专题4 硫与环境保护 总结提升（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（苏教版2019）

专题4 硫与环境保护 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 考点一　常见气体的制备、净化和收集 1．气体的制备装置 依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类： 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S (3)固体＋液体(不加热)→气体 发生装置 制备气体 选择合适的试剂和装置能制取中学化学中常见的气体，如O2(MnO2、H2O2溶液)、Cl2(KMnO4、浓盐酸)、SO2(Na2SO3、较浓硫酸)、H2S(FeS、稀硫酸)、CO2(CaCO3、盐酸) 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 2．气体的除杂方法 (1)除杂试剂选择的依据 主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。 (2)除杂原则 ①不损失主体气体； ②不引入新的杂质气体； ③在密闭装置内进行； ④先除易除的杂质气体。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S (3)气体的干燥、净化装置 当CO2中混有O2杂质时，应选用装置Ⅳ除O2，除杂试剂是Cu网。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 3．气体的收集方法 收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的气体(举例) 排水法 难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体 O2、H2、CO等 排空 气法 向上排空气法 密度大于空气且不与空气中的成分反应 Cl2、SO2、CO2等 向下排空气法 密度小于空气且不与空气中的成分反应 H2、NH3等 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 4．尾气处理的原因、方法及装置 (1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。 (2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。 (3)尾气处理装置(见图a、b、c) 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S ①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用装置b。 ②制取CO时，尾气处理可采用装置a、c。 ③制取H2时，尾气处理可采用装置a、c。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 有气体参与的实验中的注意事项 (1)操作顺序问题 与气体有关的实验操作顺序： 装置选择与连接⇨气密性检查⇨装入固体试剂⇨加入液体试剂⇨按程序实验⇨拆卸仪器 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S (2)加热操作要求 ①使用可燃性气体(如H2、CO、CH4等)，先用原料气赶走系统内的空气，再点燃酒精灯加热，以防止爆炸。 ②制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如H2还原CuO的实验)，反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气至装置冷却。 (3)尾气处理方法 有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃的方法处理，不能直接排放。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 【例1】 实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示： (1)实验室可以用装置B或C制取氧气： ①如果用装置B，通常使用的试剂是_________________________； ②如果用装置C，通常使用的试剂是______________________； 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S ③检查装置B气密性的操作方法是___________________________ ________________________________________________________________。 (2)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列性质与收集方法无关的是____(填标号，下同)。 a．密度　b．颜色　c．溶解性　d．热稳定性 e．与氧气反应 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S (3)若用装置A与装置D(部分夹持装置略)相连制取并收集气体X，则X可能是下列气体中的________。 a.CO2　b．H2　c．Cl2 ①写出装置A中发生反应的离子方程式：_______________________ _______________________________________________________________。 ②装置D中烧杯中应盛放____________，目的是________________ _________________________________________________________________。 ③若要收集干燥纯净的气体X，上述装置应如何改进：____________。