有强氧化性,可以将CaSO3氧化为CaSO4。
18.(2022秋·福建厦门·高一大同中学校考阶段练习)形成酸雨的原理之一可表示如下:
请回答下列问题:
(1)未污染的雨水的pH一般小于7大于5.6,这是由于溶解了_______的缘故;酸雨的pH小于5.6,主要含有、_______和一些有机酸等。
(2)图中三个反应不属于氧化还原反应的是_______(填标号);写出反应②的化学方程式_______。
(3)某研究性学习小组取来雨水做水样进行测定,随时间的推移雨水样品的pH会变小,主要原因是_______(用化学方程式表示)。
(4)你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是_______ (选填字母编号)。
①少用煤做燃料 ②把工厂的烟囱造高 ③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤
(5)从保护环境的角度出发,一些工厂采用“钙基固硫法”,即在含硫的煤中混入生石灰后燃烧,大部分最终将转化为_______。
(6)汽车尾气中的CO、NO也是城市空气的污染物,治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”,使CO与NO反应,生成两种无毒气体,其中之一是。写出NO与CO反应的化学方程式:_______。
【答案】(1) CO2 H2SO4
(2) ③ 2SO2+O22SO3
(3)2H2SO3+O2=2H2SO4
(4)C
(5)CaSO4
(6)CO+NON2+CO2
【分析】反应①中,含硫燃料在氧气中燃烧生成A,A是SO2;反应②中,SO2和O2反应生成B,B是SO3;反应③中,SO3和H2O反应生成H2SO4。
【详解】(1)未污染的雨水的pH一般小于7大于5.6,这是由于溶解了CO2的缘故,CO2溶于水后,发生反应CO2+H2O=H2CO3,使雨水的pH小于7大于5.6;酸雨的pH小于5.6,主要含有HNO3、H2SO4和一些有机酸等。
(2)图中三个反应不属于氧化还原反应的是③,仅该反应中没有元素化合价的升降;反应②的化学方程式为2SO2+O22SO3。
(3)随时间的推移雨水样品的pH会变小,主要是因为SO2溶于雨水后生成H2SO3,H2SO3会被空气氧化为H2SO4,使得雨水酸性增强,pH变小,反应的方程式为2H2SO3+O2=2H2SO4。
(4)①少用煤做燃料 、③燃料脱硫、⑤开发新能源等措施可以减少SO2的排放,从而减少酸雨的生成,故选C。
(5)一些工厂采用“钙基固硫法”,即在含硫的煤中混入生石灰后燃烧,大部分SO2会和生石灰反应生成CaSO3,CaSO3会再被氧化为CaSO4。
(6)根据题干信息可知,CO和NO反应生成的一种无毒气体N2,则另外一种无毒气体是CO2,该反应的化学方程式为CO+NON2+CO2。
19.(2022春·河北石家庄·高一校考期中)实验室研究不同价态元素的转化,对于物质的制备和应用至关重要。实验室可以用如图所示装置研究S(+6价)→S(+4价)。
(1)装置C的作用是 ________。
(2)装置B、D盛放的试剂应分别为 ________、________(填标号)。
a.BaCl2溶液 b.NaCl溶液 c.FeSO4溶液 d.NaOH溶液 e.品红溶液
(3)实验结束后,发现装置A中溶液几乎为无色,且试管中有较多的白色固体。试管中溶液显无色,体现了浓硫酸的 ________性。
(4)实验结束后,若要证明装置A中白色固体为无水CuSO4,需要采取的操作是 ________。
【答案】(1)作安全瓶,防止倒吸
(2) e d
(3)吸水
(4)将冷却后的装置A中物质缓缓加入适量水中,并搅拌,观察溶液颜色变化
【分析】由图可知,装置A中发生铜和浓硫酸在加热的条件下反应上生成硫酸铜、SO2、水,将产生的SO2通入到装置B中,装置B盛有品红溶液,可以看到品红溶液褪色,装置C是安全瓶,可以防止倒吸,最后将SO2通入装置D中,装置D中盛有氢氧化钠溶液,吸收尾气,防止污染大气,据此分析作答。
(1)
根据分析可知,装置C的作用是防止倒吸,故答案为:作安全瓶,防止倒吸;
(2)
装置B是检验二氧化硫的,盛放试剂为品红溶液,D用于尾气处理,选用氢氧化钠溶液,故答案为:e;d;
(3)
浓硫酸具有吸水性使装置A中固体变为白色;
(4)
若要证明装置A中白色固体为无水CuSO4,因为溶液中存在浓硫酸,所以需要采取的操作是将冷却后的装置A中物质缓缓加入适量水中,并搅拌,观察溶液颜色变化。
20.(2022春·陕西西安·高一校考阶段练习)Na2S2O4俗称保险粉,常用作纺织工业的漂白剂、脱色剂等。某科研小组制备并探究其性质。
资料:Na2S2O4易溶于水,具有极强的还原性,易被空气氧化,在碱性介质中稳定。
Ⅰ.制备Na2S2O4(加热等辅助仪器略去)
(1)仪器①的名称是______________。
(2)B装置用于制备Na2S2O4。第一步反应:Zn+2SO2ZnS2O4;第二步,加入NaOH溶液,于28~35 ℃下反应生成Na2S2O4,该步反应化学方程式为_______________________________。
