高考化学 硫及其化合物综合试题附答案文档格式.docx
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【详解】
(Ⅰ)①由某研究性学习小组设计实验验证元素周期律可得,甲同学设计的实验目的是:
验证锂、钠、钾的金属性强弱;
②金属性:
K>Na>Li,金属性越强,单质与水反应越剧烈,故反应最剧烈的烧杯是c;
’
③b烧杯里发生反应的离子方程式:
2Na+2H2O=2Na++2OH¯
+H2↑;
(Ⅱ)
(2)实验步骤:
有气体参与反应,先连接仪器、检查装置气密性、加药品(先加固体,后加液体)后,打开a、然后滴入浓硫酸,加热。
(3)①铜与浓硫酸反应的化学方程式是:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+2H2O+SO2↑;
根据分析,高锰酸钾的作用是除去CO2中混有的SO2;
②非金属性越强,最高价氧化物的水化物酸性越强,若碳酸可以制得硅酸,则可以证明碳酸强于硅酸,从而可以证明二者非金属性的强弱,故能说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强的实验现象是:
盛有硅酸钠溶液的试管出现白色沉淀;
③试管D用SO2与NaHCO3制备CO2,反应的离子方程式:
SO2+HCO3¯
。
2.亚硝酰硫酸(NOSO4H)主要用于染料、医药等工业。
实验室用如图装置(夹持装置略)制备少量NOSO4H,并测定产品的纯度。
已知:
NOSO4H遇水分解,但溶于浓硫酸而不分解。
(1)装置A制取SO2
①A中反应的化学方程式为___。
②导管b的作用是___。
(2)装置B中浓HNO3与SO2在浓H2SO4作用下反应制得NOSO4H。
①该反应必须维持体系温度不得高于20℃,采取的措施除了冷水浴外,还可以是___(只写1种)。
②开始反应缓慢,待生成少量NOSO4H后,温度变化不大,但反应速度明显加快,其原因是___。
(3)装置C的主要作用是___(用离子方程式表示)。
(4)该实验装置存在可能导致NOSO4H产量降低的缺陷是___。
(5)测定亚硝酰硫酸NOSO4H的纯度
准确称取1.380g产品放入250mL的碘量瓶中,加入0.1000mol·
L-1、60.00mL的KMnO4标准溶液和10mL25%H2SO4溶液,然后摇匀。
用0.2500mol·
L-1草酸钠标准溶液滴定,消耗草酸钠溶液的体积为20.00mL。
2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4
①配平:
__MnO4-+__C2O42-+__=__Mn2++__+__H2O
②滴定终点时的现象为___。
③亚硝酰硫酸的纯度=___。
(精确到0.1%)[M(NOSO4H)=127g·
mol-1]
【答案】Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑平衡压强,使分液漏斗中的液体能顺利流下;
调节分液漏斗活塞,控制浓硫酸的滴加速度生成的NOSO4H作为该反应的催化剂SO2+2OH-=SO32-+H2OC装置中的水蒸气会进入B中使NOSO4H分解2516H+210CO2↑8溶液恰好由粉红色变为无色,且半分钟内不恢复92.0%
(1)①装置A是利用亚硫酸钠和浓硫酸反应制取SO2;
②导管b的作用平衡压强的作用;
(2)①装置B中浓硝酸与二氧化硫在浓硫酸的作用下反应制得NOSO4H,该反应必须维持体系温度不得高于20℃,采取的措施除了冷水浴外,结合反应的操作;
②开始反应缓慢,待生成少量NOSO4H后,温度变化不大,但反应速率加快,说明NOSO4H起到了催化作用;
(3)装置C主要作用是吸收二氧化硫防止污染空气;
