2027届高三化学一轮复习讲义：5.4　硫酸　硫酸盐　含硫物质间的转化

该高中化学高考复习讲义围绕硫酸、硫酸盐及含硫物质转化核心考点，按硫酸性质、工业制法、硫酸盐与SO₄²⁻检验、硫元素价态转化的逻辑层次展开，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生构建知识网络，突破硫及其化合物性质与转化的难点。 讲义采用“价-类”二维图整合硫元素转化关系，结合实验探究（如铜与浓硫酸反应现象分析）培养科学思维与探究能力，设置分层练习与高考真题精讲，确保复习针对性。通过SO₄²⁻检验操作规范等策略，高效提升学生应考能力，为教师把控复习节奏提供系统指导。

第4讲　硫酸　硫酸盐　含硫物质间的转化 考点一　硫酸及其用途和制法 1.硫酸的物理性质 (1)硫酸是一种无色油状液体,沸点高,难挥发。 (2)溶解性:浓H2SO4与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热。 (3)浓硫酸的稀释方法:将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。 2.浓硫酸的特性 小题对点过　 下列有关硫酸的实验或用途中用了硫酸的哪些性质? (1)用浓硫酸作干燥剂干燥CO、SO2、Cl2等气体: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)分别用浓硫酸与NaCl(s)、NaNO3(s)反应制取HCl、HNO3:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)用铝或铁制容器贮存或运输浓硫酸:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)工业上用硫酸与磷酸钙反应制取磷酸:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)实验室用铜与浓硫酸反应制取SO2:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)实验室用甲酸与浓硫酸作用制取CO:HCOOHCO+H2O:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (7)浓硫酸与蔗糖制取“黑面包”的实验:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)浓硫酸的吸水性　(2)沸点高　(3)浓硫酸的强氧化性　(4)硫酸的强酸性　(5)浓硫酸的酸性、强氧化性　(6)浓硫酸的脱水性　(7)浓硫酸的脱水性、强氧化性 3.硫酸的工业制法 制备流程 完成相关反应的化学方程式: ①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2;S+O2SO2; ②2SO2+O22SO3 小题对点过　 (1)SO2进入催化反应室前净化、干燥的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)工业生产SO2采用常压的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用水的原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)混合气中除含有二氧化硫外,还含有多种杂质。这些杂质有的使催化剂中毒、失效,有的对反应设备有腐蚀作用,所以必须净化处理 (2)常压下SO2的转化率已经很大,高压下SO2转化率提高不多,但成本大大增加 (3)用水吸收SO3反应会放出大量的热,易产生大量酸雾,吸收效率低。 1.化学小组用如图装置探究铜与浓硫酸的反应,过程中观察到,试管内壁有淡黄色固体,液面上方铜丝变黑,溶液中有白色(灰白色)固体生成。将铜丝抽至脱离溶液,继续加热,保持沸腾状态,淡黄色固体消失。将变黑的铜丝置于稀硫酸中,黑色物质不溶解。下列说法错误的是(　　) A.实验过程中观察到石蕊溶液变红后不褪色 B.试管中白色(灰白色)固体为无水硫酸铜 C.铜丝上的黑色物质为氧化铜 D.淡黄色固体消失的原因是硫酸蒸气将固体硫氧化 答案　C 解析　反应生成的SO2能使石蕊溶液变红但不能使石蕊溶液褪色,A正确;浓硫酸具有吸水性,所以白色固体是无水CuSO4,B正确;CuO能溶于稀硫酸,而黑色固体不溶于稀硫酸,所以黑色物体不是CuO,C错误;淡黄色固体是S,浓硫酸具有强氧化性能将S氧化为SO2,D正确。 2.浓硫酸分别与三种钠盐反应,现象如图。下列分析正确的是(　　) A.对比①和②可以说明还原性:Br->Cl- B.①和③相比可说明氧化性:Br2>SO2 C.②中试管口白雾是HCl遇水蒸气所致,说明酸性:H2SO4>HCl D.③中浓H2SO4被还原成SO2 答案　A 解析　A项,反应①生成的红棕色气体是溴蒸气,反应②白雾是氯化氢遇水形成的盐酸小液滴,说明浓硫酸能将溴离子氧化成溴单质,而不能将氯离子氧化成氯气;B项,反应③生成的是二氧化硫气体,是非氧化还原反应,而且亚硫酸钠与溴化钠不是同一类型的物质;C项,有HCl生成利用浓硫酸的难挥发性;D项,反应③生成的是二氧化硫气体,是非氧化还原反应。 3.(2024·安徽合肥一模)工业上以硫黄或黄铁矿为原料制备硫酸的原理示意图如下。下列叙述错误的是(　　) A.通过量的空气可将硫黄直接转化为SO3 B.控制温度400~500 ℃可增大催化剂活性 C.吸收剂b可选用98.3%的浓硫酸 D.工业上可用氨水处理尾气中的SO2 答案　A 解析　制硫酸涉及下列反应:硫黄或黄铁矿在空气中燃烧生成二氧化硫,反应的化学方程式:S+O2SO2或4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,二氧化硫在催化剂作用和加热条件下反应生成三氧化硫,反应的化学方程式:2SO2+O22SO3;生产中用浓硫酸代替水吸收SO3制得发烟硫酸,SO3+H2O===H2SO4,将发烟硫酸稀释后可制得稀硫酸。