（新課改省份專版）2020高考化學一輪復習 4.6 重點專攻 硫的轉(zhuǎn)化、SO2等硫化物學案（含解析）.doc

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第6課時　重點專攻——硫的轉(zhuǎn)化、SO2等硫化物 考點一　二氧化硫性質(zhì)的實驗探究 二氧化硫的實驗室制備與探究流程 [提醒]　用70%左右的濃硫酸而不用98.3%的濃硫酸或稀硫酸的原因：若用98.3%的濃硫酸，因其含水少，硫酸主要以分子形式存在，H＋濃度很小，難以反應。若用稀硫酸，則含水量多，因SO2易溶于水，不利于SO2的逸出。 [典例]　已知：2H2SO4(濃)＋CCO2↑＋2SO2↑＋2H2O，下圖虛線框中的裝置可用來檢驗濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應產(chǎn)生的所有氣體產(chǎn)物，填寫下列空白： (1)如果將裝置中①②③三部分儀器的連接順序變?yōu)棰冖佗?，則可以檢出的物質(zhì)是________________；不能檢出的物質(zhì)是____________。 (2)如果將儀器的連接順序變?yōu)棰佗邰?，則可以檢出的物質(zhì)是________________；不能檢出的物質(zhì)是____________。 (3)如果將儀器的連接順序變?yōu)棰冖邰?，則可以檢出的物質(zhì)是________________；不能檢出的物質(zhì)是____________。 [解析]　裝置①為檢驗產(chǎn)物H2O，只能放在裝置②③之前，因為若放在裝置②③之后或裝置②③之間，則氣流通過裝置②或③溶液后會帶出水蒸氣，則無法驗證使無水CuSO4變藍的水蒸氣是否是反應生成物。裝置③和裝置②位置也不得變更，因為SO2、CO2均能使澄清石灰水變渾濁。故在用澄清石灰水來驗證CO2前一定要排除SO2的干擾。 [答案]　(1)SO2、CO2　H2O　(2)H2O、SO2　CO2 (3)SO2、CO2　H2O [備考方略]　檢驗SO2和CO2同時存在的一般流程 SO2和CO2均可使澄清石灰水變渾濁，若通入的氣體過量，沉淀都可以溶解消失。檢驗SO2、CO2混合氣體中存在CO2的一般流程如下： 流程設計 實驗裝置 　 所選試劑 品紅溶液 酸性KMnO4溶液 品紅溶液 澄清石灰水 預期現(xiàn)象 褪色 褪色 不褪色 變渾濁 注意事項：有時為了簡化裝置，可將除去SO2和檢驗SO2是否除盡合并為一個裝置，并使用較濃的酸性KMnO4溶液，現(xiàn)象為酸性KMnO4溶液的顏色變淺。 [綜合訓練] 1．(2017北京高考)根據(jù)SO2通入不同溶液中的實驗現(xiàn)象，所得結(jié)論不正確的是(　　) 選項 溶液 現(xiàn)象 結(jié)論 A 含HCl、BaCl2的FeCl3溶液 產(chǎn)生白色沉淀 SO2有還原性 B H2S溶液 產(chǎn)生黃色沉淀 SO2有氧化性 C 酸性KMnO4溶液 紫色溶液褪色 SO2有漂白性 D Na2SiO3溶液 產(chǎn)生膠狀沉淀 酸性： H2SO3>H2SiO3 解析：選C　產(chǎn)生的白色沉淀為BaSO4，SO2中硫元素的化合價從＋4升高到＋6，被Fe3＋氧化，體現(xiàn)了SO2的還原性，A項正確；黃色沉淀為硫單質(zhì)，SO2中硫元素的化合價從＋4降低為0，被H2S還原，體現(xiàn)了SO2的氧化性，B項正確；紫色溶液褪色，是因為酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能將SO2氧化，自身被還原為無色的Mn2＋，體現(xiàn)了SO2的還原性而不是漂白性，C項錯誤；膠狀沉淀為硅酸，發(fā)生的反應為SO2＋H2O＋SiO===H2SiO3↓＋SO，原理為強酸制弱酸，因此H2SO3的酸性強于H2SiO3，D項正確。 2．某化學興趣小組在實驗室用除去表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)與濃硫酸共熱制取SO2并完成相關性質(zhì)探究(不考慮水蒸氣)。 (1)有同學認為制得的SO2中可能混有雜質(zhì)，其化學式為________和________，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)為驗證氣體成分，興趣小組同學設計了下圖所示裝置進行了實驗探究。 ①為驗證并吸收SO2，裝置B中加入的試劑為__________，裝置C中品紅溶液的作用是________________________________________________________________________； ②裝置D中加入的試劑為_______________________________________________； ③裝置G中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為__________________________________________； ④裝置H的作用為____________________________________________________。 (3)興趣小組設計如圖裝置驗證二氧化硫的化學性質(zhì)。 ①能驗證SO2具有氧化性的實驗現(xiàn)象為__________________________________ ________________________________________________________________________； ②為驗證SO2的還原性，取試管b中充分反應后的溶液分成三份，分別進行如下實驗： 方案Ⅰ：向第一份溶液加入品紅溶液，紅色褪去 方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀 方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成 上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；試管b中發(fā)生反應的離子方程式為________________________________________________________________________。 