内容正文:
微课时突破 3 综合深化解重难
(形形色色的含硫化合物)
近几年高考对硫及其化合物的考查,除了常见的二氧化硫、硫酸、亚硫酸盐等物质外,还涉及硫代硫酸钠(Na2S2O3)、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)等陌生的含硫化合物。试题素材来源于生产、生活和科技前沿,将化学理论与实际相结合,主要考查物质的制备、性质的探究等。试题起点高,落点低,主要依据化合物中硫元素的化合价推断其化学性质,旨在考查学生的迁移运用能力和创新思维。
1.硫代硫酸钠(Na2S2O3)
(1)中等强度还原剂,可被碘氧化成连四硫酸钠(Na2S4O6),该反应常用来定量测定碘的含量,反应的离子方程式为I2+2S2 2I- === +S4(用于碘量法测定物质的浓度或含量);
(2)可被氯、溴等氧化为S,如Na2S2O3+4Cl2+5H2O === Na2SO4+H2SO4+8HCl(用作纺织工业上的脱氯剂);
(3)可与酸发生歧化反应,相当于酸和(S+Na2SO3)反应,如2H++S2 === S↓+SO2↑+H2O(用于探究速率与浓度、温度的关系)。
2.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)
(1)与酸反应放出二氧化硫,如Na2S2O5+2HCl === 2NaCl+2SO2↑ +H2O;
(2)强还原性,如Na2S2O5+2I2+3H2O === 2NaHSO4+4HI。
3.过二硫酸钠(Na2S2O8)、连二亚硫酸钠(Na2S2O4)
(1)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,具有强氧化性。作为氧化剂参与反应时,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5S2+2Mn2++8H2O === 10S+2Mn+16H+。
(2)连二亚硫酸钠中S为+3价,是强还原剂,能将I2、Cu2+、Ag+还原,能被空气中的氧气氧化。在无氧条件下,用锌粉还原亚硫酸氢钠可制得连二亚硫酸钠。
4.多硫化物(Na2Sx)
(1)制备:可溶性的硫化物与单质硫作用发生的反应为Na2S+(x-1)S === Na2Sx。S原子的个数一般为2~6个。
(2)性质
①弱氧化性:多硫化物中含有S—S链,具有一定的弱氧化性;
②不稳定性:多硫化物在酸性溶液中不稳定,易歧化分解析出单质硫。
Na2Sx+2HCl === 2NaCl+(x-1)S↓+H2S↑
[典例] 焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验:
[实验一 焦亚硫酸钠的制取]
采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为Na2SO3+SO2 === Na2S2O5
(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为
________________________________________________________
__________________________________________________。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是 。
[解析] 装置Ⅱ中已有晶体析出,可通过过滤操作得到Na2S2O5晶体。
Na2SO3+H2SO4(浓) === Na2SO4+SO2↑+H2O[或Na2SO3+ 2H2SO4(浓) === 2NaHSO4+SO2↑+H2O]
过滤
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为
________(填序号)。
[解析] 食盐水和浓H2SO4不能吸收SO2,故b、c错误;瓶口封闭易造成实验事故,a错误;既能吸收SO2,又能防止发生倒吸,d正确。
d
[实验二 焦亚硫酸钠的性质]
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HS的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是 (填序号)。
a.测定溶液的pH
b.加入Ba(OH)2溶液