A项,硫黄和氧气反应只会生成SO2,A错误;B项,选择400~500 ℃是因为V2O5作催化剂时催化活性较好,B正确;C项,工业制硫酸用98.3%的浓硫酸吸收SO3,不能用水吸收,是因为用水会生成酸雾,C正确;D项,氨水作为一种碱性溶液可以和酸性氧化物SO2反应,工业上可用氨水处理尾气中的SO2,D项正确。 4.下列说法正确的是　　　　。  ①少量胆矾加入浓硫酸中,蓝色晶体变白,体现浓硫酸的吸水性 ②用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上,滤纸变黑,体现浓硫酸的脱水性 ③将铜片加入盛有浓硫酸的试管中,加热铜片逐渐溶解,产生无色、有刺激性气味的气体,体现浓硫酸的强氧化性、酸性 ④将少量铜加入浓硫酸中加热,很快能观察到溶液变为蓝色 ⑤将铜片放入浓硫酸中,无明显现象是因为铜片发生了钝化 ⑥工业上可用稀硫酸洗去锅炉中的水垢 答案　①②③ 5.某化学兴趣小组将铁丝与一定量浓硫酸混合加热,发现铁丝完全溶解,并产生大量的气体X。该兴趣小组的同学猜测气体X的成分如下: (1)甲组同学认为气体X为SO2。 (2)乙组同学认为气体X为H2。 (3)丙组同学认为乙组同学明显不合理,其理由是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  气体X中一定有SO2还可能有　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　浓硫酸具有强氧化性,反应刚开始不可能产生H2　H2　随着反应的进行,硫酸的浓度变小,铁与稀硫酸反应生成氢气 浓H2SO4与金属反应时“量变”引起的“质变”规律 (1)较活泼金属(如Zn)反应开始产生SO2,硫酸浓度变小后产生H2。 (2)不活泼金属(如Cu)反应开始产生SO2(加热),硫酸浓度变小后,稀H2SO4不再与不活泼金属反应。 考点二　硫酸盐　硫酸根离子的检验 1.重要的硫酸盐 皓矾 ZnSO4·7H2O 生石膏 CaSO4·2H2O 熟石膏 2CaSO4·H2O 钡餐(重晶石) BaSO4 胆矾(蓝矾) CuSO4·5H2O 绿矾(皂矾或青矾) FeSO4·7H2O 芒硝(朴硝或皮硝) Na2SO4·10H2O 明矾 KAl(SO4)2·12H2O 莫尔盐 (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 2.硫酸根离子的检验 (1)检验S的正确操作方法:被检液取清液有无白色沉淀产生(判断有无S)。 (2)先加稀盐酸的目的是排除C、Ag+等离子的干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生。整个过程中可能发生反应的离子方程式:C===BaSO4↓。 小题对点过　 (1)在S的检验操作中,滴加盐酸和BaCl2溶液的顺序能否颠倒　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)有一瓶Na2SO3溶液,试设计实验探究Na2SO3的氧化程度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)不能。若滴加盐酸和BaCl2溶液的顺序颠倒,排除不了Ag+的干扰 (2)取样品溶液于试管中,加入过量BaCl2溶液,过滤,然后向沉淀中滴入过量稀盐酸,若沉淀全部溶解,则Na2SO3未被氧化;若沉淀部分溶解,则Na2SO3部分被氧化;若沉淀不溶解,则Na2SO3全部被氧化。 3.硫酸根离子检验的应用——粗盐提纯 若除去粗盐中杂质(硫酸盐、CaCl2、MgCl2),将选用的试剂及反应的离子方程式填入下表: 杂质 加入的试剂 离子方程式 硫酸盐 氯化钡溶液 Ba2++S===BaSO4↓ CaCl2 碳酸钠溶液 Ca2++C===CaCO3↓ MgCl2 烧碱溶液 Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓ 小题对点过　 除杂过程中为了将杂质离子完全除去,应加入稍过量的试剂,而后续试剂(或操作)应将前面所加试剂中的杂质离子除去,粗盐除去杂质离子(S、Ca2+、Mg2+)可设计哪些方案　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　 1.我国古代典籍中有“石胆……浅碧色,烧之变白色者真”的记载,其中石胆是指(　　) A.CuSO4·5H2O B.FeSO4·7H2O C.ZnSO4·7H2O D.KAl(SO4)2·12H2O 答案　A 解析　根据物质的颜色变化,并结合所学化学知识即可判断石胆是指CuSO4·5H2O,为蓝色晶体,加热发生反应CuSO4·5H2OCuSO4(白色粉末)+5H2O,A项正确。 2.下列过程中,最终的白色沉淀物不一定是BaSO4的是(　　) A.Fe(NO3)2溶液白色沉淀 B.Ba(NO3)2溶液白色沉淀 C.无色溶液白色沉淀 D.无色溶液无色溶液白色沉淀 答案　C 解析　A项,二氧化硫被硝酸氧化为硫酸,加氯化钡一定生成硫酸钡沉淀;B项,亚硫酸根离子被硝酸氧化为硫酸根离子,沉淀也是硫酸钡;C项,所得沉淀可能是氯化银;D项,先加过量盐酸无明显现象,再加氯化钡产生的白色沉淀一定是硫酸钡。 3.为精制食盐,需除去粗盐水中的Ca2+、S和Mg2+,下列说法正确的是(　　) A.①②③依次是加入过量的NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液 B.取滤液a,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则说明S没有除尽 C.加入稀盐酸初期,溶液中无明显现象,后期则会生成无色气体 D.