高中化学 重难点讲义+巩固练习题 第12讲硫及其化合物目2.docx
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高中化学重难点讲义+巩固练习题第12讲硫及其化合物目2
第12讲
硫及其化合物
元素化合物10级
硫及其化合物
元素化合物16级
非金属元素——硫、氮
元素化合物4级
硫及其化合物
高考
要求
内容
要求层次
具体要求
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
硫及其化合物
√
了解硫单质的主要性质及应用;
√
掌握二氧化硫、浓硫酸的主要性质及应用;
√
了解硫及其化合物对环境质量的影响及解决措施。
12.1硫单质
一、
硫在自然界中广泛存在,游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层中。
化合态的硫存在形式非常多,硫化物、硫的氧化物、蛋白质中等等。
硫是一种黄色晶体,俗称硫黄,质脆,易研成粉末。
研成细粉状时会显乳白色。
不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳(CS2)。
硫单质的物理性质及存在
二、单质硫的化学性质
1.与非金属反应
(1)与O2反应
硫在空气中安静燃烧,发出淡蓝色火焰,如果在纯的氧气中燃烧会发出蓝紫色的火焰,都会有刺激性气味的气体—SO2生成。
S+O2点燃SO2
【说明】硫与氧气反应,只能生成SO2,要生成SO3只能通过SO2与O2反应制得。
(2)与H2反应
硫与氢气在加热的条件下反应,会有臭鸡蛋气味的气体—H2S生成。
S+H2△H2S
2.与金属反应
Fe+S△FeS
2Cu+S△Cu2S
【备注】硫单质的氧化性很弱,与金属反应往往只能将金属氧化到较低价态;常温下,硫单质就能与金属汞反应生成硫化汞,可用于除去汞蒸气。
3.与浓硫酸反应
S+2H2SO4(浓)△3SO2↑+2H2O
【备注】硫单质能被自己的最高价氧化物的水化物所氧化,在元素推断题目中会出现。
4.与NaOH溶液反应
3S+6NaOH△2Na2S+Na2SO3+3H2O
【备注】硫单质在强碱的水溶液里加热可发生歧化反应,一般用于粘有硫粉的试管的清洗。
【例1】
下列说法不正确的是()
A.硫是一种淡黄色、难溶于水的晶体,硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里
B.粘在试管壁上的硫,通常用热的氢氧化钠溶液洗涤
C.硫有毒性,因此不能用于杀菌消毒
D.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫,在纯的氧气中燃烧的产物是三氧化硫
【答案】CD
【例2】
0.05mol某单质与0.8g硫在一定条件下完全反应,该单质可能是()
A.H2B.O2C.CuD.Zn
【答案】C
12.2硫的氧化物
一、二氧化硫——SO2
1.SO2的物理性质
SO2是一种无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,易液化(沸点是-10℃),易溶于水(1体积水大约溶解40体积的SO2)。
2.SO2的化学性质
(1)SO2的漂白性
SO2可以使品红褪色,体现了SO2漂白性,工业上也常用SO2来漂白纸浆、草帽等。
原理:
SO2能与有色物质化合生成不稳定的无色化合物,从而达到漂白的目的。
特点:
可逆性、不稳定性(生成的无色物质加热后又变为原来的颜色,SO2挥发离开溶液体系)。
【注意】①SO2可使品红溶液褪色,加热又恢复为红色,该法常用于检验SO2。
②氯水具有漂白性是因为具有强氧化性,它的漂白性是永久性的、不可逆的。
氯水
二氧化硫
原理
HClO将有色物质氧化成无色物质
SO2与有色物质化合生成不稳定的无色物质
实质
氧化还原反应
非氧化还原反应
效果
永久性
暂时性
范围
能漂白大多数有色物质,能使紫色石蕊先变红后褪色
漂白某些有色物质(品红为代表),
使紫色石蕊只变红不褪色
(2)SO2与H2O的反应
SO2溶于水生成亚硫酸,其水溶液显酸性,可以使石蕊变红;亚硫酸不稳定,易分解为水和二氧化硫。
SO2+H2O
H2SO3
(3)酸性氧化物的性质
①SO2与碱的反应
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O
【注意】①实验过程中SO2尾气可用NaOH溶液进行吸收,同时若SO2过量,SO2与NaOH反应生成NaHSO3,其水溶液呈酸性。
②SO2也可使澄清石灰水变浑浊,SO2过量后,溶液又变澄清生成可溶于水的Ca(HSO3)2。
②SO2与碱性氧化物反应
SO2+CaO高温CaSO3
