版步步高高三化学一轮复习 第16讲硫及其化合物.docx
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版步步高高三化学一轮复习第16讲硫及其化合物
第16讲 硫及其化合物
考纲要求
1.了解硫及其重要化合物的制备方法,掌握其主要化学性质及应用。
2.了解硫的氧化物对大气的污染与防治。
考点一 硫及其氧化物的性质
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
H2O2
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
有色的有机物,不能漂白指示剂
有色的有机物和指示剂
有机色质
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+O22SO3、SO3+H2O===H2SO4。
途径2:
SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。
1.硫单质的性质选项判断
(1)硫在自然界中仅以化合态存在(×)
(2)硫单质常存在于火山喷口附近(√)
(3)硫与铁反应生成硫化亚铁(√)
(4)硫与汞反应生成硫化亚汞,体现了硫的弱氧化性(×)
(5)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(×)
(6)黑火药由硫黄、硝石、木炭三种物质按一定比例混合而成(√)
(7)硫黄易溶于CS2,所以可用CS2溶解试管内壁的硫(√)
2.硫的氧化物性质及应用选项判断
(1)二氧化硫可广泛用于食品的漂白(×)
(2)SO2有漂白性,所以SO2可使溴水褪色(×)
(3)SO2气体通入BaCl2溶液产生白色沉淀BaSO3(×)
解析
(1)二氧化硫有毒,严禁用于食品漂白。
(2)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。
(3)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。
(4)除去SO2中的少量HCl的实验方法如图(√)
(2016·天津理综,5C)
解析 NaHSO3溶液能吸收HCl气体,且SO2在饱和NaHSO3溶液中的溶解度很小。
(5)用KOH溶液鉴别SO2和SO3(g)(×)
解析 SO2、SO3都是酸性氧化物,都能与KOH反应,无明显特殊现象区别。
(6)SO2和Ca(OH)2、NaHCO3均能发生化学反应(√)
(7)SO2和Cl2等物质的量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(×)
解析 SO2和Cl2等物质的量混合后在溶液中发生反应:
SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl,从而失去漂白能力。
(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(×)
解析 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。
1.(SO2性质基础填空)将SO2分别通入下列四种溶液中
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
2.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的检验及实验探究
1.(SO2气体的检验)下列实验中能证明某气体为SO2的是( )
①使澄清石灰水变浑浊 ②使湿润的蓝色石蕊试纸变红③使品红溶液褪色 ④通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸⑤通入溴水中,能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀产生
A.都能证明B.都不能证明
C.③④⑤均能证明D.只有⑤能证明
答案 D
解析 ①CO2也能使澄清石灰水变浑浊;②酸性气体均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红;③Cl2也能使品红溶液褪色;④CO2、SO2均有此现象。
2.(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。
3.(2018·日照模拟)某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按如图所示装置进行实验。
请回答下列问题:
(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是________,其中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验过程中,装置B、C中发生的现象分别是___________________________________、________________________________________________________________________;这些现象分别说明SO2具有的性质是________________和________________;装置B中发生反应的离子方程式为________________________________________________________。
(3)装置D的目的是探究SO2与品红反应的可逆性,请写出实验操作及现象________________________________________________________________________。
(4)尾气可采用________溶液吸收。
答案
(1)蒸馏烧瓶 Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)溶液由紫红色变为无色 无色溶液中出现黄色浑浊还原性 氧化性 5SO2+2MnO
+2H2O===2Mn2++5SO
+4H+
(3)品红溶液褪色后,关闭分液漏斗的活塞,点燃酒精灯加热,溶液恢复为红色
(4)NaOH(答案合理即可)
解析
(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器带有支管,因此是蒸馏烧瓶(注意与圆底烧瓶的区别)。