用蒸发结晶法从NaCl溶液中得到氯化钠固体时,应在溶液蒸干后再停止加热 答案　C 解析　碳酸钠主要除掉钙离子和多加入的钡离子,因此Na2CO3要加在BaCl2溶液后面,故A项错误;取滤液a,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,可能生成了碳酸钡沉淀,不能说明S没有除尽,故B项错误;加入稀盐酸初期,溶液中无明显现象,主要是氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水,后期则会生成无色气体,主要是碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,故C项正确;用蒸发结晶法从NaCl溶液中得到氯化钠固体时,应在得到大量晶体后停止加热,利用余热蒸干,故D项错误。 考点三　硫及其化合物的转化 1.硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系 小题对点过　 S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间是否能发生氧化还原反应　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　不能　同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应。 2.相同价态硫的化合物之间的转化关系 (1)+4价硫的化合物之间的转化 小题对点过　 按要求书写上图中序号对应离子方程式 ①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ④　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　①HS+H+===SO2↑+H2O ②HS+H2O ③2NaHSO3Na2SO3+SO2↑+H2O ④S (2)-2价硫的化合物之间的转化 氢硫酸(H2S)是二元酸,与酸式盐(NaHS)、正盐(Na2S)之间的转化关系,跟H2SO3、亚硫酸氢盐、亚硫酸盐之间的转化关系相似。 小题对点过　 按要求书写下列反应的离子方程式。 (1)硫氢化钠(NaHS)与NaOH反应:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)NaHS与HCl反应:　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)HS-+OH-===H2O+S2- (2)HS-+H+===H2S↑。 3.不同价态含硫物质的转化 不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的。 当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,可用下图表示 如:H2SSSO2SO3 ③④⑤反应的化学方程式分别为 ③2SO2+O22SO3; ④S+H2H2S; ⑤SO2+2H2S===3S+2H2O。 小题对点过　 (1)写出以H2S为起始反应物,生成H2SO4的系列转化关系与条件　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)符合ABCD转化关系的常见物质有　　　　。  答案　(1) (2)S或H2S、N2或NH3、C或大部分有机物、金属钠等 1.将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S,其转化如图所示。下列说法错误的是(　　) A.过程①中,生成 CuS 的反应为 H2S+Cu2+===CuS↓+2H+ B.过程②中,发生反应的离子方程式为S2-+2Fe3+===S+2Fe2+ C.过程中,体现出氧化性:O2>Fe3+>S D.反应前后n(Fe3+)不变,当有1 mol硫生成时,消耗0.5 mol O2 答案　B 解析　A.过程①中,是硫化氢和铜离子反应生成硫化铜和氢离子,则生成 CuS 的反应为H2S+Cu2+===CuS↓+2H+,故A正确;B.过程②中是铁离子和硫化铜反应生成硫单质,铜离子和亚铁离子,其发生反应的离子方程式为CuS+2Fe3+===S↓+2Fe2++Cu2+,故B错误;C.过程中,氧气氧化亚铁离子变为铁离子,再根据CuS+2Fe3+===S↓+2Fe2++Cu2+,则氧化性顺序为O2>Fe3+>S,故C正确;D.反应实质为2H2S+O2===2H2O+2S,则当反应前后n(Fe3+)不变,当有1 mol硫生成时,根据方程式得到消耗0.5 mol O2,故D正确。 2.(2024·广东惠州模拟预测)部分含硫物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) A.a的浓溶液与b可生成SO2 B.SO2通入紫色石蕊试液先变红后褪色 C.c在空气中燃烧生成SO2 D.d既可被氧化,也可被还原 答案　B 解析　A.浓硫酸有强氧化性,可与H2S反应生成中间价态的S或SO2,A正确;B.SO2通入紫色石蕊试液中,能变红,但不能褪色,B错误;C.S在空气中燃烧只能生成SO2,C正确;D.S中S为+4价,既可被氧化,也可被还原,D正确。 3.葡萄酒中常加入亚硫酸盐作为食品添加剂,为检测某葡萄酒样品中亚硫酸盐的含量(通常以酒样中SO2的量计),某研究小组设计了如下实验(已知还原性:S>I->Cl-)。 酒样气体溶液数据处理 下列说法不正确的是(　　) A.若试剂A选择氯水,则试剂B可选择NaOH标准液 B.通入N2和煮沸的目的是为了将产生的气体从溶液中全部赶出 C.葡萄酒中加亚硫酸盐的主要目的是防止氧化,利用了亚硫酸盐的还原性 D.若试剂A选择碱液,调节吸收后溶液为中性,则试剂B可选择I2标准液 答案　A 解析　二氧化硫具有还原性,可以被氯水氧化为硫酸,但是氯水也可以和氢氧化钠反应,此时不能选择NaOH标准液,A错误;通氮气和煮沸是为了将生成的二氧化硫从溶液中全部赶出,B正确;亚硫酸根离子易被空气中的氧气氧化为硫酸根离子,葡萄酒中加亚硫酸盐的主要目的是防止葡萄酒氧化,利用了亚硫酸盐的还原性,C正确;若试剂A选择碱液,可以和二氧化硫反应得到亚硫酸盐或是亚硫酸氢盐,该盐可以被碘单质氧化为硫酸盐,试剂B可选择I2标准液,D正确。 