内容正文:
第2课时 硫酸 硫及其化合物
的转化
1
逐点清(一) 硫酸 硫酸根离子的检验
2
逐点清(二) 不同价态含硫物质的转化
3
作业验收评价
目
录
硫酸 硫酸根离子的检验
逐点清(一)
1.硫酸的物理性质
(1)纯硫酸是一种无色油状液体,沸点____,难挥发。
(2)溶解性:H2SO4与水以任意比互溶,溶解时可放出大量热。
(3)稀释方法:将________沿器壁慢慢注入___中,并用玻璃棒不断搅拌。
2.硫酸的化学性质
(1)硫酸是二元强酸,稀硫酸具有酸的通性,能与酸碱指示剂、活泼金属、碱性氧化物、碱、盐等发生反应。
高
浓硫酸
水
(2)浓硫酸的特性
钝化
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑ +2H2O
C+2H2SO4(浓) 2SO2↑+CO2↑+2H2O
3.硫酸工业制备的原理
注意:①工业上用98.3%的硫酸吸收SO3,可以避免用水吸收SO3产生的酸雾腐蚀设备,并且可以提高吸收率。
②发烟硫酸的化学式为H2SO4·xSO3。
(1)煅烧黄铁矿(FeS2)或硫黄制备SO2:
____________________________ 或______________。
(2)SO2转化为SO3: _____________________。
(3)SO3和水反应生成H2SO4: ___________________。
4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
S+O2 SO2
2SO2+O2 2SO3
SO3+H2O==H2SO4
4.S、S的检验
(1)S的检验
①检验操作:待测液 取清液 产生白色沉淀,证明该溶液含有S,否则不含。
②加足量稀盐酸的目的是防止_________________等的干扰,影响S的检验。
(2)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,红色褪去且加热后复原。
②加入氯化钡溶液生成白色沉淀,然后加入盐酸,沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体。
C、S、Ag+
思考:有一瓶Na2SO3溶液,试设计实验探究Na2SO3的氧化程度。
提示: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;若沉淀一点也不溶解,则Na2SO3全部被氧化。
|基|础|落|实|小|练|
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)浓硫酸具有吸水性,可用作干燥剂 ( )
(2)常温下,Fe、Al遇浓H2SO4钝化,但加热可以继续反应 ( )
(3)工业上煅烧黄铁矿(FeS2)生产SO2 ( )
(4)将浓硫酸加入蔗糖中形成多孔炭,是因为浓硫酸具有氧化性和脱水性 ( )
(5)(2024·河北卷)待测液中滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀,则待测液含有S ( )
√
√
√
√
×
2.硫酸是一种重要的工业原料,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:HCOOH CO+H2O:
_________________。
(7)浓硫酸与蔗糖制取“黑面包”的实验:___________________________。
浓硫酸的吸水性
沸点高、难挥发性
浓硫酸的强氧化性
硫酸的强酸性
浓硫酸的酸性、强氧化性
浓硫酸的脱水性
浓硫酸的脱水性、强氧化性
√
题点、考法讲评
一、浓H2SO4的性质及其实验探究
1.某同学设想用如图装置来验证浓硫酸的某些性质,其中不能达到目的的是( )
选项 A B C D
实验目的 吸水性 脱水性 稀释放热 强氧化性
实验装置
解析:A项中由于分子是在不断运动着的,故玻璃罩内空气中的水蒸气不断地被浓硫酸吸收,导致左侧烧杯中的水不断挥发,最后左侧烧杯内的液体量明显少于右侧烧杯内的液体量;B项中滤纸沾上浓硫酸后,很快会因脱水而变黑;C项中浓硫酸滴到小试管内的水中,放出的热量会使锥形瓶内压强增大,U形管内液面出现左低右高的现象;D项中因常温下铜片与浓硫酸不反应,无法判断浓硫酸是否表现出强氧化性。
2.将一定量的生铁(假设仅含Fe和C)与浓硫酸加热时,观察到固体完全溶解,并产生大量气体,某化学兴趣小组用如图装置(夹持仪器省略)对反应产生的气体成分进行探究。
(1)A中可能发生反应的化学方程式为__________________________________
________________________________________________________________________
________________________。
(2)装置中E的作用是
___________________。
解析:(1)生铁中的Fe、C在加热时均与浓硫酸发生反应,反应产物气体中可能含有SO2、CO2、H2等。
2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3
