专题4 第三单元硫及其化合物.docx
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专题4第三单元硫及其化合物
第三单元 硫及其化合物
[考试标准] 1.二氧化硫的性质(酸性氧化物、漂白性、还原性)(c)。
2.酸雨的成因和防治(a)。
3.硫酸的工业生产(b)。
4.浓硫酸的特性(吸水性、脱水性和强氧化性)(b)。
5.S、SO2、H2SO4等硫及其化合物之间的相互转化(c)。
6.几种重要的硫酸盐及其用途(a)。
考点一 硫及其氧化物
1.硫单质的性质及应用
(1)硫元素的存在形态
(2)硫单质的物理性质
硫单质俗称硫黄,是一种淡黄色固体;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2;有多种同素异形体,如单斜硫、斜方硫等。
(3)从化合价的角度认识硫单质的化学性质
H2
O2
①与金属反应
表现氧化性
②与非金属反应
③与强氧化剂反应(如浓硫酸):
S+2H2SO4(浓)
3SO2↑+2H2O,表现还原性。
2.二氧化硫(SO2)
(1)物理性质
二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体,是大气污染物之一;易溶于水,通常状况下,1体积水溶解约40体积SO2。
(2)化学性质
按要求完成下列化学方程式:
①酸性氧化物的通性
②氧化性(如与H2S溶液反应):
SO2+2H2S===3S↓+2H2O
③还原性
④漂白性:
可使品红溶液等有机色质褪色生成不稳定的化合物。
3.SO2与HClO、H2O2、Na2O2、O3、活性炭漂白原理的比较
SO2
HClO、H2O2、Na2O2、O3
活性炭
漂白原理
与有色物质结合生成无色物质
将有色物质氧化为无色物质
吸附有色物质
变化类型
化学变化
化学变化
物理变化
是否可逆
可逆,加热或久置后恢复原来颜色
不可逆,加热或久置后不恢复原来颜色
—
漂白对象
某些有色的有机物,不能漂
大多数有色的有机物和指示剂
某些有色白指示剂的有机物
4.三氧化硫(SO3)
SO3在标准状况下为无色、针状晶体,能与水反应:
SO3+H2O===H2SO4,放出大量的热,SO3是酸性氧化物,它跟碱性氧化物或碱都能反应生成硫酸盐。
5.硫的氧化物的污染与治理
(1)来源:
含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。
(2)危害:
危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)。
(3)治理:
燃煤脱硫,改进燃烧技术。
(4)硫酸型酸雨的形成途径有两个:
途径1:
空气中飘尘的催化作用,使2SO2+O2
2SO3、SO3+H2O===H2SO4。
途径2:
SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。
多维度思考
1.辨析易错易混
(1)硫与汞反应生成硫化亚汞,体现了硫的弱氧化性( )
(2)硫在空气中燃烧的产物是二氧化硫,在纯氧中燃烧的产物是三氧化硫( )
(3)硫黄易溶于CS2,所以可用CS2溶解试管内壁的硫( )
(4)SO2有漂白性,所以SO2可使溴水褪色( )
(5)SO2气体通入BaCl2溶液产生白色沉淀BaSO3( )
(6)除去SO2中的少量HCl的实验方法如图( )
(2016·天津,5C)
(7)SO2和Ca(OH)2、NaHCO3均能发生化学反应( )
(8)SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同( )
(9)因为SO2具有漂白性,所以它能使品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、石蕊溶液褪色( )
答案
(1)×
(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
(7)√ (8)× (9)×
解析 (4)漂白性是指使有机色质褪色,SO2使溴水褪色体现了二氧化硫的还原性。
(5)由于亚硫酸的酸性比盐酸弱,BaSO3可溶于盐酸,故不会生成沉淀。
(6)NaHSO3溶液能吸收HCl气体,且SO2在饱和NaHSO3溶液中的溶解度很小。
(9)SO2不能漂白石蕊溶液,使高锰酸钾溶液褪色是因为其还原性。
2.(SO2性质基础填空)将SO2分别通入下列四种溶液中,
请回答下列问题:
(1)试管a中的实验现象:
KMnO4溶液________,证明SO2具有________性;
(2)试管b中的实验现象:
品红溶液________,证明SO2具有________性;
(3)试管c中能产生白色沉淀,该沉淀是________;
(4)试管d中能产生白色沉淀,该沉淀是________。
答案
(1)褪色 还原
(2)褪色 漂白 (3)BaSO4
(4)BaSO3
