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鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 硫的转化第3课时达标测试
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 硫的转化第3课时达标测试，共19页。
第3课时 不同价态含硫物质的转化
基础过关练
题组 含硫物质的相互转化
1.(2023山东菏泽单县二中段考)如图是硫元素价态与含硫元素物质类别的二维坐标图,其中b、c、d、e分子中只含有一个S原子,下列说法错误的是( )
A.物质j和物质e反应生成物质a
B.物质b既有氧化性又有还原性
C.物质d的浓溶液具有脱水性
D.物质f一定可以与物质q发生氧化还原反应
2.(2024福建南平期末)硫元素及其化合物之间存在如图所示的相互转化,下列说法正确的是( )
A.反应③可以在氧气不足的情况下实现
B.反应⑥可以加入酸性高锰酸钾实现
C.反应⑦可以加入水发生化合反应实现
D.反应⑧可以通过复分解反应实现
3.(2023山东烟台一中期末)已知c、d、e、f、h均是二元化合物,a为黑色固体单质,d能使品红溶液褪色,e是液体,上述物质的转化关系如图所示(个别产物略去)。下列说法错误的是( )
A.a与b的反应体现了b的强氧化性和酸性
B.f中阴、阳离子个数比为1∶2
C.h不可以由两种单质直接化合而成
D.d可用作食品添加剂
4.(2024河北保定一中月考)研究不同价态硫元素之间的转化是合理利用硫元素的基本途径。
Ⅰ.以下是硫元素形成物质的价—类二维图及含硫物质相互转化的部分信息。
(1)若G是一种由四种元素组成的钠盐,它的电离方程式是 。
(2)C→F→E是形成酸雨的可能途径,请写出其中的化学方程式:
。
(3)检验SO42-的实验操作及现象是
。
Ⅱ.某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。可选用的实验药品如下:
①Na2SO3溶液 ②浓硫酸 ③Na2S溶液 ④稀硫酸 ⑤酸性KMnO4溶液 ⑥品红溶液 ⑦铜片
(4)实验ⅰ选择的试剂是①和 (填序号),证明实现转化的现象是 。
(5)实验ⅱ中发生反应的化学方程式是 ,证明实现转化的现象是 。
能力提升练
题组一 不同价态含硫物质间的相互转化
1.(不定项)(2024山东菏泽曹县一中月考)硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。
浓H2SO4SO2Na2SO3Na2S2O3S
提示:反应④的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4 S↓+SO2↑+Na2SO4+H2O。
下列说法不正确的是( )
A.反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
B.反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质
C.反应③的原子利用率是100%
D.反应④中稀H2SO4是氧化剂
2.(2024山东菏泽一中月考)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,有强还原性,在空气中极易被氧化。用NaHSO3还原法制备保险粉的流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应①的离子方程式为CO32-+SO2+H2O HSO3-+CO2
B.反应①结束后,可用盐酸酸化的BaCl2溶液检验NaHSO3是否被氧化
C.反应②中消耗的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2
D.反应②以及结晶脱水均可在空气中进行
3.(教材深研拓展)一种以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料生产硫酸的工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)在加入沸腾炉前先将黄铁矿粉碎,其目的是 。
(2)写出FeS2在沸腾炉中发生反应的化学方程式: ;若1 ml FeS2参加反应,转移的电子数目为 (设NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)写出接触室中发生反应的化学方程式: 。