+3SO2↑+6H2O、Fe2(SO4)3+Fe==3FeSO4、
C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O、
Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑
检验SO2是否除尽
(3)甲同学认为该气体中含有SO2、CO2、H2,将以上装置进行连接以完成验证(填接口字母):c→( )→( )→( )→( )→( )→( )→( )→( )
→( )→( )→( )→( )
(4)实验中可以证明产生的气体中含有H2的实验现象是___________________
______________________________。
解析: (3)由题给装置及试剂可知,检验CO2的试剂为氢氧化钡溶液,但SO2会对CO2的检验产生干扰,所以应先检验SO2并将SO2除去后再检验CO2,最后用装置J、F、G检验产生的气体中是否有H2,其中干燥后的H2在J装置中与CuO反应生成Cu和水,用F装置可以检验生成的水,G装置用于防止空气中的水蒸气进入F装置产生干扰,因此装置接口的连接顺序为c→f→g→d→e→m→n→o→p(或p→o)→h→i→j→k(或k→j)。(4)氢气还原装置J中的氧化铜生成的水蒸气能使F装置中的白色的无水硫酸铜变蓝色,同时装置J中有红色的铜单质生成。
f
g
d
e
m
n
o
p(或p o)
h
i
j
k(或k j)
装置J中固体由黑
变红,且装置F中固体由白变蓝
二、S、S的检验
3.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
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,亚硫酸根被硝酸氧化为硫酸根,沉淀也是硫酸钡;C项,所得沉淀可能是氯化银;D项,先加过量盐酸无沉淀,再加氯化钡产生的白色沉淀一定是硫酸钡。
√
4.有一瓶Na2SO3溶液,可能部分被氧化,某同学进行如下实验:取少量溶液,滴入Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振荡后,白色沉淀不溶解。对此实验的下列叙述正确的是 ( )
A.实验证实Na2SO3已部分氧化
B.实验中加入Ba(NO3)2溶液后的沉淀一定是BaSO4
C.实验中加入足量硝酸后的沉淀是BaSO4和BaSO3的混合物
D.此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化
√
解析:向可能部分被氧化变质的Na2SO3溶液中滴入Ba(NO3)2溶液,生成的白色沉淀一定有亚硫酸钡,可能有硫酸钡,加入足量稀硝酸后,亚硫酸钡被氧化成硫酸钡,此时的白色沉淀是硫酸钡,则此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化。
不同价态含硫物质的转化
逐点清(二)
1.硫及其重要化合物的“价—类”二维图
从物质类别和元素化合价两个维度,总结、归纳硫及其化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。
完成图中序号对应的化学方程式(合理即可)。
①____________________________;
②________________;
③______________________;
④______________________;
⑤____________________;
⑥________________________________;
2H2S+O2(少量)==2S+2H2O
S+O2 SO2
SO2+2H2S==2H2O+3S
2SO2+O2 2SO3
SO3+H2O==H2SO4
2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O
⑦__________________________________________________;
⑧______________________________________;
⑨_______________________;
⑩________________________;
⑪_________________________;
⑫ _________________________________________。
SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl(或SO2+H2O2==H2SO4)
2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+SO2↑+2H2O
2H2SO3+O2==2H2SO4
2Na2SO3+O2==2Na2SO4
SO2+H2O⇌H2SO3
H2SO3+2NaOH==Na2SO3+2H2O
思考:向Na2S溶液中通入二氧化硫气体会反应生成黄色的硫沉淀,你能利用氧化还原反应的知识分析Na2S和SO2分别表现的性质吗?