3.在BaCl2溶液中通入SO2气体,未见沉淀生成,若再通入下列四种气体①Cl2、②NH3、③NO2、④H2S,均会产生沉淀。
回答下列问题:
(1)通入四种气体时产生的沉淀分别是
①______________________;②____________________;
③______________________;④____________________。
(2)用方程式表示①和④产生沉淀的原因
①________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________。
答案
(1)①BaSO4 ②BaSO3 ③BaSO4 ④S
(2)①SO2+Cl2+2H2O===SO
+2Cl-+4H+、SO
+Ba2+===BaSO4↓(或SO2+Cl2+2H2O+Ba2+===BaSO4↓+2Cl-+4H+)
④2H2S+SO2===3S↓+2H2O(或2H2S+H2SO3===3S↓+3H2O)
题组一 SO2的性质及实验探究
1.下列关于SO2的叙述中正确的是( )
A.SO2通入氯水后,溶液褪色,酸性减弱
B.SO2是酸性氧化物,溶于水得到稳定的亚硫酸
C.SO2气体通入NaOH溶液一定得到Na2SO3
D.S、SO2、SiO2三种物质均能与NaOH溶液反应,各自又能与某些酸反应
答案 D
解析 A项,Cl2+2H2O+SO2===2HCl+H2SO4,酸性增强;B项,亚硫酸不稳定,易分解;C项,通入SO2的量不同,产物可能是Na2SO3,也可能是NaHSO3,还可能是二者的混合物;D项,S和SO2都能和硝酸反应,SiO2能和氢氟酸反应。
2.将等物质的量的SO2和Cl2混合后的气体溶解于适量的蒸馏水中,再滴入含有品红和Ba(NO3)2的混合溶液,则发生的实验现象是( )
①红色溶液很快褪色 ②红色溶液不褪色 ③有白色沉淀生成 ④溶液仍然透明
A.仅①和④B.仅①和③
C.仅②和③D.仅②和④
答案 C
解析 等物质的量的SO2和Cl2混合后滴入品红和Ba(NO3)2的混合溶液,发生SO2+Cl2+2H2O===SO
+2Cl-+4H+、SO
+Ba2+===BaSO4↓,观察到品红溶液不褪色并且生成白色沉淀,故选C。
3.(SO2与CO2混合气体中成分的检验)下图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图,按要求回答下列问题:
(1)B中加入的试剂是________,作用是_____________________________________________。
(2)C中加入的试剂是__________,作用是_________________________________________。
(3)D中加入的试剂是______________,作用是______________________________________。
(4)实验时,C中应观察到的现象是_________________________________________________。
答案
(1)品红溶液 检验SO2
(2)酸性KMnO4溶液 除去SO2并检验SO2是否除尽
(3)澄清石灰水 检验CO2
(4)酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色(或不褪色,或不褪成无色)
解析 一定要理解题意是检验气体成分,检验二氧化硫用品红溶液,吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液,检验二氧化碳用澄清石灰水;在检验二氧化碳之前,必须除尽二氧化硫,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。
C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽,所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
1.SO2鉴别的一般方法
(1)利用物理性质鉴别
气味:
用标准的闻气体气味法,SO2有刺激性气味。
(2)利用化学性质鉴别
①氧化性:
与硫化氢气体混合,有淡黄色固体生成。
②还原性:
将气体通入稀氯水中,使氯水褪色;将气体通入稀溴水中,使溴水褪色;将气体通入酸性高锰酸钾溶液中,酸性高锰酸钾溶液褪色;将气体通入氯化铁溶液中,氯化铁溶液由黄色变成浅绿色;将气体通入硝酸钡溶液中,产生沉淀。
(3)漂白性
将气体通入品红溶液中,能使品红溶液褪色;加热颜色又恢复。
2.检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程为
流程设计
检验SO2⇒除去SO2⇒检验SO2是否除尽⇒检验CO2
选用试剂
品红溶液
酸性KMnO4
品红溶液
澄清的溶液石灰水
预期现象
褪色
褪色
不褪色