Na2O+SO2=Na2SO3
【注意】SO2与Na2O2发生反应时,由于Na2O2具有强氧化性,所以会有Na2SO4生成。
③SO2与某些盐反应
SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2
SO2+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+2CO2
【注意】当SO2表现酸性氧化物的性质时,与CO2的性质类似(与H2O、碱、碱性氧化物等反应),同时又比CO2强(如SO2与碳酸盐、碳酸氢盐反应能制得CO2)。
(4)SO2的还原性
SO2中硫的化合价是+4价,处于中间价态,因此既可以被氧化也可被还原。
2SO2+O2
2SO3
SO2+X2+2H2O=H2SO4+2HX(X2:
Cl2、Br2、I2)
5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
【注意】①SO2可以使酸性KMnO4溶液、氯水、溴水等褪色,但实际上发生的是氧化还原反应,体现SO2的还原性。
SO2也可以被Fe3+、HNO3等氧化剂氧化。
②除SO2外,+4价的硫的化合物一般都有较强的还原性,易被氧化到+6价。
(5)SO2的氧化性
SO2+2H2S=3S↓+2H2O
SO32-+2S2-+6H+=3S↓+3H2O
3.CO2与SO2的比较
CO2
SO2
物理性质
相同点
常温下都是无色气体,密度都大于空气。
不同点
无味,无毒,可溶于水(1:
1),不易液化。
有刺激性气味,有毒,易溶于水(1:
2),易液化。
化学性质
相同点
①都能和水反应生成相应的酸且该酸不稳定:
CO2+H2O
H2CO3;SO2+H2O
H2SO3;
②都是酸性氧化物,都能与碱反应,且用量比不同时可以生成两种盐(正盐和酸式盐);
③通入澄清石灰水中都是先生成沉淀,当SO2、CO2过量时沉淀又溶解。
④都能与某些盐反应。
不同点
①通常能表现氧化性,
如:
C+CO2高温2CO;
②不能被高锰酸钾、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化;
③无漂白性;
④引起温室效应。
①通常表现还原性;
②能被高锰酸钾、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化;
③具有漂白性能漂白某些有色物质(如品红);
④形成酸雨。
转化
SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2;
SO2+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+2CO2
4.SO2的制备
实验室法:
Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+H2O+SO2↑
其它方法:
Cu+2H2SO4(浓)△CuSO4+2H2O+SO2↑
5.
SO2对空气的污染
空气中的SO2主要来自于煤等化石燃料的燃烧,是大气的主要污染物之一,是形成酸雨的主要气体之一。
除硫的方法在煤中掺入石灰(钙基固硫):
CaO+SO2高温CaSO3
二、三氧化硫——SO3
1.SO3的物理性质
常温下SO3为无色油状的液体,具有强刺激性气味;熔点为16.8℃,沸点为44.8℃(在标准状况下SO3处于固态)。
2.SO3的化学性质
(1)与H2O反应
SO3+H2O
H2SO4
(2)与碱反应
SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O
(3)与碱性氧化物反应
CaO+SO3=CaSO4
【例3】
下列说法正确的是( )
A.SO2具有漂白性,所以它能使品红溶液、溴水、酸性高锰酸钾溶液、石蕊试液褪色
B.能使品红溶液褪色的不一定是SO2
C.SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同
D.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
【答案】B
【例4】
向BaCl2溶液中通入SO2,溶液仍澄清。
若将BaCl2溶液分别装入两只试管中,一支加硝酸,另一支加NaOH溶液,然后再通入SO2,结果两支试管中都有白色沉淀生成。
下列结论合理的是()
A.BaCl2既有氧化性又有还原性B.两支试管中的白色沉淀都是BaSO4
C.SO2具有还原性D.加碱后,使SO2水溶液中的SO32-浓度增大
【答案】CD
【例5】
将SO2通入下列溶液中,一定有沉淀生成的是( )
A.溴水B.H2S溶液C.CaCl2溶液
