2020年高考化学一轮复习课件：模块3 第八单元 第3节 硫及其化合物

2020年高考化学一轮复习课件：模块3 第八单元 第3节 硫及其化合物

第 3 节 硫及其化合物 考纲点击： 1. 了解硫元素 单质及其重要化合物的制备方法， 掌握其主要性质及其应用。 2. 了解硫元素单质及其重要化合物 对环境的影响。 回归教材 一、硫的存在与性质 1. 存在 淡黄色固体 不溶 微溶 易溶 2. 物理性质 颜色、状态： ____________________ 。 溶解性：水中 ________ ，酒精中 _______ ， CS 2 中 _______ 。 3. 硫的化学性质 (1) 与非金属反应。 蓝紫色 与 H 2 、 O 2 反应的化学方 程式为： ________________ ， ______________( 现象： _______ 火焰 ) 。 (2) 与金属反应 —— 表 现氧化性。 与 Fe 、 Cu 反应的化学 方程式为： __________________ ， __________________ 。 S ＋ H 2 H 2 S Fe ＋ S FeS 2Cu ＋ S Cu 2 S S ＋ O 2 SO 2 (3) 与碱反应 —— 既表现氧化性，又表现还原性。 与 NaOH 反应的化学方程式为： _________________________________________________ 。 (4) 与浓 H 2 SO 4 反应 —— 表现还原性。 S ＋ 2H 2 SO 4 ( 浓 ) 3SO 2 ↑ ＋ 2H 2 O 。 [ 特别提醒 ] (1) 硫的同素异形体：单斜硫、斜方硫等多种。 (2) 汞蒸气有毒，实验室里不慎洒落一些汞，可撒上硫粉 进 行处理。 3S ＋ 6NaOH 2Na 2 S ＋ Na 2 SO 3 ＋ 3H 2 O 颜色 气味 毒性 密度 溶解性 无色 有刺激性气味 有毒 比空气 ____ ____ 于水 大 易溶 二、二氧化硫 1. 物理性质 2. 化学性质 ①SO 2 与 NaOH 的反应 少量： SO 2 ＋ NaOH===NaHSO 3 。 足量： SO 2 ＋ 2NaOH===Na 2 SO 3 ＋ H 2 O 。 ② SO 2 与 X 2 (Cl 2 、 Br 2 、 I 2 ) 的反应： SO 2 ＋ X 2 ＋ 2H 2 O===2HX ＋ H 2 SO 4 。 ③ SO 2 与 H 2 O 2 的反应： SO 2 ＋ H 2 O 2 ===H 2 SO 4 。 ④SO 2 与 O 2 的反应： 2SO 2 ＋ O 2 2SO 3 。 ⑤SO 2 与 H 2 S 的反应： SO 2 ＋ 2H 2 S===3S↓ ＋ 2H 2 O 。 ⑥SO 2 的漂白性：使品红溶液褪色，加热时，红色恢复 (SO 2 不能使指示剂褪色 ) 。 ⑦SO 3 与 H 2 O 的反应： SO 3 ＋ H 2 O===H 2 SO 4 。 ⑧SO 3 与 Ca(OH) 2 的反应： SO 3 ＋ Ca(OH) 2 ===CaSO 4 ＋ H 2 O 。 [ 特别提醒 ](1) 三氧化硫：熔点 16.8 ℃ ，沸点 44.8 ℃ ，常温 下为液态，标准状况下为固态。 (2)SO 2 不能漂白酸 碱指示剂，如只能使紫色的石蕊试液变 红，但不能使之褪色。 (3)SO 2 能使溴水、酸性 KMnO 4 溶液褪色，体现了 SO 2 的还 原性，而不是漂白性。 3.SO 2 的实验室制法 (1) 原理： ________________________________________ 。 (2) 装置、收集：与制取 Cl 2 相似 ( 可不加热 ) 。 (3) 检验是否收集满： _______________________________ ____________________________________ 。 (4) 尾气吸收：用 ________________ 吸收。 若迅速褪色，证明已收集满 NaOH 溶液 Na 2 SO 3 ＋ H 2 SO 4 ( 浓 )===Na 2 SO 4 ＋ SO 2 ↑ ＋ H 2 O 将湿润的品红试纸放在瓶口， 4. 硫的氧化物的污染与治理 5.6 [ 特别提醒 ] 硫酸型酸雨的形成途径 途径 1 ：空气中飘尘的催化作用，使 2SO 2 ＋ O 2 2SO 3 、 SO 3 ＋ H 2 O===H 2 SO 4 。 途径 2 ： SO 2 ＋ H 2 O H 2 SO 3 、 2H 2 SO 3 ＋ O 2 ===2H 2 SO 4 。 三、硫酸的性质和硫酸根离子的检验 1. 物理性质 无色油状 高 难 (1) 纯硫酸是一种 ____________ 液体，沸点 ____ ， ____ 挥发。 (2) 溶解性：浓硫酸与水以任意比互溶，溶解时可放 出大量 的热，浓硫酸稀释的方法是：将 ________ 沿器壁慢慢注入 _____ 中并用玻璃棒不断搅拌。 浓硫酸 水 2. 