4.某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。 可选用的实验药品如下:①Na2SO3溶液　②浓硫酸　③Na2S溶液　④稀硫酸　⑤酸性KMnO4溶液　⑥品红溶液　⑦铜片 实验序号 预期转化 选择试剂(填序号) 证明实现转化的现象 ⅰ ――→ ⅱ ①③④ 淡黄色沉淀 ⅲ ――→ ②⑥⑦ (1)实验ⅰ选择的试剂是①和　　　　(填序号),证明实现转化的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  该转化利用了Na2SO3的　　　　性。  (2)实验ⅱ实现了　　　　价S向　　　　价S的转化。  (3)实验ⅲ中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  证明实现转化的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)⑤　酸性KMnO4溶液褪色　还原 (2)+4和-2　0　(3)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O　将产生的气体通入品红溶液,品红溶液褪色 1.(2023·山东卷)实验室中使用盐酸、硫酸和硝酸时,对应关系错误的是(　　) A.稀盐酸:配制AlCl3溶液 B.稀硫酸:蔗糖和淀粉的水解 C.稀硝酸:清洗附有银镜的试管 D.浓硫酸和浓硝酸的混合溶液:苯的磺化 答案　D 解析　A.实验室配制AlCl3溶液时向其中加入少量的稀盐酸以抑制Al3+水解,A项不符合题意;B.蔗糖和淀粉的水解时常采用稀硫酸作催化剂,B项不符合题意;C.清洗附有银镜的试管用稀硝酸,反应原理为:3Ag+4HNO3(稀)===3AgNO3+NO↑+2H2O,C项不符合题意;D.苯的磺化是苯和浓硫酸共热,反应生成苯磺酸的反应,故不需要用到浓硫酸和浓硝酸的混合溶液,D项符合题意。 2.(2022·广东卷)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是(　　) A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性 B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物 C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性 D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成 答案　B 解析　铜和浓硫酸反应生成CuSO4,体现浓硫酸的酸性,生成SO2,体现浓硫酸的强氧化性,故A错误;a处的紫色石蕊变红,其原因是SO2溶于水生成了酸,可说明SO2是酸性氧化物,故B正确;b处品红褪色,其原因是SO2具有漂白性,而c处酸性高锰酸钾褪色,其原因是SO2和KMnO4发生氧化还原反应,SO2体现还原性,故C错误;实验过程中试管底部出现白色固体,根据元素守恒可知,其成分为无水CuSO4,而非蓝色的CuSO4·5H2O,其原因是浓硫酸具有吸水性,将反应生成的H2O吸收,故D错误。 3.(2023·全国乙卷)一些化学试剂久置后易发生化学变化。下列化学方程式可正确解释相应变化的是(　　) A 硫酸亚铁溶液出现棕黄色沉淀 6FeSO4+O2+2H2O===2Fe2(SO4)3+2Fe(OH)2↓ B 硫化钠溶液出现浑浊颜色变深 Na2S+2O2===Na2SO4 C 溴水颜色逐渐褪去 4Br2+4H2O===HBrO4+7HBr D 胆矾表面出现白色粉末 CuSO4·5H2O===CuSO4+5H2O 答案　D 解析　A.溶液呈棕黄色是因为有Fe3+,有浑浊是产生了Fe(OH)3,因为硫酸亚铁久置后易被氧气氧化,化学方程式为12FeSO4+3O2+6H2O===4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3↓,A错误;B.硫化钠在空气中易被氧气氧化为淡黄色固体硫单质,使颜色加深,化学方程式为2Na2S+O2+2H2O===4NaOH+2S↓,B错误;C.溴水的主要成分是溴和水,它们会反应,但速度很慢,Br2+H2OHBrO+HBr,2HBrO===2HBr+O2↑,所以溴水放置太久会变质。但不是生成高溴酸,所以选项中的化学方程式错误,C错误;D.胆矾为CuSO4·5H2O,颜色为蓝色,如果表面失去结晶水,则变为白色的CuSO4,化学方程式为CuSO4·5H2O===CuSO4+5H2O,方程式正确,D正确。 4.(2024·北京卷)硫酸是重要化工原料,工业生产制取硫酸的原理示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A.Ⅰ的化学方程式:3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2 B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO2平衡转化率 C.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 D.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收 答案　B 解析　由题图知,Ⅰ中黄铁矿和空气中的O2在加热条件下反应生成SO2和Fe3O4,反应的化学方程式为3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2,A正确;2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是熵减的放热反应,高压、低温有利于平衡正向移动,Ⅱ中采用400~500 ℃、催化剂,均是为了提高反应速率,常压则是为了兼顾生产成本,故Ⅱ中的反应条件并不是为了提高SO2平衡转化率,B错误;若将黄铁矿换成硫黄,则无Fe3O4产生,即可以减少废渣的产生,C正确;生产过程中产生的SO2、SO3尾气均为酸性气体,可用碱液吸收,D正确。 