(2)由于SO2中S的价态处于中间价态,故既有氧化性又有还原性,所以通入酸性KMnO4溶液时被氧化,酸性KMnO4溶液被还原,溶液颜色由紫红色变为无色;通入Na2S溶液时,SO2体现氧化性,发生归中反应,生成单质硫,可看到无色溶液中出现黄色浑浊。
(3)SO2漂白品红是可逆的,加热褪色后的溶液又会恢复为红色。
(4)吸收酸性气体SO2应使用碱性溶液,如NaOH溶液。
1.SO2和CO2的鉴别方法
(1)闻气味法:
CO2无气味,SO2有刺激性气味。
(2)品红溶液法:
能使品红溶液褪色的是SO2,不能使品红溶液褪色的是CO2。
(3)酸性高锰酸钾溶液或溴水法:
使酸性高锰酸钾溶液或溴水褪色的是SO2,不能使它们褪色的是CO2。
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溶液
品红溶液
澄清的石灰水
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。
题组二 SO2的污染与防治
4.(2017·泉州市第五中学高三检测)下列说法不正确的是( )
A.改燃煤为燃气,可以减少废气中SO2等有害物质的排放量,是治理“雾霾”等灾害天气的一种措施
B.向煤中加入适量石灰石,使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO3,可减少对大气的污染
C.大量燃烧化石燃料排放的废气中含SO2,从而使雨水的pH<5.6形成酸雨
D.硫和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质
答案 B
5.(SO2的吸收与检测)食品、大气、工业尾气中SO2均需严格检测或转化吸收,下列有关SO2的检测或吸收方法正确的是( )
A.滴定法:
用酸性KMnO4溶液滴定葡萄酒试样以测定葡萄酒中SO2的浓度
B.沉淀法:
用Ba(OH)2溶液沉淀SO2,然后将沉淀在空气中洗涤、过滤、干燥、称重以测定大气中SO2的浓度
C.氨酸法:
用氨水吸收尾气中的SO2后再将吸收液与硫酸反应,将富集后的SO2循环使用
D.石灰—石膏法:
常温下用石灰石吸收尾气中的SO2得到CaSO3,再经氧化可用于生产石膏
答案 C
解析 A项,葡萄酒中的乙醇能被酸性高锰酸钾溶液氧化,对SO2的检测有干扰;B项,大气中的CO2能被Ba(OH)2溶液沉淀,对SO2的检测有干扰;C项,氨水吸收SO2生成(NH4)2SO3或NH4HSO3,(NH4)2SO3或NH4HSO3与硫酸反应能产生SO2,SO2可以循环使用;D项,石灰石吸收SO2,需要在高温下才能进行。
四种常见的SO2尾气处理方法
方法一:
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、O2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+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。
方法二:
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SO2直接接触吸收SO2,其反应的化学方程式为2NH3+SO2+H2O===(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4。
(或生成NH4HSO3,然后进一步氧化)
方法三:
钠、碱脱硫法
钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3。
方法四:
双碱脱硫法
先利用烧碱吸收SO2,再利用熟石灰浆液进行再生,再生后的NaOH碱液可循环使用,化学反应原理为
①吸收反应:
2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,2Na2SO3+O2===2Na2SO4。
②再生反应:
Na2SO3+Ca(OH)2===CaSO3↓+2NaOH,Na2SO4+Ca(OH)2===CaSO4↓+2NaOH。
考点二 硫酸 硫酸根离子的检验
1.硫酸的物理性质
H2SO4是无色液体,能与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热,浓H2SO4稀释的方法是将浓H2SO4沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌。
2.硫酸是强电解质,写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式
(1)铁:
Fe+2H+===Fe2++H2↑;
(2)MgO:
MgO+2H+===Mg2++H2O;
(3)Ba(OH)2:
Ba2++2OH-+2H++SO
===BaSO4↓+2H2O;
(4)Na2SO3:
SO
+2H+===H2O+SO2↑;
(5)BaCl2:
Ba2++SO
===BaSO4↓。
3.浓H2SO4的特性
(1)填写下表
实验
实验现象
浓硫酸的特性
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,产生无色刺激性气味的气体
强氧化性、酸性
(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。
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产生(判断有无SO
)。
先加稀盐酸的目的是防止CO
、SO
、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生。
整个过程中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↓。
(1)用硫酸清洗锅炉中的水垢(×)
(2)用BaCl2溶液鉴别SO
和SO
(×)
(3)浓硫酸具有强氧化性,所以浓硫酸不可用于干燥H2和CO(×)
解析
(1)CaSO4微溶,不能用硫酸清洗锅炉中的水垢。
(2)BaSO4、BaSO3均为白色沉淀,无法用BaCl2鉴别。
(3)浓硫酸虽然具有强氧化性,但不能氧化H2、CO,因而可以干燥H2、CO。
(4)将浓硫酸滴到蔗糖表面,固体变黑膨胀,说明浓硫酸有脱水性和强氧化性(√)