D.澄清的石灰水E.Ca(ClO)2溶液F.Na2SiO3溶液
【答案】BEF
【例6】
选用合适的试剂除去下表气体中的杂质(括内为杂质气体),将所选用试剂的编填入表中。
①饱和NaCl溶液②CuSO4溶液③浓H2SO4溶液④饱和石灰水
⑤NaOH溶液⑥Na2CO3溶液⑦饱和NaHCO3溶液(试剂可重复使用)
混合气体
SO2(H2O)
Cl2(HCl)
CO(CO2)
CO2(SO2)
CO2(H2S)
除杂试剂
混合气体
SO2(H2O)
Cl2(HCl)
CO(CO2)
CO2(SO2)
CO2(H2S)
除杂试剂
③
①③
⑤③
⑦③
②③
【答案】
【例7】
如图所示若关闭活塞,则品红溶液无变化,石蕊试液变红,澄清石灰水变浑浊;若打开活塞,则品红溶液褪色,石蕊试液变红,石灰水变浑浊.判断气体和广口瓶中的物质是( )
A.H2S和浓H2SO4B.SO2和NaHCO3溶液
C.Cl2和NaHCO3溶液D.Cl2和氯水
【答案】B
【例8】
香烟烟雾中含有CO、CO2、SO2、H2O等气体,用①无水CuSO4 ②澄清石灰水 ③红热CuO ④生石灰 ⑤品红溶液等试剂可将其一一检出,(设待检气体为G,气体通过每一种试剂时相关物质的吸收均是完全的)检测时使用试剂的正确顺序是( )
A.G→⑤→②→①→④→③B.G→③→④→②→⑤→①
C.G→①→⑤→②→④→③D.G→①→②→⑤→④→③
【答案】C
【例9】
下图是研究二氧化硫性质的微型实验装置。
现用60%硫酸溶液和亚硫酸钠晶体反应制取
气体,实验现象很明显,且不易污染空气。
(1)下列现象及原因叙述正确的是
①品红溶液红色褪去是由于
的还原性
②氯水黄绿色褪去是由于
的氧化性
③含酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去是由于
的漂白性
④紫色石蕊溶液变为红色是由于二氧化硫溶于水后所得溶液显酸性
(2)
的催化氧化是工业制硫酸的重要反应,写出该反应的化学方程式。
(3)已知二氧化硫或亚硫酸均具有较强的还原性,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,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。
某实验室研究一份雨水样品,每隔一段时间测定该样品的pH,所得数据如下:
测试时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.62
4.56
4.55
4.55
分析数据,回答下列问题:
①雨水样品的pH变化原因是(用化学方程式表示);
②如果将刚取样的上述雨水和自来水(用氯气消毒)相混合,pH值将(填“增大”“减小”或“不变”),原因是(用化学方程式表示)。
【答案】
(1)④
(2)2SO2+O2
2SO3
(3)2H2SO3+O2=2H2SO4
(4)减小;SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
【例10】
某同学想通过下图装置(夹持装置已略去)实验,探究SO2与Na2O2反应的产物。
Ⅰ.装置B的作用_______________________________________________________。
装置D的作用_________________________________________________________。
Ⅱ.如何检验反应中是否有O2生成________________________________________。
Ⅲ.对C中的固体产物提出如下假设:
假设1:
只有Na2SO3 假设2:
只有Na2SO4
假设3:
______________________________________________________________。
(1)假设2的反应方程式为_______________________________________________。
(2)若Na2O2反应完全,为确定C中固体产物的成分,甲设计如下实验:
得出结论:
产物是Na2SO4.该方案是否合理______(填“是”或“否”),理由是
。
(3)设计实验验证假设3:
取少量C中固体产物于试管中,加入适量的蒸馏水溶解,
_____________________________________________________________,则假设3成立.
【答案】Ⅰ.B:
干燥SO2气体;D:
防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置与Na2O2反应;同时吸收过量的SO2,以免污染空气
Ⅱ.用带有火星的木条靠近干燥管口a,观察其是否复燃.