稀硫酸的化学性质 稀硫酸具有酸的通性，写出稀硫酸与下列物质反应的离子 方程式： (1)Fe ： _______________________________________ ； (2)MgO ： ________________________________________ ； (3)Ba(OH) 2 ： ______________________________________ ； (4)Na 2 SO 3 ： _______________________________________ ； (5)BaCl 2 ： _______________________________________ 。 Fe ＋ 2H ＋ ===Fe 2 ＋ ＋ H 2 ↑ MgO ＋ 2H ＋ ===Mg 2 ＋ ＋ H 2 O 3. 浓硫酸的特性 变黑 ( 或炭化 ) 钝化 NH 3 、 H 2 S 、 HI Cu ＋ 2H 2 SO 4 ( 浓 ) CuSO 4 ＋ SO 2 ↑ ＋ 2H 2 O C ＋ 2H 2 SO 4 ( 浓 ) 2SO 2 ↑ ＋ CO 2 ↑ ＋ 2H 2 O [ 特别提醒 ] (1) 浓硫酸对人体皮肤有强烈的腐蚀作用。如果不慎在皮肤 上沾上少量浓硫酸时，处理方法是立即用大量水冲洗，然后涂 3% ～ 5% 的 NaHCO 3 溶液。 (2) 浓 H 2 S O 4 与金属反应时体现了浓 H 2 SO 4 的氧化性和酸 性，而与碳等非金属反应时只体现了浓 H 2 SO 4 的氧化性。 4. 硫酸的用途 (1) 制取化肥，如磷肥、氮肥。 (2) 制取硫酸盐，如 CuSO 4 、 FeSO 4 等。 (3) 制取挥发性酸。 (4) 用于精炼石油，制造炸药、农药、染料等，是实验室里 常用的试剂。 取清液 观察有无白色沉淀 ( 判断有 被检液 1. 下列有关硫元素循环说法不合理的是 ( 基础测评 ) 。 A. 煤、石油中的硫元素燃烧时能生成 SO 2 B. 动物尸体腐败过程产生的 H 2 S 气体会进入大气 C. 循环过程中硫元素既 发生氧化反应又发生还原反应 D. 大气中的硫元素会全部转化成 H 2 SO 4 随雨水降落到土壤里 答案： D . . . 2. 下列说法正确的是 ( ) 。 A. 因为 SO 2 具有漂白性，所以它能使品红溶液、溴水、酸 性 KMnO 4 溶液、石蕊试液褪色 B. 能使品红溶液褪色的物质不一定是 SO 2 C.SO 2 、漂白粉、活性炭、 Na 2 O 2 都能使红墨水褪色，且原 理相同 D. 等物质的量的 SO 2 和 Cl 2 混合后通入装有湿润的有色布 条的集气瓶中，漂白效果更好 答案： B 符合要求的是 ( 必要时可以加热 )( 3.SO 2 通入 BaCl 2 溶液中并不产生沉淀，而通入另一种气体 后可以产生白色沉淀。则图中右侧 Y 形管中放置的药品组合不 ) 。 A.Cu 和浓硝酸 C. 大理石和稀盐酸 B.CaO 和浓氨水 D. 高锰酸钾溶液和 浓盐酸 . . . 解析： A 和 D 中产生的气体 ( 分别为 NO 2 、 Cl 2 ) 通入 BaCl 2 溶液中生成 BaSO 4 沉淀； B 中产生的气体 (NH 3 ) 通入 BaCl 2 溶液 中生成 BaSO 3 沉淀。 答案： C 4.(2018 年河南郑州检测 ) 在实验探究课上，同学们积极思 考，共设计出如图所示四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性， 其中在理论上可行的是 ( A.①②③④ C. 仅①③④ ) 。 B. 仅①②③ D. 仅②③④ 解析： 图①梨失水变干表现出浓硫酸的吸水性；图②可通 过胆矾晶体变白说明浓硫酸具有吸水性；图③通过观察 KNO 3 晶体析出说明浓硫酸具有吸水性；图④浓硫酸的液面上升，水 的液面下降，说明浓硫酸具有吸水性。 答案： A 5.(2018 年河北衡水检测 ) 如下图，利用培养皿探究 SO 2 的 性质。实验时向 Na 2 SO 3 固体上滴几滴浓硫酸，立即用另一表面 是 ( ) 。 解析： SO 2 与水反应生成 H 2 SO 3 ， H 2 SO 3 为中强酸，不与 BaCl 2 溶液反应 。 答案： A 选项 实验现象 解释 A BaCl 2 溶液变浑浊 B Na 2 S 溶液变浑浊 SO 2 与 BaCl 2 溶液反应产生了 BaSO 3 沉淀 C 酸性 KMnO 4 溶液褪色 SO 2 与 Na 2 S 溶液反应产生了 S 单质 D 品红溶液褪色 SO 2 具有漂白性 考点一 考向 1 硫与二氧化硫 硫的存在和性质 [ 典例 1 ] 实验室常用热的 NaOH 溶液洗去试管壁上附着的 硫，其反应方程式为 6NaOH ＋ 3S 2Na 2 S ＋ Na 2 SO 3 ＋ 3H 2 O 。 在该反应中硫表现的性质是 ( A. 氧化性 C. 既无氧化性又无 还原性 ) 。 B. 还原性 D. 既有氧化性又 有还原性 解析： 依据反应的化学方程式中硫元素的价态变化可知 S 既表现氧化性又表现还原性。 