解析：(1)鐵釘中含有的C在加熱條件下會和濃硫酸反應生成CO2；隨著反應進行，濃硫酸變稀，鐵與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣，故制得的SO2中可能混有的雜質(zhì)為CO2和H2。 (2)①裝置B中加入酸性KMnO4溶液能檢驗并吸收SO2，若SO2被吸收完全，裝置C中品紅溶液不褪色；②裝置D中加入澄清石灰水，可檢驗氣體中是否有CO2；③裝置E中濃硫酸可干燥氣體，裝置F中CuO與H2反應生成H2O，G中無水硫酸銅吸收水蒸氣后變藍色；④裝置H裝有干燥劑，其作用為防止空氣中H2O進入干燥管而影響H2的檢驗。 (3)①Na2S和SO2發(fā)生氧化還原反應生成S，故a試管中有淡黃色沉淀生成；②方案Ⅱ合理，SO2被氧化生成SO，和Ba2＋反應生成白色沉淀，據(jù)此能證明SO2的還原性，試管b中發(fā)生反應的離子方程式為Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO。 答案：(1)CO2　H2　鐵釘中含有的C在加熱條件下會和濃硫酸反應生成CO2；隨著反應進行，濃硫酸變稀，鐵與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣 (2)①酸性KMnO4溶液(或其他合理答案也可)　驗證SO2是否吸收完全 ②澄清石灰水 ③無水硫酸銅變藍色 ④防止空氣中H2O進入干燥管而影響H2的檢驗 (3)①a試管中有淡黃色沉淀生成 ②Ⅱ　Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO 考點二　硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化與應用 1．理清硫元素的化合價與氧化性、還原性之間的關系 2．掌握硫及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律 (1)相同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過酸、堿反應實現(xiàn)的 如： 反應②、③、④的化學方程式為 ②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O； ③Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑； ④Na2SO3＋H2O＋SO2===2NaHSO3。 (2)不同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過氧化還原反應實現(xiàn)的 當硫元素的化合價升高或降低時，一般升高或降低到其相鄰的價態(tài)，即臺階式升降，可用下圖表示 如：H2SSSO2SO3 [提醒]?、偻N元素相鄰價態(tài)的粒子間不發(fā)生氧化還原反應，如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發(fā)生氧化還原反應。 ②當硫元素的高價態(tài)粒子與低價態(tài)粒子反應時，一般生成中間價態(tài)，如2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。 [考法精析] 考法一　含硫化合物之間的相互轉(zhuǎn)化 [典例1]　X為下列各選項物質(zhì)，X不能滿足如圖轉(zhuǎn)化關系的是(　　) A．H2S　　　　　　　　　 B．N2 C．S D．NH3 [解析]　2H2S＋3O2===2SO2＋2H2O、2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4、H2SO4＋H2S===S＋SO2＋2H2O，A不符合；N2＋O2放電,2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3和N2不反應，B符合；S＋O2===SO2,2SO2＋O22SO3，SO3＋H2O===H2SO4，S＋2H2SO4(濃)3SO2＋2H2O，C不符合；4NH3＋5O24NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NH3＋HNO3===NH4NO3，故D不符合。 [答案]　B [歸納總結(jié)] 中學階段常見的符合ABCD轉(zhuǎn)化關系示例： 硫元素 H2SSO2SO3H2SO4 SSO2SO3H2SO4 氮元素 N2NONO2HNO3 NH3NONO2HNO3 碳元素 CCOCO2H2CO3 鈉元素 NaNa2ONa2O2NaOH 考法二　利用轉(zhuǎn)化關系推斷物質(zhì) [典例2]　硫在空氣中燃燒生成氣體A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B變成C，在C里加Na2S產(chǎn)生氣體D，把D通入B溶液得淺黃色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一種元素。按A、B、C、D、E順序排序的是(　　) A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S B．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S C．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3 D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3 [解析]　硫在空氣中燃燒生成SO2，SO2溶于水得H2SO3，向H2SO3中滴加溴水生成H2SO4和HBr，在H2SO4溶液中加Na2S產(chǎn)生氣體H2S，H2S與H2SO3反應產(chǎn)生淺黃色沉淀S，故B項正確。 [答案]　B [歸納總結(jié)]　同價態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化也是物質(zhì)推斷的重要突破點，可以從物質(zhì)類別的角度進行分析與遷移。 如：SO2、Na2SO3、NaHSO3之間的轉(zhuǎn)化代表著酸性氧化物、正鹽、酸式鹽之間的轉(zhuǎn)化；H2S、Na2S、NaHS之間的轉(zhuǎn)化代表著二元弱酸、正鹽、酸式鹽之間的轉(zhuǎn)化，可類比CO2、Na2CO3、NaHCO3之間的轉(zhuǎn)化。 (注：上述轉(zhuǎn)化可通過與酸或堿反應實現(xiàn)) [綜合訓練] 1.含硫煤燃燒會產(chǎn)生大氣污染物，為防治該污染，某工廠設計了新的治污方法，同時可得到化工產(chǎn)品，該工藝流程如圖所示，下列敘述不正確的是(　　) A．該過程中可得到化工產(chǎn)品H2SO4 B．該工藝流程是除去煤燃燒時產(chǎn)生的SO2 C．該過程中化合價發(fā)生改變的元素為Fe和S D．圖中涉及的反應之一為Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4 解析：選C　根據(jù)圖可知，該工藝中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，該反應的化學方程式為Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4，該工藝不僅吸收了SO2，還得到了化工產(chǎn)品H2SO4，A、D正確；根據(jù)以上分析可知該工藝流程是除去煤燃燒時產(chǎn)生的SO2，B正確；該過程中化合價發(fā)生變化的元素有氧、鐵、硫，C錯誤。 2．在下列物質(zhì)轉(zhuǎn)化中，A是一種正鹽，D的相對分子質(zhì)量比C的相對分子質(zhì)量大16，E是酸，當X無論是強酸還是強堿時，都有如下的轉(zhuǎn)化關系： 當X是強酸時，A、B、C、D、E均含同一種元素；當X是強堿時，A、B、C、D、E均含另外同一種元素。請回答： (1)A是________，Y是________，Z是________。 (2)當X是強酸時，E是________，寫出B生成C的化學方程式：______________________。 (3)當X是強堿時，E是________，寫出B生成C的化學方程式：___________________。 解析：因D的相對分子質(zhì)量比C大16，則Y為O2，進而推知C、D為氧化物，BCD為連續(xù)氧化的過程。因E為酸，故C、D均為非金屬氧化物，Z為H2O。當X為強堿時，該連續(xù)氧化關系為NH3NONO2HNO3，進而推知A為銨鹽；當X為強酸時，該連續(xù)氧化關系為H2SSO2SO3H2SO4，進而推知A為硫化物。綜上所述A為(NH4)2S。 答案：(1)(NH4)2S　O2　H2O (2)H2SO4　2H2S＋3O22SO2＋2H2O (3)HNO3　4NH3＋5O24NO＋6H2O 考點三　高考新載體——?？?種含硫化合物　　 Na2S2O35H2O俗名大蘇打，它是無色透明的晶體，易溶于水，溶于水后呈堿性。 1．Na2S2O3的化學性質(zhì) (1)與酸反應生成單質(zhì)硫，放出SO2氣體： S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O。 (2)Na2S2O3是中等強度的還原劑，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化劑氧化： ①2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI，此反應用于定量測定碘。 ②Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，此反應在紡織和造紙工業(yè)上作脫氯劑。 ③5Na2S2O3＋8KMnO4＋7H2SO4===8MnSO4＋5Na2SO4＋4K2SO4＋7H2O。 2．Na2S2O3的制備方法 將Na2S和Na2CO3以2∶1的物質(zhì)的量比配成溶液，然后通入SO2，反應大致可分三步進行： (1)Na2CO3和SO2反應生成Na2SO3： Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2。 (2)Na2S與SO2反應生成Na2SO3和H2S： Na2S＋SO2＋H2O===Na2SO3＋H2S， H2S是強還原劑，遇到SO2時析出硫： 2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O。 (3)Na2SO3和S作用生成Na2S2O3： Na2SO3＋S===Na2S2O3。 將上面三個反應合并得到總反應： 2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。 溶液蒸發(fā)濃縮后，冷卻至293～303 K時即析出Na2S2O35H2O，用上述方法制得的Na2S2O3中常含有Na2SO4和Na2SO3等雜質(zhì)。 [提醒]　制取硫代硫酸鈉的另一種方法是在沸騰的狀況下，使Na2SO3溶液同硫粉反應：Na2SO3＋SNa2S2O3。 過二硫酸鈉中S為＋6價，含有1個過氧鍵(—O—O—)，性質(zhì)與過氧化氫相似，具有氧化性。作為氧化劑參與反應時，過氧鍵斷裂，過氧鍵中的氧原子由－1價變?yōu)椋?價，硫原子化合價不變，如S2O＋2I－2SO＋I2、5S2O＋2Mn2＋＋8H2O10SO＋2MnO＋16H＋。過二硫酸鈉不穩(wěn)定，受熱分解生成Na2SO4、SO3和O2。 連二亞硫酸鈉屬于一級遇濕易燃物品，又名低亞硫酸鈉。有含結(jié)晶水(Na2S2O42H2O)和不含結(jié)晶水(Na2S2O4)兩種。前者為白色細粒結(jié)晶，后者為淡黃色粉末。