(4)尾气含有SO2,在排入大气前需进行净化处理,若用NaOH溶液吸收,反应的离子方程式为 。
(5)现有1 t含杂质为25%的黄铁矿(杂质不参与反应),可制得98%的浓硫酸 t(假设生产过程中硫的损失为零)。
题组二 以含硫物质为载体的综合实验探究
4.(2023北京昌平期末)某研究小组用下列装置(夹持装置已略去)研究不同价态硫元素之间的转化。
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
(常温)
(1)实验Ⅰ中铁丝表面迅速变黑,反应很快停止,其原因是 。
(2)实验Ⅱ中产生大量气体。甲同学猜测该实验实现了S+6→S+4的转化,设计实验证明实现了该转化,实验操作及现象是 。
`(3)实验Ⅲ试管A中反应的化学方程式为 。
①若试管B中为紫色石蕊溶液,现象为 。
②若试管B中为Na2S酸性溶液,观察到出现淡黄色的固体,写出反应的离子方程式 。
③若试管B中为新制氯水,观察到氯水褪色,推测该反应中硫元素的化合价变化为:由 价转化为 价;为证实产物中氯元素的存在形式,某同学设计实验:向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生白色沉淀,由此得出结论:氯水转化为Cl-。该方案是否合理 (填“合理”或者“不合理”),请说明理由(写出2条) 、 。
5.(2024河北保定部分学校联考)某小组探究S单质与NaOH溶液加热后得到的产物。向5 mL NaOH溶液中加入少量硫粉,加热至固体全部溶解,冷却后,得到淡黄色溶液A(pH=12)。
查阅资料:①Na2S溶液无色,S2-能与H+反应生成H2S(臭鸡蛋气味气体),能与Cu2+反应生成CuS(黑色固体)。
②Na2Sx溶液呈黄色,Sx2-能与H+反应生成S和H2S,能与Cu2+反应生成S和CuS。
③S2-和Sx2-均不能使品红溶液褪色,SO32-或高浓度OH-能使品红溶液褪色。
回答下列问题:
(1)如图所示,进行实验Ⅰ和Ⅱ,证实了产物中含SO32-。
①补全实验Ⅱ的方案(在横线上填写试剂)。
②证实产物中含SO32-的现象是 。
(2)依据产物中含SO32-,甲同学认为产物还应该有S2-,请依据氧化还原反应的规律进行解释: 。
(3)甲同学推测溶液A中可能还含有SO42-,因为SO32-在加热过程中可能与空气中氧气反应。针对此观点进行实验Ⅲ:取溶液A于试管中,加入足量稀盐酸,立即出现淡黄色浑浊,同时产生臭鸡蛋气味的气体,离心沉淀(固液分离),得到无色溶液B和淡黄色固体。取无色溶液B, (填操作和现象),证实溶液A中存在SO42-。
(4)甲同学根据溶液A呈淡黄色猜想其中还存在Na2Sx,并认为实验Ⅲ中的现象可作为证据。但乙同学认为实验Ⅲ中的现象不能说明,理由是 。
(5)继续进行实验Ⅳ,验证了溶液A中存在Na2Sx。
①溶剂X是 (填化学式)。
②证明溶液中含Sx2-的实验证据是 。
进一步实验,得到结论:硫单质在碱性条件下发生歧化反应主要生成S2-和SO32-,溶液中还会生成少量的Sx2-、S2O32-和SO42-。
答案与分层梯度式解析
第3章 物质的性质与转化
第2节 硫的转化
第3课时 不同价态含硫物质的转化
基础过关练
1.D 根据图像可知,j是硫化氢,e是亚硫酸,二者可以发生归中反应得到单质硫,故A正确;b是二氧化硫,SO2中硫元素化合价为+4价,为中间价态,既可以升高又可以降低,则SO2既有氧化性又有还原性,故B正确;d是硫酸,浓硫酸具有脱水性,故C正确;如Na2SO4不能和Na2S发生氧化还原反应,故D错误。
2.D 反应③在氧气充足的条件下可一步完成,H2S在氧气不足的情况下生成S单质,故A错误;反应⑥需加入还原剂才可以实现,故B错误;SO2与水化合时生成亚硫酸,故C错误;亚硫酸钠与浓硫酸反应生成二氧化硫,该反应属于复分解反应,故D正确。
3.A c、d、e、f、h均是二元化合物,由a为黑色固体单质,d能使品红溶液褪色可推知a为C、d为SO2,e是液体,则e为H2O,b为H2SO4,浓H2SO4与C在加热条件下反应生成的c为CO2,h与e反应生成b,所以h为SO3,g为O2,c与f反应生成氧气,则f为Na2O2。C与浓H2SO4在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O,S元素的化合价从+6价降低为+4价,只体现了浓硫酸的强氧化性,不体现酸性,故A错误;f为Na2O2,由过氧根离子和钠离子组成,阴、阳离子个数比为1∶2,故B正确;S和氧气反应只能生成SO2,不能直接化合得到SO3,故C正确;SO2可用作食品添加剂,故D正确。
