2025届高三化学二轮复习 讲义　硫酸含硫物质的转化

硫酸　含硫物质的转化 复习目标　1.了解硫酸的主要性质，认识硫酸在生产中的应用和对生态环境的影响。2.掌握多硫酸盐的主要性质及应用。3.能从物质类别、元素价态的角度分析、预测相关物质的性质及转化路径。 知识点一　硫酸　硫酸根离子的检验 1.硫酸的物理性质 (1)纯硫酸是一种无色油状液体，沸点高，难挥发。 (2)溶解性：浓H2SO4与水以任意比互溶，溶解时可放出大量的热。 (3)浓硫酸的稀释方法：将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。 2.稀硫酸的化学性质 硫酸是二元强酸，稀硫酸具有酸的通性，概括如下。 (1)能使紫色石蕊溶液变红。 (2)能与活泼金属(如Zn、Fe等)反应产生H2。 (3)能与碱、碱性氧化物反应生成盐和水，如①与Ba(OH)2反应：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O；②与MgO反应：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。 (4)能与弱酸的盐反应，如与Na2SO3反应：SO＋2H＋===H2O＋SO2↑。 3.浓硫酸的特性 　 下列有关硫酸的实验或用途中用了硫酸的哪些性质？ (1)用浓硫酸作干燥剂干燥CO、SO2、Cl2等气体： __________________________________________________________________。 (2)分别用浓硫酸与NaCl(s)、NaNO3(s)反应制取HCl、HNO3：__________________________________________________________________。 (3)用铝或铁制容器贮存或运输浓硫酸： ___________________________。 (4)工业上用硫酸与磷酸钙反应制取磷酸： ________________________________。 (5)实验室用铜与浓硫酸反应制取SO2： ______________________________。 (6)实验室用甲酸与浓硫酸作用制取CO：HCOOHCO＋H2O：__________________________________________________________________。 (7)浓硫酸与蔗糖制取“黑面包”的实验： ______________________________。 4.重要的硫酸盐 皓矾 ZnSO4·7H2O 生石膏 CaSO4·2H2O 熟石膏 2CaSO4·H2O 钡餐(重晶石) BaSO4 胆矾(蓝矾) CuSO4·5H2O 绿矾(皂矾或青矾) FeSO4·7H2O 芒硝(朴硝或皮硝) Na2SO4·10H2O 明矾 KAl(SO4)2·12H2O 莫尔盐 (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 5.硫酸根离子的检验 (1)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)。 (2)先加稀盐酸的目的是___________________________________________， 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↓。 　 有一瓶Na2SO3溶液，试设计实验探究Na2SO3的氧化程度。 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ (一)硫酸的性质与硫酸根离子的检验 1.(2024·扬州中学期初模拟)某同学设想用如图装置来验证浓硫酸的某些性质，其中不能达到实验目的的是(　　) A B C D 实验 目的 吸水性 脱水性 溶解放热 强氧化性 实验 装置 2.化学小组用如图装置探究铜与浓硫酸的反应，过程中观察到，试管内壁有淡黄色固体，液面上方铜丝变黑，溶液中有白色(灰白色)固体生成。将铜丝抽至脱离溶液，继续加热，保持沸腾状态，淡黄色固体消失。将变黑的铜丝置于稀硫酸中，黑色物质不溶解。下列说法错误的是(　　) A.实验过程中观察到石蕊溶液变红后不褪色 B.试管中白色(灰白色)固体为无水硫酸铜 C.铜丝上的黑色物质为氧化铜 D.淡黄色固体消失的原因是硫酸蒸气将固体硫氧化 3.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 硫酸根离子检验的三大误区 误区1：只加可溶性钡盐，而不酸化 将导致CO、PO、SO等干扰离子判断成SO。因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀 误区2：误将Ag＋判断成SO 如向待测液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀，再加稀盐酸白色沉淀不溶解便断定含SO。其错误是未注意溶液中不含SO，而含Ag＋时也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色) 误区3：误将SO判断成SO 如先用稀硝酸酸化，再加入BaCl2溶液或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在酸性环境中具有强氧化性，将SO氧化成SO而产生干扰 (二)木炭和浓硫酸反应产物的检验 4.