内容正文:
第15讲 硫及其氧化物 酸雨及防治
课标引领
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解硫及其氧化物的主要性质。
2.认识硫及其氧化物在生产中的应用和对生态环境的影响。
考点一 硫及其氧化物
[对应学生用书P74]
1.硫单质的性质
(1)自然界中硫元素的存在
(2)硫单质的物理性质
俗称
颜色、状态
溶解性
硫黄
黄色晶体
难溶于水
微溶于酒精
易溶于CS2
(3)从化合价角度认识硫的化学性质(写出反应的化学方程式)
2.二氧化硫的性质
(1)物理性质
颜色
状态
气味
密度
溶解性
无色
气态
有刺激性气味
比空气的密度大
1体积水溶解约40体积SO2(通常状况)
(2)化学性质(写出反应的化学方程式)
(3)重要用途
①二氧化硫具有漂白作用,工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝等。
②二氧化硫可用于杀菌消毒,还是一种食品添加剂。
判断下列说法的正误:正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)(2023·浙江1月选考卷)SO2能使某些色素褪色,可用作漂白剂( √ )
(2)(2022·浙江1月选考卷)SO2通入BaCl2溶液中生成BaSO3沉淀( × )
(3)(2021·浙江1月选考卷)NaClO溶液与CO2反应生成NaHCO3和HClO,则NaClO溶液与SO2反应生成NaHSO3和HClO( × )
3.三氧化硫的性质
(1)物理性质
熔点16.8 ℃,沸点44.8 ℃,在常温下为液态,在标准状况下为固态。
[微点拨]标准状况下SO3是固体,在标准状况下22.4 L SO3并非1 mol,高考阿伏加德罗常数问题中常考查,注意规避陷阱。
(2)化学性质
SO3具有酸性氧化物的化学通性,主要反应如下(写出反应的化学方程式):
4.三类漂白剂的漂白原理及比较
考向一 二氧化硫的性质及转化
[例1] 微型实验符合绿色化学理念,铜与浓硫酸的反应探究实验如图所示。下列说法正确的是( )
A.紫色石蕊溶液和品红溶液都褪色,分别体现SO2的酸性和漂白性
B.向反应后冷却的试管中加入蒸馏水,检验产物是否有CuSO4
C.BaCl2溶液中产生白色沉淀
D.A溶液通常是NaOH溶液
D 解析:热铜丝与浓硫酸反应生成的二氧化硫依次通过紫色石蕊溶液、品红溶液、氯化钡溶液和硫化钠溶液,二氧化硫有毒,最后用A溶液进行尾气吸收。二氧化硫能使紫色石蕊溶液变红,但不褪色,体现了SO2的酸性,A错误;反应后的溶液可能仍有浓硫酸,所以应将反应后的溶液缓慢倒入装有适量水的烧杯中并用玻璃棒不断搅拌,B错误;由于盐酸酸性强于亚硫酸,向BaCl2溶液中通入SO2不会产生白色沉淀,C错误;二氧化硫有毒,为酸性氧化物,常用NaOH溶液除去SO2,D正确。
[练1] 某微型实验装置(夹持仪器已省略)如图所示,其中a棉球蘸有品红溶液,b棉球蘸有含酚酞的NaOH溶液,c棉球蘸有I2与淀粉的混合溶液。实验时将70%硫酸滴入装有Na2SO3固体的培养皿中。下列说法错误的是( )
A.a棉球会变白,微热后变红
B.b棉球变为白色,离子反应为SO2+2OH-===SO+2H2O
C.c棉球变为白色,说明SO2具有漂白性
D.若将试剂改为浓盐酸和Ca(ClO)2固体,a、b处棉球也会变白色
答案:C
考向二 二氧化硫的检验与鉴别
[例2] (2024·浙江金华一中模拟)浓硫酸和木炭在加热时发生化学反应。用如图所示各装置设计一个实验,验证浓硫酸与木炭在加热条件下反应产生的各种产物。
(1)写出浓硫酸和木炭在加热时反应的化学方程式:___________________________。
(2)这些装置的连接顺序(按产物气流从左到右的方向)是
______→______→______→______(填装置的序号)。
(3)装置②中要检验产物中有水蒸气,则放入的药品是______________;装置③中要检验产物中有二氧化碳气体,则放入的药品是____________;实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色,B瓶溶液的作用是
________________________________________________________________________。
答案:(1)2H2SO4(浓)+CCO2↑+2H2O+2SO2↑
(2) ④ ② ① ③
(3)无水硫酸铜粉末 澄清石灰水 除去气体中的SO2
解析:(1)浓硫酸具有氧化性,与木炭共热生成CO2、SO2和H2O,反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2H2O+2SO2↑。
(2)反应生成CO2、SO2和H2O,应先检验水蒸气的存在,因为在验证二氧化碳、二氧化硫的存在时都需通过溶液,可带出水蒸气;二氧化碳、二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊,所以不能先通过澄清石灰水来检验二氧化碳的存在,应先检验二氧化硫的存在并除去二氧化硫后再检验二氧化碳的存在。检验过程应为检验水蒸气→检验并除尽二氧化硫→检验二氧化碳。
(3)无水硫酸铜为白色固体,遇水变蓝,可检验水蒸气,装置②中要检验产物中有水蒸气,则放入的药品是无水硫酸铜;装置③中要检验产物中有二氧化碳气体,二氧化碳的检验方法为通过澄清石灰水,使澄清石灰水变浑浊,则装置③中盛放的是澄清石灰水;实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色,SO2能使品红溶液褪色,CO2不能使品红溶液褪色,因此A瓶中盛有品红溶液来检验二氧化硫;二氧化硫影响二氧化碳的检验,因此检验二氧化碳前先除尽二氧化硫,B瓶中盛有的酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫,而不除去二氧化碳,C瓶中的品红溶液用来检验SO2气体是否已完全除尽。