(4)NOSO4H遇水分解;
(5)①高锰酸钾溶液在酸性条件下氧化草酸钠生成二氧化碳,结合元素化合价变化和电子守恒、原子守恒配平书写离子反应方程式;
②高锰酸钾自身在反应中的颜色变化就可作为终点判断指示剂;
③根据反应2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4,结合滴定中消耗高锰酸钾的物质的量可得到亚硝酰硫酸的物质的量,据此计算纯度。
(1)①利用装置A,固液混合制取二氧化硫,其方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑;
②导管b的作用是:
平衡压强,使分液漏斗中的液体能顺利流下;
(2)①浓硫酸遇水放出大量热,维持体系温度不得高于20℃,还可以是调节分液漏斗活塞,控制浓硫酸的滴加速度;
②开始反应缓慢,待生成少量NOSO4H后,反应速率明显加快,温度变化不大,排除温度的影响,其原因是:
生成的NOSO4H作为该反应的催化剂,加快了反应速率;
(3)装置C利用NaOH溶液将剩余的SO2吸收,防止污染环境,方程式为SO2+2OH-=SO32-+H2O;
(4)NOSO4H遇水分解,C装置(或A)中的水蒸气会进入B中使NOSO4H发生分解;
(5)①发生的是MnO4-和C2O42-的氧化还原反应,MnO4-做氧化剂,被还原成生成Mn2+,C2O42-做还原剂,被氧化成二氧化碳。
结合得失电子守恒和电荷守恒可得到MnO4-和C2O42-的离子反应方程式为:
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
②利用草酸钠溶液滴定酸性KMnO4溶液,滴定终点时的现象为:
溶液恰好由粉红色变为无色,且半分钟内不恢复;
③根据题意可知,酸性KMnO4溶液先与NOSO4H反应,利用草酸钠溶液滴定剩余酸性KMnO4溶液。
L-1草酸钠标准溶液滴定酸性KMnO4溶液,消耗草酸钠溶液的体积为20.00mL。
可知剩余的KMnO4的物质的量n1(MnO4-)=
n(C2O42-)=
×
0.2500mol·
L-1×
20.00×
10-3L=2×
10-3mol,则亚硝酰硫酸消耗的KMnO4的物质的量n2(MnO4-)=0.1000mol·
L-1·
60.00×
10-3L-2×
10-3mol=4×
10-3mol。
n(NOSO4H)=
n2(MnO4-)=10-2mol,亚硝酰硫酸的纯度=
100%=
100%=92.0%。
3.硫元素具有可变价态,据此完成以下有关含硫化合物性质的试题。
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中,现象是_____________________________;
反应的离子方程式是______________________________________。
(2)为了探究-2价硫的化合物与+4价硫的化合物反应的条件,设计了下列实验。
实验操作
实验现象
实验1
将等浓度的Na2S和Na2SO3溶液按体积比2∶1混合
无明显现象
实验2
将H2S通入Na2SO3溶液中
未见明显沉淀,再加入少量稀硫酸,立即产生大量浅黄色沉淀
实验3
将SO2通入Na2S溶液中
有浅黄色沉淀产生
电离平衡常数:
H2SK1=1.3×
10-7;
K2=7.1×
10-15
H2SO3K1=1.7×
10-2;
K2=5.6×
10-8
①根据上述实验,可以得出结论:
在_________条件下,+4价硫的化合物可以氧化-2价硫的化合物。
②将SO2气体通入H2S水溶液中直至过量,下列表示溶液pH随SO2气体体积变化关系示意图正确的是______(选填编号)。
A.
B.
C.
D.
