版化学一轮精品复习学案43硫及其重要化合物必修1.docx
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版化学一轮精品复习学案43硫及其重要化合物必修1
第三节硫及其重要化合物
【高考目标导航】
考纲导引
考点梳理
1.掌握硫元素单质及其化合物的主要性质,了解其应用。
2.了解硫的重要化合物对环境质量的影响。
1.硫。
2.二氧化硫和三氧化硫。
3.硫的氧化物对大气的污染。
4.硫酸。
【基础知识梳理】
一、硫
1.存在形态
(1)游离态:
硫单质俗名硫黄,主要存在于火山口附近或地壳的岩层里。
(2)化合态:
主要以金属硫化物和硫酸盐的形式存在,如硫铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)、石膏(CaSO4·2H2O
)和芒硝(Na2SO4·10H2O)等。
2.物理性质:
硫为淡黄色固体;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2(用于洗去试管壁上的硫);硫有多种同素异形体:
如单斜硫、斜方硫、弹性硫等。
3.化学性质:
硫原子最外层6个电子,较易得电子,表现较强的氧化性。
与金属反应(与变价金属反应,均是金属氧化成低价态)
2Na+S===Na2S(剧烈反应并发生爆炸)2Al+3S
Al2S3(制取Al2S3的唯一途径)
Fe+S
FeS(黑色)2Cu+S
Cu2S(黑色)
与非金属反应S+O2
SO2S+H2
H2S(说明硫化氢不稳定)
与化合物的反应S+6HNO3(浓)
H2SO4+6NO2↑+2H2OS+2H2SO4(浓)
2SO2↑+2H2O
3S+6NaOH
2Na2S+Na2SO3+3H2O(用热碱溶液清洗硫)
4.用途:
大量用于制造硫酸、硫化天然橡胶,也用于制药和黑火药。
二、二氧化硫和三氧化硫
1.二氧化硫:
(1)物理性质:
SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,容易液化,易溶于水。
(2)化学性质:
①SO2是酸性氧化物,能跟水反应生成亚硫酸,亚硫酸是中强酸。
②强还原性:
如:
SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl2SO2+O2
2SO3
③氧化性:
2H2S+SO2==3S↓+2H2O
④漂白性,能跟有色有机化合物(如品红)生成无色物质(可逆、非氧化还原反应)
2.三氧化硫
(1)物理性质:
熔点16.8℃,沸点44.8℃,常温下为液态,标准状况下为固态。
(2)化学性质:
酸性氧化物,与H2O、CaO、Ca(OH)2、NaHSO3反应的方程式为:
H2O+SO3=H2SO4(放出大量的热)CaO+SO3=CaSO4Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O
2NaHSO3+SO3=Na2SO4+2SO2↑+H2O(除去SO2中的SO3)
3.硫的氧化物对大气的污染
(1)来源:
含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼
(2)危害:
危害人体健康,形成酸雨(pH<5.6)。
(3)治理:
燃煤脱硫、改进燃烧技术。
三、硫酸
1.硫酸的物理性质
纯硫酸是一种无色黏稠的液体,常用的浓硫酸的质量分数为98.3%,其密度为1.84g/cm3,物质的量浓度为18.4mol/L。
硫酸是一种高沸点、难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水混溶。
特别提醒:
浓硫酸溶解时放出大量的热,稀释时应将浓硫酸沿器壁慢慢加入水中,边加边搅拌。
2.稀H2SO4
硫酸是强电解质,在水溶液中发生电离:
H2SO4===2H++SO42- ,
溶液呈强酸性,与指示剂、碱、碱性氧化物、活泼金属、盐等物质发生反应。
3.浓H2SO4的特性
(1)吸水性(常用作干燥剂)
①中学化学中常用浓H2SO4干燥的气体有H2、O2、CO2、SO2、Cl2、HCl等。
②不能用浓硫酸干燥的气体有:
碱性气体,如 NH3 ;还原性气体,如 H2S 等。
③干燥气体常用盛浓H2SO4的洗气瓶,其装置为
(2)脱水性
脱水性:
指浓H2SO4将有机物里的氢、氧元素按原子个数2∶1的比例脱去的性质。
例如:
C2H5OH
C2H4↑+H2O
(3)强氧化性
①常温下,铁、铝遇浓H2SO4发生钝化。
原因:
常温下,铁、铝遇浓H2SO4生成一层致密的氧化膜。
所以常温下可用铝槽车装运浓硫酸。
②能氧化不活泼的金属,如与Cu反应的化学方程式为:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O。
