第5章 微课题10 臭氧、过氧化氢和多硫含氧酸盐(教用Word)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

微课题10　臭氧、过氧化氢和多硫含氧酸盐 一、臭氧的性质与应用 1．臭氧的组成与性质 组成与物 理性质 臭氧的分子式为O3，与O2互为同素异形体，是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。O3在空气中含量很少，使人们感到清爽，但超过一定浓度，则会影响人体的健康 续表 化学性质 不稳定性 O3不稳定，容易分解，反应的化学方程式为2O3===3O2 强氧化性 能氧化具有还原性的物质，如KI、FeCl2等 漂白性：因O3有强氧化性，所以它能使有色物质褪色，并被用来杀菌消毒 2.臭氧的用途与生成 (1)用途：可用作漂白剂、脱色剂和消毒剂；臭氧层可以吸收来自太阳的紫外线，是人类和其他生物的保护伞。 (2)生成：在放电条件下，空气中的O2可以转化为O3，3O22O3。 1．雷雨天闪电时空气中有O3生成。下列说法中错误的是(　　) A．O2和O3互为同素异形体 B．O2和O3的相互转化是化学变化 C．等质量的O2和O3含有相同的质子数 D．O3具有很强的氧化性，因此生活中要拒绝使用臭氧 答案　D 解析　A．O2和O3是氧元素的不同单质，互为同素异形体，A项正确；B.O2和O3是O元素的两种不同性质的单质，二者互为同素异形体，相互转化是化学变化，B项正确；C.O2和O3都是由O原子构成，若O2和O3的质量相等，则其中所含有的O原子数目相等，质子数相等，C项正确；D.臭氧可应用于游泳池、生活用水污水的杀菌和消毒，对人的身体健康也有有利的一面，D项错误；故选D。 2．O3可用于水处理，pH 约为8时，O3可与CN－反应生成HCO、N2和O2。CaO 可用于烟气（含N2、O2、CO2、SO2等）脱硫。下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是(　　) A．SO2分子间作用力较大，易液化 B．CaO 常温下呈固态，可用于烟气脱硫 C．H2O 分子间存在氢键，H2O 的热稳定性强于H2S D．O3的溶解度比O2大，可用于饮用水消毒杀菌 答案　A 解析　A．SO2分子间作用力较大，熔沸点高，因此易液化，故A符合题意；B.CaO 常温下呈固态，CaO 可用于烟气脱硫是在高温下两者反应，两者没有对应关系，故B不符合题意；C.H2O 分子间存在氢键，只能说明水的沸点高，H2O 的热稳定性强于H2S 是由于氢氧键比氢硫键键能大，故C不符合题意；D.可用于饮用水消毒杀菌是由于O3具有强氧化性，与O3的溶解度比O2大无关，故D不符合题意。综上所述，答案为A。 二、过氧化氢的性质与应用 1．过氧化氢的结构 电子式为，结构式为H—O—O—H，含有的共价键有极性键、非极性键，为共价化合物，为无色液体。 注意　H—O—O—H中氧原子为sp3杂化，不是直线分子，键角小于109°28′。 2．过氧化氢化学性质及应用 不稳 定性 加热、加催化剂都能使其分解速率加快。2H2O22H2O＋O2↑（实验室制O2，常见H2O2的催化剂有MnO2、Fe3+和Cu2+等） 弱酸性 相当于二元弱酸。H2O2⥫⥬H＋＋HO， HO⥫⥬H＋＋O 续表 强氧 化性 ①用10%的双氧水漂白羽毛及丝织品（漂白剂）。 ②氧化Fe2+等还原性粒子，其离子方程式为H2O2＋2Fe2+＋2H＋===2Fe3+＋2H2O。 ③使湿润的淀粉－KI试纸变蓝，其离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。 ④杀菌、消毒 弱还 原性 遇强氧化剂时作还原剂。2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O 1．（2024·黑吉辽高考）H2O2分解的“碘钟”反应美轮美奂。将一定浓度的三种溶液（①H2O2溶液；②淀粉、丙二酸和MnSO4混合溶液；③KIO3、稀硫酸混合溶液）混合，溶液颜色在无色和蓝色之间来回振荡，周期性变色；几分钟后，稳定为蓝色。下列说法错误的是(　　) A．无色→蓝色：生成I2 B．蓝色→无色：I2转化为化合态 C．H2O2起漂白作用 D．淀粉作指示剂 答案　C 解析　分析该“碘钟”反应的原理：①在Mn2+的催化下H2O2与IO反应生成I2，在淀粉指示剂的作用下溶液变蓝色；②生成的I2又会与H2O2反应生成IO，使溶液变回无色；③生成的I2可以与丙二酸反应生成琥珀色的ICH(COOH)2，溶液最终会变成蓝色，据此回答。A.根据分析，溶液由无色变为蓝色说明有I2生成，A正确；B.根据分析，溶液由蓝色变为无色，是将I2转化为IO，I2转化为为化合态，B正确；C.根据分析，H2O2在此过程中参加反应，不起到漂白作用，C错误；D.在此过程中，因为有I2的生成与消耗，淀粉在这个过程中起到指示剂的作用，D正确；故答案选C。 2．