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课时提升训练(16) 硫酸 含硫物质之间的转化
1.(2024·浙江义乌模拟)在岩层深处和海底中存在黄铁矿(FeS2),下列说法不正确的是( )
A.Fe元素位于元素周期表d区
B.Fe和S在加热条件下可制备FeS2
C.FeS2受氧气和水的长期作用,可转化为硫酸盐
D.工业上可用黄铁矿为原料来制备硫酸
B 解析:已知Fe是26号元素,位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,故Fe元素位于元素周期表d区,A正确;Fe和S在加热条件下反应生成FeS,而不是FeS2,B错误;FeS2受氧气和水的长期作用,可被氧气氧化,转化为硫酸盐,C正确;由反应的化学方程式:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,2SO2+O22SO3,SO3+H2O===H2SO4,可知工业上可用黄铁矿为原料来制备硫酸,D正确。
2.硫及其化合物的“价态类别”二维图如图所示,则下列说法错误的是( )
A.将X与Y混合,可生成黄色固体
B.Y与氯气等物质的量混合后能增强漂白性
C.在蔗糖中倒入W的浓溶液,可验证W的浓溶液具有脱水性和强氧化性
D.从氧化还原角度分析,欲制备Na2S2O3,可用Na2SO3与S反应制得
B 解析:X为气态氢化物,则X为H2S,Y为硫元素的+4价氧化物,则Y为SO2,W为硫元素的+6价的酸,则W为H2SO4。将X与Y混合,二氧化硫和硫化氢反应生成黄色固体硫和水,A正确;等物质的量的SO2与氯气混合后,同时与水反应生成硫酸和氯化氢,漂白性消失,B错误;在蔗糖中倒入浓硫酸,蔗糖会变黑且疏松多孔,可验证浓硫酸具有脱水性和强氧化性,C正确;Na2S2O3中硫元素化合价为+2,Na2SO3与S中硫元素化合价分别为+4和0,从氧化还原角度分析,可用Na2SO3与S反应制得Na2S2O3,D正确。
3.某学习小组的同学设计下图实验装置研究SO2与H2S反应能否制取硫单质。下列说法错误的是( )
A.装置 Ⅰ 分液漏斗中硫酸换成盐酸不影响对硫单质的制取
B.装置 Ⅱ 存在设计缺陷会造成实验失败和危险
C.装置 Ⅲ 分液漏斗中应用浓硫酸
D.若装置 Ⅱ 烧杯内壁出现黄色固体,说明SO2与H2S反应能制取硫单质
答案:C
4.下图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应生成的所有气体产物。下列说法不正确的是( )
A.物质甲可以是无水硫酸铜粉末
B.浓硫酸在反应中表现强氧化性
C.戊中可用NaOH溶液吸收尾气
D.丙中溶液褪成无色,丁中溶液变浑浊,说明反应中生成CO2
答案:D
5.(2024·浙江台州八校联盟联考)以黄铁矿(主要成分为FeS2,其中S的化合价为-1)生产硫酸的工艺流程如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.将黄铁矿粉碎,可增大其在沸腾炉中的化学反应速率
B.沸腾炉中得到的氧化产物只有SO2
C.接触室中排放出的SO2、O2循环利用,可提高原料利用率
D.吸收塔中发生的反应为SO3+H2O===H2SO4
答案:B
6.造纸工业中Na2S2O4用作漂白剂,可将部分有色物质还原为无色物质,提高纸浆白度。下列关于Na2S2O4的性质推测错误的是( )
A.Na2S2O4具有较强的还原性
B.Na2S2O4与盐酸反应可能生成S和SO2
C.Na2S2O4的漂白原理与NaClO不相同
D.Na2S2O4的水溶液久置于空气中,溶液呈碱性
D 解析:Na2S2O4中硫元素呈+3价,可将部分有色物质还原为无色物质,具有较强的还原性,A正确;Na2S2O4中硫元素呈+3价,可能发生歧化反应,Na2S2O4与盐酸反应可能生成S和SO2,B正确;Na2S2O4用作漂白剂,将部分有色物质还原为无色物质,而NaClO具有强氧化性,将有色物质氧化为无色物质,二者漂白原理不同,C正确;Na2S2O4具有还原性,久置于空气中被氧化生成Na2SO4,硫酸钠溶液呈中性,D错误。
7.A、B、C、D、E、F均为中学里常见的物质,一定条件下存在如图所示转化。已知:A是不含结晶水的酸式盐,气体D在标准状况下的密度为2.857 g/L,溶液E的焰色试验呈黄色。固体B与稀硫酸之间发生复分解反应,下列推断错误的是( )
A.A的化学式为NaHSO3
B.气体D能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.固体B的化学式为Na2SO3
D.A、B、C、F均属于电解质
C 解析:气体D在标准状况下的密度为2.857 g/L,其摩尔质量为2.857 g/L×22.4 L/mol≈64 g/mol,则其为SO2;白色沉淀F为BaSO4,物质的量为0.01 mol,溶液E的焰色试验呈黄色,则中性溶液E的溶质为Na2SO4,物质的量为0.01 mol,n(Na)=0.02 mol;固体B为钠盐,与稀硫酸发生复分解反应,生成0.02 mol SO2,n(Na)∶n(S)=1∶1,且S为+4价,则B的化学式为Na2S2O5,不含结晶水的酸式盐隔绝空气加热得到的液体C为H2O,则n(H2O)==0.01 mol。固体A中n(Na)∶n(H)∶n(S)∶n(O)=0.02 mol∶0.02 mol∶0.02 mol∶(0.05 mol+0.01 mol)=1∶1∶1∶3,则固体A为NaHSO3,A正确;气体D为SO2,它具有较强的还原性,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B正确;固体B的化学式为Na2S2O5,若为Na2SO3,则D与F的物质的量应相等,C错误;A、B、C、F分别为NaHSO3、Na2S2O5、H2O、BaSO4,都是电解质,D正确。