(3)现有试剂:
溴水、硫化钠溶液、Na2SO3溶液、稀硫酸、NaOH溶液、氨水。
要证明Na2SO3具有还原性,应选用的试剂有______________,看到的现象是____________________。
要证明Na2SO3具有氧化性,应选用的试剂有___________________,反应的离子方程式是________________________________。
(4)文献记载,常温下H2S可与Ag发生置换反应生成H2。
现将H2S气体通过装有银粉的玻璃管,请设计简单实验,通过检验反应产物证明H2S与Ag发生了置换反应_____________________。
【答案】溶液由棕黄色变为浅绿色,产生黄色浑浊2Fe3++H2S→2Fe2++S↓+2H+酸性(或酸性较强)C溴水溴水褪色硫化钠溶液和稀硫酸2S2-+SO32-+6H+→3S↓+3H2O将反应后的气体通入足量氢氧化钠溶液中(或硫酸铜溶液或氯化铁溶液等),除去未反应的H2S后,点燃,若观察到火焰呈淡蓝色,说明有H2生成,从而证明H2S与Ag发生了置换反应(或做爆鸣实验)
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中会发生氧化还原反应生成硫单质黄色沉淀和氯化亚铁浅绿色溶液,所以溶液由棕黄色变为浅绿色,产生黄色浑浊,其反应的离子方程式为:
2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+;
(2)①根据实验1可知Na2S和Na2SO3不反应,根据实验2和实验3可知在酸性条件下Na2S和Na2SO3反应生成硫沉淀;
②将SO2气体通入H2S水溶液中直至过量,发生的反应为:
SO2+2H2S=3S↓+2H2O,随着反应进行,溶液酸性减弱,pH增大;
当SO2过量时,SO2+H2O=H2SO3,反应生成亚硫酸,溶液酸性增强,所以pH又减小;
由于亚硫酸酸性大于硫化氢的酸性,故后来的pH比最初要小,故C正确;
(3)溴水能氧化Na2SO3,所以要证明Na2SO3具有还原性,可选用溴水与Na2SO3反应,反应后溴水褪色;
酸性条件下,亚硫酸钠与硫化钠发生氧化还原反应,亚硫酸钠中S元素的化合价降低,作氧化剂;
所以要证明Na2SO3具有氧化性,应选用的试剂有硫化钠溶液和稀硫酸;
其反应的离子方程式为:
2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O;
(4)H2S可与Ag发生置换反应生成H2,检验氢气存在,即说明发生置换反应,所以实验操作为:
将反应后的气体通入足量氢氧化钠溶液中,除去未反应的H2S后,点燃,若观察到火焰呈淡蓝色,说明有H2生成,从而证明H2S与Ag发生了置换反应。
4.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。
某研究小组进行如下实验:
实验一焦亚硫酸钠的制取
采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。
装置II中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:
Na2SO3+SO2=Na2S2O5
(1)装置I中产生气体的化学方程式为___________________________。
(2)要从装置II中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是_______________。
(3)装置III用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。
实验二焦亚硫酸钠的性质
(4)Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
证明NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是______________(填序号)。
a.测定溶液的pHb.加入Ba(OH)2溶液c.加入盐酸
d.加入品红溶液e.用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是_____________________________。
实验三葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。
测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:
(6)按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为_______________g·
L-1。
(7)在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测得结果_______________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
【答案】Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑+H2O)过滤da、e取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成0.16偏低