变浑浊
注意 有时为简化装置,可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置,用较浓的酸性KMnO4溶液,现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅。
(如本题组的3题C装置的作用)
题组二 二氧化硫对环境的污染及其治理
4.如图是某煤发电厂处理废气的装置示意图。
下列说法错误的是( )
A.使用此废气处理装置可减少酸雨的形成
B.装置内发生的反应有化合、分解、置换和氧化还原反应
C.整个过程的反应可表示为2SO2+2CaCO3+O2===2CaSO4+2CO2
D.可用酸性高锰酸钾溶液检验废气处理是否达标
答案 B
解析 装置内发生的反应有SO2与CaO的化合反应,CaCO3的分解反应以及CaSO3被氧气氧化为CaSO4的氧化还原反应,没有置换反应的发生。
5.含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.该过程中可得到化工产品H2SO4
B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S
D.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4
答案 C
解析 根据工艺流程图可知,该工艺中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4,该工艺不仅吸收了二氧化硫,还得到了化工产品硫酸,A、D项正确;根据A中分析可知该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2,B项正确;该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫,C项错误。
考点二 硫酸和硫酸盐
1.硫酸的工业制法
工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图:
根据上图回答下列问题:
(1)填写下列各进口或出口物质的名称:
A:
含硫矿石(如FeS2);
B:
炉渣;
C:
二氧化硫、氧气、氮气;
D:
尾气(SO2、O2、N2)。
(2)接触法制硫酸分为三个阶段,请填写下表:
生产阶段
设备
主要反应
造气
沸腾炉
S+O2
SO2或4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
接触氧化
接触室
2SO2+O2
2SO3
SO3吸收
吸收塔
SO3+H2O===H2SO4
2.浓H2SO4的特性
(1)填写下表
实验
实验现象
硫酸的特性
少量胆矾加入浓硫酸中
蓝色固体变白
吸水性
用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上
沾有浓H2SO4的滤纸变黑
脱水性
将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热
铜片逐渐溶解,产生无色有刺激性气味的气体
强氧化性
(2)分别写出浓硫酸与Cu、C反应的化学方程式:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O、
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(3)常温下,铁、铝遇浓H2SO4钝化,可用铝槽车运输浓H2SO4。
3.几种常见的硫酸盐
硫酸盐
俗名
颜色
用途
2CaSO4·H2O
熟石膏
白色
作磨光粉、纸张填充物、气体干燥剂等
CaSO4·2H2O
生石膏
白色
塑像、模型、粉笔、医疗绷带等
FeSO4·7H2O
绿矾
浅绿色
生产铁系列净水剂、补血剂等
CuSO4·5H2O
胆矾、蓝矾
蓝色
配波尔多液、镀铜液
BaSO4
重晶石
白色
白色颜料、医疗上作“钡餐”
KAl(SO4)2·12H2O
明矾
白色
净水剂
4.SO
的检验
检验SO
的正确操作方法:
被检液
取清液
有无白色沉淀(判断有无SO
)
先加稀盐酸的目的是排除CO
、SO
、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,可能发生反应的离子方程式:
CO
+2H+===CO2↑+H2O、SO
+2H+===SO2↑+H2O、Ag++Cl-===AgCl↓、Ba2++SO
===BaSO4↓。
多维度思考
1.辨析易错易混
(1)用硫酸清洗锅炉中的水垢( )
(2)浓硫酸具有强氧化性,所以浓硫酸不可用于干燥H2和CO( )
(3)常温下浓硫酸能使铝发生钝化,可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸( )
(4)铜片溶于热的浓硫酸,体现了浓硫酸的酸性和强氧化性( )