提示:硫元素有-2、0、+4、+6几种价态,Na2S中-2价硫只具有还原性,失电子,化合价升高,生成硫单质;SO2中的S为+4价,得电子,化合价降低,生成硫单质,表现氧化性。
2.以化合价为线索厘清硫及其化合物的转化规律
(1)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的
如:
(2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应来实现的
Ⅰ.当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低至其相邻的价态,即台阶式升降,可用图表示:
如:H2S S SO2 SO3。
写出③④⑤反应的化学方程式:
③____________________;
④_______________;
⑤_______________________。
2SO2+O2 2SO3
S+H2 H2S
SO2+2H2S==3S+2H2O
Ⅱ.当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态,如2Na2S+Na2SO3+3H2SO4==3Na2SO4+3S↓+3H2O。
注意:同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
(1)S在足量O2中完全燃烧生成SO3 ( )
(2)H2S通入足量NaOH溶液生成NaHS ( )
(3)浓H2SO4具有氧化性,SO2具有还原性,故二者可以反应 ( )
(4)Na2SO3在空气中易转化为Na2SO4 ( )
(5)浓H2SO4与H2S的反应中生成的S为还原产物,生成的SO2为氧化产物 ( )
×
×
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√
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题点、考法讲评
√
1.“价—类”二维图是元素化合物学习的重要工具,部分含硫物质类别与相应硫元素的化合价关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.向a的溶液中通入c,出现黄色浑浊
B.d是一种二元强酸
C.能用e的浓溶液干燥c气体
D.盐g与盐f之间也可能发生反应
解析:由题图可知,a为硫化氢、b为硫单质、c为二氧化硫、d为亚硫酸、e为硫酸、f为亚硫酸盐或亚硫酸氢盐、g为硫酸盐或硫酸氢盐。硫化氢溶液与二氧化硫反应生成硫和水,则向硫化氢溶液中通入二氧化硫,溶液中会出现黄色浑浊,故A正确;亚硫酸在溶液中分步电离,是一种二元弱酸,故B错误;浓硫酸不与二氧化硫反应,能用于干燥二氧化硫气体,故C正确;硫酸氢盐是二元强酸的酸式盐,在溶液中电离出的氢离子能与亚硫酸根离子或亚硫酸氢根离子反应生成二氧化硫和水,故D正确。
2.(2025·广西卷)不同含硫物质间可相互转化。下列离子方程式书写正确的是 ( )
A.反应①:S2-+H+==HS-
B.反应②:4HS-+Al3++4H2O==+4H2S↑
C.反应③:S2+2H+==S↓+SO2↑+H2O
D.反应④:SO2+2Mn+4H+==S+2Mn2++2H2O
√
解析:反应①中CH3COOH为弱酸,离子方程式中应保留化学式,正确离子方程式为S2-+CH3COOH==HS-+CH3COO-,A错误;反应②中Al3+与HS-发生相互促进的水解反应,生成Al(OH)3沉淀和H2S气体,正确离子方程式为Al3++3HS-+3H2O==Al(OH)3↓+3H2S↑,B错误;反应③中S2在酸性条件下发生歧化反应生成S、SO2和H2O,离子方程式为S2+2H+==S↓+SO2↑+H2O符合守恒原则,C正确;反应④中SO2与酸性KMnO4发生氧化还原反应,S元素从+4价升至+6价,Mn元素从+7价降至+2价,根据得失电子守恒,SO2与Mn系数比应为5∶2,正确离子方程式为5SO2+2Mn+2H2O==5S+2Mn2++4H+,D错误。
3.某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。
可选用的实验试剂如下: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_______________。
⑤
酸性
KMnO4溶液褪色
还原
+4(或-2)
0
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑
品红溶液褪色
+2H2O
作业验收评价
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一、选择题
1.下列叙述或操作正确的是( )
A.浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸无氧化性
B.浓硫酸不慎沾到皮肤上,立即用NaOH溶液冲洗
C.稀释浓硫酸时应将水沿着烧杯壁慢慢地注入盛有浓硫酸的烧杯中,并不断搅拌
D.浓硫酸与铜的反应中,浓硫酸不仅表现强氧化性,还表现酸性
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解析:浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸也有氧化性,如活泼金属和稀硫酸反应产生氢气,故A错误;浓硫酸不慎沾到皮肤上,应立即用大量水冲洗,然后用3%~5%的碳酸氢钠溶液冲洗,NaOH溶液有腐蚀性,不能用NaOH溶液冲洗,故B错误;稀释浓硫酸时应将浓硫酸注入水中,并不断搅拌,故C错误;浓硫酸与铜反应生成二氧化硫、硫酸铜和水,浓硫酸表现强氧化性和酸性,故D正确。
