内容正文:
硫酸 硫酸盐 含硫物质间的转化
思维引航 目标驱动
1.了解不同价态硫元素的性质,掌握从物质类别、元素价态角度研究无机物性质的具体思路和方法。
2.构建硫及其化合物的“价—类”二维图,并能够据此设计含硫元素的物质的制备、分离、检验等简单的实验方案。
3.了解硫及其化合物对环境和健康的影响
走进教材
自我诊断
【教材链接】(人教版必修第二册P4)工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。
试判断下列说法的正误。
(一)硫酸的性质及应用
1.向一定量浓硫酸中加入足量锌粒,加热,产生的气体为SO2和H2的混合气体( √ )
2.将铜片放入浓硫酸中,无明显现象,是因为铜片发生了钝化( × )
3.在浓硫酸与锌片共热的反应中,浓硫酸既表现出强氧化性又表现出酸性( √ )
4.浓硫酸具有强氧化性,SO2具有还原性,所以浓硫酸不能干燥SO2( × )
5.稀释浓硫酸时将水沿器壁慢慢注入浓硫酸中,并用玻璃棒不断搅拌( × )
(二)硫酸的工业制法
6.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生( √ )
7.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收( √ )
(三)硫酸根离子的检验
8.向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液,出现白色沉淀;再加入足量稀盐酸,部分沉淀溶解,则部分Na2SO3被氧化( √ )
9.向溶液中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀,溶液中一定含有S( × )
(四)不同含硫物质的转化及应用
10.含硫化合物间的转化,既可以通过氧化还原反应实现,也可以通过非氧化还原反应实现( √ )
11.向含足量NaOH的Na2S溶液中加入Na2SO3,可实现不同价态硫的转化( × )
12.在岩层深处和海底无氧环境下,硫元素通常以硫酸盐的形式存在( × )
查缺补漏
记录不足
__________________________________________________________
__________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
__________________________________________________________
复习任务一:浓硫酸及硫酸盐
【要点梳理夯基固本】
1.硫酸
(1)物理性质
硫酸是无色液体,能与水以任意比互溶。浓硫酸稀释时放出大量的热,稀释的方法是将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢倒入盛有水的烧杯中并用玻璃棒不断搅拌。
(2)浓硫酸的三大特性
2.硫酸的工业制法
完成相关反应的化学方程式:
①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2或S+O2SO2;
②2SO2+O22SO3。
3.S、S的检验
(1)S的检验
①向溶液中加入盐酸,将产生的气体通入品红溶液中,红色褪去,发生的离子反应为S+2H+===H2O+SO2↑。
②加入氯化钡溶液生成白色沉淀,然后向沉淀中加入盐酸,沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体,发生反应的离子方程式为S+Ba2+===BaSO3↓,BaSO3+2H+===Ba2++SO2↑+H2O。
(2)检验S的正确操作:被检液取清液有无白色沉淀产生(判断有无S)。
先加稀盐酸的目的是防止C、S、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生证明含有S。整个过程中可能发生反应的离子方程式:C+2H+===CO2↑+H2O、S+2H+===SO2↑+H2O、Ag++Cl−===AgCl↓、Ba2++S===BaSO4↓。
4.重要的硫酸盐
化学式
俗名
颜色
用途
2CaSO4·H2O
熟石膏
白色
塑像、模型、粉笔、医疗绷带等
CaSO4·2H2O
生石膏
白色
水泥添加剂
FeSO4·7H2O
绿矾
浅绿色
用于配制蓝黑墨水,补血剂
CuSO4·5H2O
胆矾、
蓝矾
蓝色
配制波尔多液、镀铜液
Na2SO4·10H2O
芒硝
白色
造纸、制缓泻剂、合成洗涤剂
KAl(SO4)2·12H2O
明矾
白色
净水剂
【考向探究考法洞察】
考向一:硫酸性质及应用
1.下列有关硫酸的实验或用途中利用了硫酸的哪些性质?填写下表。
实验或用途
性质
用浓硫酸干燥Cl2
吸水性