③能氧化非金属单质,如与C反应的化学方程式为:
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O。
【要点名师透析】
一、SO2与CO2的比较与鉴别
1.比较SO2与CO2
SO2
CO2
物理性质
无色、有刺激性气体、易液化易溶于水(1:
40)
无色、无气味气体微溶于水(1:
1)
与水反应
SO2+H2O
H2SO3中强酸
CO2+H2O
H2CO2弱酸
与碱反应
Ca(OH)2
CaSO3↓
Ca(HSO3)2
清液白清液
Ca(OH)2
CaCO3↓
Ca(HCO3)2
清液白↓清液
氧化性
SO2+2H2S=3S↓+2H2O
CO2+C
2CO
还原性
能被酸性高锰酸钾、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化
无
漂白性
能与某些有色物质生成不稳定的无色物质而使其褪色
无
与碱性氧化物
Na2O2+SO2==Na2SO4
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
对环境的影响
形成酸雨,直接危害人体健康
引起温室效应
2.SO2与CO2的鉴别
①可根据物理性质,CO2无色无味,SO2具有刺激性气味。
②利用SO2的强还原性,用酸性高锰酸钾溶液或溴水鉴别。
SO2褪色,CO2不褪色
③利用SO2的漂白性,用品红溶液鉴别。
SO2褪色,CO2不褪色。
【典例1】下列物质能与SO2气体起反应,但无沉淀产生的是( )
①溴水 ②Ba(OH)2溶液 ③石灰水 ④Na2CO3 ⑤稀H2SO4 ⑥Na2SO4 ⑦Na2SO3
A.只有①B.①④⑤
C.④⑥⑦D.①④⑦
【答案】D
【解析】本题是SO2化学性质的总结。
Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4,此反应无沉淀生成(表现出SO2的还原性);SO2与Ba(OH)2和Ca(OH)2反应能生成BaSO3、CaSO3沉淀;SO2溶于水生成H2SO3,与Na2CO3反应放出CO2,但无沉淀生成(H2SO3酸性比H2CO3强);与⑤⑥不反应;与⑦Na2SO3生成酸式盐:
SO2+H2O+Na2SO3===2NaHSO3,但不是沉淀。
二、浓硫酸与稀硫酸的鉴别及SO
离子的检验。
1.浓硫酸与稀硫酸的鉴别
方法一:
取少量蒸馏水,向其中加入少量试样硫酸,如能放出大量热则为浓硫酸,反之则为稀硫酸。
方法二:
观察状态,浓硫酸为粘稠状液体,而稀硫酸为粘稠度较小的溶液。
方法三:
比较同体积试样质量,因为浓硫酸的密度较大,相同体积的浓硫酸和稀硫酸,浓硫酸的质量大得多。
方法四:
取少量试样,向其中投入铁片,若产生大量气体则为稀硫酸(Fe+2H+
Fe2++H2↑),若无明显现象(钝化)则为浓硫酸。
方法五:
用玻璃棒蘸取试样在纸上写字,立即变黑(浓硫酸的脱水性)为浓硫酸,另一为稀硫酸。
方法六:
将胆矾晶体(CuSO4·5H2O)分别投入少量试样内,若有颜色改变(蓝色消失或变无色),则为浓硫酸(浓硫酸的吸水性),另一为稀硫酸。
方法七:
取少量试样,分别投入一小块铜片,稍加热,发生反应的(有气泡产生、溶液变蓝)为浓硫酸,无现象的是稀硫酸。
2.SO
的检验
(1)检验SO
时要防止其他离子的干扰
①Ag+干扰:
先用盐酸酸化,能防止Ag+干扰,因为Ag++Cl-===AgCl↓。
②CO
、SO
干扰:
因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀,与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中。
因此检验SO
时,必须用酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化)。
例如:
BaCO3+2H+===H2O+CO2↑+Ba2+。
所用钡盐不能用Ba(NO3)2溶液,因为在酸性条件下,SO
、HSO
、SO2等会被溶液中的NO
氧化为SO
,从而得出错误的结论。
(2)正确操作
被检液
取清液
有无白色沉淀(判断有无SO
)。
【典例2】 对某酸性溶液(可能含有Br-,SO42-,H2SO3,NH4+)分别进行如下实验:
①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色
②加碱调至碱性后,加热时放出的气体可以使润湿的红色石蕊试纸变蓝;
③加入氯水时,溶液略显黄色,再加入BaCl2溶液时,产生的白色沉淀不溶于稀硝酸
对于下列物质不能确认其在溶液中是否存在的是
ABr-BSO42-CH2SO3DNH4+
【答案】选B。