4.答案 (1)NaHSO3 Na++HSO3-
(2)SO2+H2O H2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4
(3)先加盐酸,无现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生
(4)⑤ 酸性KMnO4溶液褪色
(5)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 品红溶液褪色
解析 A是S的-2价氢化物,A是H2S;B是S单质;C是S的+4价氧化物,C是SO2;D是S的+6价氧化物,D是SO3;E是S的+6价含氧酸,E是H2SO4;F是S的+4价含氧酸,F是H2SO3;G、H是盐。
(1)G是由四种元素组成的钠盐且G中硫元素为+4价,则G是NaHSO3,它的电离方程式是NaHSO3 Na++HSO3-。
(2)二氧化硫和水反应生成亚硫酸,亚硫酸被氧气氧化为硫酸是造成酸雨的可能途径,化学方程式为SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4。
(3)检验SO42-时,应先加盐酸,无现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明含有SO42-。
(4)S+4→S+6发生氧化反应,选择的试剂是Na2SO3溶液和酸性KMnO4溶液,证明实现转化的现象是酸性高锰酸钾溶液褪色。
(5)S+6→S+4发生还原反应,选择的试剂是浓硫酸、铜片和品红溶液,发生反应的化学方程式是2H2SO4(浓)+Cu SO2↑+CuSO4+2H2O,证明实现转化的现象是品红溶液褪色。
能力提升练
1.AD 反应①中浓硫酸与Cu反应生成SO2,部分硫元素的化合价降低,铜元素的化合价升高,根据得失电子守恒可知,氧化剂(浓硫酸)与还原剂(Cu)的物质的量之比为1∶1,故A不正确;反应②SO2与NaOH反应生成Na2SO3和H2O,表明SO2具有酸性氧化物的性质,故B正确;反应③为Na2SO3+S Na2S2O3,生成物只有一种,原子利用率是100%,故C正确;反应④中Na2S2O3既做氧化剂又做还原剂,H2SO4中的S化合价不变,故D不正确。
2.B 根据流程图可知,反应①的离子方程式为CO32-+2SO2+H2O 2HSO3-+CO2,故A错误;若NaHSO3被氧化,会生成SO42-,可用盐酸酸化的BaCl2溶液检验,如果有白色沉淀生成,说明已被氧化,如果没有白色沉淀产生,则未被氧化,故B正确;根据流程图结合得失电子守恒、原子守恒可得反应②的化学方程式为2NaHSO3+Zn Zn(OH)2+Na2S2O4,氧化剂(NaHSO3)与还原剂(Zn)的物质的量之比为2∶1,故C错误;由于Na2S2O4有强还原性,在空气中极易被氧化,所以反应②及结晶脱水均需隔绝O2,故D错误。
3.答案 (1)加快反应速率,提高原料的利用率 (2)4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 11NA (3)2SO2+O2 2SO3 (4)SO2+2OH- SO32-+H2O (5)1.25
解析 (1)在加入沸腾炉前先将黄铁矿粉碎,可以增大原料与氧气的接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率。(2)根据工艺流程图可知,在沸腾炉中,FeS2和O2在高温下发生反应生成SO2和Fe2O3,根据得失电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2;FeS2中铁元素的化合价由+2价升高到+3价,硫元素的化合价由-1价升高到+4价,所以1 ml FeS2参加反应转移的电子数为(1+5×2)NA=11NA。(3)接触室中SO2与O2在催化剂作用、加热条件下生成SO3,反应的化学方程式为2SO2+O2 2SO3。(4)SO2属于大气污染物,用足量NaOH溶液吸收时生成Na2SO3和水,反应的离子方程式为SO2+2OH- SO32-+H2O。(5)设制得98%浓硫酸的质量为x,根据相关反应及原子守恒可得关系式:
FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4
120196