分别用浓硫酸与NaCl(s)、NaNO3(s)反应制取HCl、HNO3
高沸点、
难挥发性
用铝或铁制容器贮存或运输浓硫酸
强氧化性
用硫酸与磷酸钙反应制取磷酸
强酸性
用铜与浓硫酸反应制取SO2
酸性、
强氧化性
用甲酸与浓硫酸作用制取CO
脱水性
浓硫酸与蔗糖制取“黑面包”的实验
脱水性、
强氧化性
(鲁科版必修第一册P108T10【改编】)根据下列实验装置及现象回答2~3题:
①
②
铜丝表面无明显现象;
铁丝表面迅速变黑,之后无明显现象
铜丝或铁丝逐渐溶解,产生大量气体,品红溶液褪色
2.下列说法正确的是( )
A.常温下不能用铁制容器盛放浓硫酸,可用铜制容器盛放浓硫酸
B.②中铜丝或铁丝均有剩余时,产生气体的物质的量相等
C.依据②,可推断出铜和铁与浓硫酸反应可生成SO2
D.①②中现象的差异仅是由于温度改变了化学反应速率
【解析】选C。常温下铁遇浓硫酸发生钝化,可以用铁制容器盛放浓硫酸,A错误;随着反应的进行浓硫酸的浓度逐渐降低,Cu与稀硫酸不反应,而Fe能与稀硫酸反应生成氢气,则②中铜丝或铁丝均有剩余时,产生气体的物质的量不可能相等,B错误;②中在加热条件下,铜丝或铁丝逐渐溶解,产生大量气体,品红溶液褪色,说明反应中生成SO2,C正确;温度升高可以加快化学反应速率,同时浓硫酸的氧化性随温度升高而增强,D错误。
3.若实验②选用铁丝,发现铁丝完全溶解,并产生大量的气体X。兴趣小组的同学猜测气体X的成分如下:
(1)甲同学认为气体X为SO2。
(2)乙同学认为气体X为H2。
(3)丙同学认为气体X为______________。
猜测含有H2的理由是_________________。
答案:(3)H2和SO2的混合气体 随着反应的进行,浓硫酸的浓度变小,铁与稀硫酸反应生成氢气
【提炼升华】
浓硫酸与金属反应时“量变”引起的“质变”规律
(1)较活泼金属(如Zn),开始产生SO2,硫酸浓度变小后产生H2。
(2)不活泼金属(如Cu),开始产生SO2(加热),硫酸浓度变小后,稀硫酸不再与不活泼金属反应。
考向二:硫酸的工业制法
4. (鲁科版必修第一册P104[化学与技术]【改编】)硫酸工业在生活生产中占有极其重要的地位,硫酸也是许多物质的制备原料,工业上以黄铁矿为原料制备绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如图所示(已知炉渣中主要含有Fe2O3、Al2O3和极少量SiO2):
(1)黄铁矿的主要成分是________(填化学式),在焙烧之前将黄铁矿粉碎的目的是____________________________。
(2)写出由炉渣得到浸渣时发生主要反应的离子方程式: _______。
(3)写出由SO2得到SO3的化学方程式: _______________, 工业制硫酸时,为提高吸收效率,通常用__________吸收SO3(填字母)。
A.蒸馏水 B.98.3%的浓硫酸
C.70%的浓硫酸 D.稀硫酸
(4)流程中的物质甲可以是________(填标号)。
①铁粉 ②铜粉 ③硫化钠 ④氨水 ⑤氯气
(5)由溶液B得到绿矾的系列操作为__________、________、过滤、洗涤、干燥。
【解析】黄铁矿的主要成分是FeS2,焙烧后得到的气体主要是SO2,可用于制硫酸;炉渣中主要含有Fe2O3、Al2O3和极少量SiO2,加入NaOH溶液后,Al2O3和SiO2溶解,通过过滤在滤液中被除掉,剩余Fe2O3与硫酸反应生成硫酸铁,加入铁粉还原为硫酸亚铁,再通过蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾。
(1)黄铁矿的主要成分是FeS2,在焙烧之前将黄铁矿粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分。
(2)由炉渣得到浸渣时,主要发生的反应是Al2O3与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠,离子方程式为Al2O3+2OH−+3H2O===
2[Al(OH)4]−。
(3)由SO2得到SO3的化学方程式是2SO2+O22SO3;工业制硫酸时,为提高吸收效率,通常用98.3%的浓硫酸吸收SO3,用提供的其他物质吸收会形成酸雾,影响吸收率。
(4)根据分析可知,物质甲是铁粉,故选①。
(5)硫酸亚铁溶液通过蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾。
答案:(1)FeS2 增大接触面积
(2)Al2O3+2OH−+3H2O===2[Al(OH)4]−
(3)2SO2+O22SO3 B
(4)① (5)蒸发浓缩 降温结晶
考向三:硫酸根离子的检验
5.硫代硫酸钠(Na2S2O3),易溶于水,难溶于乙醇,加热、遇酸均易分解(S2+ 2H+===SO2↑+S↓+H2O)。某化学兴趣小组为检验制取的硫代硫酸钠中是否含有S杂质,设计实验方案:
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生成白色沉淀
答案:③加过量稀盐酸 ④出现淡黄(或乳白)色浑浊 ⑤取上层清液滴入氯化钡溶液
【提炼升华】硫酸根离子检验的三大易错点
易错点1:只加可溶性钡盐,而不酸化
导致将C、P、S等干扰离子判断成S。因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀
易错点2:误将Ag+判断成S
如向待测液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀,再加稀盐酸,白色沉淀不溶解便断定含S。其错误是未注意溶液中不含S,而含Ag+时也会产生同样的现象:Ag++Cl−===AgCl↓(白色)
易错点3:误将S判断成S
如先用稀硝酸酸化,再加入BaCl2溶液或向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀,便误以为有S。该错误是未注意N在酸性环境中具有强氧化性,将S氧化成S而产生干扰
【教材溯源链接高考】
硫酸的工业制备
——出自《人教版必修第二册P4》
工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。
从教材中来 核心落实——素材这样用
1.(1)FeS2中铁元素的化合价为________。
(2)工业上,吸收SO3时宜选用98.3%的浓硫酸,目的是_________
_____________________________。
(3)SO2中S原子的杂化方式为________,SO3的空间结构为______________,H2SO4和H2SO3都是S的含氧酸,从结构角度分析H2SO4比H2SO3酸性强的原因:_____ _____________。
答案:(1)+2 (2)防止形成酸雾,提高SO3的吸收效率
(3)sp2 平面正三角形 H2SO4中有2个非羟基氧,H2SO3中只有1个非羟基氧,H2SO4比H2SO3多1个O,S原子的正电性高,使H2SO4中的—OH极性更大,在水分子的作用下,更容易电离H+(合理即可)
到高考中去 迁移应用——高考这样考
2.(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
【解析】选B。黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应,生成SO2和Fe3O4等,SO2和空气中的O2在400~500 ℃、常压、催化剂的作用下发生反应得到SO3,用98.3%的浓硫酸吸收SO3,得到H2SO4。反应Ⅰ是黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应,生成SO2和Fe3O4,化学方程式:3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2,故A正确;反应Ⅱ条件要兼顾平衡转化率和反应速率,还要考虑生产成本,如Ⅱ中“常压、催化剂”不是为了提高SO2平衡转化率,故B错误;将黄铁矿换成硫黄,则不再产生Fe3O4等,即可以减少废渣产生,故C正确;硫酸工业产生的尾气为SO2、SO3,可以用碱液吸收,故D正确。
复习任务二:硫及其化合物的转化
【要点梳理夯基固本】
已知:硫的价类二维图关系为
(1)在图中空白处,将S、FeS、SO2、Na2SO3、NaHSO3、SO3、H2SO4等物质填在对应位置,建构成一张关系图。
(2)完成图中序号对应的化学方程式(合理即可)。
①SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl(或SO2+H2O2===H2SO4);
②2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O;
③SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O;
④Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O;
⑤NaHSO3+NaOH===Na2SO3+H2O(或NaHSO3+Na2CO3===
Na2SO3+NaHCO3);
⑥Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3;
⑦2Na2SO3+O2===2Na2SO4;
⑧4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2;
⑨CuO+H2SO4===CuSO4+H2O;