Ⅲ.有Na2SO3和Na2SO4
(1)Na2O2+SO2===Na2SO4
(2)否 HNO3有氧化性,不能确定产物是Na2SO3还是Na2SO4或二者兼有
(3)先加入过量的稀盐酸,产生刺激性气味气体,再加入适量的BaCl2溶液,又产生白色沉淀.(或先加入过量BaCl2溶液,产生白色沉淀;再加入过量的稀盐酸,白色沉淀部分溶解,并产生刺激性气味气体)
12.3硫酸及硫酸盐
一、H2SO4的物理性质
浓硫酸为无色油状液体,密度大于水(98%的浓H2SO4:
ρ=1.84g/mL),沸点高,难挥发,溶于水时会放出大量的热(故在稀释浓硫酸时要酸入水)。
二、H2SO4的化学性质
1.H2SO4为二元强酸,稀硫酸在化学反应中主要表现酸(H+)的性质
H2SO4=2H++SO42-
2.浓H2SO4的性质
(1)吸水性
浓H2SO4具有吸水性故常用作气体干燥剂,常用于干燥中性、酸性气体,不能用于干燥碱性气体(NH3)和还原性气体(H2S、HI、HBr等)。
(2)脱水性
将有机物中H和O原子按原子个数比为2:
1的比例脱出并生成水,例如:
浓硫酸可以使蔗糖碳化:
(3)强氧化性
①钝化
常温下浓硫酸、浓硝酸能使铁、铝表面形成致密的氧化膜,从而阻止酸与内部金属继续反应,这种现象称为“钝化”,因此可以用铁罐运输浓硫酸。
欲使浓硫酸与该金属反应时,常需要加热。
②与金属反应
浓硫酸的氧化性很强,能够与大多数的金属发生氧化还原反应。
【注意】①当铁粉过量时,可以将溶液中的三价铁还原至二价铁,方程式也可以根据两式相加。
②在书写离子方程式时浓硫酸不能拆开来写,要写成分子的形式。
③与非金属反应
④与还原性的离子反应
浓硫酸能够将Fe2+、Br-、I-等具有还原性的离子氧化。
三、几种常见的硫酸盐
俗称
化学式
用途
明矾(白矾)
净水剂
胆矾(蓝矾)
配波尔多液,杀菌消毒
绿矾
补铁剂
石膏
装饰材料、水泥的硬化调节剂
四、
的检验
先加入稀盐酸进行酸化,再滴入
溶液,若出现白色沉淀,说明溶液中存在
。
【注意】加稀盐酸的目的是排除溶液中的
、
、Ag+等离子;不能使用稀硝酸进行酸化也不能滴入
的原因是:
防止溶液中存在
而被氧化成
,影响检验结果。
【例11】
储存浓H2SO4的铁罐外口出现严重的腐蚀现象,这体现了浓硫酸的( )
A.吸水性和酸性B.脱水性和吸水性C.强氧化性和吸水性D.不挥发性和酸性
【答案】A
【例12】
有关下列三个化学反应的叙述,正确的是()
①
②
③
A.反应①说明
能与酸反应,具有碱性氧化物的性质
B.反应②中当产生1.5mol
时转移了4mol电子
C.反应②中S单质作还原剂,发生了还原反应
D.反应③中氧化剂和还原剂物质的量之比为2
1
【答案】D
【例13】
下列制取硫酸铜的实验设计中,能体现“经济、高效、环保”精神的最佳方案是( )
A.铜与浓硫酸共热
B.将适量的铜加入到硫酸铁溶液中
C.先灼烧废铜屑生成氧化铜,然后再用浓硫酸溶解
D.适当温度下,使铜片在持续通入空气的稀硫酸中溶解
【答案】D
【例14】
对某酸性溶液(可能含有Br、
、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湿润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()
A.Br-B.SO42-C.H2SO3D.NH4+
【答案】B
【例15】
锌与100mL18.5mol·L-1的浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体甲33.6L(标准状况)。
将反应后的溶液稀释至1L,测得溶液中c(H+)=0.1mol/L,下列叙述正确的是()
A.反应中共消耗1.85molH2SO4B.反应中共消耗97.5gZn
C.反应中共转移6mol电子D.气体甲中SO2与H2的体积比为4:
1
【答案】B
【例16】
现有A、B两种化合物,具有如下性质:
(1)A+B+H2SO4
Na2SO4+S↓+H2O;
(2)A+H2SO4
Na2SO4+G↑+H2O
(3)B+H2SO4
Na2SO4+E↑;
(4)G+E
S↓+H2O;
(5)G+I2+H2O
HI+H2SO4
根据以上事实推断(写化学式):
A,B,E,G;
写出上述有关反应的离子方程式(不是离子反应的写化学方程式):
(1);
(2);
(3);(4);(5).