实验一:
装置Ⅰ制取二氧化硫,亚硫酸钠与硫酸反应Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O或Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑+H2O,装置Ⅱ制取Na2S2O5晶体,Na2SO3+SO2=Na2S2O5,装置Ⅲ用于处理尾气吸收未反应的二氧化硫。
(1)由装置Ⅱ中发生的反应可知,装置Ⅰ中产生的气体为SO2,亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠或硫酸氢钠、二氧化硫与水;
(2)装置Ⅱ中获得已析出的晶体,分离固体与液态,应采取过滤操作;
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,吸收为反应的二氧化硫,应防止倒吸,且不能处于完全密闭环境中;
实验二:
(4)NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,故检验溶液呈酸性即可;
(5)Na2S2O5晶体在空气中易被氧化为Na2SO4,用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可。
实验三:
(6)①由消耗碘的量,结合SO2+I2+2H2O═H2SO4+2HI计算二氧化硫的质量,进而计算浓度;
②若有部分HI被空气氧化,则消耗碘的量偏小,故测定二氧化硫的量偏小。
(1)由装置Ⅱ中发生的反应可知,装置Ⅰ中产生的气体为SO2,亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫与水,反应方程式为:
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O,或生成硫酸氢钠,反应方程式为:
Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑+H2O;
(2)装置Ⅱ中获得已析出的晶体,分离固体与液态,应采取过滤进行分离;
(3)a.装置应将导管伸入氨水中可以吸收二氧化硫,但为密闭环境,装置内压强增大易产生安全事故,故a错误;
b.该装置吸收二氧化硫能力较差,且为密闭环境,装置内压强增大易产生安全事故,故b错误;
c.该装置不能吸收二氧化硫,所以无法实现实验目的,故c错误;
d.该装置中氢氧化钠与二氧化硫反应,可以吸收,且防止倒吸,故d正确;
故答案为d;
(4)NaHSO3溶液中HSO3−的电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,测定溶液的pH,可以确定溶液酸碱性,酸性溶液可以使湿润蓝色石蕊试纸变红,所以能用测定溶液pH值、湿润的蓝色石蕊试液检验,而加入Ba(OH)2溶液、HCl溶液、品红溶液都不能说明溶液呈酸性,故选ae;
(5)Na2S2O5中S元素的化合价为+4价,因此会被氧化为为+6价,即晶体在空气中易被氧化为Na2SO4,用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可,实验方案为:
取少量Na2S2O5晶体于试管中,加入适量水溶解,滴加盐酸,振荡,再滴加氯化钡溶液,有白色沉淀生成。
(6)①令100mL葡萄酒中二氧化硫的质量为mg,则:
所以,64g:
mg=1mol:
0.025L×
0.01mol/L,解得m=0.016,故该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为0.016g×
0.1L=0.16g/L;
②若有部分HI被空气氧化,则消耗碘的量偏小,故测定二氧化硫的量偏小,则测定结果偏低。
5.我国农业因遭受酸雨而造成的损失每年高达15亿多元,为了有效控制酸雨,目前国务院已批准了《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。
(1)现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH所得数据如下:
测试时间/h
1
2
3
4
雨水的pH
4.75
4.62
4.56
4.55
4.54
分析数据,回答以下问题:
①雨水样品呈酸性的原因是________________________________(用化学方程式表示)。
②如果将刚取样的上述雨水和自来水(含有氯气)混合,pH将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)测定雨水样品时,每隔一定时间测定一次pH,发现pH逐渐变小,其原因可能是_______(用化学方程式表示)。
(3)举一例说明这种雨水将给环境中的生物或非生物造成的影响________________。
【答案】SO2+H2O
H2SO3变小2H2SO3+O2==2H2SO4酸雨可腐蚀金属、建筑物,破坏植物,污染湖泊导致大量鱼类及水生生物死亡(任选1例,其它合理答案均可)
正常雨水中,CO2+H2O
H2CO3,由于碳酸显酸性,所以正常雨水显酸性,且pH大约为5.6。
当雨水中溶入一定量SO2后,SO2与水反应生成亚硫酸,从而使雨水的酸性增强,pH减小。
当pH<
5.6,雨水这就成为酸雨。