5.(2021·山东卷)工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图,下列说法错误的是(　　) A.吸收过程中有气体生成 B.结晶后母液中含有NaHCO3 C.气流干燥湿料时温度不宜过高 D.中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3 答案　B 解析　根据工艺流程逆向分析可知,以二氧化硫和纯碱为原料,得到结晶成分为NaHSO3,则母液为饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸,溶液呈酸性,所以加入纯碱进行中和,涉及的反应为:H2SO3+2Na2CO3===Na2SO3+2NaHCO3,NaHSO3+Na2CO3===Na2SO3+NaHCO3,所以调节pH为8进行中和后得到Na2SO3和NaHCO3,通入二氧化硫气体进行混合吸收,此时吸收过程中发生反应为:Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3↓,SO2+NaHCO3===CO2+NaHSO3↓,此时会析出大量NaHSO3晶体,经过离心分离,将得到的湿料再进行气流干燥,最终得到NaHSO3产品,据此分析解答。A.根据上述分析可知,吸收过程中有二氧化碳生成,A正确;B.结晶后母液中含饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸,没有NaHCO3,假设产物中存在NaHCO3,则其会与生成的NaHSO3发生反应,且NaHCO3溶解度较低,若其残留于母液中,会使晶体不纯,假设不成立,B错误;C.NaHSO3高温时易分解变质,所以气流干燥过程中温度不宜过高,C正确;D.结合上述分析可知,中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3,D正确。 6.(2020·浙江7月选考)某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验,如图。实验中观察到的现象有:蒸馏烧瓶内有白雾,烧杯中出现白色沉淀。 请回答: (1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)烧杯中出现白色沉淀的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)浓硫酸吸水放热导致HCl挥发 (2)HCl气体会将H2SO4带出,与Ba(NO3)2作用生成BaSO4 基础落实 选择题只有1个选项符合题意 1.(2024·浙江名校联考)硫酸钙应用广泛,下列说法不正确的是(　　) A.生石膏的化学式为CaSO4·2H2O B.含有硫酸钙的盐卤能使蛋白质变性,可制作豆腐 C.Ca元素位于元素周期表的s区 D.往煤中添加一些石灰石,燃煤过程中产生的SO2能转化为硫酸钙 答案　B 解析　生石膏的化学式为CaSO4·2H2O,A项正确;含有硫酸钙的盐卤能使蛋白质盐析,B项错误;Ca元素的价电子排布式为4s2,位于元素周期表的s区,C项正确;往煤中添加一些石灰石,燃煤过程中发生反应:CaCO3+SO2CaSO3+CO2、2CaSO3+O22CaSO4,SO2转化为CaSO4,D项正确。 2.(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。 下列关于该过程的分析不正确的是(　　) A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性 B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关 C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性 D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂 答案　C 解析　A.浓硫酸具有脱水性,能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除,蔗糖中加入浓硫酸,白色固体变黑,体现浓硫酸的脱水性,A项正确;B.浓硫酸脱水过程中释放大量热,此时发生反应C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B项正确;C.结合选项B可知,浓硫酸脱水过程中生成的SO2能使品红溶液褪色,体现浓硫酸的强氧化性,C项错误;D.该过程中,蔗糖发生化学反应,发生了化学键的断裂,D项正确。 3.(2024·湛江一中开学考试)硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法错误的是(　　) A.硫在过量的氧气中燃烧只能生成X,不可能生成Y B.X通入BaCl2溶液中,不会有白色沉淀生成 C.H2S与X反应的还原产物和氧化产物的物质的量之比为1∶2 D.N可由其相应单质在加热条件下化合生成 答案　D 解析　A.硫在过量氧气中燃烧只能生成SO2,不可能生成SO3,A正确;B.X是SO2,SO2与溶液中的水反应产生H2SO3,由于盐酸的酸性大于亚硫酸的酸性,则SO2通入BaCl2溶液中,不会与BaCl2发生反应产生白色沉淀,B正确;C.在溶液中H2S与SO2发生的反应为2H2S+SO2===3S↓+2H2O,SO2中的+4价硫得到电子被还原为S,SO2作氧化剂;H2S中的-2价硫失去电子被氧化产生S,H2S作还原剂,则还原产物和氧化产物的物质的量之比为1∶2,C正确;D.由图中元素的化合价及物质类别可知,M为CuSO4,CuSO4溶液与H2S反应生成的盐N为CuS,S单质的氧化性较弱,S与Cu在加热条件下化合只能生成Cu2S,不能生成CuS,D错误。 4.硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。 浓H2SO4SO2Na2SO3 Na2S2O3S 下列判断不正确的是(　　) A.反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1 B.反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质 C.反应③的原子利用率是100% D.反应④中稀H2SO4作氧化剂 答案　D 解析　A.反应①为浓硫酸氧化铜单质的反应,浓硫酸作氧化剂被还原成SO2,化合价降低2价,Cu作还原剂被氧化成Cu2+,化合价升高2价,所以氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1,A正确;B.二氧化硫与NaOH反应生成盐和水,表明二氧化硫为酸性氧化物,B正确;C.反应③为Na2SO3+S===Na2S2O3,生成物只有一种,原子利用率是100%,C正确;D.反应④的化学方程式:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,稀硫酸既不是氧化剂也不是还原剂,D错误。 5.某溶液中可能含有K+、S,检验该溶液中存在S的合理方法是(　　) A.取适量该溶液,先加入过量的稀盐酸,再加入氯化钡溶液 B.取适量该溶液,先加入过量的稀硝酸,再加入氯化钡溶液 C.取适量该溶液,先加入过量的硝酸钡溶液,再加入稀硝酸 D.取适量该溶液,先加入过量的硝酸钡溶液,再加入稀盐酸 答案　A 解析　先加入稀盐酸,没有产生沉淀,排除S的干扰,再加氯化钡溶液,产生白色沉淀,证明有S 存在,A项符合题意;先加入过量的稀硝酸会将S,再加氯化钡溶液,产生BaSO4沉淀,无法确定原溶液中是否含有S,B项不符合题意;先加入过量的硝酸钡溶液,会产生硫酸钡和亚硫酸钡,再加入稀硝酸,亚硫酸钡会被氧化生成硫酸钡,会干扰硫酸根离子的检验,C项不符合题意;先加入过量的硝酸钡溶液,会产生硫酸钡和亚硫酸钡,再加入盐酸,亚硫酸钡会被氧化生成硫酸钡,会干扰硫酸根离子的检验,D项不符合题意。 6.同学们探究不同金属和浓硫酸的反应,向三等份浓硫酸中分别加入大小相同的不同金属片,加热,用生成的气体进行下表实验操作并记录实验现象。 实验操作 实验现象 金属为铜 金属为锌 金属为铝 点燃 不燃烧 燃烧 燃烧 通入酸性KMnO4溶液 褪色 褪色 褪色 通入CuSO4溶液 无明显变化 无明显变化 出现黑色沉淀 通入品红溶液 褪色 褪色 不褪色 已知:H2S+CuSO4===CuS↓+H2SO4(CuS为黑色固体);H2S可燃。 下列说法不正确的是(　　) A.加入铜片的实验中,使酸性KMnO4溶液褪色的气体是SO2 B.加入铝片的实验中,燃烧现象能证明生成气体中一定含H2S C.加入锌片的实验中,生成的气体一定是混合气体 D.金属与浓硫酸反应的还原产物与金属活动性强弱有关 答案　B 解析　加入铜片的实验中,气体能使酸性KMnO4溶液褪色、使品红溶液褪色、不可燃,则气体具有还原性、漂白性,则气体是SO2,A正确;加入铝片的实验中,气体能使酸性KMnO4溶液褪色、能与CuSO4溶液产生黑色沉淀,则气体是H2S,Al与稀硫酸反应生成氢气,氢气和硫化氢均具有可燃性,燃烧现象不能证明生成气体中一定含硫化氢,B不正确;加入锌片的实验中,气体能使酸性KMnO4溶液褪色,使品红溶液褪色,则气体含SO2,但SO2不可燃,而锌片与浓硫酸反应的气体具有可燃性,则含有另一种气体,C正确。 7.(2024·广东梅州一模)按图装置进行实验。将浓硫酸全部加入Ⅰ中的试管,关闭活塞。下列说法不正确的是(　　) A.Ⅰ中试管内有“黑面包”生成,说明浓硫酸体现了吸水性 B.Ⅱ中品红溶液褪色,说明在Ⅰ中浓硫酸还体现了强氧化性 C.Ⅲ中的溶液一段时间后才会变浑浊,说明SO2有氧化性 D.撤掉水浴,重做实验,Ⅳ中红色褪去变慢 答案　A 解析　Ⅰ中浓硫酸使得蔗糖脱水生成碳,浓硫酸和碳发生氧化还原反应生成二氧化硫、二氧化碳气体,二氧化硫进入Ⅱ中使品红溶液褪色,二氧化硫进入Ⅲ中与硫化钠反应生成S沉淀,二氧化硫进入Ⅳ中与氢氧化钠反应使溶液碱性减弱,酚酞褪色。A.Ⅰ中试管内有“黑面包”生成,说明浓硫酸体现了脱水性,A错误; B.Ⅱ中品红溶液褪色,说明在Ⅰ中生成二氧化硫气体,硫元素化合价降低,浓硫酸体现了强氧化性,B正确;C.Ⅲ中的溶液一段时间后才会变浑浊,说明生成硫单质,二氧化硫中硫元素化合价降低,说明SO2有氧化性,C正确;D.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正确。 8.(2024·北京东城二模)用如图装置检验浓硫酸与木炭在加热条件下反应的产物CO2和SO2。 下列说法不正确的是(　　) A.①中现象说明产物中有SO2 B.②中利用了KMnO4的氧化性 C.将②③对调也能够达到实验目的 D.浓硫酸与木炭的反应:2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O 答案　C 解析　浓硫酸与木炭反应生成二氧化碳、二氧化硫与水,品红检验二氧化硫,酸性高锰酸钾除去SO2,澄清石灰水检验CO2,据此回答。A.SO2能使品红褪色,则①中现象说明产物中有SO2,A正确;B.②中利用了KMnO4的氧化性,能够氧化SO2,B正确;C.将②③对调不能够达到实验目的,因为SO2与CO2都能使澄清石灰水变浑浊,C错误;D.浓硫酸与木炭的反应方程式为2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O,D正确。 9.物质的类别和核心元素化合价是研究物质性质的两个重要维度。