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2.(2026·江苏南通期中)硫及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 ( )
A.实验室探究浓硫酸与硫反应的气态产物:H2SO4(浓) SO2 H2SO3
B.工业制硫酸过程中的物质转化:FeS2 SO3 H2SO4
C.钙基固硫的主要反应:2CaO+O2+2SO2 2CaSO4
D.实验室制备少量SO2的原理:Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+H2O
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解析:浓硫酸和硫在加热条件下,生成SO2,SO2溶于水生成亚硫酸,故A正确;FeS2高温下与氧气反应生成SO2,不能一步生成SO3,故B错误;钙基固硫是用生石灰来除去生成的SO2,反应的化学方程式为2CaO+O2+2SO2 2CaSO4,故C正确;实验室制备少量SO2用的是亚硫酸钠与70%的硫酸反应,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+H2O,故D正确。
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3.某实验小组研究不同价态硫元素之间的转化,装置如图。下列说法正确的是 ( )
A.①中未生成蓝色固体,证明浓硫酸没有被还原
B.②中溶液褪色,证明SO2具有漂白性
C.③中淡黄色粉末变白,证明SO2具有氧化性
D.④中产生淡黄色沉淀,证明被氧化
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解析:浓硫酸与铜片反应生成二氧化硫,说明浓硫酸被还原,故A错误;②中棉花褪色,是因为二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,证明SO2具有还原性,故B错误;③中淡黄色粉末变白,是因为过氧化钠和二氧化硫反应生成硫酸钠,证明SO2具有还原性,故C错误;④中产生淡黄色沉淀,是二氧化硫和硫离子反应生成的硫单质,硫化钠中硫元素化合价升高,证明被氧化,故D正确。
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4.硫及其化合物相关的转化如图所示,下列有关图中循环的说法一定正确的是 ( )
A.常温时,浓H2SO4与Fe生成X
B.X一定是SO2
C.S既是氧化产物,也是还原产物
D.工业生产中,用98.3%的浓硫酸吸收SO3
12
解析:常温下,铁遇浓H2SO4会发生钝化,A错误;Fe与浓H2SO4在加热条件下反应生成Fe2(SO4)3和SO2,若X为Fe2(SO4)3,Fe3+也能够与硫化氢发生氧化还原反应生成S单质,则S为氧化产物,B、C错误。
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5.物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要维度。如图为硫及其部分化合物的“价—类”二维图,下列说法正确的是 ( )
A.X、Y属于非电解质
B.Z的水溶液一定显碱性
C.X的水溶液在空气中放置会变浑浊,能证明非金属性:O>S
D.S与O2在点燃条件下的产物能使品红溶液褪色是因为其有强氧化性
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解析:X是S元素的气态氢化物,X是H2S;Y是S的+6价氧化物,Y是SO3;Z是+4价S元素的钠盐,Z是Na2SO3或NaHSO3。X是H2S,H2S属于电解质,故A错误;NaHSO3的水溶液呈酸性,故B错误;H2S的水溶液在空气中放置会变浑浊,发生的反应为2H2S+O2==2H2O+2S↓,O2的氧化性大于S,能证明非金属性:O>S,故C正确;S与O2在点燃条件下的产物为SO2,SO2能使品红溶液褪色是因为其有漂白性,故D错误。
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6.烟气脱硫可有效减少SO2引起的大气污染,同时还可得到有用产品。传统湿法脱硫多以碱性物质作吸收剂,新型脱硫方法选用离子液体(指在室温或接近室温时呈液态的盐类物质,由阴、阳离子组成)作吸收剂,通过物理和化学吸收实现脱硫。已知25 ℃时,几种酸的电离常数:H2SO3 Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8;H2CO3 Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11;CH3CH(OH)COOH(乳酸) Ka=1.4×10-4。传统湿法脱硫涉及的下列离子方程式中,正确的是 ( )
A.烟气与氧化镁浆液的反应:SO2+2OH-==S+H2O
B.烟气与石灰石浆液反应得到石膏:Ca2++SO2+O2+2H2O==CaSO4·2H2O
C.烟气与氨水反应得到硫酸铵:2SO2+4NH3·H2O+O2==4N+2S+2H2O
D.烟气与海水中HC的反应:SO2+2HC==S+2CO2+H2O
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解析:烟气与氧化镁浆液的反应,实质是二氧化硫和氢氧化镁的反应,氢氧化镁为固体,离子方程式中不可拆分,A错误; 烟气与石灰石浆液反应得到石膏:
2CaCO3+2SO2+O2+4H2O==2(CaSO4·2H2O)+2CO2,B错误;烟气与氨水反应并被氧气氧化后得到硫酸铵,C正确;由碳酸和亚硫酸的电离常数可知,烟气与海水中HC的反应:SO2+HC==HS+CO2,D错误。