(5)向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有SO
( )
(6)50mL18.4mol·L-1的浓硫酸与足量的铜反应,可产生SO2物质的量为0.46mol( )
(7)利用绿矾和Cl2,既可以净水,又可以消毒( )
(8)无水CuSO4粉末可以检验实验中生成的少量水分( )
答案
(1)×
(2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)√ (8)√
2.硫酸是中学化学实验室的常见药品,其性质有①酸性 ②吸水性 ③脱水性 ④强氧化性 ⑤催化作用。
请将序号填在相应的横线上:
(1)锌和稀H2SO4制H2________________。
(2)浓硫酸作干燥剂________________。
(3)实验室用乙醇和冰醋酸制取乙酸乙酯_________________________________________。
(4)乙酸乙酯的水解________________。
(5)纤维素的水解________________。
(6)浓硫酸使湿润石蕊试纸先变红,后来又变黑___________________________________。
答案
(1)①
(2)② (3)②⑤ (4)⑤ (5)⑤
(6)①③
题组一 硫酸的工业生产
1.在硫酸的工业制法中,下列说法正确的是( )
A.硫铁矿燃烧前要粉碎,是因为大块硫铁矿不能燃烧
B.从沸腾炉出来的气体只有SO2
C.SO2能全部转化为SO3
D.SO3用98.3%的浓H2SO4吸收,目的是防止形成酸雾,以便使SO3充分吸收
答案 D
解析 从沸腾炉出来的气体除SO2外,还有O2、N2等;SO2转化为SO3为可逆反应,故SO2不可能全部转化为SO3;SO3与水反应转化为H2SO4时放出大量的热,会形成大量酸雾,导致SO3吸收不完全。
2.我国利用接触法制硫酸的第一步是在沸腾炉中焚烧黄铁矿:
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2。
现有1g含脉石(SiO2)的黄铁矿(FeS2)样品,将其在氧气流中充分灼烧,反应完全后得0.78g残渣,则此黄铁矿的纯度是( )
A.33%B.66%C.78%D.88%
答案 B
解析 设样品中含FeS2的质量为x,
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2 Δm
4×120 320 160
x 1g-0.78g=0.22g
=
,
解得:
x=0.66g。
题组二 硫酸的性质及应用
3.一定量的浓硫酸跟过量的锌充分反应,产生的气体可能有( )
①SO2 ②SO3 ③H2S ④H2
A.①②③B.①④C.①②④D.只有①
答案 B
解析 一定量的浓硫酸与过量的锌充分反应,开始浓硫酸浓度大,与锌反应生成二氧化硫气体,随着反应进行硫酸浓度降低变为稀硫酸,稀硫酸与锌反应生成氢气,故B项正确。
4.一定量的Cu粉与浓H2SO4共热产生SO2气体的体积为2.24L(标准状况下),则下列情况不可能的是( )
A.加入Cu的质量为6.4g
B.加入的浓H2SO4中含溶质0.2mol
C.加入Cu的质量大于6.4g
D.加入浓H2SO4中含溶质多于0.2mol
答案 B
解析 由Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O知,生成2.24L(标况下)SO2需要消耗6.4gCu、0.2molH2SO4,但随反应的进行,浓H2SO4会变为稀H2SO4,故硫酸量应大于0.2mol,D项正确、B项错误;铜可能恰好反应完全也可能有剩余,A、C项正确。
5.资料显示:
锌与浓硫酸共热除生成二氧化硫气体外,还可能产生氢气;在加热的条件下二氧化硫可被CuO氧化。
为验证该反应的气体产物及性质,设计了如下图所示的实验装置(设锌与浓硫酸共热时产生的气体为X)。
(1)上述装置的连接顺序为:
气体X→A→______→A→______→______→______→D。
(2)反应开始后,观察到第一个装置A中的品红溶液褪色,实验结束后取适量该溶液于试管中并加热,现象为______________________。
(3)装置C的作用是____________,C中的NaOH溶液不能用下列________________代替。
a.酸性KMnO4溶液b.CaCl2溶液
c.饱和NaHSO3溶液
装置D的作用是_______________________________________________________。
(4)气体X中可能含有H2的原因是______________________________________________。
答案
(1)C B E F
(2)溶液又由无色变为红色
(3)吸收SO2 bc 防止空气中的水蒸气进入F中
(4)随着Zn与浓硫酸的反应,浓硫酸逐渐变稀,Zn与稀硫酸反应可产生H2