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 答案：(1)①氯酸钾和二氧化锰　②过氧化氢溶液和二氧化锰　③连接一段导气管并将其插入水中，用酒精灯微热或用手捂住试管，当导管口有气泡产生时，停止加热或松开手，冷却后，在导管里回升一段水柱，且保持一段时间不下降，则说明装置B气密性良好 (2)bd 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： (1)①如果用装置B，实验室常用氯酸钾与二氧化锰在加热条件下分解制备氧气；②如果用装置C，反应不需要加热，则可以用过氧化氢溶液在二氧化锰作催化剂条件下分解制备氧气；③检查装置B气密性是否良好的操作方法是连接一段导气管并将其插入水中，用酒精灯微热或用手捂住试管，当导管口有气泡产生时，停止加热或松开手，冷却后，在导管里回升一段水柱，且保持一段时间不下降，则说明装置B气密性良好。(2)选择收集气体的方法可依据气体的密度、溶解性和是否与氧气反应等性质，如气体与氧气反应则只能用排水法收集，气体是否有颜色、气体 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： 的热稳定性与选择收集气体的方法无关。(3)装置A与D连接是利用向上排气法收集气体；吸收装置是用液体吸收气体；制取CO2时不需要加热，也不必处理尾气；H2不能用向上排空气法收集，且处理尾气时一般采用点燃的方法，故X可能是Cl2。①装置A中二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气、氯化锰和水。②装置D中连接烧杯的目的是用来吸收尾气，防止污染空气，实验室一般用NaOH溶液吸收多余的Cl2。③生成的氯气中含氯化氢气体和水蒸气，通过饱和食盐水除去HCl，通过浓硫酸除去水蒸气，若要收集干燥纯净的气体X，应在盛有浓硫酸的洗气瓶前加一个装有饱和食盐水的洗气瓶。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 考点二　含硫物质之间的转化 (1)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的。 如： 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 反应②、③、④的化学方程式分别为 ②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O； ③Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑； ④Na2SO3＋H2O＋SO2===2NaHSO3。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S (2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S D 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 【例3】 焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题： (1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程反应的化学方程式：_____________________________________ ______________________________________________________________。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺如图所示： ①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。 ②工艺中加入Na2CO3固体并再次充入SO2的目的是_______________________________________________________________。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 答案：(1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O (2)①NaHSO3　②得到NaHSO3过饱和溶液 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 1．为了探究SO2的相关性质，某同学用如图所示的装置做了实验。下列有关实验的描述正确的是(　　) D 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S A．湿润的紫色石蕊试纸先变红后褪色 B．品红试纸褪色，体现了SO2的氧化性 C．FeCl3溶液浸湿的试纸变色，淀粉碘溶液褪色体现了SO2的漂白性 D．气球的作用是收集多余的尾气，防止污染空气 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： 二氧化硫不能漂白酸碱指示剂，湿润的紫色石蕊试纸变红后不褪色，A错误；二氧化硫与品红化合为无色物质，二氧化硫表现漂白性，B错误；铁离子将二氧化硫氧化为硫酸根离子，自身被还原为亚铁离子，FeCl3溶液浸湿的试纸变色，碘、二氧化硫、水反应生成HI与硫酸，溶液蓝色褪去，体现了SO2的还原性，C错误；二氧化硫有毒，直接排放会污染空气，气球的作用是收集多余的尾气，防止污染空气，D正确。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 2．已知：①Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑；②Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，下列说法不正确的是(　　) A．浓硫酸和稀硫酸均有氧化性，所以硫酸是氧化性酸 B．过量的Zn在浓硫酸中反应可得SO2和H2 C．Zn与稀硫酸反应的氧化产物是ZnSO4 D．