答案： D [ 方法技巧 ] (1) 硫单质的氧化性较弱，与变价金属反应时一般生成低价 态金属硫化物 ( 和 Cl 2 与变价金属的反应情况相反 ) ，如 FeS 、 Cu 2 S 等。 (2) 单质硫燃烧时，产物只能是 SO 2 ，无论 O 2 的量是否充足， 均不会生成 SO 3 。 (3) 试管内壁上附着的硫可用 CS 2 或热的 NaOH 溶液洗涤， 前者是物理溶解，后者是化学溶解。 考向 2 二氧化硫的多重性质 [ 典例 2 ](2018 年江西上饶模拟 ) 将 SO 2 分别通入下列 4 种溶 液中，有关说法正确的是 ( ) 。 A. 试管 a 中实验可以证明 SO 2 具有漂白性 B. 试管 b 中溶液褪色，说明 SO 2 具有强氧化性 C. 试管 c 中能产生白色沉淀，说明 SO 2 具有还原性 D. 试管 d 中能产生白色沉淀，该沉淀完全溶 于稀硝酸 解析： SO 2 与 KMnO 4 酸性溶液发生氧化还原反应， 表现了 SO 2 的还原性，故 A 错误； SO 2 使品红溶液褪色，表现了 SO 2 表现了 SO 2 的还原性，故 C 正确； SO 2 与 NaOH 和 BaCl 2 混合 溶液反应生成 BaSO 3 ， BaSO 3 被硝酸氧化为 BaSO 4 ， BaSO 4 难 溶于稀硝酸，故 D 错误。 答案： C [ 方法技巧 ] 1.SO 2 造成的褪 色现象分类 用于漂白 的物质 实际参与 漂白的物质 漂白原理 变化 类别 漂白特点 能漂白 的物质 活性炭 活性炭 吸附漂白 物理 变化 物理漂 白、可逆 一般用于 溶液漂白 氯气 次氯酸 利用次氯酸 的强氧化性 进行漂白 化学 变化 氧化还原 漂白，不 可逆 可以漂白所有有机色质 次氯酸盐 次氯酸 过氧化钠 过氧化氢 过氧化氢的 强氧化性 化学 变化 氧化还原 漂白，不 可逆 可以漂白所 有有机色质 过氧化氢 二氧化硫 亚硫酸 亚硫酸与有 色物质化合 生成不稳定 的无色物质 化学 变化 非氧化还 原漂白， 可逆 具有选择性 如可漂白品 红、棉、麻、 草等 2. 常见的能用于漂白的物质的比较 考向 3 二氧化硫对环境污染与防治 [ 典例 3 ] 下图所示是一种综合处理 SO 2 废气的工艺流程，若 每步都完全反应。下列说法正确的是 ( ) 。 A. 溶液 B 中发生的反应为 2SO 2 ＋ O 2 ===2SO 3 B. 可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液 C 中是否含有 Fe 3 ＋ C. 由以上流程可推知氧化性： Fe 3 ＋ ＞ O 2 ＞ SO 2 － D. 此工艺的优点之一是物质能循环利用 4 [ 方法技巧 ] 1. 消除 SO 2 对环境污染的三方法 (1) 钙基固硫法。为防治酸雨，工 业上常用生石灰和含硫的 煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、 O 2 共同反应生成硫酸钙， 从而使硫转移到煤渣中，反应原理为 CaO ＋ SO 2 CaSO 3 ， 2CaSO 3 ＋ O 2 ===2 CaSO 4 ，总化学方程式为 2CaO ＋ 2SO 2 ＋ O 2 2CaSO 4 。 (2) 氨水脱硫法。该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与 烟气中的 SO 2 直接接触吸收 SO 2 ，其反应的化学方程式为 NH 3 ＋ SO 2 ＋ H 2 O===NH 4 HSO 3 , 2NH 3 ＋ SO 2 ＋ H 2 O===(NH 4 ) 2 SO 3 ， 2(NH 4 ) 2 SO 3 ＋ O 2 ===2(NH 4 ) 2 SO 4 。 2. 环境保护与绿色化学 (1) 主要的大气污染物及其危害 大气污染物 主要成分 危害 颗粒物 ( 如 PM2.5) 大气中液体、固体状颗粒物，又称飘尘 加重呼吸道疾病，其他有害气体转化的催化剂 S 的氧化物 SO 2 、 SO 3 酸雨 N 的氧化物 NO 、 NO 2 光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层 C 的氧化物 CO 降低血液的输氧能力 碳氢化合物 CH 4 、 C 2 H 6 等 温室效应、光化学烟雾 氟氯代烷 CF 3 Cl( 氟利昂 ) 等 温室效应，破坏臭氧层 (2) 绿色化学核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业 生产对环境的污染。最高目标：原子利用率为 100% ，即反应物 中的原子全部转化为期望的最终产品。 考向 4 SO 2 与 CO 2 的性质比较 [ 典例 4 ](2018 年河北衡水检测 ) 如图是检验某无色气体 A 是 SO 2 和 CO 2 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 ____________________ 。 