2025版高考化学一轮总复习提升训练第四章非金属及其化合物第十二讲考点三不同价态含硫物质的转化微考点二实验探究不同价态含硫物质的转化

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A．若A为碳单质，则Z为碳酸
B．若A为H2S，Z为硫酸，则X可与A反应生成单质S
C．若A为非金属单质或非金属氢化物，则Z不一定能与金属铜反应生成Y
D．若反应①②③都是氧化还原反应，则A、X、Y、Z中含有的同一种元素一定呈现四种化合价
[解析] 若A为S，X为SO2，Y为SO3，Z为H2SO4，硫酸与铜不能生成SO3，若A为NH3，X为NO，Y为NO2，Z为HNO3，Cu与浓硝酸反应生成NO2，故Z不一定能与金属铜反应生成Y，C正确；若反应①②③都是氧化还原反应，如A为Na，X为Na2O，Y为Na2O2，Z为NaOH，A、X、Y、Z中含有的同一种元素Na只有0价和＋1价，D错误。
2．(2024·湖南常德高三检测)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 防倒吸(或作安全瓶) 。
(2)装置B、D盛放的试剂应分别为 e 、 d (填字母)。
a．BaCl2溶液 b.KI-淀粉溶液
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 吸水 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 将冷却后的A中混合物沿器壁缓缓加入适量水中，并用玻璃棒搅拌，观察溶液颜色变化 。
[解析] 由题图可知，装置A中Cu与浓硫酸在加热条件下发生反应生成二氧化硫，装置B中可选用品红溶液来检验二氧化硫，装置C是安全瓶，用来防倒吸，装置D中可选用NaOH溶液来吸收尾气，防止污染空气。浓硫酸具有吸水性，使装置A中固体变为白色。
归纳拓展：
符合Aeq \(――→,\s\up9(O2))Beq \(――→,\s\up9(O2))Ceq \(――→,\s\up9(H2O))D转化关系的物质
1 硫元素：S(或H2S)eq \(――→,\s\up9(O2))SO2eq \(――→,\s\up9(O2))SO3eq \(――→,\s\up9(H2O))H2SO4。
2 氮元素：N2(或NH3)eq \(――→,\s\up9(O2))NOeq \(――→,\s\up9(O2))NO2eq \(――→,\s\up9(H2O))HNO3。
3 钠元素：Naeq \(――→,\s\up9(O2))Na2Oeq \(――→,\s\up9(O2))Na2O2eq \(――→,\s\up9(H2O))NaOH。
4 碳元素：Ceq \(――→,\s\up9(O2))COeq \(――→,\s\up9(O2))CO2eq \(――→,\s\up9(H2O))H2CO3。
【对点训练】
1．(2024·山东青岛高三检测)工业上可用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，工艺流程如下。
已知反应炉中部分H2S发生反应：2H2S＋3O2eq \(=====,\s\up9(高温))2SO2＋2H2O
下列说法错误的是( B )
A．可用品红溶液检验排放的气体中是否含有二氧化硫
B．每回收32 g单质硫，理论上消耗氧气的体积为33.6 L(标准状况)
C．催化转化器中发生的反应为SO2＋2H2Seq \(=====,\s\up9(高温))3S＋2H2O
D．为提高H2S转化为S的比例，理论上应控制反应炉中H2S的转化率约为33.3%
[思路点拨]
解答本题思维流程如下：
[解析] 因为SO2有可使品红溶液褪色的特性，故可用品红溶液检验排放的气体中是否含有二氧化硫，A正确；回收32 g单质硫的物质的量为eq \f(32 g,32 g·ml－1)＝1 ml，根据题意可知，生成1 ml S需SO2的物质的量为eq \f(1,3) ml，生成eq \f(1,3) ml SO2需要O2的物质的量为0.5 ml，故理论上消耗氧气的体积(标准状况)为0.5 ml×22.4 L·ml－1＝11.2 L，B错误；由分析可知，催化转化器中发生的反应为SO2＋2H2Seq \(=====,\s\up9(高温))3S＋2H2O，C正确；根据反应方程式2H2S＋3O2eq \(=====,\s\up9(高温))2SO2＋2H2O、SO2＋2H2Seq \(=====,\s\up9(高温))3S＋2H2O可知，理论上O2氧化1 ml H2S产生1 ml SO2,1 ml SO2继续氧化2 ml H2S，应控制反应炉中H2S的转化率为eq \f(1,1＋2)＝eq \f(1,3)约为33.3%，D正确。
2．(2024·天津高三检测)某小组同学设计如下实验实现几种价态硫元素间的转化。
任务Ⅰ.从以下试剂中选择合适的试剂实现S(＋6)→S(＋4)的转化。
试剂：①浓硫酸 ②稀硫酸 ③酸性KMnO4溶液 ④Na2SO3溶液 ⑤Cu ⑥品红溶液
(1)写出实现转化的化学方程式： Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O 。
(2)设计实验，证明实现了该转化(写出操作和现象)： 将产生的气体通入品红溶液中，溶液褪色 。
任务Ⅱ.实现硫元素化合价在0、＋2、＋4价之间的转化。
查阅资料：＋2价硫元素在酸性条件下不稳定，自身易发生氧化还原反应。
SO2eq \(――→,\s\up9( ),\s\d8(①))Na2SO3溶液eq \(――→,\s\up9(X),\s\d8(②))Na2S2O3eq \(――→,\s\up9(H＋),\s\d8(③))X
(3)①中加入的试剂是 NaOH溶液 ，该转化利用的是SO2 酸性氧化物 的性质。
(4)写出③的离子方程式： 2H＋＋S2Oeq \\al(2－,3)===S↓＋SO2↑＋H2O 。
[解析] (4)根据题干信息，＋2价硫元素在酸性条件下不稳定，自身易发生氧化还原反应，即发生歧化反应，＋2价的硫元素化合价既升高又降低，结合步骤②中亚硫酸钠和X反应生成硫代硫酸钠分析，可得X中硫元素的化合价应低于＋2价，则X为硫单质，③的离子方程式为2H＋＋S2Oeq \\al(2－,3)===S↓＋SO2↑＋H2O。
3．(2024·北京丰台区期末)实验室里探究不同价态硫元素之间的转化。
(1)A中发生反应的化学方程式为 Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O 。
(2)B中的现象是 品红溶液褪色 。
(3)C中的现象是 有淡黄色沉淀生成 ，Na2S在反应中是 还原 剂。
(4)D中氯水褪色，此反应中硫元素的化合价由 ＋4 价转化为 ＋6 价；甲认为可以补充一个实验进一步证明硫元素的价态转化，实验方案和现象为：取D中褪色后的溶液置于试管中， 向其中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成 。
(5)E的作用是 吸收SO2尾气，防止污染环境 ，反应的离子方程式为 SO2＋2OH－===SOeq \\al(2－,3)＋H2O 。
(6)上述实验体现SO2的性质有 漂白性、氧化性、还原性、酸性氧化物通性 (任填写2项即可)。
[解析] 装置A中Cu与浓硫酸在加热条件下反应生成CuSO4、SO2和H2O，将SO2气体通过导管进入B中品红溶液，由于SO2具有漂白性，可使品红溶液褪色；将SO2通入Na2S溶液，发生氧化还原反应生成单质硫，产生淡黄色固体。将SO2通入氯水中，发生氧化还原反应：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，氯水褪色。装置E中NaOH溶液用于吸收SO2尾气，防止污染环境。