检验SO2和CO2同时存在的思维流程
流程设计
检验SO2⇒除去SO2⇒检验SO2是否除尽⇒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
[练2] 用浓硫酸与乙醇共热制备乙烯时,常因温度过高发生副反应,使制备的乙烯气体中可能存在CO2和SO2等杂质气体,某同学将上述混合气体通入下列装置中以验证其成分,下列说法错误的是( )
A.品红溶液a可检验SO2的漂白性
B.澄清石灰水变浑浊可证明混合气体中有CO2杂质
C.SO2的生成体现了浓硫酸的氧化性
D.溴水可以与乙烯和SO2都发生反应
答案:B
考点二 酸雨及防治
[对应学生用书P76]
1.空气中SO2、NOx的主要来源
2.酸雨的成因及危害
考向三 酸雨的成因及防治
[例3] 酸雨是一种突出的环境问题。下列说法正确的是( )
A.酸雨主要是由空气中CO2的浓度增大引起的
B.酸雨能直接损伤农作物,破坏森林,加速桥梁的腐蚀
C.向煤中加入适量石灰石,在燃烧时SO2最终生成CaSO3,可减少酸雨
D.汽车排气管上装有“催化转化器”,使CO和NO反应生成N2和CO2,但不利于酸雨的防治
B 解析:酸雨主要是由空气中硫、氮的氧化物导致的,CO2的浓度增大引起温室效应,A错误;酸雨具有腐蚀性,能直接损伤农作物,破坏森林,加速桥梁的腐蚀,B正确;石灰石高温煅烧产生的氧化钙可以和有毒气体二氧化硫发生反应,生成的亚硫酸钙不稳定,易被氧气氧化为稳定的硫酸钙,实现煤的脱硫,C错误;汽车的排气管上装有“催化转化器”,使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2,可减少硫、氮的氧化物的排放,减少酸雨,D错误。
[练3] 化学与生产、生活、环境密切相关。下列说法不正确的是( )
A.工业上,常用Na2S处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子
B.北京冬奥会采用氢能源保障车有利于“碳达峰、碳中和”
C.开发光催化剂,实现水和空气转化为H2O2,该反应的原子利用率为100%
D.白鹤滩水电站首批机组投产,有利于减少CO2、SO2的排放,CO2和SO2都是大气污染物
答案:D
[对应学生用书P76]
1.治理酸雨对我国的可持续发展有着重大意义,下列有关酸雨的说法错误的是( )
A.开发能替代化石能源的新能源,如氢能、太阳能等
B.利用石灰石对含硫燃料进行脱硫处理
C.空气质量指数(AQI)监测SO2、NO2、PM2.5、PM10、O3、CO2检测项目
D.利用熟石灰处理酸化土壤
答案:C
2.下列说法正确的是( )
A.SO2、漂白粉和活性炭都能使红色墨水褪色,其原理相同
B.SO2通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色,体现SO2的漂白性
C.SO2通入滴加酚酞的KOH溶液中,溶液褪色,体现SO2的氧化性
D.SO2通入FeCl3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,体现SO2的还原性
答案:D
3.(2024·浙江杭州S9联盟联考)下列制取SO2、验证其性质的装置(尾气处理装置已省略)和原理不能达到实验目的的是( )
答案:B
4.(2024·浙江百师联盟联考)某小组设计实验对硫的燃烧产物及其性质进行验证,实验装置如下图所示,以下说法正确的是( )
实验事实
所得结论
A
湿润的品红试纸褪色
证明硫燃烧的产物中有SO2
B
湿润的蓝色石蕊试纸变红
证明硫的燃烧产物是酸
C
湿润的Na2S试纸上出现黄色固体
证明硫的燃烧产物具有还原性
D
加入BaCl2溶液,产生白色沉淀
证明硫燃烧的产物是SO3
答案:A
5.(2022·江苏卷)实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性,下列实验装置和操作不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取SO2气体
B.用装置乙制取SO2水溶液
C.用装置丙吸收尾气中的SO2
D.用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性
C 解析:60%的硫酸和NaHSO3(s)可发生反应:H2SO4+2NaHSO3===Na2SO4+2SO2↑+2H2O,利用装置甲可以制取SO2,A不符合题意;气体通入液体时“长进短出”且有防倒吸装置,利用装置乙可以制取SO2水溶液,B不符合题意;SO2在饱和NaHSO3溶液中溶解度很小,利用装置丙不能吸收尾气中的SO2,C符合题意;SO2水溶液显酸性,可用干燥的pH试纸检验其酸性,D不符合题意。
6.(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
C 解析: 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 试管内发生反应S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O, Ⅲ 试管内发生反应2S2-+SO2+2H2O===3S↓+4OH-, 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,反应速率减慢,Ⅳ中红色褪去的速率减慢,D错误。
[课时提升训练(15)见P228]
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