解析： 在检验 C O 2 时 SO 2 会干扰实验检验，故应先检验 SO 2 ， 吸收 SO 2 后再检验 CO 2 。关键是吸收 SO 2 时要注意 SO 2 要完全 吸收。 答案： (1) 品红溶 液 (2) 酸性 KMnO 4 溶液 检验 SO 2 除去 SO 2 并检验 SO 2 是否除尽 (3) 澄清石灰水 检验 CO 2 (4) 酸性 KMnO 4 溶液的颜色变浅但不褪 成无色 [ 方法技巧 ] 1. 检验 CO 2 、 SO 2 同时存在的实验流程设计 流程设计 选用试剂 品红溶液 KMnO 4 (H ＋ ) 溶液 品红溶液 澄清 石灰水 预期现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊 方法如图装置所示： 若 A 瓶品红溶液褪色，证明混合气体中含有 SO 2 。 B 瓶除 去 SO 2 。 C 瓶品红溶液不褪色，说明 SO 2 已除尽。若 D 瓶生成 了白色沉淀，证明原混合气体中含有 CO 2 。 2. 二氧化硫和二氧化碳性质的比较和鉴别 性质 SO 2 CO 2 物理性质 颜色气味 无色、有刺激性气味 无色、无味 毒性 有毒 无毒 溶解性 易溶 ( 体积比 1∶40) 可溶 ( 体积比 1∶1) 化学性质 与水的反应 SO 2 ＋ H 2 O 　 　 H 2 SO 3 CO 2 ＋ H 2 O===H 2 CO 3 与碱的 反应 SO 2 气体通入澄清石灰水中，先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解： Ca(OH) 2 ＋ SO 2 === CaSO 3 ↓ ＋ H 2 O ， CaSO 3 ＋ SO 2 ＋ H 2 O=== Ca(HSO 3 ) 2 CO 2 气体通入澄清石灰水，先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解： Ca(OH) 2 ＋ CO 2 ===CaCO 3 ↓ ＋ H 2 O ， CaCO 3 ＋ CO 2 ＋ H 2 O===Ca(HCO 3 ) 2 　 （续表 ） 性质 SO 2 CO 2 化学性质 与碱性氧 化物反应 SO 2 ＋ CaO===CaSO 3 CO 2 ＋ CaO 　　 CaCO 3 弱氧化性 SO 2 ＋ 2H 2 S===3S↓ ＋ 2H 2 O 　 CO 2 ＋ 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 对环境的影响 形成酸雨，直接危害人体健康 引起温室效应 鉴别 ① 利用二氧化硫的还原性，用酸性高锰酸钾溶液或溴水鉴别；②利用二氧化硫的漂白性，用品红溶液鉴别 【 拓展演练 】 1.(2018 年新课标 Ⅱ 卷 ) 研究表明，氮氧化物和二氧化硫在 形成雾霾时与 大气中的氨有关 ( 如下图所示 ) 。下列叙述错误的 是 ( ) 。 A. 雾和霾的分散剂相同 B. 雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 C.NH 3 是形成无 机颗粒物的催化剂 D. 雾霾的形成与过度施用氮肥有关 答案： C 2.(2017 年北京卷 ) 根据 SO 2 通入不同溶液中实验现象，所 得结论不正确的是 ( ) 。 选项 实验 现象 结论 A 含 HCl 、 BaCl 2 的 FeCl 3 溶液 产生白色沉淀 SO 2 有还原性 B H 2 S 溶液 产生黄色沉淀 SO 2 有氧化性 C 酸性 KMnO 4 溶液 紫色溶液褪色 SO 2 有漂白性 D Na 2 SiO 3 溶液 产生胶状沉淀 酸性 ： H 2 SO 3 ＞ H 2 SiO 3 解析： FeCl 3 将 SO 2 氧化成硫酸根离子，硫酸根离子与 BaCl 2 反应生成硫酸钡沉淀，该反应中二氧化硫被氧化，表现了还原 性，故 A 正确； SO 2 与 H 2 S 反应生成 S 单质，该反应中 SO 2 中 ＋ 4 价 S 元素被还原生成 0 价的单质 S ，二氧化硫被还原，作氧 化剂，故 B 正确；酸性 KMnO 4 溶液能够氧化 SO 2 ，使溶液褪色， SO 2 表现了还原性，故 C 错误； Na 2 SiO 3 溶液中通入二氧化硫生 成 H 2 SiO 3 ，说明亚硫酸的酸性较强，即酸性： H 2 SO 3 ＞ H 2 SiO 3 ， 故 D 正确。 答案： C 考点二 考向 1 硫酸的性质和硫酸根离子的检验 浓硫酸的性质及其应用 [ 典例 5 ] 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 H 2 SO 4 制 H 2 ____________ ； (2) 浓硫酸作干燥剂 ____________ ； (3) 浓硫酸与蔗糖的炭化实验 ( 黑面包实验 )__________ ； (4) 实验室用乙醇、浓 H 2 SO 4 和冰醋酸制取乙酸乙酯 ______ ； (5) 乙酸乙酯的水解 ____________ ； (6) 纤维素的水解 ____________ ； (7) 浓硫酸与铜的反应 ____________ ； (8) 浓硫酸使湿润石蕊试纸变红，后来又变黑 ________ 。 