某化学兴趣小组为检验木炭和浓硫酸反应生成的产物，设计如图装置，请回答： (1)盛装浓硫酸的仪器的名称是___________________________________________； 盛装木炭粉的仪器的名称是__________________________。 (2)上述装置接口的连接顺序为a→____________________________。 (3)写出木炭和浓硫酸发生反应的化学方程式________________________。 (4)U形管中现象是___________________________________________，证明产物中有________(填化学式)。 (5)酸性KMnO4溶液的作用是__________________________________________________________________。 (6)澄清石灰水的作用是__________________________________________________________________。 (7)写出SO2与H2S反应的化学方程式____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 检验SO2和CO2同时存在的一般流程 SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，检验二者同时存在的一般流程如下： 流程设计 选用试剂 品红 溶液 酸性KMnO4 溶液 品红 溶液 澄清 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，但不褪成无色。 知识点二　含硫物质之间的转化 1.厘清硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系 　 S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间是否能发生氧化还原反应？ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2.相同价态硫的化合物之间的转化关系 (1)＋4价硫的化合物之间的转化 写出①的离子方程式： ___________________________________________； 写出②的离子方程式： ___________________________________________； 写出③的化学方程式： ___________________________________________； 写出④的化学方程式： ________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)－2价硫的化合物之间的转化 氢硫酸(H2S)是二元酸，与酸式盐(NaHS)、正盐(Na2S)之间的转化关系，跟H2SO3、亚硫酸氢盐、亚硫酸盐之间的转化关系相似。 ①写出硫氢化钠(NaHS)与NaOH反应的离子方程式：__________________________________________________________________。 ②写出NaHS与HCl反应的离子方程式：____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 3.不同价态含硫物质的转化 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：H2SSSO2SO3 ③④⑤反应的化学方程式分别为 ③___________________________________________； ④___________________________________________； ⑤__________________________________________________________________。 　 (1)写出以H2S为起始反应物，生成H2SO4的系列转化关系与条件 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ (2)写出符合ABCD转化关系的物质及流程。 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ (一)含硫物质的性质与变化 1.(2023·南通三模)硫循环在生态系统的诸多领域具有重要意义。在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是(　　) A.工业制酸：FeS2SO3 B.火山喷发：H2SSO2 C.尾气吸收：SO2Na2SO4 D.酸雨侵蚀：H2SO4H2S 2.(2024·湛江一中开学考试)硫及其化合物的“价—类二维图”体现了化学变化之美。下列有关说法错误的是(　　) A.硫在过量的氧气中燃烧只能生成X，不可能生成Y B.X通入BaCl2溶液中，不会有白色沉淀生成 C.H2S与X反应的还原产物和氧化产物的物质的量之比为1∶2 D.N可由其相应单质在加热条件下化合生成 3.(2023·南通如皋一模)含硫矿物是多种化工生产的原料，主要有硫磺、黄铁矿(FeS2)、辉铜矿(Cu2S)、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、绿矾(FeSO4·7H2O)、胆矾(CuSO4·5H2O)、重晶石(BaSO4)等。下列硫酸盐性质与用途具有对应关系的是(　　) A.KAl(SO4)2·12H2O能水解形成胶体，可用作净水剂 B.FeSO4具有还原性，可作治疗贫血药剂 C.CuSO4水溶液呈酸性，可用作杀菌剂 D.BaSO4难溶于水，可用于制取BaS (二)含硫物质转化及其应用 4.