【答案】Na2SO3、Na2S、H2S、SO2;
(1)SO32+2S2-+6H+=3S↓+3H2O;
(2)SO32-+2H+=SO2↑+H2O;(3)S2-+2H+=H2S↑;
(4)SO2+2H2S=3S↓+2H2O;(5)SO2+2H2O+I2=SO42-+4H++2I-
【例17】
某校学生活动小组设计如图所示装置探究工业制硫酸接触室中反应产物,并测定此条件下二氧化硫的转化率。
实验时,装置D锥形瓶中溶液产生白色沉淀,装置E中溶液褪色。
(1)装置B的三个作用是①;②;③。
(2)实验过程中,当V2O5表面红热后,将酒精灯移开反应还能继续进行,其原因是。
(3)D中锥形瓶盛放的溶液可以是(选填序)。
①少量澄清石灰水②少量小苏打溶液③少量氯化钡溶液④少量硝酸钡溶液
反应停止后,要通过装置D锥形瓶中产生的白色沉淀的量,测定已被氧化的二氧化硫的量时,在滤出沉淀前必须进行的一步实验操作是(简述过程)。
(4)若从锥形瓶溶液中得到的沉淀质量为mg,要测定该条件下二氧化硫的转化率,实验时还需要测定的数据是(选填序),二氧化硫的转化率是(用含有m、a、b、c、d中的一种或几种字母的代数式表示)。
①装置F增加的质量ag②装置A中亚硫酸钠减少的质量bg
③装置B增加的质量cg④装置E增加的质量dg
【答案】
(1)①干燥SO2和O2;②使SO2和O2混合均匀;③通过观察气泡调节SO2和O2的流速。
(2)SO2和O2的反应是放热反应,反应放出的热量可以维持反应继续进行。
(3)③继续滴加BaCl2溶液,直至无白色沉淀出现为止。
(4)①④,64m/(64m+233a+233d)
【例18】
某化学兴趣小组利用下图Ⅰ探究铜和浓H2SO4反应生成的气体的性质,图Ⅱ用来收集多瓶SO2气体,请回答下列问题.
(1)装置A中发生反应的化学方程式为________________________________________。
(2)分液漏斗中盛有液体,但打开分液漏斗的活塞时液体不能顺利流下,可能的原因是
__________________________________________________________________。
(3)装置X的作用是贮存气体,X中广口瓶内应盛放的液体最好是________。
①Na2CO3溶液 ②酸性高锰酸钾溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和NaHSO3溶液
(4)装置Y、Z中产生的现象相同,但原因不同,Y中是由于(写离子方程式)______________________________,而Z中则是由于SO2具有___________________。
(5)实验需要收集多瓶二氧化硫气体,在更换集气瓶时,为了减少二氧化硫逸散到空气中,将图Ⅰ中B部分更换为图Ⅱ所示装置,可以用a、b集气瓶交替收集二氧化硫气体,请回答:
①检查集气瓶b是否漏气的方法是___________________________________________
________________________________________________________________________。
②若只用集气瓶a收集气体,在装置气密性良好,并加入药品后,准备制取并收集二氧化硫气体,下一步的操作是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】
(1)Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+2H2O+SO2↑
(2)分液漏斗上口的塞子未打开(或分液漏斗未与大气相通或分液漏斗塞子的凹槽未与颈部的通气孔对准)
(3)④
(4)SO2+OH-===HSO
漂白性
(5)①关闭K2,在烧杯中用水封住玻璃导管口,用于捂住集气瓶b,烧杯中导管口有气泡产生,松手后,导管内有一段液柱保持不降则气密性好
②打开K1,关闭K2,点燃酒精灯
【例19】
向铜片中加入115mL某浓度的硫酸,在加热条件下反应,待铜片全部溶解后,将其溶液稀释到500mL,再加入足量锌粉,使之充分反应,收集到2.24L(标准状况)气体。
过滤残留固体,干燥后称量,质量减轻了7.5g。
求原硫酸的物质的量浓度。
【答案】c(H2SO4)=18.3mol/L
(2010年新课标卷27)某化学兴趣小组为探究
的性质,按下图所示装置进行实验。
请到答下列问题:
(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