答案： (1)① (2)② (3)③ (4)②⑤ (5)⑤ (6)⑤ (7)①④ (8)①③ [ 方法技巧 ] 浓硫酸与金属反应的规律 回答以下问题： (1) 你认为甲、乙两位同学所设计的实验方案是否严谨，甲 ________ ，乙 ________( 均 填“严谨”或“不严谨” ) ，并说明 理由： ____________________________________________ 。 (2) 如果你认为 甲、乙方案均不严谨，请你设计一个合理的 实验方案 ______________________________________________ _______________________________________________ 。 [ 方法技巧 ] 【 拓展演练 】 3.(2018 年广东湛江模拟 ) 下列叙述正确的是 ( ) 。 A. 浓硫酸、浓盐酸和浓硝酸长期暴露在空气中，质量都会 减小、浓度都会降低 B. 氯水和活性炭都可以使红墨水褪色，其原理相同 C. 浓硝酸见光会分解，故有时在实验室看到的浓硝酸呈黄 色 D. 浓硫酸有强氧化性，常温下能与 Cu 发生剧烈反应 解析： 浓硫酸具有吸水性，浓盐酸具有挥发性，二者在空 气中浓度都会降低，但浓硫酸的质量增加， A 错误；氯水是氧 化有色物质使其褪色，而活性炭是吸附有色物质使其褪色，所 以原理不 同， B 错误；浓硝酸不稳定，见光分解生成二氧化氮， 二氧化氮溶于硝酸而使硝酸显黄色， C 正确；浓硫酸有强氧化 性，在加热的条件下能与 Cu 发生剧烈反应，常温下几乎看不 到反应发生， D 错误。 答案： C 4.(2018 届甘肃靖远第四次联考 ) 下列实验操作、实验现象 以及所得出的结论均正确的是 ( ) 。 选项 实验操作 实验现象 结论 A 向某溶液中加入盐酸酸化的 BaCl 2 溶液　 有白色沉淀产生 该溶液中可能含有 SO B 向 NH 3 · H 2 O 溶液中滴加少量 AgNO 3 溶液 无明显现象 NH 3 · H 2 O 和 AgNO 3 不反应 C 将木炭和浓硫酸共热生成的气体通入澄清石灰水中 澄清石灰水变浑浊 该气体只含 CO 2 D 向 1 mL 2 mol · L － 1 NaOH 溶液中先滴加 2 滴 0.1 mol · L － 1 MgCl 2 溶液，再滴加 2 滴 0.1 mol · L － 1 FeCl 3 溶液 先生成白色沉淀，后生成红褐色沉淀 　 K sp [Fe(OH) 3 ]< K sp [Mg(OH) 2 ] 解析： A 项，能够与盐酸酸化的 BaCl 2 溶液反应产生的白 色沉淀有硫酸钡和氯化 银； B 项， NH 3 ·H 2 O 溶液中滴加少量 AgNO 3 溶液，发生反应生成氢氧化二氨合银，不能大量共存； C 项，将木炭和浓硫酸共热生成气体有二氧化碳和二氧化硫气 体，两种气体通入澄清石灰水中生成碳酸钙和亚硫酸钙，都能 使澄清石灰水变浑浊； D 项，若是少量氢氧化钠溶液，加入过 量的 MgCl 2 溶液，产生氢氧化镁白色沉淀，再滴加 FeCl 3 溶液， 白色沉淀转化为红褐色沉淀，就可以证明 K sp [Fe(OH) 3 ]< K sp [Mg(OH) 2 ] 。 答案： A 考点三 考向 1 不同价态硫的转化及综合应用 硫及其化合物的相互转化 [ 典例 7 ](2018 年河北邯郸模拟 ) 在下列物质转化中 ， A 是一 种正盐， D 的相对分子质量比 C 的相对分子质量大 16 ， E 是强 酸，当 X 无论是强酸还是强碱时，都有如下的转化关系： 当 X 是强酸时， A 、 B 、 C 、 D 、 E 均含同一种元素；当 X 是强碱时， A 、 B 、 C 、 D 、 E 均含另外同一种元素。请回答： (1)A 是 __________ ， Y 是 __________ ， Z 是 ________ 。 ( 填 化学式，下同 ) (2) 当 X 是强酸时， E 是 ________ ，写出 B 生成 C 的化学方 程式： ________________________________________ 。 (3) 当 X 是强碱时， E 是 ________ ，写出 B 生成 C 的化学方 程式： _____________________________________ 。 ――→H 2 SO 4 。 (3) 当 X 为强碱时，转化关系为 (NH 4 ) 2 S NO 2 ――→HNO 3 。 解析： 解推断题的两个关键点，一是找出突破口；二是要 熟悉物质间的相互转化关系。此题的突破口是 D 的相对分子质 量比 C 的相对分子质量大 16 ，可推测出 D 比 C 多 1 个氧原子， 则 Y 应为 O 2 。连续氧化最终生成酸，则 E 可能为 H 2 SO 4 或 HNO 3 。 (2) 当 X 是强酸时，转化关系为 (NH 4 ) 2 S H 2 O NH 3 NO H 2 O 答案： (1)(NH 4 ) 2 S O 2 H 2 O (2)H 2 SO 4 2H 2 S ＋ 3O 2 2SO 2 ＋ 2H 2 O (3)HNO 3 4NH 3 ＋ 5O 2 4NO ＋ 6H 2 O [ 方法技巧 ] 1. 从物质分类的角度定位硫及其化合物间的转化 考向 2 硫及其化合物之间转化的综合应用 [ 典例 8 ](2016 年北京卷 ) 以 Na 2 SO 3 溶液和不同金属的硫酸 盐溶液作为实验对象，探 究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。 实验 试剂 现象 滴管 试管 0.2 mol · L － 1 Na 2 SO 3 溶液 饱和 Ag 2 SO 4 溶液 Ⅰ . 产生白色沉淀 0.2 mol · L － 1 CuSO 4 溶液 Ⅱ . 溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀 0.1 mol · L － Al 2 (SO 4 ) 3 溶液 Ⅲ . 开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀 (1) 经检验，现象 Ⅰ 中的白色沉淀是 Ag 2 SO 3 。用离子方程式 解释现象 Ⅰ ： ___________________________________________ _____________________________________________________ 。 __________________________________________________ _________________________________________________ 。 步骤一： 步骤二： ___________________________________________ ___________________________________( 按上图形式呈现 ) 。 b. 假设 ⅱ 成立的实验证据是 __________ 。 (4) 根据实验，亚硫酸盐的性质有 ______________ 。 盐溶液间反应的多样性与 ____________________ 有关。 若 V 1 明显大于 V 2 ，则证明假设 ⅱ 成立。 b. V 1 明显大于 V 2 两种盐溶液中阴、阳离 (4) 溶解性、还原性、水解呈碱性 子的性质和反应条件 【 拓展演练 】 5.(2018 年江苏卷 ) 以高硫铝土矿 ( 主要成分为 Al 2 O 3 、 Fe 2 O 3 、 SiO 2 ，少量 FeS 2 和金属硫酸盐 ) 为原料，生产氧化铝并获得 Fe 3 O 4 的部分工艺流程如下： (1) 焙烧过程均会产生 SO 2 ，用 NaOH 溶液吸收过量 SO 2 的 离子方程式为 ______________________ 。 (2) 添加 1%CaO 和不添加 CaO 的矿粉焙烧，其硫去除率随 温度变化曲线如下图所示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于 600 ℃ ① 不添加 CaO 的矿粉在低于 500 ℃ 焙烧时，去除的硫元素 主要来源于 __________________ 。 ②700 ℃ 焙烧时，添加 1%CaO 的矿粉硫去除率比不添加 CaO 的矿粉硫去除率低，其主要原因是 ____________________ _____________________________________ 。 (3) 向“过滤”得到的滤液中通入过量 CO 2 ，铝元素存在的 形式由 ____________( 填化学式 ) 转化为 __________( 填化学式 ) 。 (4)“ 过滤”得到的滤渣中含大量的 Fe 2 O 3 。 Fe 2 O 3 与 FeS 2 混合后在缺氧条件下焙烧生成 Fe 3 O 4 和 SO 2 ，理论上完全反应消 耗的 n (FeS 2 )∶ n (Fe 2 O 3 ) ＝ ________________________ 。 解析： 根据流程，矿粉焙烧时 FeS 2 与 O 2 反应生成 Fe 2 O 3 和 SO 2 ，在空气中 CaO 可将 SO 2 转化为 CaSO 4 ；“碱浸”时 Al 2 O 3 、 SiO 2 转化为溶于水的 NaAlO 2 、 Na 2 SiO 3 ； Fe 2 O 3 与 FeS 2 混合后在缺氧条件下焙烧生成 Fe 3 O 4 和 SO 2 。 (1) 过量 SO 2 与 NaOH 反应生成 NaHSO 3 和 H 2 O 。 (2)① 根据题给已知，多数金 属硫酸盐的分解温度高于 600 ℃ ，不添加 CaO 的矿粉低于 500 ℃ 焙烧时，去除的硫元素主要来源于 FeS 2 。②添加 CaO ， CaO 起固硫作用，根据硫去除率的含义， 700 ℃ 焙烧时，添加 1% CaO 的矿粉硫去除率比不添加 CaO 的矿粉硫去除率低。 (3)“ 碱 浸 ” 时 Al 2 O 3 、 SiO 2 转 化 为 溶 于 水 的 NaAlO 2 、 Na 2 SiO 3 ，向“过 滤” 得到的滤液中通 入过量 CO 2 ， CO 2 与 NaAlO 2 反应生成 NaHCO 3 和 Al(OH) 3 。 (4)Fe 2 O 3 与 FeS 2 混合后 在缺氧条件下焙烧生成 Fe 3 O 4 和 SO 2 ，反应的化学方程式为 FeS 2 4FeSO 4 ＋ O 2 ＋ 2H 2 SO 4 =====2Fe 2 (SO 4 ) 3 ＋ 2H 2 O 6.(2017 年天津卷 )H 2 S 和 S O 2 会对环境和人体健康带来极大 的危害，工 业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答 下列各方法中的问题。 Ⅰ.H 2 S 的除去 方法 1 ：生物脱 H 2 S 的原理为 H 2 S ＋ Fe 2 (SO 4 ) 3 ===S↓ ＋ 2FeSO 4 ＋ H 2 SO 4 硫杆菌 (1) 硫杆菌存在时， FeSO 4 被氧化的速率是无菌时的 5×10 5 倍，该菌的作用是 _________________________________ 。 (2) 由图 (a) 和 (b) 判断使用硫杆菌的最佳条件为 ___________ _____ 。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是 __________ ________________ 。 (a) (b) 变化，氧化产物不同。当 方法 2 ：在一定条件下，用 H 2 O 2 氧化 H 2 S 。 (3) 随着参加反应的 n ( H 2 O 2 ) n ( H 2 S ) n ( H 2 O 2 ) n ( H 2 S ) ＝ 4 时，氧化产物的分子式为 _____________________________ 。 Ⅱ.SO 2 的除去 方法 1 ： ( 双碱法 ) ：用 NaOH 吸收 SO 2 ，并用 CaO 使 NaOH 再生 NaOH 溶液 Na 2 SO 3 溶液 (4) 写出过程①的离子方程式： ____________________ ； 有关硫化合物的制备及性质的探究 在实验设计与评价试题中，有关检测物质组成的实验设计 是最为常见的一类考题。需要注意的是，在离子检测、气化后 的成分检测的过程中，要严格掌握离子检测、气体成分检测的 先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。解答有关检测 物质组成实验的流程设计问题，常见的解题思路如下： 方法一：取少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中 存在的阴、阳离子→得出实验结论。 方法二：取少量固体试样→在氧气流等中反应→检测所产 生的物质 ( 如气体 )→ 得出实验结论。 方法三：取少量试样→加酸 ( 或碱 ) 溶液使其气化→检测气 体的成分→得出实验结论。 采用最合理的实验要求考虑反应原理、药品和装置、操作 步骤。若试题只给出部分药品和装置，则应给出必要的补充； 若有剩余，则应进行筛选。要重视药品的名称，如有些药品的 准确描述为：无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、 浓硫酸、饱和 NaHCO 3 溶液、 NaOH 溶液等。此外也应注意某 些仪器的规格。 [ 典例 ] (2018 届广东揭阳二模 ) 硫代硫酸钠 (Na 2 S 2 O 3 ) ，又名 大苏打、海波，主要用于照相业作定影剂、作鞣革时重铬酸 盐 的还原剂，易溶于水，遇酸易分解。其工艺制备流程如下： 某化学兴趣小组同学模拟该流程设计了如下实验装置： 回答下列问题： (1)a 处可用来检验 Ⅰ 中的反应是否发生，选用的试剂是 ______________ ，若要停止 Ⅰ 中的化学反应，除停止加热外， 还要采取的操作是 ____________________________ 。 (2) 加热 Ⅰ ，使反应完全，发现浸入液面下的铜丝变黑，甲 同学对黑色生成物提出如下假设：①可能是 Cu 2 O ；②可能是 CuO ；③可能是 CuS ；④ ______ 。乙同学提出假设①一定不成 立，该同学的依据是 ____________________________________ ； 丙同学做了如下实验来验证黑色物质的组成： 基于上述假设分析，黑色物质的组成为 _________________ ________( 填化学式 ) 。 (3)Ⅱ 中发生反应的化学方程式为 ____________________ ， 实验中通入的 SO 2 不能过量，可能的原因是 _______________ 。 