(2023·扬州中学期中)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其转化如图所示。下列说法错误的是(　　) A.过程①中，生成 CuS 的反应为 H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋ B.过程②中，发生反应的离子方程式为S2－＋2Fe3＋===S＋2Fe2＋ C.过程中，体现出氧化性：O2>Fe3＋>S D.反应前后n(Fe3＋)不变，当有1 mol硫生成时，消耗0.5 mol O2 5.某烟气中含N2、O2、SO2等气体，以FeSO4催化氧化处理其中的SO2，部分流程如图1所示。实验开始时需向“脱硫”装置中加入一定量的FeSO4溶液，并加入适量铁粉。保持其他条件相同，吸收液的起始温度对脱硫率和吸收液pH的影响如图2所示： 已知：i.“脱硫”时发生的主要反应有2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4。反应过程中Fe2＋作催化剂，发生 Ⅰ 和 Ⅱ 两个反应，其中反应 Ⅰ 为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O ii.当溶液的pH约为5.4时，有利于SO2的脱除。 下列说法不正确的是(　　) A.为提高SO2的脱除率，烟气通入的速率不宜过快 B.反应Ⅱ为SO2＋2Fe3＋＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SO C.温度大于60 ℃时脱硫率下降，原因是H2SO4受热分解为SO2 D.“脱硫”后溶液pH约为5.5，原因是加入的Fe将H2SO4转化为FeSO4 1.(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。 下列关于该过程的分析不正确的是(　　) A.过程①白色固体变黑，主要体现了浓硫酸的脱水性 B.过程②固体体积膨胀，与产生的大量气体有关 C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体，体现了浓硫酸的酸性 D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂 2.(2023·广东卷)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(　　) 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 3.(2021·天津卷)关于反应H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋SO2↑＋H2O所涉及的物质，下列说法错误的是(　　) A.H2SO4在该反应中为氧化剂 B.Na2SO3容易被空气中的O2氧化变质 C.Na2SO4是含有共价键的离子化合物 D.SO2是导致酸雨的主要有害污染物 4.(2021·辽宁卷)含S元素的某钠盐a能发生如图转化。下列说法错误的是(　　) A.a可能为正盐，也可能为酸式盐 B.c为不溶于盐酸的白色沉淀 C.d为含极性键的非极性分子 D.反应②中还可能生成淡黄色沉淀 5.(2020·浙江7月选考)某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验，如图。实验中观察到的现象有：蒸馏烧瓶内有白雾，烧杯中出现白色沉淀。 请回答： (1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是__________________________________________________________________。 (2)烧杯中出现白色沉淀的原因是_______________________________________。 硫酸　含硫物质的转化 知识点一 自主梳理 3.钝化　C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 5.(2)排除CO、SO、Ag＋等离子的干扰　 微思考 1.(1)浓硫酸的吸水性　(2)沸点高　(3)浓硫酸的强氧化性　(4)硫酸的强酸性　(5)浓硫酸的酸性、强氧化性　(6)浓硫酸的脱水性 (7)浓硫酸的脱水性 2.取样品溶液于试管中，加入过量BaCl2溶液，过滤，然后向沉淀中滴入过量稀盐酸，若沉淀全部溶解，则Na2SO3未被氧化；若沉淀部分溶解，则Na2SO3部分被氧化；若沉淀不溶解，则Na2SO3全部被氧化。 对点练通 1.D　[A项中由于分子是在不断运动着的，故玻璃罩内空气中的水蒸气不断地被浓硫酸吸收，导致左侧烧杯中的水不断挥发，最后左侧烧杯内的液体量明显少于右侧烧杯内的液体量，能达到实验目的；B项中滤纸片沾上浓硫酸后，很快会因脱水而变黑，能达到实验目的；C项中浓硫酸滴到小试管内的水中，放出的热量会使锥形瓶内气体压强增大，U形管内液面出现左低右高的现象，能达到实验目的；D项中因常温下铜片与浓硫酸不反应，无法判断浓硫酸是否表现出强氧化性，不能达到实验目的。] 2.C　[反应生成的SO2能使石蕊溶液变红但不能使石蕊溶液褪色，A正确；浓硫酸具有吸水性，所以白色固体是无水CuSO4，B正确；CuO能溶于稀硫酸，而黑色固体不溶于稀硫酸，所以黑色物体不是CuO，C错误；淡黄色固体是S，浓硫酸具有强氧化性能将S氧化为SO2，D正确。] 