硫及其部分化合物的“价-类”二维图如图所示,回答下列问题: (1)甲的化学式为　　　　;其水溶液在空气中放置容易变浑浊,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)通入气体乙可使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明乙具有　　　　　性;实验中可用足量的NaOH溶液吸收气体乙,防止污染空气,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)丁的钠盐在空气中容易变质,检验其是否变质的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)H2S　2H2S+O2===2S↓+2H2O (2)还原　SO2+2OH-===S+H2O (3)取少量样品于试管中,加水溶解,加入过量稀盐酸至无现象,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成,则样品已经变质 解析　(1)由图中硫的价态和类别可知,甲的化学式是H2S。其水溶液在空气中放置容易变浑浊,说明生成S单质,该反应的化学方程式为2H2S+O2===2S↓+2H2O;(2)气体乙是SO2,使酸性高锰酸钾溶液褪色是因为其具有还原性;化学实验中可用足量的NaOH溶液吸收尾气SO2,防止污染空气,该反应的离子方程式为SO2+2OH-===S+H2O;(3)丁的钠盐代表的物质是Na2SO3,在空气中容易被氧气氧化变质为Na2SO4,检验其是否变质的方法是取少量样品于试管中,加水溶解,加入过量稀盐酸至无现象,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成,则样品已经变质。 能力提升 10.下列四套装置用于实验室制取二氧化硫并回收胆矾,其中不能达到实验目的的是(　　) A.用A装置制取二氧化硫 B.用B装置吸收尾气中的二氧化硫 C.用C装置溶解反应后烧瓶内混合物中的硫酸铜固体 D.用D装置加热硫酸铜溶液制备胆矾 答案　D 解析　浓硫酸和铜在加热条件下可以生成SO2,A正确;利用NaOH溶液吸收SO2防止污染空气且该装置又可防止倒吸,B正确;由于反应后还有浓硫酸剩余,所以用水溶解硫酸铜固体时须把烧瓶中的物质加到水中防止暴沸,相当于浓硫酸的稀释,C正确;胆矾为含有结晶水的硫酸铜,从硫酸铜溶液得到胆矾须用蒸发浓缩再冷却结晶,不可直接加热蒸发,D错误。 11.(2024·广西二模)实验室用硫化碱法制备Na2S2O3·5H2O的实验装置如下图所示(夹持装置略)。可观察到装置②溶液中先析出黄色固体,其量先增多后又减少,当溶液的pH达到7左右时,溶液接近无色,说明反应已完成。下列有关实验说法错误的是(　　) A.装置③的作用是用于检验②中SO2是否被充分吸收 B.为了使SO2在装置②中充分吸收,可以减慢SO2的流速 C.装置①中反应的化学方程式为H2SO4+Na2SO3===Na2SO4+SO2↑+H2O D.通过高温蒸发结晶可直接得到产品Na2S2O3·5H2O 答案　D 解析　在①中70%的H2SO4与Na2SO3发生复分解反应制取SO2,在装置B中SO2、Na2S、Na2CO3发生反应:2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2,在装置③中根据SO2具有漂白性,能够使品红溶液褪色检验SO2是否被充分吸收。SO2、H2S都是大气污染物,可根据它们都可以与碱反应的性质,用NaOH溶液进行尾气处理,防止大气污染。A项,SO2具有漂白性,能够使品红溶液褪色,可利用这一性质,检验在②中SO2是否被充分吸收,A正确;B项,为了使SO2在装置②中充分吸收,可以减慢通入SO2的速率,使SO2缓慢通入②中混合溶液,与Na2S、Na2CO3发生反应:2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2,制取得到Na2S2O3,B正确;C项,由于酸性:H2SO4>H2SO3,所以在装置①中70%的H2SO4与Na2SO3发生复分解反应制取SO2,反应的化学方程式为H2SO4+Na2SO3===Na2SO4+SO2↑+H2O,C正确;D项,硫代硫酸钠晶体带有结晶水,若通过高温蒸发结晶,就会失去全部或部分结晶水,应该通过蒸发浓缩、降温结晶的方法获得产品Na2S2O3·5H2O,D错误。 12.(2024·湖南三模)微生物介导的碳氮硫循环耦合如图所示。下列说法错误的是(　　) A.S2-在富氧条件下最终的产物为S B.S2-可作为电子供体进行N还原 C.N2可通过生物固氮作用做氮肥 D.溶液中可能存在:N===N2↑+2H2O 答案　A 解析　A.S在空气中不稳定,易被氧气氧化为S,A项错误;B.由循环图可知,S2-可将N还原为N2,B项正确;C.N2通过豆科植物根瘤菌生物固氮转化为化合物,做氮肥,C项正确;D.一定条件下,N可发生归中反应:N===N2↑+2H2O,D项正确。 13.(2020·海南卷)以黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸,应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用,减轻对环境的污染。其中一种流程如图所示。 回答下列问题: (1)黄铁矿中硫元素的化合价为　　　　。  (2)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)欲得到更纯的NaHSO3,反应①应通入　　　　(填 “过量”或“不足量”)的SO2气体。  (4)因为Na2S2O5具有　　　　性,导致商品Na2S2O5 中不可避免地存在Na2SO4。检验其中含有S的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)一般用 K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度。 实验步骤:称取一定量样品,用过量稀硫酸溶解,用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+。 