解析： (1) 铜与浓硫酸反应生成二氧化硫气体， a 处可用来 检验 Ⅰ 中的反应是否发生，可以选 用品红溶液检验，若品红褪 色，说明反应已经发生，否则没有发生，若要停止 Ⅰ 中的化学 反应，除停止加热外，还要旋转手柄使铜丝螺旋部分与液面脱 离。 (2) 加热 Ⅰ ，使反应完全，发现浸入液面下的铜丝变黑，浓 硫酸具有强氧化性，硫酸被还原生成二氧化硫，铜可能被氧化 生成＋ 1 价或＋ 2 价的铜，黑色生成物成分：①可能是 Cu 2 O 、 ②可能是 CuO ；③可能是 CuS 、④ CuS 和 CuO 的化合物，乙同 学提出假设①一定不成立，因为 Cu 2 O 为红色固体；黑色物质 能够部分溶于稀硫酸，生成蓝色溶液，说明含有氧化铜，还有 黑色物质不溶，说明还含有 CuS ，因此黑色物质的组成为 CuS 、 CuO 的混合物。 (3) 根据流程图， Na 2 S 、 Na 2 CO 3 和 SO 2 在 Ⅱ 中 发生反应生成 Na 2 S 2 O 3 ，反应的化学方程式为 2Na 2 S ＋ Na 2 CO 3 ＋ 4SO 2 ===3Na 2 S 2 O 3 ＋ CO 2 ， Na 2 S 2 O 3 遇酸易分解，因此实验中 通入的 SO 2 不能过量。 (4) 在锥形瓶中加入 25 mL 0.01 mol·L － 1 硫代硫酸钠的物质的量为 0.0015 mol× 250 20 ＝ 0.01875 mol ， 则硫 代硫酸钠的质量为 0.01875 mol×158 g·mol － 1 ＝ 2.96 g ，则该产 品的纯度是 2.96 g 5g ×100% ＝ 59.3% 。 答案： (1) 品红溶液 ( 或其他合理答案 ) 旋转手柄使铜丝螺 旋部分与液面脱离 CuS 和 CuO 的化合物 (2)Cu 2 O 为红色固体 CuS 、 CuO 过量 SO 2 使 (3)2Na 2 S ＋ Na 2 CO 3 ＋ 4SO 2 ===3Na 2 S 2 O 3 ＋ CO 2 溶液呈酸性， Na 2 S 2 O 3 遇酸易分解 (4)5I － ＋ IO 3 ＋ 6H ＋ ===3I 2 ＋ 3H 2 O 59.3% (5) 在双球管支管口处增加一赶气装置 安全瓶 ( 或缓冲瓶 ) － [ 演练 ] 某研究性学习小组为研究 Cu 与浓 H 2 SO 4 的反应，设 计如下实验探究方案 ( 装置中的固定仪器和酒精灯均未画出 ) ： 实验选用细铜丝、 98.3%H 2 SO 4 、品红溶液、澄清石灰水、 CCl 4 、 NaOH 溶液等药品 。 以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录。 根据上述材料回答下列问题： (1)D 、 E 两容器中 CCl 4 的作用是 ________________ 。 (2) 加热过程中，观察到 A 容器中出现大量白色烟雾，随着 反 应的进行，三颈烧瓶下有白色沉淀生成，你认为该沉淀物是 ____________ ，分析可能的原因 __________________________ ______________________________ 。 (3) 对 A 容器中的浓 H 2 SO 4 和铜丝进行加热，很快发现 C 容 器中品红溶液褪色，但始终未见 D 中澄清石灰水出现浑浊或沉 淀。你的 猜想是 _______________________________ 。 设计实验验证你的猜想 ________________________________ 。 (4) 实验结束后，为了减少环境污染，排尽各容器中的 SO 2 ， 可采取的操作是 _______________________________________ ___________________________________________ 。 解析： (1)SO 2 通入碱溶液中易发生倒吸，但 SO 2 在 CCl 4 中 溶解度小，所以 CCl 4 的作用是防止倒吸。 (2) 根据铜与浓硫酸反 应的产物可推知，可能为无水硫酸 铜。这是由于浓硫酸浓度较 大，含水量少，再加上浓硫酸的吸水作用，硫酸铜无法带结晶 水析出，只能生成无水硫酸铜。 (3) 要从 SO 2 易溶于水，产生气 体的速度和澄清石灰水中 Ca(OH) 2 的含量低，易生成 Ca(HSO 3 ) 2 的角度来考虑。 (4) 注意观察 A 容器的结构特点，通入空气将 A 容器中的 SO 2 赶到最后的石灰水或 NaOH 溶液中。还要注意， 排空气法不能完全赶走 B 瓶中的 SO 2 ，需要另外加入 NaOH 溶 液来除去。 答案： (1) 防止倒 吸 (2)CuSO 4 浓硫酸中含水少，生成的硫酸铜较多，浓硫酸 的吸水作用使无水 CuSO 4 析出 (3) 由于 SO 2 的溶解度较大，澄清石灰水中 Ca(OH) 2 的含量 低，生成了 Ca(HSO 3 ) 2 溶液 取样后，向其中加入氢氧化钠溶 液，观察是否有沉淀生成 ( 或加热、加盐酸检验 SO 2 气体等方法 ) (4) 打开 A 容器上的弹簧夹，用注射器向里通入空气，最后 再在 B 中加入 NaOH 溶液，塞上塞子，振荡即可