8.(2025·北京顺义月考)Na2S2O3应用广泛,水处理中常用作还原剂、冶金中常用作络合剂。
(1)Na2S2O3的实验室制法:装置图如下(加热和夹持装置略):
已知:2Na2S+3SO2===2Na2SO3+3S↓、Na2SO3+SNa2S2O3;
①甲中发生反应的化学方程式为_______________________________________________
________________________________________________________________________。
②实验过程中,乙中的澄清溶液先变浑浊,后变澄清时生成大量的Na2S2O3。一段时间后,乙中再次出现少量浑浊,此时须立刻停止通入SO2。结合离子方程式解释此时必须立刻停止通入SO2的原因:___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③丙中,NaOH溶液吸收的气体可能有________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实际工业生产中制得的Na2S2O3溶液中常混有少量Na2SO3,结合溶解度曲线(如图),获得Na2S2O3·5H2O的方法是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)Na2S2O3的用途:氨性硫代硫酸盐加热浸金是一种环境友好的黄金(Au)浸取工艺。
已知:Ⅰ.[Cu(NH3)4]2+⇌Cu2++4NH3;
Ⅱ.浸金过程[Cu(NH3)4]2+起到催化剂的作用
Ⅲ.Cu2+在碱性较强时受热会生成CuO沉淀。
①将金矿石浸泡在Na2S2O3、[Cu(NH3)4]2+的混合溶液中,并通入O2。浸金反应的原理分为两步:
ⅰ.[Cu(NH3)4]2++Au+2S2O⇌[Cu(NH3)2]++[Au(S2O3)2]3-+2NH3↑
ⅱ.________________________________________________________________________(写出该步反应)
②一定温度下,相同时间金的浸出率随体系pH变化曲线如图,解释pH>10.5时,金的浸出率降低的可能原因____________________________________________________________
________________________________________________________________________。(写出2点即可)
答案:(1)①Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O
②S2O+2H2SO3===S↓+SO2↑+2HSO+H2O
③SO2、CO2、H2S
(2)将溶液蒸发浓缩、趁热过滤,然后降温结晶、过滤、洗涤、干燥
(3)①4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3+2H2O===4[Cu(NH3)4]2++4OH- ②pH>10.5时,生成的CuO沉淀会覆盖在金矿石表面,降低(浸出)反应速率;部分[Cu(NH3)4]2+转化为CuO,降低了[Cu(NH3)4]2+的浓度,从而降低(浸出)反应速率。
解析:制取Na2S2O3时,在甲装置中将浓硫酸与Na2SO3固体混合发生反应制取SO2;再将SO2通入Na2CO3与Na2S的混合溶液中,先反应生成Na2SO3、H2S、CO2,继续通入SO2与H2S反应生成S,S与Na2SO3在加热条件下再发生反应生成Na2S2O3。当发现继续通入SO2后,溶液又由澄清变为浑浊,则表明SO2已经过量,将Na2S2O3转化为S等,应立即停止通入SO2;尾气用NaOH溶液吸收。
(1)①甲中发生反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O;②实验过程中,乙中反应生成S单质,澄清溶液先变浑浊,S单质继续与亚硫酸钠反应生成Na2S2O3,则溶液由浑浊又变澄清。若继续通入二氧化硫,由于生成H2SO3,溶液的酸性增强,此时溶液能将Na2S2O3转化为S,使乙中再次出现少量浑浊。此时必须立刻停止通入SO2的原因:过量的SO2溶于水使溶液酸性增强,从而发生反应S2O+2H2SO3===S↓+SO2↑+2HSO+H2O;③考虑到SO2在乙中可能无法吸收完全,则有SO2、CO2、H2S气体逸出,NaOH溶液吸收的气体可能有SO2、CO2、H2S。
(2)实际工业生产中制得的Na2S2O3溶液中常混有少量Na2SO3,结合溶解度曲线,应先将溶液蒸发浓缩,在较高温度时,趁热过滤掉析出的Na2SO3,再将滤液降温结晶,使Na2S2O3·5H2O结晶析出,则获得Na2S2O3·5H2O的方法是将溶液蒸发浓缩、趁热过滤,然后降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
(3)①将金矿石浸泡在Na2S2O3、[Cu(NH3)4]2+的混合溶液中,并通入O2。浸金反应的原理分为两步:
ⅰ.[Cu(NH3)4]2++Au+2S2O [Cu(NH3)2]++[Au(S2O3)2]3-+2NH3↑
由于浸金过程[Cu(NH3)4]2+起到催化剂的作用,则第ⅱ步反应中,[Cu(NH3)2]+被O2氧化,生成[Cu(NH3)4]2+,反应的离子方程式为4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3+2H2O===4[Cu(NH3)4]2++4OH-。②根据题给信息可知,碱性较强时Cu2+可能生成CuO,沉淀会覆盖在金矿石表面,导致反应物的接触面积减小,降低(浸出)反应速率;部分[Cu(NH3)4]2+转化为CuO,降低了[Cu(NH3)4]2+的浓度,降低(浸出)反应速率。
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