⑩Fe+SFeS;
⑪2SO2+O22SO3;
⑫SO2+2H2S===3S+2H2O。
【考向探究考法洞察】
考向一:硫及其化合物的宏观转化——价类二维图
1.(2026·本溪模拟)硫元素的价类二维图如图所示。下列说法错误的是( )
A.a与c、d、e都有可能反应生成b
B.d溶液久置于空气中会生成e,溶液的酸性增强
C.g与f之间可能发生反应
D.g具有强氧化性,原因一定是S元素处于+6价
【解析】选D。根据化合价以及物质的类别可知,a为H2S,b为S,c为SO2,d为H2SO3,e为H2SO4,f为含S或HS的盐,g为含S或HS的盐,据此分析解题。a为H2S,具有较强的还原性,与SO2、H2SO3、H2SO4都有可能发生归中反应生成硫单质,A正确;d为H2SO3,e为H2SO4,H2SO3具有较强的还原性,在空气中久置会被氧气氧化成硫酸,硫酸是强酸,溶液酸性增强,B正确;f为含S或HS的盐,g为含S或HS的盐,若g为硫酸氢盐,在溶液中可以电离出氢离子,氢离子可以和S或HS反应生成二氧化硫,C正确;g为含S或HS的盐,没有强氧化性,氧化性是指物质得电子的能力,与其是否处于最高价态没有必然联系, D错误。
考向二:硫及其化合物的微观转化——过程分析
2.(2026·锦州模拟)黄铁矿(FeS2)作为电子供体的自养反硝化技术是处理低碳氮废水的一种潜力巨大的处理技术。FeS2氧化与反硝化耦合的机理如图所示。下列相关说法错误的是( )
A.FeS2晶体中存在非极性共价键
B.FeS2与Fe3+反应的离子方程式:FeS2+6Fe3++3H2O===S2+
7Fe2++6H+
C.整个反应过程中,1 mol FeS2最多提供14 mol电子
D.产生的S可能会对环境产生二次污染
【解析】选C。FeS2晶体中存在,中S原子之间形成非极性共价键,A正确;离子方程式中, Fe、S、H、O元素守恒,Fe的化合价+3→+2得6e−,S的化合价−1→+2失6e−,得失电子守恒,B正确;FeS2在该过程中作为还原剂,被氧化,失去电子,最终生成氢氧化铁沉淀和硫酸根离子,铁元素从+2价升至+3价,硫元素从−1价升至+6价,则1 mol FeS2最多提供15 mol电子,C错误;S大量排放可能导致水体酸化或土壤盐碱化,产生二次污染,D正确。
考向三:硫及其化合物的转化——实验探究
3.(人教版必修第二册P8“探究”【改编】)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(或−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
体验高考·淬炼考能
【走进真题瞭望高考】
1. 【真题汇编】浓硫酸在工业生产中应用广泛。下列说法正确的是________(填字母)。
A.(2025·重庆卷)氯化铁溶液和浓硫酸均可在常温下刻蚀铜板
B.(2025·广东卷)向蔗糖中加适量浓硫酸,蔗糖变黑,说明浓硫酸具有脱水性
C.(2025·广东卷)向燃煤中加入生石灰以脱硫减排,化学知识为CaSO4+C⇌CaCO3+S
D.(2025·广东卷)用BaCl2和盐酸检验粗盐中是否含S,化学知识为Ba2++S===BaSO4↓
E.(2025·北京卷)BaSO4难溶于盐酸,可作“钡餐”使用,推测BaCO3可代替BaSO4作“钡餐”
F.(2025·晋陕青宁卷)浓硫酸具有吸水性,可用作干燥剂
G.(2024·北京卷)稀释浓硫酸的实验操作为
【解析】铜在常温浓硫酸中表现出惰性,加热才能反应,故常温下浓硫酸无法腐蚀铜电路板,而FeCl3溶液可以,A错误;浓硫酸使蔗糖变黑体现其脱水性,B正确;生石灰(CaO)与燃煤中的SO2和氧气反应生成CaSO4,达到脱硫减排的目的,不存在沉淀溶解平衡的转化,C错误;检验S需先加盐酸排除干扰离子,再加BaCl2生成BaSO4沉淀,步骤和反应式均正确,D正确;BaSO4不溶于盐酸,不会产生有毒的钡离子,可作钡餐使用,而BaCO3会与胃酸反应生成有毒的Ba2+,不能替代BaSO4,E错误;浓硫酸的吸水性使其可干燥中性/酸性气体(如H2、CO2),F正确;浓硫酸的密度比水的密度大,稀释时放热,故稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢倒入盛水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌,G正确。
答案:BDFG
【走出真题淬炼考能】
相似素材整合
【素材一】(2023·天津卷)工业上以硫黄为原料制备硫酸的原理如图所示,其过程包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段。
【素材二】(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。