(5)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(√)
(6)铜片溶于热的浓硫酸,体现了浓硫酸的酸性和强氧化性(√)
(7)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
(×)
解析 酸化的NO
可将SO
氧化为SO
,也会产生白色沉淀BaSO4。
(8)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(×)
解析 随反应进行、浓硫酸变为稀硫酸,反应停止,故0.92molH2SO4不可能完全反应。
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 浓H2SO4的性质
1.(浓硫酸特性及应用)(2017·临沂四校联考)如图所示的实验装置中,从实验开始到过一段时间后,对观察到的实验现象叙述不正确的是( )
A.甲中苹果块会变干瘪
B.乙中胆矾晶体表面有“白斑”
C.丙中小试管内有晶体析出
D.丁中pH试纸变成红色
答案 D
解析 A项,浓硫酸具有吸水性,会使苹果块中水分逐渐减少而变得干瘪,正确;B项,浓硫酸具有吸水性,能使胆矾晶体表面失去部分结晶水,观察到蓝色晶体表面出现“白斑”,正确;C项,浓硫酸具有吸水性,使饱和KNO3溶液中溶剂减少,析出KNO3晶体,正确;D项,pH试纸的成分是纤维素,放入浓硫酸中易被脱水炭化,表面变成黑色,错误。
2.(浓、稀硫酸的性质差别)将一定量的锌与100mL18.5mol·L-1浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A33.6L(标准状况),将反应后的溶液稀释至1L,测得溶液的pH=1,则下列叙述中错误的是( )
A.气体A为SO2和H2的混合物
B.反应中共消耗Zn97.5g
C.气体A中SO2和H2的体积比为4∶1
D.反应中共转移3mol电子
答案 C
解析 锌与浓H2SO4发生反应:
Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O,随着反应的进行,H2SO4的浓度变小,发生反应Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,设反应生成SO2的物质的量为x,H2的物质的量为y,则有x+y=
=1.5mol,消耗硫酸的物质的量:
2x+y=18.5mol·L-1×0.1L-
,解得x=0.3mol,y=1.2mol,则V(SO2)∶V(H2)=1∶4,参加反应的Zn的物质的量:
x+y=1.5mol,质量是97.5g,转移电子:
1.5mol×2=3mol。
题组二 SO
的检验
3.(SO
的检验及干扰因素排除)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项,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项,亚硫酸根被硝酸氧化为硫酸根,沉淀也是硫酸钡;C项,所得沉淀可能是氯化银;D项,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。
4.(SO
检验的应用)有一瓶Na2SO3溶液,可能部分被氧化,某同学进行如下实验:
取少量溶液,滴入Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振荡后,白色沉淀不溶解。
对此实验的下列叙述正确的是( )
A.实验证实Na2SO3已部分氧化
B.实验中加入Ba(NO3)2溶液后的沉淀一定是BaSO4
C.实验中加入足量硝酸后的沉淀是BaSO4和BaSO3的混合物
D.此次实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化
答案 D
解析 Na2SO3溶液可能部分被氧化变质,则滴入Ba(NO3)2溶液,生成的白色沉淀一定有亚硫酸钡,可能有硫酸钡,加入足量稀硝酸后,亚硫酸钡被氧化成硫酸钡,即此时的白色沉淀是硫酸钡。
5.(2018·南宁模拟)在某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则下列关于该溶液所含离子的推断中正确的是( )
A.一定会有SO
B.含有SO
和Ag+
C.可能含有SO
、Ag+、SO
中的一种或两种
D.可能含有SO
或CO
答案 C
解析 A项错误,不能排除Ag+、SO
的干扰;B项错误,因为溶液中SO
与Ag+反应不能大量共存;C项正确,因为不能排除Ag+、SO
的干扰;D项错误,由“加入稀硝酸,沉淀不溶解”可以判断不可能含有CO
。
SO
检验的易错点
(1)误将Ag+、Pb2+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便断定含SO
。
其错误是未注意溶液中不含SO
,而含Ag+或Pb2+时也会产生同样的现象:
Ag++Cl-===AgCl↓(白色),Pb2++2Cl-===PbCl2↓(白色)。
(2)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。
考点三 硫及其化合物的相互转化及应用
1.理清硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系
2.掌握硫及其化合物之间的转化规律
(1)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的
如:
写出②、③、④反应的化学方程式:
②H2SO3+2NaOH===Na2SO3+2H2O;
③Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑;
④SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3。
(2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的
当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,可用下图表示
如:
H2S
S
SO2SO3
写出③、④、⑤反应的化学方程式:
③2SO