【解析】①加热时放出的气体可以使品红褪色,则溶液中一定含有H2SO3,因H2SO3不稳定,分解产生的SO2可使品红褪色;②加碱后加热,产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,即有NH3产生,说明溶液中一定含有NH4+;③加氯水时溶液显黄色,说明原溶液中含有Br-;再加有白色BaCl2不溶于HNO3的沉淀生成,说明此时溶液中含SO42-,但可能是原溶液含有,也可能是氯水氧化H2SO3产生的,故不能确定的为SO42。
【感悟高考真题】
1.(2011·海南高考·3)下列固体混合物与过量的稀H2SO4反应,能产生气泡并有沉淀生成的是()。
A.NaHCO3和Al(OH)3B.BaCl2和NaCl
C.HClO3和K2SO4D.Na2SO3和BaCO3
【答案】选D。
【解析】挥发性的弱酸盐和稀H2SO4反应放出气体,常见的硫酸盐中BaSO4和PbSO4难溶,CaSO4和Ag2SO4微溶。
A选项中的物质,都能和稀H2SO4反应,但只有CO2气体产生,没有沉淀生成;B选项中的物质,只有都BaCl2能和稀H2SO4反应生成BaSO4沉淀,但没有气体产生;C选项中的物质,都不能和稀H2SO4反应;D选项的物质中,Na2SO3能和稀H2SO4反应放出SO2气体,BaCO3能和稀H2SO4反应生成BaSO4沉淀和CO2Q气体。
2.(2011·上海·6)浓硫酸有许多重要的性质,在与含有水分的蔗糖作用过程中不能显示的性质是
A.酸性B.脱水性C.强氧化性D.吸水性
【答案】A
【解析】浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性。
在与含有水分的蔗糖作用过程中不会显示酸性。
3.(2011·上海·7)下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是
A.Ba(OH)2B.Ba(NO3)2C.Na2SD.BaCl2
【答案】D
【解析】A生成BaSO3沉淀;SO2溶于水显酸性,被Ba(NO3)2氧化生成硫酸,进而生成BaSO4沉淀;SO2通入Na2S溶液中会生成单质S沉淀。
4.(2010·全国卷1)下列叙述正确的是
A.Li在氧气中燃烧主要生成
B.将SO2通入
溶液可生成
沉淀
C.将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸
D.将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu
【答案】C
【解析】A错误,因为Li在空气中燃烧只能生成Li2O,直接取材于第一册课本第二章第三节;B错误,酸性:
HCl>H2SO3>H2CO3所以通入后无BaSO3沉淀,因为BaSO3+2HCl=BaCl2+H2O+SO2↑;D错误,溶液中该反应难以发生,先是:
2NH3+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+(NH4)2SO4,接着Cu(OH)2
CuO+H20,溶液中NH3不能还原CuO为Cu,要还原必须是干燥的固态!
C正确,强酸制弱酸,酸性:
H2CO3>HClO,反应为:
CO2+H20+Ca(ClO)2=CaCO3↓+2HClO,直接取材于课本第一册第四章第一节;考查无机元素及其化合物,如碱金属,氯及其化合物,碳及其化合物,硫及其化合物,氮及其化合物等A、B、C选项直接取材于高一课本,D取材于高二第一章氮族。
5.(2011·重庆高考·29)臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。
(1)O3与KI溶液反应生成的两种单质是___________和_________.(填分子式)
(2)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如表所示。
已知:
O3的起始浓度为0.0216mol/L。
①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是___________.
②在30℃、pH=4.0条件下,O3的分解速率为__________mol/(L·min)。
③据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为______.(填字母代号)
a.40℃、pH=3.0b.10℃、pH=4.0c.30℃、pH=7.0
(3)O3可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。
①图中阴极为_____(填“A”或“B”),其电极反应式为_____.
②若C处通入O2,则A极的电极反应式为_____.