命题视角拓展
2.(1)考查元素化合价、氧化还原反应、含硫化合物的转化、硫酸根离子的检验
①素材二中,FeS2中硫元素的化合价为______。
②素材二中,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______________。
【解析】(1)①FeS2中Fe显+2价,根据化合物中正负化合价代数和等于0,S的化合价为−1。②Na2S2O5转化为Na2SO4过程中S元素的化合价升高,被氧化,体现了Na2S2O5的还原性;检验其中含有S的方法是首先用盐酸酸化,除去S2,再加入氯化钡溶液,看有无白色沉淀生成,若生成白色沉淀,证明含有S,否则没有S。
(2)考查可逆反应
素材一、二中SO2__________(填“能”或“不能”)完全转化为SO3,原因是_________________。
【解析】(2)二氧化硫转化为三氧化硫是可逆反应,反应物不可能全部转化为产物,故二氧化硫不能完全转化为三氧化硫。
(3)考查酸雨的形成
素材一、二中,硫酸工业尾气含有造成酸雨的污染物__________,用碱液吸收后,可与__________反应回收SO2。(填写编号)
a.SO2 b.稀HCl溶液 c.稀H2SO4溶液
【解析】(3)硫酸工业尾气含有造成酸雨的污染物二氧化硫,二氧化硫在空气中转化为酸性物质,形成酸雨;用碱液吸收后,二氧化硫转化为亚硫酸盐,亚硫酸盐和稀硫酸溶液或稀HCl溶液反应生成二氧化硫,故可与稀硫酸溶液或稀HCl溶液反应回收SO2。
答案:(1)①−1 ②还原 取少量样品于试管中,先加入足量盐酸,再加入氯化钡溶液,生成白色沉淀,说明含有S
(2)不能 二氧化硫转化为三氧化硫是可逆反应,反应物不可能全部转化为产物 (3)二氧化硫 bc
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硫酸 硫酸盐 含硫物质间的转化
思维引航 目标驱动
1.了解不同价态硫元素的性质,掌握从物质类别、元素价态角度研究无机物性质的具体思路和方法。
2.构建硫及其化合物的“价—类”二维图,并能够据此设计含硫元素的物质的制备、分离、检验等简单的实验方案。
3.了解硫及其化合物对环境和健康的影响
走进教材
自我诊断
【教材链接】(人教版必修第二册P4)工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。
试判断下列说法的正误。
(一)硫酸的性质及应用
1.向一定量浓硫酸中加入足量锌粒,加热,产生的气体为SO2和H2的混合气体( )
2.将铜片放入浓硫酸中,无明显现象,是因为铜片发生了钝化( )
3.在浓硫酸与锌片共热的反应中,浓硫酸既表现出强氧化性又表现出酸性( )
4.浓硫酸具有强氧化性,SO2具有还原性,所以浓硫酸不能干燥SO2( )
5.稀释浓硫酸时将水沿器壁慢慢注入浓硫酸中,并用玻璃棒不断搅拌( )
(二)硫酸的工业制法
6.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生( )
7.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收( )
(三)硫酸根离子的检验
8.向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液,出现白色沉淀;再加入足量稀盐酸,部分沉淀溶解,则部分Na2SO3被氧化( )
9.向溶液中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀,溶液中一定含有S( )
(四)不同含硫物质的转化及应用
10.含硫化合物间的转化,既可以通过氧化还原反应实现,也可以通过非氧化还原反应实现( )
11.向含足量NaOH的Na2S溶液中加入Na2SO3,可实现不同价态硫的转化( )
12.在岩层深处和海底无氧环境下,硫元素通常以硫酸盐的形式存在( )
查缺补漏
记录不足
__________________________________________________________
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复习任务一:浓硫酸及硫酸盐
【要点梳理夯基固本】
1.硫酸
(1)物理性质
硫酸是无色液体,能与水以任意比互溶。浓硫酸稀释时放出大量的热,稀释的方法是 。
(2)浓硫酸的三大特性
2.硫酸的工业制法
完成相关反应的化学方程式:
① ;
② 。
3.S、S的检验
(1)S的检验
①向溶液中加入盐酸,将产生的气体通入品红溶液中,红色褪去,发生的离子反应为S+2H+===H2O+SO2↑。