(3)B装置反应前,先进行的实验操作是________________________________。
反应后除去B中的沉淀,在滤液中加入一定量的NaCl固体搅拌,有Na2S2O4晶体析出。
Ⅱ.探究Na2S2O4的性质
(4)隔绝空气加热Na2S2O4固体完全分解得到固体产物Na2SO3、Na2S2O3和SO2,但科研小组没有做到完全隔绝空气,得到的固体产物中还含有Na2SO4。请设计实验证明该分解产物中含有Na2SO4。实验方案是______________。(可选试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液、KMnO4溶液)
【答案】(1)圆底烧瓶
(2)ZnS2O4+2NaOHNa2S2O4+Zn(OH)2↓
(3)打开A中分液漏斗下活塞,使硫酸与亚硫酸钠先反应产生SO2,排出装置中的空气
(4)取少量产品溶于足量稀盐酸,静置,取上层清液(或过滤,取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质
【分析】置A中的浓硫酸通过分液漏斗滴到蒸馏烧瓶中和Cu反应制得二氧化硫,二氧化硫和Zn在三颈烧瓶中反应生成ZnS2O4,加入NaOH溶液反应生成Na2S2O4和Zn(OH)2沉淀,装置C中氢氧化钠溶液吸收二氧化硫尾气,防止污染空气,据此答题。
【详解】(1)仪器①的名称是圆底烧瓶,故答案为圆底烧瓶。
(2)28~35℃下反应生成的ZnS2O4与NaOH溶液反应,反应生成Na2S2O4和Zn(OH)2沉淀,反应的化学方程式为ZnS2O4+2NaOHNa2S2O4+Zn(OH)2¯,故答案为ZnS2O4+2NaOHNa2S2O4+Zn(OH)2¯。
(3)由于Na2S2O4具有极强的还原性,易被空气氧化,所以B装置反应前应排尽装置中的空气,防止氧气干扰实验,故答案为排出装置中残留的O2或空气(或防止生成物Na2S2O4被氧化)。
(4)由于固体中含有的Na2SO3、Na2S2O3会干扰Na2SO4的检验,应先加入足量的稀盐酸,排除Na2SO3、Na2S2O3的干扰,再加入BaCl2溶液,检验是否存在Na2SO4,故答案为取少量产品溶于足量稀盐酸,静置,取上层清液(或过滤,取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质。
21.(2022春·广东广州·高一广州市育才中学校考期中)以黄铁矿(主要成分)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。其中一种流程如下图所示。
回答下列问题:
(1)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为___________。
(2)欲得到更纯的,反应①应通入___________(填“过量”或“不足量”)的气体。
(3)因为具有___________性,导致商品中不可避免地存在。检验其中含有的方法是___________。
(4)一般用滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤:称取一定量样品,用过量稀硫酸溶解,用标准溶液滴定其中的。
反应式:
某次实验称取0.2800g样品,滴定时消耗浓度为的溶液25.10mL,则样品中铁含量为___________%。
【答案】(1)3CO+Fe2O33CO2+2Fe
(2)过量
(3) 还原 取样于试管中,加入盐酸、BaCl2,若有白色沉淀生成,则含有SO,反之无
(4)90.36
【分析】黄铁矿(主要成分FeS2)煅烧生成氧化铁和二氧化硫,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,加热后生成Na2S2O5,据此解答。
(1)CO还原氧化铁生成CO2和Fe,方程式为3CO+Fe2O33CO2+2Fe;
(2)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;
(3)Na2S2O5转化为Na2SO4过程中S元素的化合价升高,被氧化,体现了Na2S2O5的还原性;检验其中含有SO的方法是首先用盐酸酸化,除去S2O,再加入氯化钡溶液,看有无白色沉淀生成,若生成白色沉淀,证明含有SO,否则没有SO;
(4)称取一定量样品,用过量稀硫酸溶解,用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+,存在关系式:6Fe~6Fe2+~K2Cr2O7,滴定过程中消耗的K2Cr2O7物质的量为0.03000 mol•L-1×0.02510 L=0.000753mol,则样品中含有的铁的物质的量为0.000753mol×6=0.004518mol,样品中铁含量为×100%=90.36%。
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