（浙江選考）2020版高考化學大一輪復習 第3講 元素化學 考點19 硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化學案.docx

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考點19　硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化 知識條目 必考要求 加試要求 S、SO2、H2SO4等硫及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化 b c 一、硫單質(zhì)性質(zhì)及用途 1．物理性質(zhì) 通常情況下，硫單質(zhì)是一種淡黃色的固體，俗稱硫黃。難溶于水，易溶于CS2，故殘留硫的試管可用CS2洗滌。 2．化學性質(zhì) (一)與非金屬單質(zhì)反應 ①在O2中燃燒的化學方程式為S＋O2SO2(純氧中火焰呈現(xiàn)藍紫色)； ②與H2反應的化學方程式為H2＋SH2S。 (二)與金屬單質(zhì)反應 硫粉與鐵粉混合加熱反應的化學方程式為Fe＋SFeS。 3．主要用途 硫黃用于制硫酸、化肥、火柴、農(nóng)藥、火藥等。 二、硫元素的價態(tài)變化規(guī)律 1．硫及其化合物的轉(zhuǎn)化關系 SO2、SO3是酸性氧化物，H2SO3、H2SO4是酸，物質(zhì)的類別可以幫助我們理解它們的性質(zhì)。相同價態(tài)的不同含硫化合物間是通過酸堿反應規(guī)律相互轉(zhuǎn)化聯(lián)系的。 2．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) 如H2SSSO2SO3。各步反應的化學方程式：2H2S＋O2(不足)S＋2H2O；S＋O2SO2；2SO2＋O22SO3；2H2S＋3O2(充足)2SO2＋2H2O；S＋H2H2S；SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O。 濃硫酸與碳反應：2H2SO4(濃)＋C2SO2↑＋CO2↑＋2H2O； 濃硫酸與硫化氫反應：H2S＋H2SO4(濃)S↓＋SO2＋2H2O。 3．硫元素相鄰價態(tài)的微粒不發(fā)生氧化還原反應 如S和H2S、S和SO2、SO2和濃H2SO4之間不發(fā)生氧化還原反應。 4．有時硫的化合價會發(fā)生跳位轉(zhuǎn)化 S(－2)、S(0)遇到強氧化劑時，可被氧化為S(6)，如S(0)、S(－2)遇濃HNO3被氧化成S(＋6)；又如條件發(fā)生改變時：H2S遇冷濃H2SO4時被氧化成S；遇熱濃H2SO4時被氧化成SO2。 5．應用 利用硫元素的價態(tài)變化規(guī)律，可進行如下判斷： (一)判斷含硫物質(zhì)的氧化性、還原性； (二)判斷不同價態(tài)硫之間能否發(fā)生氧化還原反應； (三)判斷氧化、還原產(chǎn)物； (四)判斷含硫物質(zhì)發(fā)生化學反應可能生成的物質(zhì)。 【例1】　關于硫的敘述正確的是(　　) A．硫的非金屬性較強，所以只以化合態(tài)存在于自然界中 B．黑火藥的主要成分是硝酸鉀、碳、硫，用水、二硫化碳通過過濾操作可將三者分離 C．硫與金屬或非金屬反應均作氧化劑 D．硫與銅反應得到硫化銅 【解析】　硫元素在自然界既有游離態(tài)又有化合態(tài)，游離態(tài)主要分布在火山口，化合態(tài)以各種硫化物或硫酸鹽礦物為主，A錯誤；可利用溶解性差異分離黑火藥中的三種組分：先用CS2處理，溶解硫單質(zhì)，過濾蒸發(fā)溶劑得到單質(zhì)硫，濾渣加水溶解，KNO3溶解而碳單質(zhì)不溶，再過濾后分別得到KNO3溶液與碳單質(zhì)，三者分離，B正確；硫單質(zhì)為零價，與金屬反應作氧化劑，與非金屬反應既可作氧化劑(如與氫氣化合)，又可作還原劑(如與氧氣化合)，C錯誤；硫與銅反應得到的產(chǎn)物為Cu2S，D錯誤。 【答案】　B 【提煉】　本題考查了硫的相關性質(zhì)，解答此題需要掌握硫單質(zhì)的相關性質(zhì)。元素在自然界的存在形式雖與其化學活潑性相關，但是不能以活潑性作為唯一依據(jù)；根據(jù)硫元素的價態(tài)可知在反應中硫既能作氧化劑也能作還原劑，可據(jù)此判斷C錯誤；硫與銅單質(zhì)化合得到硫化亞銅，說明硫單質(zhì)的氧化性比氯氣、氧氣要弱，可據(jù)此判斷元素非金屬性強弱。 【例2】　在標準狀況下，向100mL氫硫酸溶液中通入二氧化硫氣體，溶液pH變化如圖所示，則原氫硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為(　　) A．0.5molL－1B．0.05molL－1C．1molL－1D．0.1molL－1 【解析】　標準狀況下，向100mL氫硫酸溶液中通入二氧化硫，發(fā)生反應2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，溶液pH＝7時，二氧化硫與硫化氫恰好完全反應，此時消耗二氧化硫112mL，二氧化硫的物質(zhì)的量＝0.112L/22.4 Lmol－1＝0.005 mol，根據(jù)方程式可知硫化氫的物質(zhì)的量為0.005 mol2＝0.01 mol，則原氫硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為0.1 mol/L，故選D。 