第5章 第4讲 硫酸 含硫物质的转化(教用Word)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

第四讲　硫酸　含硫物质的转化 高考目标定位　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。 考点一　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 思考1　 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：　　　　　　　　　　　。 提示　(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、强氧化性 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排除CO、SO、Ag＋等离子的干扰，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↓。 思考2　 有一瓶Na2SO3溶液，试设计实验探究Na2SO3的氧化程度。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 提示　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；若沉淀一点也不溶解，则Na2SO3全部被氧化。 练一　硫酸的性质与硫酸根离子的检验 1．已知X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖粉末变黑。A与X反应的转化关系如图所示，其中反应条件及部分产物均已略去，则下列有关说法正确的是(　　) A．X使蔗糖变黑主要体现了X的吸水性 B．若A为单质铁，则足量A与X在室温下即可完全反应 C．若A为单质碳，则将C通入少量澄清石灰水中，一定可以观察到白色沉淀产生 D．工业上，B转化为D的反应条件为加热、常压、催化剂 答案　D 解析　X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖粉末变黑，则X为硫酸，D和水反应生成硫酸，则D是三氧化硫，B和氧气反应生成三氧化硫，则B是二氧化硫。由分析可知，X为硫酸、B为二氧化硫、D为三氧化硫；A.浓硫酸使蔗糖变黑的现象主要体现了浓硫酸的脱水性，故A错误；B.若A为铁，常温下，铁与浓硫酸反应生成致密的氧化物保护膜，发生钝化现象，所以铁不能完全溶解，故B错误；C.若A为碳单质，浓硫酸和碳在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，故C为二氧化碳，二氧化碳与少量的澄清石灰水生成可溶性的碳酸氢钙，故C错误；D.工业上，二氧化硫转化为三氧化硫的反应条件为400～500℃、常压、使用催化剂，故D正确；故选D。 2．利用如下实验研究浓硫酸的性质。 实验1：取2 g蔗糖放入大试管中，加2～3滴水， 再加入3 mL浓硫酸，搅拌，蔗糖变黑，同时将产生的气体通入酸性KMnO4溶液中，观察到KMnO4溶液褪色。 实验2：将一小片铜放入试管中再加入3 mL浓硫酸，加热，将产生的气体通入品红溶液中，观察到品红溶液褪色。将反应后的混合物溶于水，得到蓝色溶液。 下列说法正确的是(　　) A．“实验1” 只可以说明浓硫酸具有吸水性和强氧化性 B．“实验1”中产生的气体直接通入澄清石灰水可检验是否含CO2 C．“ 实验2”可以说明浓硫酸具有强氧化性和酸性 D．“实验1”和“实验2”的现象都说明SO2具有漂白性 答案　C 解析　A. “实验1” 中蔗糖变黑，可以说明浓硫酸具有吸水性、强氧化性和脱水性，故A错误；B.“实验1”中产生的气体含有CO2和SO2，需要先除去SO2再通入澄清石灰水检验是否含CO2，故B错误；C. “ 实验2”中铜片和浓硫酸反应生成SO2可以说明浓硫酸具有强氧化性，生成蓝色的铜盐说明有酸性，故C正确；D. “实验1”的现象说明SO2有还原性，“实验2”的现象说明SO2具有漂白性，故D错误；故答案为C。 3．下甲、乙、丙三位同学各设计了一个实验，结果各自都认为自己的试样中含有SO离子。 甲的实验为： (1)乙认为甲的实验不严谨，因为试样A中若含有　　　　离子（仅填一种）也会有此现象。 乙的实验为： (2)丙认为乙的实验也不严谨，因为试样B中若含有　　　　离子（仅填一种）也会有此现象。 丙的实验为： 若丙方案合理，回答： (3)若丙实验合理，则其中试剂Ⅰ是　　　　　，现象Ⅰ是　　　　　；试剂Ⅱ是　　　　　　，现象Ⅱ是　　　　　。（若你认为丙方案不合理，以上四空可以不填） 答案　(1)Ag＋　(2)SO　(3)盐酸　无沉淀和气体生成　BaCl2　白色沉淀 解析　检验SO常会受到Ag＋、CO、SO的干扰，因为当向待测溶液中滴加氯化钡溶液，如果待测溶液中存在Ag＋，同样会产生一种不溶于酸的白色沉淀氯化银。因此，在检验SO的过程中，为了排除Ag＋的干扰，常先往溶液中滴加适量稀盐酸后再滴加氯化钡溶液。同时亚硫酸根离子容易被硝酸氧化为硫酸根离子干扰检验，所以常选用稀盐酸不选用硝酸。 【题后归纳】　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 练二　木炭和浓硫酸反应产物的检验 4．（2025·伊犁“华伊高中联盟校”期末）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　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(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。 