常温下，Fe3+对H2O2 的分解有催化作用，一般认为其催化机理为2Fe3+＋H2O2===2Fe2+＋O2↑＋2H＋；2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O。下列说法正确的是(　　) A．H2O2的氧化性比Fe3+强，其还原性比Fe2+弱 B．在H2O2分解过程中，溶液的酸性逐渐增强 C．催化剂参与化学反应，但前后质量保持不变 D．消耗34 g H2O2，生成氧气11.2 L 答案　C 解析　A．在反应2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O中，H2O2是氧化剂、Fe3+是氧化产物，据氧化剂的氧化性强于氧化产物，得氧化性：H2O2强于Fe3+；在反应2Fe3+＋H2O2===2Fe2+＋O2↑＋2H＋中，H2O2是还原剂、Fe2+是还原产物，据还原剂的还原性强于产物，得还原性：H2O2还原性强于Fe2+，故A错误；B.H2O2分解化学方程式为：2H2O2===2H2O＋O2↑，随着反应的进行，具有弱酸性的H2O2在消耗减少，同时生成了水，所以溶液酸性减弱，故B错误；C.由题中所给催化过程中的反应和H2O2分解化学方程式2H2O2===2H2O＋O2↑可知，催化剂参与化学反应，但前后质量保持不变，故C正确；D.消耗34 g H2O2，生成氧气的物质的量是0.5 mol，但其体积在标准状况下是11.2 L，其他状况不一定是11.2 L，而题中没有指明条件所以不一定是11.2 L，故D错误；故答案为C。 3．(1)H2O2中氧元素的化合价处于中间价，既有氧化性又有还原性。酸化的H2O2溶液中滴入KI－淀粉溶液，溶液变蓝，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 向NaClO溶液中滴入H2O2，可产生O2，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)Na2O2、CaO2以及BaO2都可与酸发生复分解反应生成过氧化氢。实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤后即可制得较纯净的H2O2溶液，则应选择的过氧化物是　　　　　；发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为了除去酸性Fe2(SO4)3溶液中的Fe2+，通常加入试剂为　　　　　，其反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2　H2O2＋ClO－===Cl－＋H2O＋O2↑ (2)BaO2　BaO2＋H2SO4===BaSO4＋H2O2 (3)H2O2　H2O2＋2Fe2+＋2H＋===2Fe3+＋2H2O 三、多硫含氧酸盐的性质与应用 1．硫代硫酸钠(Na2S2O3) (1)物理性质 Na2S2O3·5H2O俗名大苏打，它是无色透明的晶体，易溶于水。 (2)化学性质 ①与酸反应生成单质硫、放出SO2气体：S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O。 ②Na2S2O3是中等强度的还原剂，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化剂氧化。 a．2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI，此反应用于定量测定碘。 b．Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，此反应在纺织和造纸工业上作脱氯剂。 c．5Na2S2O3＋8KMnO4＋7H2SO4===8MnSO4＋5Na2SO4＋4K2SO4＋7H2O。 2．过二硫酸钠(Na2S2O8) (1)结构： (2)氧化性：过二硫酸钠中S为＋6价，含有1个过氧键(—O—O—)，性质与过氧化氢相似。作氧化剂参与反应时，过氧键断裂，过氧键中的氧原子由－1价变为－2价，硫原子化合价不变，如S2O＋2I－2SO＋I2、5S2O＋2Mn2+＋8H2O10SO＋2MnO＋16H＋。 (3)不稳定性：Na2S2O8受热分解生成Na2SO4、SO3和O2。 3．连二亚硫酸钠(Na2S2O4) Na2S2O4俗称保险粉，S元素的化合价为＋3价，具有还原性，在空气分析中常用来吸收氧气。 4．焦亚硫酸钠(Na2S2O5) (1)重要性质：成品为白色或微黄结晶粉末，溶于水、甘油，微溶于乙醇，露置空气中易氧化成硫酸钠，与强酸接触放出二氧化硫而生成相应的盐类，加热到150 ℃分解。 (2)制备方法：通常用NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得，其化学方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。 1．硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用做分析试剂及鞣革还原剂。