②加入氯化钡溶液生成白色沉淀,然后向沉淀中加入盐酸,沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体,发生反应的离子方程式为S+Ba2+===BaSO3↓,BaSO3+2H+===Ba2++SO2↑+H2O。
(2)检验S的正确操作:被检液取清液有无白色沉淀产生(判断有无S)。
先加稀盐酸的目的是防止C、S、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生证明含有S。整个过程中可能发生反应的离子方程式: 、 、 、 。
4.重要的硫酸盐
化学式
俗名
颜色
用途
2CaSO4·H2O
熟石膏
白色
塑像、模型、粉笔、医疗绷带等
CaSO4·2H2O
生石膏
白色
水泥添加剂
FeSO4·7H2O
绿矾
浅绿色
用于配制蓝黑墨水,补血剂
CuSO4·5H2O
胆矾、
蓝矾
蓝色
配制波尔多液、镀铜液
Na2SO4·10H2O
芒硝
白色
造纸、制缓泻剂、合成洗涤剂
KAl(SO4)2·12H2O
明矾
白色
净水剂
【考向探究考法洞察】
考向一:硫酸性质及应用
1.下列有关硫酸的实验或用途中利用了硫酸的哪些性质?填写下表。
实验或用途
性质
用浓硫酸干燥Cl2
吸水性
分别用浓硫酸与NaCl(s)、NaNO3(s)反应制取HCl、HNO3
高沸点、
难挥发性
用铝或铁制容器贮存或运输浓硫酸
强氧化性
用硫酸与磷酸钙反应制取磷酸
强酸性
用铜与浓硫酸反应制取SO2
酸性、
强氧化性
用甲酸与浓硫酸作用制取CO
脱水性
浓硫酸与蔗糖制取“黑面包”的实验
脱水性、
强氧化性
(鲁科版必修第一册P108T10【改编】)根据下列实验装置及现象回答2~3题:
①
②
铜丝表面无明显现象;
铁丝表面迅速变黑,之后无明显现象
铜丝或铁丝逐渐溶解,产生大量气体,品红溶液褪色
2.下列说法正确的是( )
A.常温下不能用铁制容器盛放浓硫酸,可用铜制容器盛放浓硫酸
B.②中铜丝或铁丝均有剩余时,产生气体的物质的量相等
C.依据②,可推断出铜和铁与浓硫酸反应可生成SO2
D.①②中现象的差异仅是由于温度改变了化学反应速率
3.若实验②选用铁丝,发现铁丝完全溶解,并产生大量的气体X。兴趣小组的同学猜测气体X的成分如下:
(1)甲同学认为气体X为SO2。
(2)乙同学认为气体X为H2。
(3)丙同学认为气体X为______________。
猜测含有H2的理由是_________________。
【提炼升华】
浓硫酸与金属反应时“量变”引起的“质变”规律
(1)较活泼金属(如Zn),开始产生SO2,硫酸浓度变小后产生H2。
(2)不活泼金属(如Cu),开始产生SO2(加热),硫酸浓度变小后,稀硫酸不再与不活泼金属反应。
考向二:硫酸的工业制法
4. (鲁科版必修第一册P104[化学与技术]【改编】)硫酸工业在生活生产中占有极其重要的地位,硫酸也是许多物质的制备原料,工业上以黄铁矿为原料制备绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如图所示(已知炉渣中主要含有Fe2O3、Al2O3和极少量SiO2):
(1)黄铁矿的主要成分是________(填化学式),在焙烧之前将黄铁矿粉碎的目的是____________________________。
(2)写出由炉渣得到浸渣时发生主要反应的离子方程式: _______。
(3)写出由SO2得到SO3的化学方程式: _______________, 工业制硫酸时,为提高吸收效率,通常用__________吸收SO3(填字母)。
A.蒸馏水 B.98.3%的浓硫酸
C.70%的浓硫酸 D.稀硫酸
(4)流程中的物质甲可以是________(填标号)。
①铁粉 ②铜粉 ③硫化钠 ④氨水 ⑤氯气
(5)由溶液B得到绿矾的系列操作为__________、________、过滤、洗涤、干燥。
考向三:硫酸根离子的检验
5.硫代硫酸钠(Na2S2O3),易溶于水,难溶于乙醇,加热、遇酸均易分解(S2+ 2H+===SO2↑+S↓+H2O)。某化学兴趣小组为检验制取的硫代硫酸钠中是否含有S杂质,设计实验方案:
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生成白色沉淀
【提炼升华】硫酸根离子检验的三大易错点
易错点1:只加可溶性钡盐,而不酸化
导致将C、P、S等干扰离子判断成S。因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀
易错点2:误将Ag+判断成S
如向待测液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀,再加稀盐酸,白色沉淀不溶解便断定含S。其错误是未注意溶液中不含S,而含Ag+时也会产生同样的现象:Ag++Cl−===AgCl↓(白色)
易错点3:误将S判断成S