【题后归纳】 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 检验SO2⇒除去SO2⇒⇒检验CO2 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。 考点二　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 思考1　 S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间是否能发生氧化还原反应？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 提示　不能　同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应。 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：HSO＋H＋===SO2↑＋H2O； 写出②的离子方程式：HSO＋OH－===SO＋H2O； 写出③的化学方程式：2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O； 写出④的化学方程式：Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。 (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：HS－＋OH－===H2O＋S2-。 ②写出NaHS与HCl反应的离子方程式：HS－＋H＋===H2S↑。 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 ③2SO2＋O22SO3； ④S＋H2H2S； ⑤SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O。 思考2　 (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。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 提示　(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。 练一　含硫物质的转化 1．实验小组研究不同价态硫元素之间的转化，装置图如下。下列说法正确的是(　　) A．①中未生成蓝色固体，证明浓硫酸没有被还原 B．②中溶液褪色，证明SO2具有漂白性 C．③中淡黄色粉未变白，证明SO2具有氧化性 D．④中产生淡黄色沉淀，证明S2-被氧化 答案　D 解析　铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，浓硫酸体现强氧化性、酸性，浓硫酸还会吸收生成的水，二氧化硫能使酸性高锰酸钾溶液褪色，与过氧化钠反应生成白色固体，通入硫化钠溶液中出现浑浊，据此解答。A.①中由于浓硫酸会吸收水分，而且反应是复杂的，不一定能看到有蓝色，但浓硫酸反应生成二氧化硫，说明浓硫酸被还原，故A错误；B.②中溶液褪色，是二氧化硫 酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，证明SO2具有还原性，故B错误；C.③中淡黄色粉未变白，是过氧化钠和二氧化硫反应生成硫酸钠，证明SO2具有还原性，故C错误；D.④中产生淡黄色沉淀，沉淀是二氧化硫和硫离子反应生成硫单质，硫化钠中硫化合价升高，证明S2-被氧化，故D正确。综上所述，答案为D。 2．某小组同学设计如下实验实现几种价态硫元素间的转化。 任务Ⅰ.从以下试剂中选择合适的试剂实现S(＋6)→S(＋4)的转化。 试剂：①浓H2SO4　②稀H2SO4　③酸性KMnO4溶液　④Na2SO3溶液　⑤Cu　⑥品红溶液 (1)写出实现转化的化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)设计实验，证明实现了该转化（写出操作和现象）：________________________________________________________________________。 任务Ⅱ.实现硫元素在0、＋2、＋4价之间的转化。 查阅资料：＋2价硫元素在酸性条件下不稳定，自身易发生氧化还原反应。 SO2Na2SO3 溶液Na2S2O3X (3)①中加入的物质是　　　　　　　，该转化利用的是SO2　　　　　　　的性质。 (4)写出③的离子方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O　(2)将产生的气体通入品红溶液中，溶液褪色　(3)NaOH溶液　酸性氧化物　(4)2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O 解析　(1)由题意知实现该转化的化学方程式为Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O。答案为Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 (2)要证明实现了该转化，只需要证明产生了二氧化硫，结合二氧化硫的漂白性可将反应后产生的气体通入品红溶液中，若溶液褪色，即实现了该转化。答案为将产生的气体通入品红溶液中，溶液褪色；(3)二氧化硫转变为亚硫酸钠的过程中硫元素化合价没有发生变化，完成该转化体现二氧化硫酸性氧化物的性质，二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和H2O。