解析
(1)生成的SO2可以用品红溶液检验,为防止对后续实验的干扰,需要除去SO2,可以用氢氧化钠溶液,为检验是否除尽,还需要再通过品红溶液,另外氢气与氧化铜反应前还需要干燥氢气,氢气将黑色CuO还原成红色的Cu,同时产生水,需用无水硫酸铜检验氢气被氧化的产物水,F中应盛放无水硫酸铜,最后还需要防止空气中的水蒸气对实验造成干扰,D中应盛放碱石灰,因此上述装置的连接顺序为:
气体X→A→C→A→B→E→F→D。
(2)SO2的漂白是不稳定的,所以实验结束后取适量该溶液于试管中并加热,现象为溶液又由无色变为红色。
(3)根据以上分析可知装置C的作用是吸收SO2;酸性KMnO4溶液能吸收SO2,a项正确;CaCl2溶液不能吸收SO2,b项错误;饱和NaHSO3溶液不能吸收SO2,c项错误。
D中加入的试剂可以是碱石灰,可以防止空气中的水蒸气进入D中,避免对氢气与CuO反应产物检验产生干扰。
(4)由于Zn与浓硫酸反应时,浓硫酸逐渐变稀,Zn与稀硫酸反应可产生H2。
1.浓硫酸的性质及应用
熟记浓硫酸的五大性质(强氧化性、脱水性、吸水性、酸性和难挥发性)及它们的应用,特别是浓硫酸的强氧化性、脱水性和吸水性,重点是浓硫酸的强氧化性。
2.理清浓硫酸的吸水性和脱水性的区别
(1)吸水性:
浓硫酸能吸收物质中游离的水,可用作干燥剂。
(2)脱水性:
浓硫酸可将有机物中的H、O以原子个数比为2∶1比例脱去。
3.注意“量变”引起的“质变”
在理解浓硫酸与铜、锌、铁、铝以及与碳、硫等反应时,我们要动态地看待反应过程,如在浓硫酸与铜的反应中,开始是浓硫酸,但随着反应的进行硫酸的浓度逐渐减小,最后变成了稀硫酸,稀硫酸与铜不反应。
题组三 SO
的检验
6.(2019·义乌群星外国语学校高三月考)鉴别SO
时所选用的试剂及顺序最合理的是( )
A.稀盐酸、BaCl2溶液B.稀硝酸、BaCl2溶液
C.Ba(NO3)2溶液、稀盐酸D.BaCl2溶液、稀盐酸
答案 A
解析 先加入稀盐酸,若无现象,则排除SO
、CO
、Ag+等离子干扰,后加入BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则SO
存在,故A正确;先加入稀硝酸,若存在SO
,硝酸会将SO
氧化成SO
,无法排除SO
的干扰,故B错误;先加入硝酸钡,后加入稀盐酸,硝酸根离子在酸性环境中具有强氧化性,若存在SO
,硝酸会将SO
氧化成SO
,无法排除SO
的干扰,故C错误;先加入BaCl2溶液,若溶液中存在Ag+,则Ag+和Cl-反应生成不溶于酸的AgCl沉淀,无法排除Ag+的干扰,故D错误。
7.(2018·浙江艾青中学高二期末)下列过程中,最终的白色沉淀物不一定是BaSO4的是( )
A.Fe(NO3)2溶液
白色沉淀
B.Ba(NO3)2溶液
白色沉淀
C.无色溶液
白色沉淀
D.无色溶液
无色溶液
白色沉淀
答案 C
解析 A中二氧化硫被硝酸氧化为硫酸,加氯化钡一定生成硫酸钡沉淀;B中的亚硫酸钠被硝酸氧化为硫酸钠,沉淀也是硫酸钡;C中先加硝酸无沉淀,再加氯化钡所得沉淀可能是氯化银;D中先加过量盐酸无沉淀,再加氯化钡,产生的白色沉淀一定是硫酸钡。
SO
检验的易错点
(1)只加可溶性钡盐,不酸化。
误将CO
、SO
等干扰离子判断成SO
。
因上述离子会产生BaCO3、BaSO3白色沉淀。
(2)误将Ag+判断成SO
。
如向待测液中滴加BaCl2溶液,再加稀盐酸有白色沉淀即判定含SO
。
其错误是未注意溶液中不含SO
,而含Ag+时也会产生同样的现象:
Ag++Cl-===AgCl↓(白色)。
(3)误将SO
判断成SO
。
如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀,便误以为有SO
。
该错误是未注意NO
具有强氧化性,在酸性环境中发生反应:
Ba2++SO
===BaSO3↓(白色),3BaSO3+2H++2NO
===3BaSO4↓(白色)+2NO↑+H2O。
题组四 有关浓硫酸反应的综合实验探究
8.某兴趣小组在实验室用铜和硫酸为原料,采用多种方法制取硫酸铜。
制备方法如下:
方法一
(1)浓硫酸试剂瓶上适合贴上的标签是________(填字母)。
(2)甲同学取6.4g铜片和10mL18mol·L-1浓硫酸,放在试管中共热时发现,铜与热的浓硫酸反应后并没有得到预期的蓝色溶液,而是在试管底部看到灰白色沉淀。
甲同学为了验证其中灰白色沉淀的主要成分。
设计下列实验。
实验步骤:
倾倒掉上层液体后,向所得灰白色的固体中加入适量蒸馏水,边加边搅拌。
实验现象:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验结论:
所得灰白色固体的化学式为CuSO4。
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- 专题4 第三单元硫及其化合物 专题 第三 单元 及其 化合物