【答案】　D 【提煉】　本題考查了根據(jù)方程式進行計算，難度不大，判斷pH＝7時二氧化硫與硫化氫恰好完全反應是關鍵，注意對基礎知識的掌握與理解。向氫硫酸中通入二氧化硫，產(chǎn)物為硫單質(zhì)與水，酸性減弱；恰好完全反應時無酸性物質(zhì)，故此時pH最大，繼續(xù)通入二氧化硫酸性又增強，原因是二氧化硫與水反應生成亞硫酸。 【例3】　已知H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI，將0.1molCl2通入100mL含等物質(zhì)的量的HI與H2SO3的混合溶液中，有一半的HI被氧化，則下列說法正確的是(　　) A．物質(zhì)的還原性：HI＞H2SO3＞HCl B．HI與H2SO3的物質(zhì)的量濃度為0.6molL－1 C．通入0.1molCl2發(fā)生反應的離子方程式為：5Cl2＋4H2SO3＋2I－＋4H2O===4SO＋I2＋10Cl－＋16H＋ D．若再通入0.05molCl2，恰好能將HI和H2SO3完全氧化 【解析】　根據(jù)反應H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI可知還原性H2SO3＞HI，因此通入Cl2將一半HI氧化則意味著H2SO3已經(jīng)全部被氧化，設HI與H2SO3的物質(zhì)的量均為x，由電子得失守恒列式：0.1mol2＝0.5x1＋x(6－4)，求得x＝0.08mol，即HI與H2SO3的物質(zhì)的量濃度為0.8molL－1，故B錯誤；A中還原性順序不符合所給已知條件，H2SO3＞HI，故A錯誤；由前述計算可知，0.1molCl2可將0.08molH2SO3和0.04molHI氧化，總反應的離子方程式為5Cl2＋4H2SO3＋2I－＋4H2O===4SO＋I2＋10Cl－＋16H＋，C正確；還剩余HI0.04mol，將其氧化只需通入0.02molCl2即可，D錯誤。 【答案】　C 【提煉】　此題綜合考查了氧化還原反應規(guī)律和離子反應，同時也涉及定量計算，解題的關鍵在于明確兩種還原劑被氧化的先后順序，然后再根據(jù)相關量的關系列式計算出H2SO3和HI的濃度。在給定量書寫離子方程式的過程中，可以根據(jù)相對量將少量物質(zhì)定為“1 mol”，若少量物質(zhì)有兩種或兩種以上離子參加反應，則參加反應離子的物質(zhì)的量之比與物質(zhì)組成之比相符，依據(jù)少量物質(zhì)中離子的物質(zhì)的量，確定過量物質(zhì)中實際參加反應的離子的物質(zhì)的量。在此題中，可以直接將H2SO3和I－參與反應2∶1的物質(zhì)的量之比確定，然后根據(jù)氯氣的量確定兩個還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比。 【例4】　化合物A中含有三種元素，3.68gA在氧氣中充分煅燒后生成1.28gB、1.60gC和氣體D。物質(zhì)A～H存在如下轉(zhuǎn)化關系。已知B是一種紅色固體單質(zhì)，C是金屬氧化物，D是非金屬氧化物，E、F、G是鹽。 請回答： (1)檢驗氣體D的實驗方法：________________________________________________________________________。 (2)寫出B與H濃溶液反應的化學方程式：________________________________________________________________________。 (3)化合物A的化學式：______________。 【解析】　B是一種紅色固體單質(zhì)，則B為Cu，Cu通常只能溶解于熱的濃硫酸、濃硝酸或稀硝酸，其中H中含有SO，則H為硫酸；Cu溶解于濃硫酸生成E為CuSO4，C是金屬氧化物，溶解于稀硫酸，生成的鹽能溶解Cu生成CuSO4和另外一種鹽F，則C為Fe2O3，G為Fe2(SO4)3，F(xiàn)為FeSO4；D是非金屬氧化物，與H2O2反應生成硫酸，則D為SO2。(1)SO2有漂白性和還原性，可將氣體通入品紅溶液，紅色褪去，加熱溶液，溶液紅色恢復，即是SO2氣體。(2)Cu與濃硫酸發(fā)生反應的化學方程式為Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(3)3.68gA在氧氣中充分煅燒后生成1.28gCu、1.60gFe2O3和氣體SO2，則A中含有的n(Cu)＝0.02mol，n(Fe)＝0.02mol，n(S)＝0.04mol，Cu、Fe、S的原子數(shù)目之比為0.02mol∶0.02mol∶0.04mol＝1∶1∶2，則化合物A的化學式為FeCuS2。 