③若C处不通入O2,D、E处分别收集到
L和有
L气体(标准状况),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为_____.。
(忽略O3的分解)
【答案】
(1)I2、O2
(2)①OH-②1.00×10-4③b、a、c
(3)①A;2H++2e-=H2↑②O2+4H++4e-==2H2O③
【解析】
(1)利用公式:
计算O3的化学反应速率;
(2)电解稀硫酸的实质是电解水,利用电子转移守恒计算O3的体积分数。
(2)利用公式:
=
(3)电解稀硫酸的实质是电解水:
①A极反应:
2H++2e-=H2↑;
②若C处通入氧气,在A极上O2得电子,再与H+作用生成H2O;
③若C处不通入氧气,D处产生的是氢气,E处产生O2和O3,设O2的物质的量为mmol,O3的物质的量为nmol,根据电子转移守恒可得:
4m+6n=
又:
m+n=
,可得n=
,进而可得O3的体积分数=
6.(2011江苏高考16)(12分)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)在一定条件下,SO2转化为SO3的反应为SO2+O2
SO3,该反应的平衡常数表达式为K=;过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为。
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是、。
(3)通氯气氧化时,发生的主要反应的离子方程式为;该过程产生的尾气可用碱溶液吸收,尾气中污染空气的气体为(写化学式)。
【答案】
(1)k=c2(SO3)/c(O2)·c2(SO2)SO2+NaOH=NaHSO3
(2)提高铁元素的浸出率抑制Fe3+水解
(3)Cl2+Fe2+=2Cl-+Fe3+Cl2HCl
【解析】本题让元素化合物知识与生产工艺、化学平衡原理结合起来,
引导中学化学教学关注化学学科的应用性和实践性。
本题考查学生在“工艺流程阅读、相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理、生产流程的作用”等方面对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用程度,考查学生对新信息的处理能力。
元素化合物知识教学要与基本实验实验、化工生产工艺、日常生活等结合起来,做到学以致用,而不是简单的来回重复和死记硬背。
7.(2010·广东理综卷)(16分)
某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时,利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。
(1)请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式:
SO2+2NaOH=________________.
(2)反应Cl2+Na2SO3+2NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为________________.
(3)吸收尾气一段时间后,吸收液(强碱性)中肯定存在Cl
、OH
和SO
.请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气的CO2的影响).
1提出合理假设.
假设1:
只存在SO32-;假设2:
既不存在SO32-也不存在ClO
;假设3:
_____________.
2设计实验方案,进行实验。
请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。
限选实验试剂:
3moL
L-1H2SO4、1moL
L-1NaOH、0.01mol
L-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液.
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:
取少量吸收液于试管中,滴加3moL
L-1H2SO4至溶液呈酸性,然后将所得溶液分置于A、B试管中.
步骤2:
步骤3:
【答案】
(1)Na2SO3+H2O
(2)Na2SO3
(3)①SO32-、ClO-都存在
②
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:
取少量吸收液于试管中,滴加3moL
L-1H2SO4至溶液呈酸性,然后将所得溶液分置于A、B试管中
步骤2:
在A试管中滴加紫色石蕊试液
若先变红后退色,证明有ClO-,否则无
步骤3:
在B试管中滴加0.01mol
L-1KMnO4溶液
若紫红色退去,证明有SO32-,否则无
【解析】
(1)NaOH过量,故生成的是正盐:
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。
(2)S元素的价态从+4→+6,失去电子做表现还原性,故还原剂为Na2SO3。
(3)①很明显,假设3两种离子都存在。
②加入硫酸的试管,若存在SO32-、ClO-,分别生成了H2SO3和HClO;在A试管中滴加紫色石蕊试液,若先变红后退色,证明有ClO-,否则无;在B试管中滴加0.01mol
L-1KMnO4溶液,若紫红色退去,证明有SO32-,否则无。
8.(2010·山东卷)(16)聚合硫酸铁又称聚铁,化学式为
,广泛用于污水处理。
实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O)过程如下:
(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是_____。
(2)实验室制备、收集干燥的SO2,所需仪器如下。
装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a
f装置D的作用是_____,装置E中NaOH溶液的作用是______。