1 t×75%98%x
120196=1 t×75%98%x,解得x=1.25 t。
名师点睛 多步反应中关系式法的应用
关系式是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化的式子。在多步反应中,它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”的关系表示出来,把多步计算简化成一步计算。
4.答案 (1)常温下,铁遇浓硫酸发生钝化
(2)将气体通入品红溶液中,如果品红溶液褪色,并且在加热的条件下,溶液又变红(合理即可)
(3)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑ ①溶液变红 ②SO2+4H++2S2- 3S↓+2H2O ③+4 +6 不合理 氯水中本身含Cl- 氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-
解析 常温下,铁遇浓硫酸发生钝化;铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、水和二氧化硫,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑,试管B中试剂用于检验二氧化硫性质,试管C中氢氧化钠用于吸收二氧化硫,据此分析解题。
(1)实验Ⅰ中,铁丝表面迅速变黑,反应很快停止,其原因是常温下,铁遇浓硫酸发生钝化。
(2)实验Ⅱ中产生大量气体,猜测该实验实现了S+6→S+4的转化,即验证生成的气体为SO2,将气体通入品红溶液中,如果品红溶液褪色,并且在加热的条件下,溶液又变红,说明是二氧化硫气体,证实该实验实现了S+6→S+4的转化。(3)实验Ⅲ试管A中铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、水和二氧化硫,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑。①SO2通入紫色石蕊溶液中,会与水反应生成H2SO3,使紫色石蕊溶液变红;②Na2S酸性溶液和SO2反应生成淡黄色固体硫单质,反应的离子方程式为SO2+4H++2S2- 3S↓+2H2O;③SO2具有还原性,新制氯水具有氧化性,SO2能被氯水氧化成SO42-,所以该反应中硫元素的化合价由+4价升高为+6价;为证实产物中氯元素的存在形式,向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生AgCl白色沉淀,因为氯水中本身含Cl-,而且氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-,所以不能说明氯水转化为Cl-。
5.答案 (1)①0.5 mL pH=12的氢氧化钠溶液 ②实验Ⅰ中品红溶液褪色,实验Ⅱ中品红溶液不褪色 (2)反应中硫元素失去电子,化合价升高得到SO32-,则根据得失电子守恒,还有部分硫元素得到电子,化合价降低得到S2- (3)滴加氯化钡溶液,生成白色沉淀 (4)S2-也能和盐酸反应生成臭鸡蛋气味的硫化氢气体,酸性条件下S2-和SO32-发生氧化还原反应生成淡黄色沉淀硫单质,会出现同样的现象 (5)①CS2 ②淡黄色溶液A中加入氯化铜溶液生成黑色沉淀和淡黄色的硫单质
解析 (1)①根据资料可知:S2-和Sx2-均不能使品红溶液褪色,SO32-或高浓度OH-能使品红溶液褪色,反应后得到淡黄色溶液A(pH=12,显碱性),进行实验Ⅰ和Ⅱ,证实了产物中含SO32-,所以实验Ⅱ需要排除溶液中OH-的干扰,故应向试管中加入0.5 mL pH=12的氢氧化钠溶液。②证实产物中含SO32-的现象是实验Ⅰ中品红溶液褪色,实验Ⅱ中品红溶液不褪色。(3)SO42-和Ba2+生成不溶于盐酸的BaSO4沉淀,所以操作为取无色溶液B,滴加氯化钡溶液,生成白色沉淀,证实溶液A中存在SO42-。(4)实验Ⅲ产物中含SO32-、S2-,S2-也能和盐酸反应生成臭鸡蛋气味的硫化氢气体,硫化氢和SO32-发生氧化还原反应生成淡黄色沉淀硫单质,会出现同样的现象,故实验Ⅲ中的现象不能说明存在Na2Sx。(5)根据资料可知:Na2S溶液无色,能与Cu2+反应生成黑色固体CuS,Na2Sx溶液呈黄色,能与Cu2+反应生成S和CuS。①由流程可知,溶液A中加入氯化铜溶液生成黑色沉淀,硫化铜不溶于二硫化碳,硫单质能溶于二硫化碳,故试剂X为CS2,蒸发溶剂得到硫单质。②证明溶液中含Sx2-的实验证据是淡黄色溶液A中加入氯化铜溶液生成黑色沉淀和淡黄色的硫单质。