相對密度2.3～2.4，赤熱時分解，能溶于冷水，在熱水中分解，不溶于乙醇。其水溶液性質(zhì)不穩(wěn)定，有極強的還原性，屬于強還原劑，能將I2、Cu2＋、Ag＋還原。暴露于空氣中易吸收氧氣而氧化，同時也易吸潮發(fā)熱而變質(zhì)，并能奪取空氣中的氧結(jié)塊并發(fā)出刺激性酸味。在無氧條件下，用鋅粉還原亞硫酸氫鈉可制得連二亞硫酸鈉。 吸收空氣中氧氣的方程式：2Na2S2O4＋O2＋2H2O===4NaHSO3或Na2S2O4＋O2＋H2O===NaHSO3＋NaHSO4。 焦亞硫酸鈉又稱二硫五氧酸鈉 1．性質(zhì) 成品為白色或微黃結(jié)晶粉末，溶于水、甘油，微溶于乙醇，露置空氣中易氧化成硫酸鈉，與強酸接觸放出二氧化硫而生成相應的鹽類，加熱到150 ℃分解，通常用NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得，其方程式為2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。 2．用途 ①醫(yī)藥工業(yè)用于生產(chǎn)氯仿、苯甲醛等； ②食品工業(yè)用作漂白劑、防腐劑、疏松劑、抗氧化劑、護色劑及保鮮劑； ③印染工業(yè)用作棉布漂白后的脫氯劑、棉布煮煉劑； ④制革工業(yè)用于皮革處理，能使皮革柔軟、豐滿、堅韌，具有防水、抗折、耐磨等性能。 [典例1]　硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可用作分析試劑及鞣革還原劑。它受熱、遇酸易分解。工業(yè)上可用反應2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2制得。實驗室模擬該工業(yè)過程的裝置如圖所示。 回答下列問題： (1)b中反應的離子方程式為__________________________________________________， c中試劑為__________________________________________________________。 (2)反應開始后，c中先有渾濁產(chǎn)生，后又變澄清。此渾濁物是____________。 (3)d中的試劑為____________。 (4)實驗中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有_____________________________ ________________________________________________________________________(寫出兩條)。 (5)為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量，實驗中通入的SO2不能過量，原因是________________________________________________________________________。 [解析]　(2)由該反應的反應物和生成物的元素組成可知此渾濁物是S。(3)d裝置的作用是吸收反應中產(chǎn)生的CO2，故d中的試劑為NaOH溶液。(4)溶液中的反應速率受溫度、濃度的影響，故可通過控制反應溫度及滴入酸溶液的速率的方式達到目的。(5)SO2溶于水可形成酸性較強的亞硫酸，而Na2S2O3遇酸會分解。 [答案]　(1)SO＋2H＋===SO2↑＋H2O或HSO＋H＋===SO2↑＋H2O　硫化鈉和碳酸鈉混合溶液 (2)硫(或S)　(3)NaOH溶液　(4)控制反應溫度、調(diào)節(jié)酸的滴加速率(或調(diào)節(jié)酸的濃度等)　(5)若SO2過量，溶液顯酸性，產(chǎn)物分解 [典例2]　(2018全國卷Ⅰ節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}： (1)生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為： ①pH＝4.1時，Ⅰ中為________溶液(寫化學式)。 ②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是________。 (3)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00 mL葡萄酒樣品，用0.010 00 molL－1的碘標準液滴定至終點，消耗10.00 mL。滴定反應的離子方程式為_________________________________________________________________， 該樣品中Na2S2O5的殘留量為______gL－1(以SO2計)。 [解析]　(1)根據(jù)題給信息，將NaHSO3過飽和溶液結(jié)晶脫水可得到Na2S2O5，則化學方程式為2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。 (2)①酸性條件下，SO2與Na2CO3溶液生成NaHSO3。②工藝中加入Na2CO3固體并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3過飽和溶液。 (3)根據(jù)電子、電荷及質(zhì)量守恒，可寫出反應的離子方程式為S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋。n(S2O)＝n(I2)＝0.010 00 molL－110.0010－3 L＝510－5 mol，該樣品中S2O的殘留量(以SO2計)為510－5 mol264 gmol－1＝0.128 gL－1。 [答案]　(1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O (2)①NaHSO3　②得到NaHSO3過飽和溶液 (3)S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋　0.128