内容正文:
热点专攻 重要含硫化合物及制备
课前学习任务
1.实验室制备SO2
(1)常用亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫,进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、还原性、氧化性等。
①制取原理:Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O
②综合实验装置
(2)实验室也可用铜片与浓硫酸反应制取二氧化硫,进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、还原性、氧化性等。
①制取原理:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
②综合实验装置
2.四种重要含硫化合物及制备
(1)硫代硫酸钠(Na2S2O3)
①制备原理:2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2;Na2SO3+SNa2S2O3。
②遇酸不稳定:Na2S2O3+2HCl2NaCl+S↓+SO2↑+H2O。
③还原性:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI,这是分析化学中“碘量法”定量测定碘的一个重要反应。
(2)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)
①制备方法: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。
②还原性:在空气分析中常用来吸收氧气:2Na2S2O4+O2+2H2O4NaHSO3或Na2S2O4+O2+H2ONaHSO3+NaHSO4。
(3)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)
①还原性:S2+2I2+3H2O2S+4I-+6H+。
②制备方法:2NaHSO3Na2S2O5+H2O。
(4)过二硫酸钠(Na2S2O8)
①不稳定性:受热分解2Na2S2O82Na2SO4+2SO3↑+O2↑。
②氧化性:Na2S2O8中S元素的化合价是+6价,其阴离子S2结构中含有1个过氧键(—O—O—),性质与过氧化氢相似,具有氧化性:2Mn2++5S2+8H2O2Mn+10S+16H+。
课堂核心考点
题组1 实验探究含硫物质的制备
1.(2024·广东深圳模拟)将SO2通入Na2CO3和Na2S混合溶液中可制得Na2S2O3。其制备装置如图所示,下列说法不正确的是( )
A.若装置A中使用98%的浓硫酸,可以提高SO2的生成速率
B.装置B既可防倒吸亦可处理多余的SO2
C.装置C中反应的离子方程式为2S2-+C+4SO2CO2+3S2
D.装置D中盛放的溶液可换为酸性KMnO4溶液
2.(2025·广东肇庆模拟)某化学课题小组将二氧化硫的制备与多个性质实验进行了一体化设计,实验装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A.推动注射器的活塞,硫酸进入试管中发生的反应只体现硫酸的酸性
B.实验时,湿润的pH试纸、品红溶液、鲜花、KMnO4溶液均褪色,Na2S溶液出现淡黄色沉淀
C.此设计可证明SO2水溶液的酸性,SO2的氧化性、还原性、漂白性
D.点燃酒精灯进行加热,可证明SO2使品红溶液褪色具有可逆性
题组2 化工生产中含硫物质的制备
3.Na2S2O5是常用的防腐剂和漂白剂。可利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5,其流程如下:
下列说法正确的是( )
A.上述制备过程所涉及的物质中只有一种酸性氧化物
B.Na2S2O5作防腐剂和SO2作漂白剂时,均表现还原性
C.上述流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换
D.实验室模拟“结晶脱水”时用到的仪器只有蒸发皿、玻璃棒、烧杯、漏斗
课后练习
一、单选题
1.某学习小组设计了如图所示装置用于制取并验证其性质。下列说法正确的是
A.反应结束后,可向装置甲试管中直接加入水,观察到溶液变蓝
B.装置丙、戊中溶液颜色逐渐褪去的原理相同
C.装置丁中不会出现亚硫酸钡白色沉淀
D.装置乙的作用是收集二氧化硫气体
2.以黄铁矿为原料制取硫酸会产生大量的矿渣(主要成分为Fe2O3,还有Al2O3、CuO),合理利用矿渣可以减少环境污染,变废为宝。利用该矿渣生产碱式硫酸铁的流程如图所示。下列叙述错误的是