实验
序号
预期转化
选择试剂
证明实现转化的现象
ⅰ
S+4→S+6
ⅱ
S+6→S+4
②、⑦、⑥
第3课时 不同价态含硫物质的转化
基础过关练
题组 含硫物质的相互转化
1.(2023山东菏泽单县二中段考)如图是硫元素价态与含硫元素物质类别的二维坐标图,其中b、c、d、e分子中只含有一个S原子,下列说法错误的是( )
A.物质j和物质e反应生成物质a
B.物质b既有氧化性又有还原性
C.物质d的浓溶液具有脱水性
D.物质f一定可以与物质q发生氧化还原反应
2.(2024福建南平期末)硫元素及其化合物之间存在如图所示的相互转化,下列说法正确的是( )
A.反应③可以在氧气不足的情况下实现
B.反应⑥可以加入酸性高锰酸钾实现
C.反应⑦可以加入水发生化合反应实现
D.反应⑧可以通过复分解反应实现
3.(2023山东烟台一中期末)已知c、d、e、f、h均是二元化合物,a为黑色固体单质,d能使品红溶液褪色,e是液体,上述物质的转化关系如图所示(个别产物略去)。下列说法错误的是( )
A.a与b的反应体现了b的强氧化性和酸性
B.f中阴、阳离子个数比为1∶2
C.h不可以由两种单质直接化合而成
D.d可用作食品添加剂
4.(2024河北保定一中月考)研究不同价态硫元素之间的转化是合理利用硫元素的基本途径。
Ⅰ.以下是硫元素形成物质的价—类二维图及含硫物质相互转化的部分信息。
(1)若G是一种由四种元素组成的钠盐,它的电离方程式是 。
(2)C→F→E是形成酸雨的可能途径,请写出其中的化学方程式:
。
(3)检验SO42-的实验操作及现象是
。
Ⅱ.某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。可选用的实验药品如下:
①Na2SO3溶液 ②浓硫酸 ③Na2S溶液 ④稀硫酸 ⑤酸性KMnO4溶液 ⑥品红溶液 ⑦铜片
(4)实验ⅰ选择的试剂是①和 (填序号),证明实现转化的现象是 。
(5)实验ⅱ中发生反应的化学方程式是 ,证明实现转化的现象是 。
能力提升练
题组一 不同价态含硫物质间的相互转化
1.(不定项)(2024山东菏泽曹县一中月考)硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。
浓H2SO4SO2Na2SO3Na2S2O3S
提示:反应④的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4 S↓+SO2↑+Na2SO4+H2O。
下列说法不正确的是( )
A.反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
B.反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质
C.反应③的原子利用率是100%
D.反应④中稀H2SO4是氧化剂
2.(2024山东菏泽一中月考)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,有强还原性,在空气中极易被氧化。用NaHSO3还原法制备保险粉的流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应①的离子方程式为CO32-+SO2+H2O HSO3-+CO2
B.反应①结束后,可用盐酸酸化的BaCl2溶液检验NaHSO3是否被氧化
C.反应②中消耗的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2
D.反应②以及结晶脱水均可在空气中进行
3.(教材深研拓展)一种以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料生产硫酸的工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)在加入沸腾炉前先将黄铁矿粉碎,其目的是 。
(2)写出FeS2在沸腾炉中发生反应的化学方程式: ;若1 ml FeS2参加反应,转移的电子数目为 (设NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)写出接触室中发生反应的化学方程式: 。
(4)尾气含有SO2,在排入大气前需进行净化处理,若用NaOH溶液吸收,反应的离子方程式为 。
