内容正文:
正禾一本通
高三一轮总复习高效讲义
化学(D)
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第五单元
非金属及其化合物
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陌点拓展(五) 陌生含硫物质的制备与性质探究
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能力训练
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近年高考往往通过陌生物质为载体考查学生对于能力的掌握情况,比如2024年高考安徽卷出现的Na2S2O3的转化以及之前各地试题频繁出现的Na2S2O5、Na2S2O3·5H2O等陌生物质。因此,在熟练掌握常规含硫物质的性质的基础上,还需强化对陌生含硫物质的制备与性质探究,以陌生物质为载体,除简单介绍其性质外,同时围绕该点创建情境线,在情境中分析解决问题,从而构建研究物质的思维方法,最终达到从知识复习到能力培养的思维转变。
硫代硫酸钠(Na2S2O3)
简述
Na2S2O3·5H2O俗名海波或大苏打,易溶于水,溶于水后呈碱性。S元素的化合价为+2价,具有还原性
化学性质
①遇酸不稳定:Na2S2O3+2HCl===2NaCl+S↓+SO2↑+H2O。
②还原性
a.2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI,这是分析化学中“碘量法”定量测定碘的一个重要反应。
b.Na2S2O3+4Cl2+5H2O===Na2SO4+H2SO4+8HCl,在纺织和造纸工业上Na2S2O3作脱氯剂
制备方法
2Na2S+Na2CO3+4SO2 eq \o(=====,\s\up7(△)) 3Na2S2O3+CO2;
Na2SO3+S eq \o(=====,\s\up7(△)) Na2S2O3
连二亚硫酸钠(Na2S2O4)
简述
Na2S2O4俗称保险粉,能溶于冷水,在热水中分解,不溶于乙醇。S元素的化合价为+3价,具有还原性
制备
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
还原性
在空气分析中常用来吸收氧气:2Na2S2O4+O2+2H2O===4NaHSO3或Na2S2O4+O2+H2O===NaHSO3+NaHSO4
焦亚硫酸钠(Na2S2O5)
简述
S元素的化合价为+4价,与亚硫酸盐一样具有还原性
制备
2NaHSO3 eq \o(=====,\s\up7(△)) Na2S2O5+H2O
还原性
S2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(5)) +2I2+3H2O===2SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) +4I-+6H+
过二硫酸钠(Na2S2O8)
不稳定性
受热分解,化学方程式为2Na2S2O8 eq \o(=====,\s\up7(△)) 2Na2SO4+2SO3↑+O2↑。
氧化性
Na2S2O8中S元素的化合价是+6价,其阴离子S2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(8)) 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。所以Na2S2O8是一种强氧化剂,如:2Mn2++5S2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(8)) +8H2O eq \o(=====,\s\up7(Ag+)) 2MnO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(4)) +10SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) +16H+;S2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(8)) +2I- eq \o(=====,\s\up7(Cu2+)) 2SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) +I2
1.(2020·浙江1月选考)100%硫酸吸收SO3可生成焦硫酸(分子式为H2S2O7或H2SO4·SO3),下列说法不正确的是( )
A.Na2S2O7水溶液呈中性
B.焦硫酸具有强氧化性
C.Na2S2O7可与碱性氧化物反应生成新盐
D.100%硫酸吸收SO3生成焦硫酸的变化是化学变化
答案:A
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Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) 转化为Cr3+
B.连二亚硫酸钠溶液敞口放置,可能会发生反应的化学方程式为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
答案:C
3.实验室通过如图所示装置制备Na2S2O3,反应原理:2Na2S+Na2CO3+4SO2 eq \o(=====,\s\up7(△)) 3Na2S2O3+CO2。下列有关说法错误的是( )
A.导管a的作用是有利于硫酸滴入
B.装置A中的反应体现硫酸的酸性
C.装置B、D作用完全相同