不管是浓硫酸还是稀硫酸，若反应过程中被还原的H2SO4物质的量相等，则生成气体的物质的量相等 A 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： 从反应的化学方程式知浓硫酸和稀硫酸均有氧化性，但稀硫酸不是氧化性酸，A错误；过量的Zn在浓硫酸中反应先生成SO2，硫酸变稀后生成H2，B、C正确；Zn分别与浓硫酸和稀硫酸的反应中，有1 mol H2SO4被还原时分别生成1 mol SO2和1 mol H2，D正确。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 3. 实验室Cu与浓硫酸反应的实验装置改进如图(加热装置略)。下列说法错误的是(　　) A．装置乙用于检验SO2 B．U形管中可放置生石灰，以吸收SO2防止污染空气 C．伸入或者上提铜丝，可以控制反应的发生和停止 D．实验结束后，立即将4～5 mL水加入试管甲，观察溶液颜色 D 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： 铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，二氧化硫具有漂白性，能够使品红溶液褪色，所以装置乙用于检验SO2，A正确；二氧化硫有毒，不能直接排放到空气中，二氧化硫能够与氧化钙反应生成亚硫酸钙，所以U形管中可放置生石灰，以吸收SO2防止污染空气，B正确；伸入或者上提铜丝，可以控制铜丝是否与浓硫酸接触，可以控制反应的发生和停止，C正确；实验结束后，溶液中剩余浓硫酸，加入水稀释浓硫酸，会产生大量的热，造成酸液飞溅伤人，D错误。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 4．硫酸钙是一种用途非常广泛的产品，可用于生产硫酸、漂白粉等一系列物质，转化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) D A．SO2、SO3均是酸性氧化物 B．除去与水的反应，图示转化反应均为氧化还原反应 C．不用化学试剂就可鉴别浓硫酸和稀硫酸 D．生石膏的主要成分是亚硫酸钙，熟石膏的主要成分是硫酸钙 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： SO2、SO3均能与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，A正确；除去与水的反应外，其他反应均有元素的化合价发生变化，均为氧化还原反应，B正确；可以用玻璃棒分别蘸两种物质在纸上写字鉴别浓稀硫酸，C正确；生石膏为CaSO4·2H2O，熟石膏为2CaSO4·H2O，D错误。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 5．H2S是一种大气污染物。干法氧化铁脱硫是目前除去煤气中H2S的常用方法，其原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) C A．硫单质为淡黄色固体 B.脱硫反应为3H2S＋Fe2O3·H2O===Fe2S3·H2O＋3H2O C．再生过程中，硫元素被还原 D．在SO2＋2H2S===3S＋2H2O的反应中，氧化产物与还原产物物质的量之比为2∶1 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： 硫单质是淡黄色的固体，A正确；依据图示可知脱硫过程：H2S与Fe2O3·H2O反应生成Fe2S3·H2O和H2O，反应的化学方程式为3H2S＋Fe2O3·H2O===Fe2S3·H2O＋3H2O，B正确；再生过程中硫元素化合价升高，发生氧化反应被氧化，C错误；SO2中S的化合价由＋4降低为0，为氧化剂；H2S中S的化合价由－2升高到0，为还原剂，则S单质既是氧化产物又是还原产物，由硫原子守恒及反应可知，2 mol还原剂被氧化生成2 mol氧化产物，1 mol氧化剂被还原生成1 mol还原产物，所以氧化产物与还原产物的物质的量之比为2 mol∶1 mol＝2∶1，D正确。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 6．绿矾(FeSO4·7H2O)是自然界存在的一种矿石，翠绿如宝石，很早就引起人们的重视。 材料一　《唐本草》和《天工开物》等古籍都记载中国很早就能焙烧绿矾制备铁红(主要成分是Fe2O3)。铁红颜色鲜艳，稳定无毒，是中国传统红色颜料的重要着色剂。 材料二　公元8世纪，阿拉伯炼金家查比尔曾提出，把绿矾焙烧可以蒸馏出“矾精”，它具有比较大的溶解力。绿矾焙烧是一种生产硫酸的古老方法。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S (1)某研究性学习小组的同学用如图所示实验装置对绿矾的焙烧反应进行探究。 ①实验过程中，装置A玻璃管中可观察到的实验现象是_______________________________________________________________。 ②装置C的作用是________________________。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S ③该小组学生设计如下实验方案验证“矾精”是硫酸：取U形管中的溶液少许于试管中，滴入______(填试剂名称)，溶液呈红色，说明“矾精”中含有H＋；检验“矾精”中含有 的方法是_____________________ _______________________________________________________________。 (2)某工厂计划用绿矾焙烧工艺生产高纯度铁红(Fe2O3)160 kg，计算理论上所需绿矾的质量，写出计算过程。 _______________________________________________________________ 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： (1)①焙烧绿矾制备铁红(主要成分是Fe2O3)，实验过程中，装置A玻璃管中可观察到的实验现象是绿色晶体变红棕色粉末； ②在空气中加热绿矾，会生成二氧化硫，二氧化硫会污染空气，不能任意排放，所以装置C的作用是吸收二氧化硫，防止污染空气； 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 7．