(5)现有1 t含杂质为25%的黄铁矿(杂质不参与反应),可制得98%的浓硫酸 t(假设生产过程中硫的损失为零)。
题组二 以含硫物质为载体的综合实验探究
4.(2023北京昌平期末)某研究小组用下列装置(夹持装置已略去)研究不同价态硫元素之间的转化。
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
(常温)
(1)实验Ⅰ中铁丝表面迅速变黑,反应很快停止,其原因是 。
(2)实验Ⅱ中产生大量气体。甲同学猜测该实验实现了S+6→S+4的转化,设计实验证明实现了该转化,实验操作及现象是 。
`(3)实验Ⅲ试管A中反应的化学方程式为 。
①若试管B中为紫色石蕊溶液,现象为 。
②若试管B中为Na2S酸性溶液,观察到出现淡黄色的固体,写出反应的离子方程式 。
③若试管B中为新制氯水,观察到氯水褪色,推测该反应中硫元素的化合价变化为:由 价转化为 价;为证实产物中氯元素的存在形式,某同学设计实验:向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生白色沉淀,由此得出结论:氯水转化为Cl-。该方案是否合理 (填“合理”或者“不合理”),请说明理由(写出2条) 、 。
5.(2024河北保定部分学校联考)某小组探究S单质与NaOH溶液加热后得到的产物。向5 mL NaOH溶液中加入少量硫粉,加热至固体全部溶解,冷却后,得到淡黄色溶液A(pH=12)。
查阅资料:①Na2S溶液无色,S2-能与H+反应生成H2S(臭鸡蛋气味气体),能与Cu2+反应生成CuS(黑色固体)。
②Na2Sx溶液呈黄色,Sx2-能与H+反应生成S和H2S,能与Cu2+反应生成S和CuS。
③S2-和Sx2-均不能使品红溶液褪色,SO32-或高浓度OH-能使品红溶液褪色。
回答下列问题:
(1)如图所示,进行实验Ⅰ和Ⅱ,证实了产物中含SO32-。
①补全实验Ⅱ的方案(在横线上填写试剂)。
②证实产物中含SO32-的现象是 。
(2)依据产物中含SO32-,甲同学认为产物还应该有S2-,请依据氧化还原反应的规律进行解释: 。
(3)甲同学推测溶液A中可能还含有SO42-,因为SO32-在加热过程中可能与空气中氧气反应。针对此观点进行实验Ⅲ:取溶液A于试管中,加入足量稀盐酸,立即出现淡黄色浑浊,同时产生臭鸡蛋气味的气体,离心沉淀(固液分离),得到无色溶液B和淡黄色固体。取无色溶液B, (填操作和现象),证实溶液A中存在SO42-。
(4)甲同学根据溶液A呈淡黄色猜想其中还存在Na2Sx,并认为实验Ⅲ中的现象可作为证据。但乙同学认为实验Ⅲ中的现象不能说明,理由是 。
(5)继续进行实验Ⅳ,验证了溶液A中存在Na2Sx。
①溶剂X是 (填化学式)。
②证明溶液中含Sx2-的实验证据是 。
进一步实验,得到结论:硫单质在碱性条件下发生歧化反应主要生成S2-和SO32-,溶液中还会生成少量的Sx2-、S2O32-和SO42-。
答案与分层梯度式解析
第3章 物质的性质与转化
第2节 硫的转化
第3课时 不同价态含硫物质的转化
基础过关练
1.D 根据图像可知,j是硫化氢,e是亚硫酸,二者可以发生归中反应得到单质硫,故A正确;b是二氧化硫,SO2中硫元素化合价为+4价,为中间价态,既可以升高又可以降低,则SO2既有氧化性又有还原性,故B正确;d是硫酸,浓硫酸具有脱水性,故C正确;如Na2SO4不能和Na2S发生氧化还原反应,故D错误。
2.D 反应③在氧气充足的条件下可一步完成,H2S在氧气不足的情况下生成S单质,故A错误;反应⑥需加入还原剂才可以实现,故B错误;SO2与水化合时生成亚硫酸,故C错误;亚硫酸钠与浓硫酸反应生成二氧化硫,该反应属于复分解反应,故D正确。
3.A c、d、e、f、h均是二元化合物,由a为黑色固体单质,d能使品红溶液褪色可推知a为C、d为SO2,e是液体,则e为H2O,b为H2SO4,浓H2SO4与C在加热条件下反应生成的c为CO2,h与e反应生成b,所以h为SO3,g为O2,c与f反应生成氧气,则f为Na2O2。C与浓H2SO4在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O,S元素的化合价从+6价降低为+4价,只体现了浓硫酸的强氧化性,不体现酸性,故A错误;f为Na2O2,由过氧根离子和钠离子组成,阴、阳离子个数比为1∶2,故B正确;S和氧气反应只能生成SO2,不能直接化合得到SO3,故C正确;SO2可用作食品添加剂,故D正确。
4.答案 (1)NaHSO3 Na++HSO3-