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7.下列依据实验方案和现象做出的判断合理的是 ( )
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实验
方案 实验Ⅰ: 实验Ⅱ:
实验
现象 试纸中心区变黑,边缘变红 黑色固体溶解,溶液接近无色(溶液中锰元素仅以Mn2+存在),产生能使带火星的木条复燃的无色气体
A.由Ⅰ可知,浓硫酸具有脱水性 B.由Ⅰ可知,浓硫酸具有弱酸性
C.由Ⅱ可知,浓硫酸具有强氧化性 D.由Ⅱ可知,浓硫酸具有吸水性
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解析:将浓硫酸滴到湿润的蓝色石蕊试纸上,试纸中心区变黑,说明浓硫酸具有脱水性,使试纸脱水炭化,A正确;实验Ⅰ中试纸边缘变红,说明浓硫酸具有酸性,无法证明具有弱酸性,B错误;由实验Ⅱ可知,MnO2被还原为Mn2+,根据氧化还原反应规律推知,-2价O元素被氧化生成O2,即产生能使带火星的木条复燃的无色气体,该反应中MnO2既是氧化剂又是还原剂,浓硫酸表现了酸性,C、D错误。
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8. [双选]利用空气催化氧化法除掉电石浆(含CaO)上层清液中的,制取石膏(CaSO4·2H2O)的过程如图。下列说法错误的是( )
A.CaSO4·2H2O俗称生石膏,属于纯净物
B.过程Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
C.将10 L上层清液中的(浓度为480 mg·L-1)转化为S,理论上需要
0.15 mol O2
D.过程Ⅱ中,反应的离子方程式为2+4Mn+9H2O==4Mn(OH)2↓+S2+10OH-
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解析:CaSO4·2H2O俗称生石膏,CaSO4·2H2O、CuSO4·5H2O等一系列的含结晶水的物质均属于纯净物,故A正确;过程Ⅰ中氧化剂和还原剂分别是O2和Mn(OH)2,对应的还原产物和氧化产物为H2O和Mn,根据氧化还原反应得失电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2,故B错误;10 L上层清液中的物质的量为0.15 mol,硫元素的化合价由-2价变成+6价,失去0.15 mol×8=1.2 mol电子,转化为S,理论上需要O2的物质的量为n(O2)= mol=0.3 mol,故C错误;过程Ⅱ中与Mn反应生成S2和Mn(OH)2,根据氧化还原反应得失电子守恒和元素守恒,反应的离子方程式为2+4Mn+9H2O==4Mn(OH)2↓+S2+10OH-,故D正确。
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9.火山喷发产生的含硫物质在自然界的循环过程如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.火山喷发形成硫酸型酸雨,总反应为
2SO2+O2+2H2O==2H2SO4
B.火山喷发会影响气温下降的可能原因
是大量气体进入平流层形成硫酸气溶胶阻挡太阳辐射
C.自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透遇到难溶的PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS),离子方程式为
Cu2++ S+Pb2++S2-==PbSO4↓+CuS↓
D.工业制备硫酸可用黄铁矿经FeS2→SO2→SO3→H2SO4多步反应制备
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解析:由题图可知,火山喷发会生成二氧化硫,二氧化硫与空气中的氧气和雨水反应生成硫酸,使雨水呈酸性形成硫酸型酸雨,总反应的化学方程式为2SO2+O2+2H2O==2H2SO4,故A正确;火山喷发产生的大量气体进入平流层后,会形成硫酸气溶胶,能阻挡太阳辐射从而导致气温下降,故B正确;由题意可知,硫化铅与硫酸铜溶液反应生成硫酸铅和硫化铜,反应的离子方程式为PbS+Cu2++S==CuS+PbSO4,故C错误;工业上可以用煅烧黄铁矿的方法制备硫酸,黄铁矿经FeS2→SO2→SO3→H2SO4多步反应制得硫酸,故D正确。
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√
10.(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+8O2 Fe3O4+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
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解析:黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应,生成SO2和Fe3O4,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,化学方程式为3FeS2+8O2 Fe3O4+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,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。