它受热、遇酸易分解。实验室模拟工业上制备硫代硫酸钠2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2的装置如下。下列说法错误的是(　　) A．b中反应的离子方程式为SO＋2H＋SO2↑＋H2O 或HSO＋H＋SO2↑＋H2O B．c中试剂为硫化钠和碳酸钠混合溶液 C．为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO2必须过量 D．d中试剂可以是NaOH溶液也可以是H2O2 答案　C 解析　b中产生二氧化硫，通入装置c中，与硫化钠和碳酸钠的混合溶液发生反应制备硫代硫酸钠，二氧化硫有刺激性气味，有毒，因此d是尾气处理装置。A.可以用70%的浓硫酸制备二氧化硫，b中反应的离子方程式可表示为SO＋2H＋H2O＋SO2↑或HSO＋H＋H2O＋SO2↑，A项正确；B.在c中发生反应：2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2，故c中试剂为硫化钠和碳酸钠的混合液，B项正确；C.若通入的二氧化硫过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解，C项错误；D.d是尾气处理装置，目的是除去二氧化硫，则可以是NaOH溶液也可以是H2O2，D项正确；答案选C。 2．在印染工业中，连二亚硫酸钠(Na2S2O4)能使染好的布褪色，也能使布重新染色，故俗称保险粉。实验室模拟工业生产保险粉的工艺流程如图所示。 已知：Na2S2O4为白色固体，易溶于水，难溶于乙醇，在空气中极易被氧化，在碱性介质中稳定。 (1)工业上获得锌粉的方法为：将锌块加热熔化得到锌液，向锌液中不断鼓入CO2气体，冷却后可获得锌粉。鼓入CO2气体的目的除了防止氧化外，还有　　　　　　　　　　　　　。 (2)在步骤Ⅰ中，控制反应温度比较适宜的方法是　　　　　　加热（填“水浴”“油浴”或“砂浴”）。 (3)已知：Zn(OH)2与Al(OH)3性质相似，当pH大于10.5时开始溶解，写出步骤Ⅱ中碱性较强时Zn(OH)2溶解的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)已知：水溶液温度低于52 ℃时Na2S2O4以Na2S2O4·2H2O 形态结晶，碱性溶液中温度高于52 ℃时Na2S2O4·2H2O脱水成无水盐。 步骤Ⅲ的操作过程为：在无氧减压的环境中，将Na2S2O4碱性溶液于60 ℃左右蒸发至有大量晶体析出，趁热过滤、洗涤、减压干燥。趁热过滤的目的是　　　　　　；操作中常选用无水乙醇洗涤，其优点是　　　　　　、　　　　　　。 (5)Na2S2O4碱性溶液与AgNO3溶液反应有纳米银生成，该反应能用于Na2S2O4的纯度测定。若10 mL 0.01 mol·L-1Na2S2O4碱性溶液与20 mL 0.01 mol·L-1AgNO3溶液恰好完全反应，则该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)雾化锌液，获得锌粉或将锌液形成小颗粒　(2)水浴 (3)Zn(OH)2＋2OH－===ZnO＋2H2O {写Zn(OH)2＋2OH－===[Zn(OH)4]2-也可} (4)避免在52 ℃以下析出Na2S2O4·2H2O　降低Na2S2O4的溶解度，减少Na2S2O4的损失　乙醇易挥发，容易干燥　(5)2Ag＋＋S2O＋4OH－===2Ag↓＋2SO＋2H2O 解析　锌粉的悬浊液中通入二氧化硫生成ZnS2O4，ZnS2O4溶液加入氢氧化钠溶液控制pH在8.2～10.5生成Na2S2O4、Zn(OH)2沉淀，过滤出沉淀；在无氧减压的环境中，将Na2S2O4碱性溶液于60 ℃左右蒸发至有大量晶体析出，趁热过滤、洗涤、减压干燥得Na2S2O4固体。(1)将锌块加热熔化得到锌液，向锌液中不断鼓入CO2气体，鼓入CO2气体的目的是防止氧化、雾化锌液，冷却后可获得锌粉。(2)在步骤Ⅰ中，控制反应温度在35～45 ℃，温度较低，比较适宜的方法是水浴加热。(3)当pH大于10.5时Zn(OH)2和氢氧化钠反应生成偏锌酸钠，步骤II中碱性较强时Zn(OH)2溶解的离子方程式为Zn(OH)2＋2OH－===ZnO＋2H2O；(4)水溶液温度低于52 ℃时Na2S2O4以Na2S2O4·2H2O形态结晶，趁热过滤的目的是避免在52 ℃以下析出Na2S2O4·2H2O；Na2S2O4为白色固体，易溶于水，难溶于乙醇，在空气中极易被氧化，选用无水乙醇洗涤，其优点是降低Na2S2O4的溶解度，减少Na2S2O4的损失；乙醇易挥发，容易干燥；(5)Na2S2O4碱性溶液与AgNO3溶液反应生成银，若10 mL 0.01 mol·L-1Na2S2O4碱性溶液与20 mL 0.01 mol·L-1AgNO3溶液恰好完全反应，根据得失电子守恒，S元素化合价由＋3升高为＋4，生成亚硫酸根离子，则该反应的离子方程式为2Ag＋＋S2O＋4OH－===2Ag↓＋2SO＋2H2O。 学科网（北京）股份有限公司 $$