c.加入盐酸
d.加入品红溶液
e.用蓝色石蕊试纸检测
a、e
[解析] HS电离显酸性,水解显碱性,要证明HS的电离程度大于水解程度,则证明NaHSO3溶液显酸性即可,故可通过测定溶液的pH或用蓝色石蕊试纸检测等方法。
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_____________________。
[解析] Na2S2O5晶体被空气氧化的产物为Na2SO4,故可通过检验S来检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化。
取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成,则证明Na2S2O5晶体已被氧化
[名师点拨]
(1)理解陌生的含硫化合物,主要从S元素的化合价入手,化合价为+2(如Na2S2O3)、+3(如Na2S2O4)的含硫化合物以还原性为主,+4价(如Na2S2O5)的含硫化合物既有氧化性又有还原性,但以还原性为主,+6价的含硫化合物(如Na2S2O8)若有过氧键,则具有强氧化性;若有过硫键,则具有弱氧化性。
(2)陌生的硫的含氧酸盐大多不稳定,遇酸发生分解。
1.S和O可组成一系列负二价阴离子,结构如图。下列说法正确的是 ( )
A.电负性:O>S,该系列离子中不存在非极性共价键
B.1 mol焦硫酸根在水溶液中得2 mol电子可生成2 mol HS
C.2 mol硫代硫酸根被氧化为1 mol连四硫酸根转移2 mol电子
D.过二硫酸根具有极强氧化性,原因是其中S元素处于+7价
全训题点考法
√
解析:连四硫酸根、过二硫酸根中都存在非极性共价键,A错误;1 mol焦硫酸根与水反应生成HS,S元素化合价未发生变化,没有电子转移,B错误;硫代硫酸根中S的化合价分别为-2价和+6价,平均价态为+2价,被氧化成连四硫酸根S平均化合价为+2.5价,则2 mol硫代硫酸钠被氧化为1 mol连四硫酸根转移2 mol电子,C正确;过二硫酸根中S为+6价,其具有较强的氧化性是因为其中含有过氧根,D错误。
2.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,工业上可用于纸浆漂白,该物质的还原性比Na2SO3强,其水溶液能被空气中的氧气氧化,在碱性介质中相对稳定。下列说法不正确的是 ( )
A.连二亚硫酸钠可以用于除去废水中的重铬酸根离子,使Cr2转化为Cr3+
B.连二亚硫酸钠溶液敞口放置,可能会发生反应2Na2S2O4+O2 +2H2O === 4NaHSO3
C.连二亚硫酸钠用于纸浆漂白的原理与ClO2的漂白原理相同
D.在包装保存保险粉时加入少量Na2CO3固体,可以提高保险粉的稳定性
√
解析:连二亚硫酸钠的还原性比Na2SO3强,其水溶液能被空气中的氧气氧化,因此连二亚硫酸钠可以用于除去废水中的重铬酸根离子,使Cr2转化为Cr3+,故A正确;连二亚硫酸钠溶液能被空气中的氧气氧化,所以敞口放置可能会发生反应:2Na2S2O4+O2+2H2O === 4NaHSO3,故B正确;连二亚硫酸钠用于纸浆漂白的原理与ClO2的漂白原理不相同,因为前者具有还原性,后者具有强氧化性,故C错误;保险粉在碱性介质中相对稳定,在包装保存保险粉时加入少量Na2CO3固体,可以提高保险粉的稳定性,故D正确。
3.利用如图装置,在锥形瓶中加入HCOONa、NaOH、CH3OH(溶剂)和水形成的混合液,通入SO2时发生反应生成保险粉(Na2S2O4,易被氧气氧化)和一种常见气体,下列说法错误的是 ( )
A.制备保险粉的离子方程式为HCOO-+OH-+2SO2 === S2+CO2+H2O
B.NaOH溶液的主要作用是吸收逸出的CO2
C.多孔玻璃球泡的作用是增大气体与溶液的接触面积,使SO2能被充分吸收
D.为避免产生的Na2S2O4被O2氧化,使硫酸与亚硫酸钠先反应,应用产生的SO2排出装置中残留的O2
√
解析:SO2气体通入HCOONa的碱性溶液中可以生成Na2S2O4,根据元素守恒和得失电子守恒书写离子方程式,A正确;NaOH溶液的主要作用是吸收逸出的SO2防止空气污染,B错误;增大接触面积能够加快反应速率,C正确;Na2S2O4具有还原性,容易被O2氧化,D正确。
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