在酸雨中,H2SO3易被空气中的氧气氧化为硫酸,导致酸性增强,pH减小。
(1)①雨水样品呈酸性,主要是SO2溶于水并与水反应,原因是SO2+H2O
H2SO3。
答案为:
SO2+H2O
H2SO3;
②如果将刚取样的上述雨水和自来水(含有氯气)混合,则会发生反应H2SO3+Cl2+H2O==H2SO4+2HCl,pH将变小。
变小;
(2)测定雨水样品时,每隔一定时间测定一次pH,发现pH逐渐变小,主要是H2SO3被空气中O2氧化所致,其原因可能是2H2SO3+O2==2H2SO4。
2H2SO3+O2==2H2SO4;
(3)举一例说明这种雨水将给环境中的生物或非生物造成的影响酸雨可腐蚀金属、建筑物,破坏植物,污染湖泊导致大量鱼类及水生生物死亡(任选1例,其它合理答案均可)。
酸雨可腐蚀金属、建筑物,破坏植物,污染湖泊导致大量鱼类及水生生物死亡(任选1例,其它合理答案均可)。
【点睛】
酸雨有硫酸型酸雨和硝酸型酸雨之分,在硫酸型酸雨中,主要溶有H2SO3和H2SO4,H2SO3易被溶解的氧气缓慢氧化,最终H2SO3全部转化为H2SO4;
硝酸型酸雨的主要成分为HNO3。
6.某小组同学用如图所示装置进行铜与浓硫酸的反应,并探究产物的性质(夹持装置已略去)。
(1)试管①中反应的化学方程式是______;
(2)若试管②中的试剂为品红溶液,实验中观察到的现象是______;
若试管②中的试剂为酸性KMnO4溶液,实验时,观察到溶液褪色,则说明生成的气体具有______性。
(3)试管③中的试剂为NaOH溶液,其作用是______,反应的离子方程式是______。
【答案】Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O品红溶液褪色还原吸收尾气SO2+2OH-=SO32-+H2O
(1)铜与浓硫酸在加热时反应生成硫酸铜和二氧化硫气体;
(2)二氧化硫能使品红溶液褪色;
若试管②中的试剂为酸性KMnO4溶液,实验时,观察到溶液褪色,二氧化硫与高锰钾发生氧化还原反应而褪色;
(3)二氧化硫是有毒的酸性氧化物,不能直接排放空气中,所以用NaOH溶液吸收尾气。
(1)铜与浓硫酸在加热条件下发生反应生成硫酸铜和二氧化硫气体和水,反应方程式为:
CuSO4+SO2↑+2H2O;
(2)SO2气体具有漂白性,能使品红溶液褪色,所以试管②品红溶液褪色;
SO2气体具有强的氧化性,可以被强氧化剂氧化为硫酸,若试管②中的试剂为酸性KMnO4溶液,实验时,观察到溶液褪色,二氧化硫与高锰钾发生氧化还原反应而褪色,体现二氧化硫的还原性;
(3)SO2是有毒气体,不能直接排放空气中,由于SO2属于酸性氧化物,所以可用NaOH溶液进行尾气处理,反应的离子方程式为:
SO2+2OH-=SO32-+H2O。
本题考查性质实验方案的设计。
把握实验装置的作用、元素化合物知识、实验技能为解答的关键,注意元素化合物知识与实验的结合,题目侧重考查学生的分析能力与实验能力。
7.大气中硫、氮的氧化物是形成酸雨的主要物质。
某地酸雨中可能含有下列离子:
Na+、Ba2+、NH4+、Al3+、Cl-、SO32-、SO42-、NO3-等。
某研究小组取该地一定量的酸雨,浓缩后将所得澄清试液分成三份,进行如下实验:
试样
所加试剂
第一份试液
滴加适量的淀粉KI溶液
溶液呈蓝色
第二份试液
滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液
有白色沉淀产生
第三份试液
滴加NaOH溶液,加热,加入的NaOH溶液体积(V)与生成的沉淀、产生的气体的物质的量(n)的关系如图
请回答下列问题:
(1)根据实验结果判断该酸雨中肯定不存在的离子是____,不能确定的离子有___。
(2)写出第一份试液滴加淀粉KI溶液时发生反应的离子方程式:
____。
(3)第三份试液滴加NaOH溶液,加热,整个过程中发生了多个反应,写出其中两个反应的离子方程式:
①最初发生的离子反应____。
②最后发生的离子反应____。
(4)该小组为了探究NO参与硫酸型酸雨的形成过程,在烧瓶中充入含有少量NO的SO2气体,再慢慢通入O2,发生化学反应后,再喷洒适量蒸馏水即得硫酸型酸雨,则NO在上述反应中的作用是_____。
【答案】SO32-、Ba2+Na+、Cl-6I-+2NO3-+8H+=2NO↑+3I2+4H2OH++OH-=H2OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O催化剂
第一份试液:
滴加适量的淀粉KI溶液,显示蓝色,证明一定含有能将碘离子氧化的氧化性离子,因NO3-单独存在氧化性很弱,所以一定会含有H+和NO3-,一定不含有SO32-,因为亚硫酸根离子具有强的还原性,易被氧化,酸性条件下和硝酸根离子不能共存;
第二份试液:
滴加用盐酸酸化BaCl2溶液,出现白色沉淀,则一定含有SO42-,和硫酸根离子反应的Ba2+一定不存在;
第三份试液:
滴加NaOH溶液,加热,加入的NaOH溶液,产生气体,一定是氨气,所以一定含有NH4+,加入氢氧化钠产生沉淀,继续滴加氢氧化钠,沉淀会消失,所以一定含有Al3+;
钠离子和氯离子是否存在不能判断;
(3)氢氧根可以
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- 高考化学 硫及其化合物综合试题附答案 高考 化学 及其 化合物 综合 试题 答案