D.装置C中先有淡黄色浑浊产生,后又变澄清,说明过程中有硫单质生成
解析:选C。导管a可以平衡分液漏斗和烧瓶内的气压,有利于硫酸顺利滴入,A正确;装置A中发生反应的化学方程式为H2SO4+Na2SO3===Na2SO4+H2O+SO2↑,利用复分解反应制备SO2,该反应体现了硫酸的酸性,B正确;实验过程中可以通过B中产生气泡的速率调节滴加硫酸的速率,同时二氧化硫与C中物质反应易引起倒吸,B还可以起到平衡气压、防倒吸的作用,D的作用仅仅是作安全瓶,起防倒吸的作用,C错误;C中出现淡黄色浑浊,说明C中产生了硫单质,最终又变澄清,说明硫单质又反应了,D正确。
4.Na2S2O5是常用的防腐剂和漂白剂。可利用烟道气中的SO2先制备过饱和的NaHSO3溶液,再结晶脱水生产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
解析:选C。上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,故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,故B错误;上述流程中的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,故C正确;“结晶脱水”是加热固体分解,应该在坩埚中进行,故D错误。
5.(2024·甘肃高考)某兴趣小组设计了利用MnO2和H2SO3生成MnS2O6,再与Na2CO3反应制备Na2S2O6·2H2O的方案:
(1)采用下图所示装置制备SO2,仪器a的名称为______________;步骤 Ⅰ 中采用冰水浴是为了__________________。
(2)步骤Ⅱ应分数次加入MnO2,原因是________________________。
(3)步骤Ⅲ滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是________________。
(4)步骤Ⅳ生成MnCO3沉淀,判断Mn2+已沉淀完全操作是________;
(5)将步骤Ⅴ中正确操作或现象的字母填入相应括号中。
A.蒸发皿中出现少量晶体
B.使用漏斗趁热过滤
C.利用蒸发皿余热使溶液蒸干
D.用玻璃棒不断搅拌
E.等待蒸发皿冷却
解析:步骤Ⅱ中MnO2与H2SO3在低于10 ℃时反应生成MnS2O6,反应的化学方程式为MnO2+2H2SO3===MnS2O6+2H2O,步骤Ⅲ中滴加饱和Ba(OH)2除去过量的SO2(或H2SO3),步骤Ⅳ中滴入饱和Na2CO3溶液发生反应MnS2O6+Na2CO3===MnCO3↓+Na2S2O6,经过滤得到Na2S2O6溶液,步骤Ⅴ中Na2S2O6溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Na2S2O6·2H2O。
(3)步骤Ⅲ中滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是除去过量的SO2(或H2SO3),防止后续反应中SO2与Na2CO3溶液反应,增加饱和Na2CO3溶液的用量,并使产品中混有杂质。
(5)步骤Ⅴ的正确操作或现象为:将滤液倒入蒸发皿中→用酒精灯加热→用玻璃棒不断搅拌→蒸发皿中出现少量晶体→停止加热→等待蒸发皿冷却→过滤、洗涤、干燥得到Na2S2O6·2H2O,依次填入D、A、E。
答案:(1)恒压滴液漏斗 增大SO2的溶解度、增大H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供低温
(2)防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4,同时防止反应太快、放热太多,不利于控制温度低于10 ℃
(3)除去过量的SO2(或H2SO3)
(4)静置,取上层清液少许于试管中,滴加几滴饱和Na2CO3溶液,若不再产生沉淀,说明Mn2+已沉淀完全
(5)D A E
6.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是葡萄酒中常用的抗氧化剂。一种以硫黄为原料制取Na2S2O5的生产工艺如下:
已知:结晶脱水时发生的反应为2NaHSO3===Na2S2O5+H2O。回答下列问题:
(1)Na2S2O5中硫元素的化合价为________价。
(2)焚烧炉中反应的化学方程式为___________________________。
(3)反应器中发生反应的离子方程式为_______________________。
(4)葡萄酒酿造过程中添加Na2S2O5会释放出一种有刺激性气味的气体,该气体是一种食品添加剂。实验室中检验该气体的常用试剂是________。
(5)废水中的硫单质(S8)能与碱反应,化学方程式为3S8+48KOH eq \o(=====,\s\up7(△)) 16K2S+8K2SO3+24H2O,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。
答案:(1)+4
(2)S+O2 eq \o(=====,\s\up7(点燃)) SO2
(3)2H2SO3+CO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(3)) ===2HSO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(3)) +CO2↑+H2O
(4)品红溶液
(5)2∶1
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