3.C　[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，亚硫酸根离子被硝酸氧化为硫酸根离子，沉淀也是硫酸钡；C项，所得沉淀可能是氯化银；D项，先加过量盐酸无明显现象，再加氯化钡产生的白色沉淀一定是硫酸钡。] 4.(1)分液漏斗　圆底烧瓶 (2)a→d→e→b→c→f 或a→e→d→b→c→f (3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (4)固体由白色变为蓝色　H2O (5)除去反应产物中的SO2 (6)检验反应产物是否有CO2 (7)SO2＋2H2S===3S＋2H2O 解析　(1)盛装浓硫酸的仪器是分液漏斗，盛装木炭粉的仪器为圆底烧瓶；(2)装置接口的连接顺序为a→d→e→b→c→f 或a→e→d→b→c→f；(3)浓硫酸与木炭反应生成SO2、CO2、H2O，化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；(4)U形管装无水硫酸铜，若白色固体变蓝则证明有水蒸气；(5)酸性KMnO4溶液的作用是除去反应产物中的SO2；(6)澄清石灰水的作用是检验反应产物是否有CO2；(7)SO2与H2S反应生成单质硫和水，化学方程式为SO2＋2H2S===3S＋2H2O。 知识点二 自主梳理 2.(1)HSO＋H＋===SO2↑＋H2O　HSO＋OH-===SO＋H2O　2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O　Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3　(2)①HS-＋OH-===H2O＋S2-　②HS-＋H＋===H2S↑ 3.③2SO2＋O22SO3　④S＋H2H2S　⑤SO2＋2H2S===3S＋2H2O 微思考 1.不能　同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应。 2.(1) (2)①硫元素：S(或H2S)SO2SO3H2SO4。 ②氮元素：N2(或NH3)NONO2HNO3。 ③钠元素：NaNa2ONa2O2NaOH。 ④碳元素：CCOCO2H2CO3。 对点练通 1.B　[FeS2与O2高温煅烧只能生成SO2，不能转化为SO3，A项不符合题意；H2S经燃烧转化为SO2，B项符合题意；SO2与Na2CO3溶液发生非氧化还原反应，C项不符合题意；稀H2SO4与Fe反应生成FeSO4和H2，D项不符合题意。] 2.D　[A.硫在过量氧气中燃烧只能生成SO2，不可能生成SO3，A正确；B.X是SO2，SO2与溶液中的水反应产生H2SO3，由于盐酸的酸性大于亚硫酸的酸性，则SO2通入BaCl2溶液中，不会与BaCl2发生反应产生白色沉淀，B正确；C.在溶液中H2S与SO2发生的反应为2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，SO2中的＋4价硫得到电子被还原为S，SO2作氧化剂；H2S中的-2价硫失去电子被氧化产生S，H2S作还原剂，则还原产物和氧化产物的物质的量之比为1∶2，C正确；D.由图中元素的化合价及物质类别可知，M为CuSO4，CuSO4溶液与H2S反应生成的盐N为CuS，S单质的氧化性较弱，S与Cu在加热条件下化合只能生成Cu2S，不能生成CuS，D错误。] 3.A　[A.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在水中能形成Al(OH)3胶体，胶体能吸附水中杂质或色素形成沉淀，可用作净水剂，A符合题意；FeSO4中的亚铁离子能与血红蛋白结合，从而改善贫血症状，可作治疗贫血的药剂，与FeSO4具有还原性无对应关系，B不符合题意；C.CuSO4中铜离子为重金属离子，能使蛋白质变性，可用作杀菌剂，与CuSO4水溶液呈酸性无对应关系，C不符合题意；D.BaSO4可以和C在高温条件下反应生成BaS和CO，用于制取BaS，利用的是BaSO4的氧化性，与BaSO4难溶于水无对应关系，D不符合题意。] 4.B　[A.过程①中，是硫化氢和铜离子反应生成硫化铜和氢离子，则生成 CuS 的反应为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋，故A正确；B.过程②中是铁离子和硫化铜反应生成硫单质，铜离子和亚铁离子，其发生反应的离子方程式为CuS＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋Cu2＋，故B错误；C.过程中，氧气氧化亚铁离子变为铁离子，再根据CuS＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋Cu2＋，则氧化性顺序为O2>Fe3＋>S，故C正确；D.反应实质为2H2S＋O2===2H2O＋ 2S，则当反应前后n(Fe3＋)不变，当有1 mol硫生成时，根据方程式得到消耗0.5 mol O2，故D正确。] 5.C　[A.烟气通入的速率过快，反应物不能充分接触，会降低SO2的脱除率，故A正确；B.Fe2＋作催化剂，反应Ⅱ要消耗Fe3＋生成Fe2＋，故反应为SO2＋2Fe3＋＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SO，故B正确；C.温度升高气体的溶解度减小不利于SO2的脱除，故C错误；D.“脱硫”后溶液pH约为5.5，酸性减弱，硫酸被消耗，结合情景分析原因是加入的Fe将H2SO4转化为FeSO4，故D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$