A.“碱浸”时适当提高NaOH溶液的浓度可加快“碱浸”速率
B.“酸浸”后所得溶液中的金属阳离子主要是Fe3+、Cu2+
C.“去铜”过程中,被还原的元素只有铜元素
D.为提高碱式硫酸铁的产率,“调pH”时pH不能过高或过低
3.焦亚硫酸钠()具有强还原性,在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。工业上利用生产的工艺如图所示。下列说法错误的是
A.生产的工艺涉及的反应均为非氧化还原反应
B.流程中溶液Ⅰ溶质的成分为
C.Ⅲ溶液结晶脱水反应方程式为
D.作食品抗氧化剂时,和的物质的量之比为
4.红树林沉积物中普遍含硫元素,主要以黄铁矿和硫酸盐的形式存在。如图为红树林沉积物中微生物驱动的硫循环过程原理。
已知在有氧层,有机物通过微生物有氧呼吸来分解;在无氧层,有机物通过微生物驱动硫酸盐发生还原反应来分解。下列有关叙述错误的是
A.反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为
B.在无氧层作为氧化剂,将有机物氧化
C.反应②中与的反应为
D.硫循环过程可以有效地固定土壤深处沉积物中的铜、铅等重金属元素
5.亚氯酸钠(NaClO2)常用作消毒剂、漂白剂,受热易分解。一种制备亚氯酸钠的流程如下图:
下列叙述正确的是
A.“反应1”中,参加反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2
B.“反应2”中,还原剂可选用H2O2和FeI2
C.“母液”的成分中含有Na2SO4、Na2SO3、H2SO4
D.为提高产品的产率,“结晶”过程中可采用减压蒸发、冷却结晶
6.连二亚硫酸钠俗称保险粉,其在碱性溶液中稳定,在中性和酸性溶液中极不稳定。用含锌(粉)悬浊液制备的流程如下:
下列说法正确的是
A.通入的作还原剂
B.“滤液1”中的溶质只有
C.“系列操作”过程中可直接用水洗涤
D.向“滤液2”中加固体是为了降低的溶解度
答案解析
课堂核心考点
1.A 解析 装置A中制取二氧化硫的反应实质是氢离子与亚硫酸根离子发生反应,98%的浓硫酸中电离出的氢离子浓度小,与亚硫酸根离子反应反而产生气体的速率减小,A错误;当导管中的气体进入C时,装置B可防倒吸,B上端的溶液为NaOH溶液时,关闭K2打开K1可以处理B中多余的二氧化硫,B正确;将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液中生成Na2S2O3,反应的离子方程式为2S2-+C+4SO2CO2+3S2,C正确;酸性KMnO4溶液具有强氧化性,能氧化二氧化硫,装置D中盛放的溶液可换为酸性高锰酸钾溶液,D正确。
2.B 解析 推动注射器的活塞,硫酸进入试管中发生反应Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,只体现硫酸的酸性,A正确;二氧化硫是酸性气体,实验时,湿润的pH试纸变红,但不褪色,B错误;湿润的pH试纸变红证明SO2水溶液显酸性,Na2S溶液出现淡黄色沉淀证明SO2具有氧化性,KMnO4溶液褪色证明二氧化硫具有还原性、品红褪色证明二氧化硫具有漂白性,C正确;点燃酒精灯进行加热,褪色后的品红溶液又恢复红色,证明SO2使品红溶液褪色具有可逆性,D正确。
3.C 解析 题述制备过程所涉及的物质中有2种酸性氧化物——二氧化硫和二氧化碳,A错误;SO2作漂白剂时,未发生氧化还原反应,没有表现还原性,B错误;题述流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换,否则得不到过饱和的NaHSO3溶液,C正确;“结晶脱水”是加热固体分解,应该在坩埚中进行,D错误。
课后练习
1.C
【分析】甲中浓硫酸与铜加热反应生成SO2;乙为安全瓶,防止倒吸;丙中SO2与酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色;丁中验证气体产物是否能和氯化钡溶液反应生成白色沉淀;戊中品红溶液褪色,用于检验SO2并验证SO2的漂白性,NaOH溶液吸收多余的SO2,防止其污染空气;据此回答问题。
【详解】A.反应后溶液中还含有浓硫酸,应该是将反应后的溶液沿着器壁注入水中,类似于浓硫酸的稀释,A错误;
B.装置丙中酸性高锰酸钾溶液褪色体现了SO2的还原性,戊中品红溶液褪色体现了SO2的漂白性,两个装置中溶液颜色逐渐褪去的原理不同,B错误;
C.二氧化硫通入氯化钡溶液中,由于亚硫酸酸性弱于盐酸,所以不会出现白色沉淀BaSO3,C正确;
D.装置乙的作用是安全瓶,防止倒吸,D错误;
故选C。
2.C