反应式:Cr2+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O 某次实验称取0.280 0 g样品,滴定时消耗浓度为0.030 00 mol·L-1的K2Cr2O7 溶液25.10 mL,则样品中铁含量为　　　　%。  答案　(1)-1 (2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 (3)过量 (4)还原　取少量样品配制成溶液,先加入盐酸,再加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,说明含有S (5)90.36 解析　(1)黄铁矿的主要成分FeS2中Fe元素为+2价,根据化合物中各元素化合价代数和为0,可知S元素的化合价为-1。(2)结合图示流程可知炉渣的主要成分是Fe2O3,在高温下与CO反应可生成还原铁粉,其化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。(3)SO2制酸所得尾气中含有SO2,NaOH溶液能与过量的SO2反应生成NaHSO3,故欲得到更纯的NaHSO3,反应①应通入过量的SO2气体。(4)Na2S2O5转化为Na2SO4的过程中S元素的化合价升高,被氧化,说明Na2S2O5具有还原性;检验其中含有S时,需取少量样品配制成溶液,先用盐酸酸化,除去S2(2H++S2===2SO2↑+H2O),再滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,则证明含有S。(5)称取一定量样品,用过量稀硫酸溶解,用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+,存在关系式6Fe~6Fe2+~Cr2,滴定过程中消耗的n(K2Cr2O7)=0.030 00 mol·L-1×25.10×10-3 L=7.53×10-4 mol,则样品中含有的n(Fe)=7.53×10-4 mol×6=4.518×10-3 mol,即样品中Fe含量为×100%=90.36%。 14.硫代硫酸钠(Na2S2O3)在纺织业、造纸业等领域有广泛应用。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。 [查阅资料] ⅰ.Na2S2O3·5H2O易溶于水,遇酸易分解生成S和SO2。 ⅱ.向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。 ⅲ.Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。 [制备产品] 实验装置如图所示(省略夹持装置): 实验步骤: Ⅰ.检查装置气密性,按图示加入试剂。 Ⅱ.先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4,装置A产生的SO2经过单向阀通入装置C中的混合溶液,加热、搅拌,至溶液pH约为7时,停止通入SO2气体,得产品混合溶液,结束反应。 Ⅲ.过滤C中混合溶液,滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到Na2S2O3·5H2O产品。 请回答下列问题: (1)反应开始后,C中先有浑浊产生,后又变澄清。此浑浊物是　　　　(写化学式)。  (2)步骤 Ⅱ 单向阀的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  装置C中的反应混合溶液pH过高将导致产率降低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)制备完成后,兴趣小组选用下列试剂设计实验方案检验硫代硫酸钠中含有硫酸根杂质: 试剂:稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液 实验步骤 现象 ①取少量样品,加入除氧蒸馏水 ②固体完全溶解得无色澄清溶液 ③　　　  ④　　　　,有刺激性气体产生  ⑤静置,　　　  ⑥　　　  (4)为减少装置C中生成Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对实验步骤Ⅱ进行了改进,改进后的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)S (2)防止倒吸　pH过高,SO2与碱反应发生损失,致使Na2CO3、Na2S反应不充分 (3)加入过量稀盐酸　出现淡黄色浑浊　取上层清液,滴入BaCl2溶液(答案合理即可)　产生白色沉淀 (4)先向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液 解析　(1)反应开始后,C中先有浑浊产生,后又变澄清。表明SO2先与Na2S反应,生成的S再与Na2SO3发生反应,则此浑浊物是S。(2)SO2易溶于水,会产生倒吸,则步骤Ⅱ单向阀的作用是防止倒吸;装置C中的反应混合溶液pH过高,则溶液碱性过强,通入的SO2首先与碱性物质反应生成Na2SO3,影响SO2转化为Na2S2O3的反应,从而导致产率降低,原因是pH过高,SO2与碱反应发生损失,致使Na2CO3、Na2S反应不充分。(3)检验S时,常需加入Ba2+,而S2也能与Ba2+生成沉淀,所以应先加盐酸排除S2的干扰,再加入含Ba2+的碱或盐检验S。 实验步骤 现象 ①取少量样品,加入除氧蒸馏水 ②固体完全溶解得无色澄清溶液 ③加入过量稀盐酸 ④出现淡黄色浑浊,有刺激性气味气体产生 ⑤静置,取上层清液,滴入BaCl2溶液(答案合理即可) ⑥产生白色沉淀 (4)为减少装置C中生成Na2SO4的量,需防止Na2SO3被氧化,也就是实验前先排尽装置内的空气。改进后的操作是先向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液。 学科网（北京）股份有限公司 $