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11. [双选]用FeSO4溶液、空气除去烟气中的SO2主要物质的转化如图。下列说法不正确的是 ( )
A.过程Ⅰ、Ⅱ中,SO2均发生还原反应
B.过程Ⅱ中,发生反应:2Fe3++SO2+2H2O==2Fe2++S+4H+
C.SO2最终转化成S
D.FeSO4溶液吸收SO2后,所得溶液酸性减弱
√
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√
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解析:过程Ⅰ、Ⅱ中,二氧化硫中+4价的硫升高为硫酸根中+6价的硫,化合价升高,发生氧化反应,故A错误;铁离子具有氧化性能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子,本身被还原为亚铁离子,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O==2Fe2++S+4H+,故B正确;依据图示可知,二氧化硫都被氧化生成硫酸根离子,故C正确;二氧化硫水溶液为亚硫酸,亚硫酸为弱电解质,被氧化后生成的硫酸为强电解质,则溶液酸性增强,故D错误。
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12.(2026·南通海安中学检测)焦亚硫酸钠(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
√
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解析:题述流程中涉及的酸性氧化物有SO2和CO2,A项错误;SO2作漂白剂时,表现漂白性,B项错误;SO2与固体Na2CO3难以反应,且难以与饱和Na2CO3溶液形成亚硫酸氢钠过饱和溶液,C项正确;“结晶脱水”是加热固体分解需要在坩埚中进行,D项错误。
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二、非选择题
13.(14分)某小组同学探究Na2SO3和不同铜盐溶液的反应,实验如下。
实验:向2 mL 0.5 mol·L-1 Na2SO3溶液中加入1 mL 0.25 mol·L-1 CuCl2溶液,立即产生橙黄色沉淀A,放置5 min左右,转化为白色沉淀B。
已知:ⅰ.Cu+ [Cu(NH3)2]+(无色); ⅱ.Cu+ Cu2++Cu。
(1)研究白色沉淀B的成分。
向洗涤后的白色沉淀B中加入足量浓氨水,得到无色溶液,在空气中放置一段时间,溶液变为深蓝色。取少量深蓝色溶液,滴加试剂X,产生白色沉淀。
①白色沉淀是AgCl,试剂X是___________________________。
②无色溶液在空气中放置变为深蓝色,反应的离子方程式为
_________________________________________________。
13
足量硝酸酸化的AgNO3溶液
4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3+2H2O==4[Cu(NH3)4]2++4OH-
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解析:①溶液中存在氯离子,检验氯离子的方法为加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液。②无色溶液中含有[Cu(NH3)2]+,在空气中被氧气氧化为[Cu(NH3)4]2+而使溶液呈深蓝色,故反应的离子方程式为4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3+2H2O==4[Cu(NH3)4]2++4OH-。
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(2)经检验,橙黄色沉淀A不含S。推测橙黄色沉淀A能转化为白色沉淀B与Cl-有关,为研究橙黄色沉淀A的成分及转化为白色沉淀B的原因,进行如下实验。
①仅通过上述实验不能证明橙黄色沉淀A中含有Cu+,补充实验:向少量洗净的橙黄色沉淀A中加入稀硫酸,证实橙黄色沉淀A中含有Cu+的证据是
_________________。
有红色固体析出
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②无色溶液中含有S,推测S的产生有两个途径:
途径1:实验过程中O2氧化S;
途径2:______________________________________ (将途径补充完整)。
经研究,途径1不合理,途径2合理。
③解释Na2SO3和CuCl2溶液反应时,先产生橙黄色沉淀,再转化为白色沉淀的原因:_______________________________________________________________
________________。
在Cl-的作用下,Cu2+将S氧化为S
CuCl2和Na2SO3溶液反应生成橙黄色沉淀A的反应速率大,生成白色
沉淀B的程度大
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解析: ①由已知ⅱ,向含有亚铜离子的溶液中加入稀硫酸会发生歧化反应生成铜 。②溶液中的氧化剂除了氧气之外还有铜离子,当存在氯离子时,铜离子具有较强的氧化性,能把亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子。③向2 mL 0.5 mol·L-1 Na2SO3溶液中加入1 mL 0.25 mol·L-1 CuCl2溶液,立即产生橙黄色沉淀A,说明生成橙黄色沉淀的反应速率较大,但最终生成白色沉淀,说明生成白色沉淀的程度较大。