【答案】　(1)將氣體通入品紅溶液，紅色褪去，加熱溶液，溶液紅色恢復，即是SO2氣體 (2)Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O (3)FeCuS2 【提煉】　此類題的解答一般有以下步驟：思維起點的選擇：思維起點是指開始時的思維指向、思維對象或思維角度，推斷題中的思維起點應是最具有特征的某個條件(包括文字敘述或某個變化過程)；思維過程的展開：解題者在確定思維起點的基礎上，利用題目所給信息，結(jié)合已有的化學知識和解題經(jīng)驗，不斷地縮小問題狀態(tài)與目標狀態(tài)的距離；思維過程的體驗：將上述思維過程的結(jié)果代入題中，檢查一下是否符合題中條件。推斷圖中的特征反應現(xiàn)象常見的有：(1)焰色反應：Na＋(黃色)、K＋(紫色)；(2)使品紅溶液褪色的氣體：SO2(加熱后又恢復紅色)、Cl2(加熱后不恢復紅色)；(3)白色沉淀Fe(OH)2置于空氣中最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色[Fe(OH)3]；(4)在空氣中變?yōu)榧t棕色：NO；(5)氣體燃燒呈蒼白色：H2在Cl2中燃燒；在空氣中點燃呈藍色：CO、H2、CH4；(6)使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍：NH3；(7)空氣中出現(xiàn)白煙：NH3與酸性氣態(tài)物質(zhì)(或揮發(fā)性酸如鹽酸、硝酸)反應等。 【例5】　焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的抗氧化劑，在空氣中，受熱時均易分解。實驗室制備少量Na2S2O5的方法：在不斷攪拌下，控制反應溫度在40℃左右，向Na2CO3過飽和溶液中通入SO2，實驗裝置如圖所示： 當溶液pH約為4時，停止反應。在20℃靜置結(jié)晶，生成Na2S2O5的化學方程式為2NaHSO3===2Na2S2O5＋H2O。 (1)溫度為40℃時，SO2與Na2CO3過飽和溶液反應的離子方程式為________________________________________________________________________。 (2)裝置Y的作用是________________________________。 (3)實驗制得的Na2S2O5固體中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4，其可能的原因是________________________________________________________________________。 【解析】　(1)SO2與Na2CO3溶液反應生成NaHSO3和CO2，根據(jù)原子守恒、電荷守恒，可得反應的離子方程式為2SO2＋CO＋H2O===2HSO＋CO2。(2)在裝置X中發(fā)生反應制取Na2S2O5；由于SO2是大氣污染物，因此最后Z裝置的NaOH溶液是尾氣處理裝置，防止SO2造成大氣污染。由于二氧化硫易溶于水，因此裝置Y的作用是防止倒吸。(3)實驗制得的Na2S2O5固體中常含有一定量的Na2SO3和Na2SO4，可能的原因是在制備過程中Na2S2O5分解生成了Na2SO3，而Na2SO3易被空氣中的氧氣氧化生成Na2SO4，故有這兩種雜質(zhì)。 【答案】　(1)2SO2＋CO＋H2O===2HSO＋CO2 (2)防止倒吸 (3)在制備過程中Na2S2O5分解生成了Na2SO3，Na2SO3又被氧化生成Na2SO4 【提煉】　本題主要是考查物質(zhì)制備實驗方案設計與評價，明確物質(zhì)的性質(zhì)和實驗原理是解答的關鍵，解答此類綜合性實驗設計與評價題的基本流程：原理→反應物質(zhì)→儀器裝置→現(xiàn)象→結(jié)論→作用意義→聯(lián)想。具體分析為：(1)實驗是根據(jù)什么性質(zhì)和原理設計的？實驗的目的是什么？(2)所用各物質(zhì)名稱、狀態(tài)、代替物(根據(jù)實驗目的和相關的化學反應原理，進行全面的分析比較和推理，并合理選擇)；(3)有關裝置：性能、使用方法、適用范圍、注意問題、是否有替代裝置可用、儀器規(guī)格等；(4)有關操作：技能、操作順序、注意事項或操作錯誤的后果；(5)實驗現(xiàn)象：自下而上，自左而右全面觀察；(6)實驗結(jié)論：直接結(jié)論或?qū)С鼋Y(jié)論。實驗方案的設計要點及評價角度：(1)設計要點：實驗方案的設計要明確以下要點：①題目有無特殊要求；②題給的藥品、裝置的數(shù)量；③注意實驗過程中的安全性操作；④會畫簡單的實驗裝置圖；⑤注意儀器的規(guī)格；⑥要防倒吸、防爆炸、防燃燒、防暴沸、防氧化、防吸水，冷凝、冷卻、水浴加熱時采取相應措施；⑦同一儀器在不同位置的相應作用等；⑧要嚴格按照“操作(實驗步驟)＋現(xiàn)象＋結(jié)論”的格式敘述。(2)評價角度：①操作可行性評價：實驗原理是否科學、合理，操作是否簡單、可行，基本儀器的使用、基本操作是否正確；②經(jīng)濟效益評價：原料是否廉價、轉(zhuǎn)化率是否高，產(chǎn)物產(chǎn)率是否高；③環(huán)保評價：原料是否對環(huán)境有污染，產(chǎn)物是否對環(huán)境有污染，污染物是否進行無毒、無污染處理。