如先用稀硝酸酸化,再加入BaCl2溶液或向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀,便误以为有S。该错误是未注意N在酸性环境中具有强氧化性,将S氧化成S而产生干扰
【教材溯源链接高考】
硫酸的工业制备
——出自《人教版必修第二册P4》
工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。
从教材中来 核心落实——素材这样用
1.(1)FeS2中铁元素的化合价为________。
(2)工业上,吸收SO3时宜选用98.3%的浓硫酸,目的是_________
_____________________________。
(3)SO2中S原子的杂化方式为________,SO3的空间结构为______________,H2SO4和H2SO3都是S的含氧酸,从结构角度分析H2SO4比H2SO3酸性强的原因:_____ _____________。
到高考中去 迁移应用——高考这样考
2.(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
复习任务二:硫及其化合物的转化
【要点梳理夯基固本】
已知:硫的价类二维图关系为
(1)在图中空白处,将S、FeS、SO2、Na2SO3、NaHSO3、SO3、H2SO4等物质填在对应位置,建构成一张关系图。
(2)完成图中序号对应的化学方程式(合理即可)。
① ;
② ;
③ ;
④ ;
⑤ ;
⑥ ;
⑦ ;
⑧ ;
⑨ ;
⑩ ;
⑪ ;
⑫ 。
【考向探究考法洞察】
考向一:硫及其化合物的宏观转化——价类二维图
1.(2026·本溪模拟)硫元素的价类二维图如图所示。下列说法错误的是( )
A.a与c、d、e都有可能反应生成b
B.d溶液久置于空气中会生成e,溶液的酸性增强
C.g与f之间可能发生反应
D.g具有强氧化性,原因一定是S元素处于+6价
考向二:硫及其化合物的微观转化——过程分析
2.(2026·锦州模拟)黄铁矿(FeS2)作为电子供体的自养反硝化技术是处理低碳氮废水的一种潜力巨大的处理技术。FeS2氧化与反硝化耦合的机理如图所示。下列相关说法错误的是( )
A.FeS2晶体中存在非极性共价键
B.FeS2与Fe3+反应的离子方程式:FeS2+6Fe3++3H2O===S2+
7Fe2++6H+
C.整个反应过程中,1 mol FeS2最多提供14 mol电子
D.产生的S可能会对环境产生二次污染
考向三:硫及其化合物的转化——实验探究
3.(人教版必修第二册P8“探究”【改编】)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________________。
体验高考·淬炼考能
【走进真题瞭望高考】
1. 【真题汇编】浓硫酸在工业生产中应用广泛。下列说法正确的是________(填字母)。
A.(2025·重庆卷)氯化铁溶液和浓硫酸均可在常温下刻蚀铜板
B.(2025·广东卷)向蔗糖中加适量浓硫酸,蔗糖变黑,说明浓硫酸具有脱水性
C.(2025·广东卷)向燃煤中加入生石灰以脱硫减排,化学知识为CaSO4+C⇌CaCO3+S
D.(2025·广东卷)用BaCl2和盐酸检验粗盐中是否含S,化学知识为Ba2++S===BaSO4↓
E.(2025·北京卷)BaSO4难溶于盐酸,可作“钡餐”使用,推测BaCO3可代替BaSO4作“钡餐”
F.(2025·晋陕青宁卷)浓硫酸具有吸水性,可用作干燥剂
G.(2024·北京卷)稀释浓硫酸的实验操作为
【走出真题淬炼考能】
相似素材整合
【素材一】(2023·天津卷)工业上以硫黄为原料制备硫酸的原理如图所示,其过程包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段。
【素材二】(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。
命题视角拓展
2.(1)考查元素化合价、氧化还原反应、含硫化合物的转化、硫酸根离子的检验
①素材二中,FeS2中硫元素的化合价为______。
②素材二中,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______________。
(2)考查可逆反应
素材一、二中SO2__________(填“能”或“不能”)完全转化为SO3,原因是_________________。
(3)考查酸雨的形成
素材一、二中,硫酸工业尾气含有造成酸雨的污染物__________,用碱液吸收后,可与__________反应回收SO2。(填写编号)
a.SO2 b.稀HCl溶液 c.稀H2SO4溶液
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