(2)SO2+H2O H2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4
(3)先加盐酸,无现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生
(4)⑤ 酸性KMnO4溶液褪色
(5)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 品红溶液褪色
解析 A是S的-2价氢化物,A是H2S;B是S单质;C是S的+4价氧化物,C是SO2;D是S的+6价氧化物,D是SO3;E是S的+6价含氧酸,E是H2SO4;F是S的+4价含氧酸,F是H2SO3;G、H是盐。
(1)G是由四种元素组成的钠盐且G中硫元素为+4价,则G是NaHSO3,它的电离方程式是NaHSO3 Na++HSO3-。
(2)二氧化硫和水反应生成亚硫酸,亚硫酸被氧气氧化为硫酸是造成酸雨的可能途径,化学方程式为SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4。
(3)检验SO42-时,应先加盐酸,无现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明含有SO42-。
(4)S+4→S+6发生氧化反应,选择的试剂是Na2SO3溶液和酸性KMnO4溶液,证明实现转化的现象是酸性高锰酸钾溶液褪色。
(5)S+6→S+4发生还原反应,选择的试剂是浓硫酸、铜片和品红溶液,发生反应的化学方程式是2H2SO4(浓)+Cu SO2↑+CuSO4+2H2O,证明实现转化的现象是品红溶液褪色。
能力提升练
1.AD 反应①中浓硫酸与Cu反应生成SO2,部分硫元素的化合价降低,铜元素的化合价升高,根据得失电子守恒可知,氧化剂(浓硫酸)与还原剂(Cu)的物质的量之比为1∶1,故A不正确;反应②SO2与NaOH反应生成Na2SO3和H2O,表明SO2具有酸性氧化物的性质,故B正确;反应③为Na2SO3+S Na2S2O3,生成物只有一种,原子利用率是100%,故C正确;反应④中Na2S2O3既做氧化剂又做还原剂,H2SO4中的S化合价不变,故D不正确。
2.B 根据流程图可知,反应①的离子方程式为CO32-+2SO2+H2O 2HSO3-+CO2,故A错误;若NaHSO3被氧化,会生成SO42-,可用盐酸酸化的BaCl2溶液检验,如果有白色沉淀生成,说明已被氧化,如果没有白色沉淀产生,则未被氧化,故B正确;根据流程图结合得失电子守恒、原子守恒可得反应②的化学方程式为2NaHSO3+Zn Zn(OH)2+Na2S2O4,氧化剂(NaHSO3)与还原剂(Zn)的物质的量之比为2∶1,故C错误;由于Na2S2O4有强还原性,在空气中极易被氧化,所以反应②及结晶脱水均需隔绝O2,故D错误。
3.答案 (1)加快反应速率,提高原料的利用率 (2)4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 11NA (3)2SO2+O2 2SO3 (4)SO2+2OH- SO32-+H2O (5)1.25
解析 (1)在加入沸腾炉前先将黄铁矿粉碎,可以增大原料与氧气的接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率。(2)根据工艺流程图可知,在沸腾炉中,FeS2和O2在高温下发生反应生成SO2和Fe2O3,根据得失电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2;FeS2中铁元素的化合价由+2价升高到+3价,硫元素的化合价由-1价升高到+4价,所以1 ml FeS2参加反应转移的电子数为(1+5×2)NA=11NA。(3)接触室中SO2与O2在催化剂作用、加热条件下生成SO3,反应的化学方程式为2SO2+O2 2SO3。(4)SO2属于大气污染物,用足量NaOH溶液吸收时生成Na2SO3和水,反应的离子方程式为SO2+2OH- SO32-+H2O。(5)设制得98%浓硫酸的质量为x,根据相关反应及原子守恒可得关系式:
FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4
120196
1 t×75%98%x
120196=1 t×75%98%x,解得x=1.25 t。
名师点睛 多步反应中关系式法的应用