(3)制备绿矾时,向溶液X中加入过量_____,充分反应后,经_______操作得到溶液Y,再经浓缩,结晶等步骤得到绿矾。
(4)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数,用pH试纸测定溶液pH的操作方法为______。
若溶液Z的pH偏小,将导致聚铁中铁的质量分数偏_______。
【答案】
(1)将气体通入品红溶液中,如品红褪色,加热后又变红,证明有SO2。
(2)debc;安全瓶,防止倒吸;尾气处理,防止污染
(3)铁粉过滤
(4)将试纸放到表面皿上,用玻璃棒蘸取溶液,点到试纸的中央,然后跟标准比色卡对比。
低
【解析】
(1)检验SO2的方法一般是:
将气体通入品红溶液中,如品红褪色,加热后又变红。
(2)收集干燥的SO2,应先干燥,再收集(SO2密度比空气的大,要从b口进气),最后进行尾气处理;因为SO2易与NaOH反应,故D的作用是安全瓶,防止倒吸。
(3)因为在烧渣中加入了硫酸和足量氧气,故溶液Y中含有Fe3+,故应先加入过量的铁粉,然后过滤除去剩余的铁粉。
(4)用pH试纸测定溶液pH的操作为:
将试纸放到表面皿上,用玻璃棒蘸取溶液,点到试纸的中央,然后跟标准比色卡对比。
Fe(OH)3的含铁量比Fe2(SO4)3高,若溶液Z的pH偏小,则生成的聚铁中OH-的含量减少,SO42-的含量增多,使铁的含量减少。
9.(09·北京)(15分)
以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下:
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整
4+11O2
2Fe2O3+8SO2
(2)接触室中发生反应的化学方程式是。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)。
a.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎
b.过量空气能提高SO2的转化率
c.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(4)每160gSO3气体与H2O化合放出260.6kJ的热量,该反应的热化学方程式是
。
(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用浓硫酸处理,得到较高浓度的SO2和铵盐。
①SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用,也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。
SO2吸收Br2的离子方程式是。
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数,将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中,沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解),该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量
部分测定结果:
铵盐质量为10.00g和20.00g时,浓硫酸增加的质量相同;铵盐质量为30.00g时,浓硫酸增加的质量为0.68g;铵盐质量为40.00g时,浓硫酸的质量不变。
计算:
该铵盐中氮元素的质量分数是%;若铵盐质量为l5.00g,浓硫酸增加的质量为。
(计算结果保留两位小数)
【答案】(15分)
(1)FeS2
(2)2SO2+O2
2SO3
(3)abd(4)SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-130.3kJ·mol-1
(5)①SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-②14.562.31g
10.(09·全国卷Ⅰ)浓H2SO4和木炭在加热时发生反应的化学方程式是()
2H2SO4(浓)+C
CO2↑+2H2O+2SO2↑
请从下图中选用所需的仪器(可重复选用)组成一套进行该反应并检出反应产物的装置。
现提供浓H2SO4、木炭和酸性KMnO4溶液,其他固、液试剂自选。
(连接和固定仪器用的玻璃管、胶管、铁夹、铁架台及加热装置等均略去)
将所选的仪器按连接顺序由上至下依次填入下表,并写出该仪器中应加试剂的名称及其作用。
选用的仪器
(填字母)
加入的试剂
作用
【答案】C浓硫硫和木炭产生反应物
B无水硫酸铜检验是否有水
A品红检验SO2
A酸性KMnO4除去SO2
A澄清石灰水检验CO2的存在。
【解析】成套装置包括反应装置,检验装置和尾气处理装置。
C中加入浓硫硫和木炭作为反应物的发生器,产物中必须先检验水,因为在检验其他物质时会在其它试剂中混入水,可选用装置B,放入无水硫酸铜,若变蓝则说明有水。
接着检验SO2气体,用装置A,放入品红检验,若品红褪色,则说明有SO2气体产生,再用装置A,放入酸性KMnO4溶液以除去SO2,最后再用装置A,放入澄清石灰水来检验CO2的存在,因SO2也可以使澄清石灰水变浑,故先要除去SO2。
11.(09·上海卷)根据硫化氢气体的实验室制法和性质完成下列填空。
(1)若用启普发生器制取硫化氢气体,则制取气体的原料可选用________。
a.稀硫酸与硫化亚铁b.稀硝酸与硫化亚铁
c.稀硫酸与硫化钠d.稀盐酸与硫化亚铁
(2)现要组装一套可以控制硫化氢气体产生速率的装置,请在下图中选择合适的仪器;
______________(填编号)。
(3)如右图,在一个充满氧气的集气瓶中加入少量品红稀硫溶液,点燃硫化氢气体。
在火焰自动熄灭后,停止通入气体,瓶内可观察到
的现象是___________________________________________________。
(4)在上述集气瓶中继
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