【分析】在矿渣被碱溶液浸取时,两性氧化物Al2O3转化为可溶性的,碱性氧化物Fe2O3、CuO与碱溶液不反应,通过过滤分离出来,然后再用稀硫酸进行酸浸,Fe2O3、CuO与酸发生反应生成可溶性的、CuSO4进入溶液,向、CuSO4溶液中通入SO2、加入NaCl溶液,Cu2+、Fe3+被还原,生成CuCl沉淀及Fe2+,将CuCl沉淀过滤除去,然后向滤液中加入双氧水,使Fe2+氧化生成Fe3+,同时调节溶液的pH,使Fe3+反应产生碱式硫酸铁沉淀。
【详解】A.由以上分析可知,“碱浸”的目的是除去矿渣中的两性氧化物Al2O3,反应的化学方程式为,适当提高NaOH溶液的浓度,可加快反应速率,A正确;
B.“酸浸”过程中,Fe2O3、CuO与稀硫酸发生的反应为:、,所得溶液中的金属阳离子主要是Fe3+、Cu2+,B正确;
C.“去铜”过程中,Cu2+与SO2发生氧化还原反应:,Fe3+与SO2发生氧化还原反应:,被还原的元素有两种:铜元素和铁元素,C错误;
D.pH过低时,溶液酸性较强,得不到碱式硫酸铁沉淀;pH过高时,溶液碱性较强,部分Fe3+与OH-直接结合生成沉淀,导致碱式硫酸铁的产率偏低,故为提高碱式硫酸铁的产率,“调pH”时pH不能过高或过低,D正确;
故选C。
3.D
【分析】往Na2CO3饱和溶液中通入SO2至pH=4.1,发生反应生成NaHSO3和CO2;往溶液中再加入Na2CO3饱和溶液至pH=7~8,与NaHSO3发生反应,生成Na2SO3和NaHCO3;再往溶液中通入SO2至pH=4.1,与Na2SO3和NaHCO3发生反应,分别生成NaHSO3和CO2气体等,从而获得NaHSO3过饱和溶液;结晶脱水,从而获得Na2S2O5。
【详解】A.流程I反应为,流程Ⅱ反应为,流程Ⅲ反应为,过饱和溶液经结晶、脱水可生成固体:,流程中涉及的反应均为非氧化还原反应,故A正确;
B.流程中溶液I溶质的成分为,故B正确;
C.过饱和溶液经结晶、脱水可生成固体:,故C正确;
D.中S的化合价为,抗氧化时,硫元素由价升为价,失4 mol电子,而得4mol电子,和的物质的量之比为,故D错误;
故选D。
4.C
【详解】A.由图可知反应①中S单质转化为、,根据得失电子守恒可知,氧化剂和还原剂物质的量之比为,故A正确;
B.由题意知,在无氧层,有机物通过微生物驱动硫酸盐发生还原反应来分解,则中S元素化合价降低转化为有机硫,继而转化为作氧化剂,故B正确;
C.应该在酸性环境中存在,反应②中与的反应为,故C错误;
D.硫循环过程生成可以与铜、铅等重金属元素生成难溶物,有效地固定土壤深处沉积物中的铜、铅等重金属元素,故D正确;
选C。
5.D
【分析】由题给流程可知,氯酸钠溶于硫酸溶液得到酸性氯酸钠溶液,向溶液中通入二氧化硫,二氧化硫与氯酸钠溶液反应生成硫酸钠和二氧化氯,反应生成的二氧化氯与还原剂和氢氧化钠混合溶液反应亚氯酸钠,亚氯酸钠溶液经减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到亚氯酸钠产品。
【详解】A.由分析可知,反应1为二氧化硫与氯酸钠溶液反应生成硫酸钠和二氧化氯,反应的化学方程式为2NaClO3+SO2=2ClO2+Na2SO4,反应中氯元素的化合价降低被还原,氯酸钠是反应的氧化剂,硫元素的化合价升高被氧化,二氧化硫是还原剂,则参加反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶1,故A错误;
B.由分析可知,反应2为加入还原剂将二氧化氯还原为NaClO2,可以用H2O2作还原剂,因为其氧化产物为O2,不能选用碘化亚铁,否则会导致产品中混入杂质,故B错误;
C.由分析可知,氯酸钠溶于硫酸溶液得到酸性氯酸钠溶液,向溶液中通入二氧化硫,二氧化硫与氯酸钠溶液反应生成硫酸钠和二氧化氯,则“母液”的成分中含有硫酸钠和硫酸,不可能含有亚硫酸钠,故C错误;
D.由题意可知,亚氯酸钠受热易分解,所以实际生产时为提高产品的产率,“结晶”过程中可采用减压蒸发、冷却结晶,故D正确;
故选D。
6.D
【分析】含锌悬浊液通入过量的生成ZnS2O4,加氢氧化钠溶液生成氢氧化锌沉淀和,过滤出氢氧化锌,滤液2中加氯化钠固体降低的溶解度,析出。
【详解】A.锌(粉)悬浊液通入过量的生成ZnS2O4,锌元素化合价升高、中S元素化合价降低,Zn作还原剂、作氧化剂,故A错误;
B.锌(粉)悬浊液通入过量的,“滤液1”中的溶质有、H2SO3,故B错误;
C.在中性和酸性溶液中极不稳定,所以“系列操作”过程中不能直接用水洗涤,故C错误;
D.向“滤液2”中加固体是为了增大钠离子浓度,降低的溶解度,便于析出,故D正确;
选D。
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