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(3)Na2SO3和CuCl2溶液反应最终生成CuCl沉淀,并检测到有SO2生成,该反应的离子方程式为_______________________________________。
用Na2SO3和CuSO4溶液重复上述实验,仅产生橙黄色沉淀,放置72 h后变为暗红色沉淀(可溶于氨水,得到无色溶液,放置变为深蓝色)。
解析:Na2SO3和CuCl2溶液反应最终生成CuCl沉淀和SO2,根据电子守恒、电荷守恒及元素守恒可知,该反应的离子方程式是2Cu2++2Cl-+2S==2CuCl↓
+S+SO2↑。
2Cu2++2Cl-+2S==2CuCl↓+S+SO2↑
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(4)根据上述实验所得结论:__________________________________________
_______________________________________________________(答出两点)。
解析:向2 mL 0.5 mol·L-1 Na2SO3溶液中加入1 mL 0.25 mol·L-1 CuCl2溶液,立即产生橙黄色沉淀亚硫酸铜,在NaCl溶液中,亚硫酸铜继续发生氧化还原反应,生成CuCl白色沉淀,根据沉淀颜色的变化快慢可知,复分解反应较快,氧化还原反应较慢。
Cu2+和S能发生复分解反应和氧化还原反应,
且复分解反应速率更大;在Cl-作用下,Cu2+的氧化性增强
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14.(14分)过硫酸钾(K2S2O8)可用作破胶剂、聚合促进剂、氧化剂、分析试剂等,100 ℃时分解。实验小组对过硫酸钾进行相关探究。回答下列问题:
(1)K2S2O8可用于检验酸性溶液中的Mn2+,在催化剂的作用下可发生氧化还原反应,生成高锰酸钾、硫酸钾和硫酸。
①完成化学方程式:____ MnSO4+____ K2S2O8+_______ ==____ KMnO4
+___ K2SO4+____ H2SO4
②当生成1 mol高锰酸钾时,共有_____ mol电子发生转移。
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8H2O
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(2)小组同学预测过硫酸钾的分解产物有K2SO4、SO3、SO2和O2,并用如图所示装置验证分解产物中含有SO3和SO2(部分夹持及加热仪器已省略)。
①装置D、E中盛放的试剂依次为____、____ (填字母)。装置D、E中均有气泡冒出,还观察到的现象分别为_______________、_______________。
a.品红溶液 b.NaOH溶液 c.BaCl2溶液
d.Ba(NO3)2溶液 e.浓H2SO4
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c
a
生成白色沉淀
品红溶液褪色
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②实验时,通入He排尽装置中的空气后,应先加热装置_____ (填“A”或“B”),其中装置A适合的加热方式为_________。
③装置B中石棉绒的作用为__________________________________________
_________________________________。
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B
沸水浴
增大铁粉与O2的接触面积,使铁粉与O2充分
反应,同时防止固体粉末堵塞导管
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解析:①由题意可知,装置D中盛有的氯化钡溶液用于检验三氧化硫,二氧化硫与氯化钡溶液不反应,三氧化硫与水反应生成硫酸,硫酸与氯化钡溶液反应生成硫酸钡白色沉淀;装置E中盛有的品红溶液用于检验二氧化硫,二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色。②实验时,通入氦气排尽装置中的空气后,先加热装置B处酒精灯,再用沸水浴加热装置A,有利于分解生成的氧气被铁粉充分吸收,避免干扰硫的氧化物的检验;由题意可知,过硫酸钾在100 ℃时分解,则装置A的加热方式为沸水浴。③装置B中铁粉分散到石棉绒中可增大铁粉与氧气的接触面积,使氧气被充分吸收,避免干扰硫的氧化物的检验,同时可防止气流速率过快,导致固体粉末堵塞导管。
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(3)工业上利用K2S2O8能将低价氮氧化为N,来测定废水中氮元素的含量。取100 mL含NH4NO3的废水,用c mol·L-1的K2S2O8标准溶液滴定(杂质不参加反应),达到滴定终点时消耗标准溶液的体积为V mL,则废水中氮元素的含量为
______ mg·L-1(用含c、V的代数式表示)。
14
解析:由元素守恒和得失电子守恒可得关系式:4K2S2O8~NH4NO3~2N,则废水中氮元素的含量为=70cV mg·L-1。
70cV
本课结束
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