(2023·广东卷，改编)按图装置进行实验。将稀硫酸全部加入Ⅰ中的试管，关闭活塞。下列说法正确的是(　　) C 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 8．(2023·辽宁卷，节选)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。 我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700 ℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、________和________(填化学式)。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 答案：CuO　SO3 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 9. 某同学用如图装置(夹持装置略)探究铜丝与 过量浓硫酸的反应。 回答下列问题： (1)铜与浓硫酸反应的化学方程式为__________________。 (2)装置B中观察到的现象为______________________________。 (3)装置C中应加入的试剂为________，倒置漏斗的作用是______________________________________________________________。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S (4)与向浓硫酸中直接加入铜片相比，该装置用可上下移动的铜丝，优点是____________________________________________________。 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 解析： 专题4 硫与环境保护 化学 必修 第一册 S 谢谢观看！ (1)固体＋固体气体 发生装置 制备气体 O2、NH3等 (2)固体＋液体(或液体＋液体)气体 发生装置 制备气体 Cl2、SO2等 类型 液体干燥剂 固体干燥剂 固体，加热 装置 　 常见试剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水氯化钙、碱石灰等 除杂试剂Cu、CuO等 (3)c　①MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O　②NaOH溶液　吸收尾气Cl2，防止污染空气　③在盛有浓硫酸的洗气瓶前加一个装有饱和食盐水的洗气瓶 【例2】 海水中主要含有Na＋、K＋、Mg2＋、Ca2＋、Cl－、Br－、SO、HCO、CO等离子，火力发电时排放的烟气可用海水脱硫，其工艺流程如图所示， 下列说法错误的是(　　) A．海水pH约为8的原因主要是天然海水含CO、HCO B．吸收塔中发生的反应有SO2＋H2O⇌H2SO3 C．氧化主要是氧气将HSO、SO、H2SO3氧化为SO D．经稀释“排放”出的废水中，SO浓度与海水相同 答案：(1)①绿色晶体变红棕色粉末　②吸收尾气SO2，防止污染环境　③紫色石蕊试液　取冷却液少许于试管中，滴加稀盐酸，没有明显现象，再加入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成，说明含有SO (2)利用铁原子守恒得：m(绿矾)＝×2×M(绿矾)＝×2×278 g·mol－1＝556 kg，故理论上所需绿矾的质量为556 kg。 ③检验氢离子用紫色石蕊试液，溶液变红色，检验“矾精”中含有SO的方法是取冷却液少许于试管中，滴加稀盐酸，没有明显现象，再加入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成，说明含有SO。 已知：Ⅰ中试管内发生反应S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O。 A．Ⅰ中试管内的反应，体现H＋的氧化性 B．Ⅱ中品红溶液褪色，体现SO2的还原性 C．在Ⅰ和Ⅲ的试管中，都出现了浑浊现象 D．撤掉水浴，重做实验，Ⅳ中红色更快褪去 Ⅰ中试管内发生反应S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O ，氢元素化合价不变，H＋不体现氧化性，A错误；Ⅱ中品红溶液褪色，体现SO2的漂白性，B错误；Ⅰ中试管内发生反应S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O，Ⅲ中试管内发生反应2S2－＋3SO2===3S↓＋2SO，Ⅰ和Ⅲ的试管中都出现了浑浊现象，C正确；撤掉水浴，重做实验，反应速率减小，Ⅳ中红色褪去的速率减小，D错误。 根据图示的热重曲线所示，起始时有2.5 mg CuSO4·5H2O，所含结晶水的质量为0.9 mg，600 ℃左右时固体剩余1.6 mg，为CuSO4，在700 ℃左右出现两个吸热峰，说明此时CuSO4发生热分解反应，至800 ℃左右时固体剩余0.8 mg，为CuO，则该过程的气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现反应的化学方程式为3CuSO43CuO＋2SO2↑＋SO3↑＋O2↑。 答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　 (2)品红溶液褪色　(3)NaOH溶液　防倒吸 (4)可随时控制反应的发生和停止 (1)铜与浓硫酸反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 (2)SO2能使品红溶液褪色。 (3)装置C的作用是防止二氧化硫污染空气，可用NaOH溶液吸收，倒置漏斗的作用是为防止倒吸。 (4)该装置的优点是可随时控制反应的发生和停止。 $$