关系式是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化的式子。在多步反应中,它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”的关系表示出来,把多步计算简化成一步计算。
4.答案 (1)常温下,铁遇浓硫酸发生钝化
(2)将气体通入品红溶液中,如果品红溶液褪色,并且在加热的条件下,溶液又变红(合理即可)
(3)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑ ①溶液变红 ②SO2+4H++2S2- 3S↓+2H2O ③+4 +6 不合理 氯水中本身含Cl- 氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-
解析 常温下,铁遇浓硫酸发生钝化;铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、水和二氧化硫,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑,试管B中试剂用于检验二氧化硫性质,试管C中氢氧化钠用于吸收二氧化硫,据此分析解题。
(1)实验Ⅰ中,铁丝表面迅速变黑,反应很快停止,其原因是常温下,铁遇浓硫酸发生钝化。
(2)实验Ⅱ中产生大量气体,猜测该实验实现了S+6→S+4的转化,即验证生成的气体为SO2,将气体通入品红溶液中,如果品红溶液褪色,并且在加热的条件下,溶液又变红,说明是二氧化硫气体,证实该实验实现了S+6→S+4的转化。(3)实验Ⅲ试管A中铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、水和二氧化硫,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+2H2O+SO2↑。①SO2通入紫色石蕊溶液中,会与水反应生成H2SO3,使紫色石蕊溶液变红;②Na2S酸性溶液和SO2反应生成淡黄色固体硫单质,反应的离子方程式为SO2+4H++2S2- 3S↓+2H2O;③SO2具有还原性,新制氯水具有氧化性,SO2能被氯水氧化成SO42-,所以该反应中硫元素的化合价由+4价升高为+6价;为证实产物中氯元素的存在形式,向反应后的试管中加入硝酸酸化的硝酸银溶液,观察到产生AgCl白色沉淀,因为氯水中本身含Cl-,而且氯水中含有HClO,HClO分解产生Cl-,所以不能说明氯水转化为Cl-。
5.答案 (1)①0.5 mL pH=12的氢氧化钠溶液 ②实验Ⅰ中品红溶液褪色,实验Ⅱ中品红溶液不褪色 (2)反应中硫元素失去电子,化合价升高得到SO32-,则根据得失电子守恒,还有部分硫元素得到电子,化合价降低得到S2- (3)滴加氯化钡溶液,生成白色沉淀 (4)S2-也能和盐酸反应生成臭鸡蛋气味的硫化氢气体,酸性条件下S2-和SO32-发生氧化还原反应生成淡黄色沉淀硫单质,会出现同样的现象 (5)①CS2 ②淡黄色溶液A中加入氯化铜溶液生成黑色沉淀和淡黄色的硫单质
解析 (1)①根据资料可知:S2-和Sx2-均不能使品红溶液褪色,SO32-或高浓度OH-能使品红溶液褪色,反应后得到淡黄色溶液A(pH=12,显碱性),进行实验Ⅰ和Ⅱ,证实了产物中含SO32-,所以实验Ⅱ需要排除溶液中OH-的干扰,故应向试管中加入0.5 mL pH=12的氢氧化钠溶液。②证实产物中含SO32-的现象是实验Ⅰ中品红溶液褪色,实验Ⅱ中品红溶液不褪色。(3)SO42-和Ba2+生成不溶于盐酸的BaSO4沉淀,所以操作为取无色溶液B,滴加氯化钡溶液,生成白色沉淀,证实溶液A中存在SO42-。(4)实验Ⅲ产物中含SO32-、S2-,S2-也能和盐酸反应生成臭鸡蛋气味的硫化氢气体,硫化氢和SO32-发生氧化还原反应生成淡黄色沉淀硫单质,会出现同样的现象,故实验Ⅲ中的现象不能说明存在Na2Sx。(5)根据资料可知:Na2S溶液无色,能与Cu2+反应生成黑色固体CuS,Na2Sx溶液呈黄色,能与Cu2+反应生成S和CuS。①由流程可知,溶液A中加入氯化铜溶液生成黑色沉淀,硫化铜不溶于二硫化碳,硫单质能溶于二硫化碳,故试剂X为CS2,蒸发溶剂得到硫单质。②证明溶液中含Sx2-的实验证据是淡黄色溶液A中加入氯化铜溶液生成黑色沉淀和淡黄色的硫单质。
实验
序号
预期转化
选择试剂
证明实现转化的现象
ⅰ
S+4→S+6
ⅱ
S+6→S+4
②、⑦、⑥
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