答案为NaOH溶液，酸性氧化物；(4)根据题干信息，＋2价硫元素在酸性条件下不稳定，自身易发生氧化还原反应，即发生歧化反应，＋2价的硫元素化合价既升高又降低，结合步骤②中亚硫酸钠和反应生成硫代硫酸钠分析可得X中硫元素的化合价应低于＋2价则X为硫单质，③的离子方程式为2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O。答案为2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O。 练二　含硫物质转化的应用 3．干法氧化铁脱硫除去大气污染物H2S 的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．Fe2O3·H2O 为该反应的催化剂 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．总反应为2H2S＋O22S↓＋2H2O 答案　 C 解析　A．根据转化过程可知，Fe2O3·H2O 先参与后生成，整个过程中 为该反应的催化剂，故A正确；B.根据图示可知，脱硫过程中H2S和Fe2O3·H2O 反应生成Fe2S3·H2O和H2O，反应方程式为3H2S＋Fe2O3·H2O===Fe2S3·H2O＋3H2O，故B正确；C.再生过程中，Fe2S3·H2O 转化为S单质，硫元素的化合价升高，被氧化，故C错误；D.根据转化关系可知，总反应为2H2S＋O22S↓＋2H2O，故D正确；答案选C。 4．造纸、印刷等工业废水中含有大量的硫化物（主要成分为Na2S），可用如图转化方式除去，则下列说法错误的是(　　) A．Na2S 溶液中存在n(OH－)＝n(H＋)＋n(HS－)＋2n(H2S) B．反应Ⅰ和Ⅱ的转移电子数相等时，还原剂之比为2∶1 C.在废水处理过程中，CoPc为催化剂，O2为氧化剂 D．反应Ⅲ中Na2S 与Na2SO3等物质的量反应，反应的化学方程式为Na2S＋Na2SO3＋(CoPc)O＋H2O⥫⥬2NaOH＋Na2S2O3＋CoPc 答案　B 解析　A．Na2S溶液的质子守恒式成立，A正确；B.反应Ⅰ中还原剂Na2S被氧化成Na2SO3，化合价升高6，而反应Ⅱ中还原剂Na2SO3被氧化成Na2SO4，化合价升高2，当反应Ⅰ和Ⅱ转移电子数相等时，还原剂之比为1∶3，B错误；C.在废水处理过程中，CoPc参与反应且反应前后不变，为催化剂，O2参与反应且反应后化合价降低，为氧化剂，C正确；D.反应Ⅲ中Na2S与Na2SO3等物质的量反应，反应的化学方程式为Na2S＋Na2SO3＋ (CoPc)O＋H2O⥫⥬2NaOH＋Na2S2O3＋CoPc，D正确；故答案为B。 1．（2023·北京高考）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 答案　C 解析　A.浓硫酸具有脱水性，能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除，蔗糖中加入浓硫酸，白色固体变黑，体现浓硫酸的脱水性，A项正确；B.浓硫酸脱水过程中释放大量热，此时发生反应C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，产生大量气体，使固体体积膨胀，B项正确；C.结合选项B可知，浓硫酸脱水过程中生成的SO2能使品红溶液褪色，体现浓硫酸的强氧化性，C项错误；D.该过程中，蔗糖发生化学反应，发生了化学键的断裂，D项正确。 2．（2022·广东高考）若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图（a～d均为浸有相应试液的棉花）所示的探究实验，下列分析正确的是(　　) A．Cu与浓硫酸反应，只体现H2SO4的酸性 B．a处变红，说明SO2是酸性氧化物 C．b或c处褪色，均说明SO2具有漂白性 D．试管底部出现白色固体，说明反应中无H2O生成 答案　B 解析　铜和浓硫酸反应生成CuSO4，体现浓硫酸的酸性，生成SO2，体现浓硫酸的强氧化性，故A错误；a处的紫色石蕊变红，其原因是SO2溶于水生成了酸，可说明SO2是酸性氧化物，故B正确；b处品红褪色，其原因是SO2具有漂白性，而c处酸性高锰酸钾褪色，其原因是SO2和KMnO4发生氧化还原反应，SO2体现还原性，故C错误；实验过程中试管底部出现白色固体，根据元素守恒可知，其成分为无水CuSO4，而非蓝色的CuSO4·5H2O，其原因是浓硫酸具有吸水性，将反应生成的H2O吸收，故D错误。 3．（2024·北京高考）硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A．Ⅰ的化学方程式：3FeS2＋8O2Fe3O4＋6SO2 B．Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO2平衡转化率 C．将黄铁和换成硫黄可以减少废渣的产生 D．生产过程中产生的尾气可用碱液吸收 答案　B 解析　黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应，生成SO2和Fe3O4，SO2和空气中的O2在400～500 ℃、常压、催化剂的作用下发生反应得到SO3，用98.3%的浓硫酸吸收SO3，得到H2SO4，据此回答。A.反应Ⅰ是黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应，生成SO2和Fe3O4，化学方程式：3FeS2＋8O2Fe3O4＋6SO2，故A正确；B.反应Ⅱ条件要兼顾平衡转化率和反应速率，还要考虑生产成本，如Ⅱ中“常压、催化剂”不是为了提高SO2平衡转化率，故B错误；C.将黄铁矿换成硫黄，则不再产生Fe3O4，即可以减少废渣产生，故C正确；D.硫酸工业产生的尾气为SO2、SO3，可以用碱液吸收，故D正确；故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $$