内容正文:
优化探究
大单元二 元素及其化合物
专题5 非金属元素及其化合物
第17讲 硫酸 硫酸盐
[导航·复习目标] 1.掌握浓硫酸的三大特性及应用。2.熟知常见的硫酸盐,掌握S的检验方法。3.能依据信息,控制条件制取硫的复杂含氧酸盐并探究其性质。
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考点一 硫酸及其工业制法
考点二 硫及其化合物的相互转化
练真题 明考向
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考点一 硫酸及其工业制法
4
1.硫酸的物理性质
(1)纯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:_________________________________________
_________。
梳理 必备知识
将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不
断搅拌
5
2.稀硫酸的通性
红
Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑
CuO+H2SO4====CuSO4+H2O
Cu(OH)2+H2SO4====CuSO4+2H2O
Na2CO3+H2SO4====Na2SO4
+H2O+CO2↑
6
3.浓硫酸的特性
钝化
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4
+SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓)CO2↑+
2SO2↑+2H2O
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4.硫酸的工业制法
(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
S+O2SO2
8
(2)2SO2+O2
2SO3
(3)SO3+H2O====H2SO4(工业上用98.3%的浓硫酸吸收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)。
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5.S的检验
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)。
先加稀盐酸的目的是____________________________________,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+2H+====CO2↑+H2O、S+2H+====SO2↑+H2O、Ag++Cl-====AgCl↓、Ba2++S====BaSO4↓。
排除C、S、Ag+等离子的干扰
(1)用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上,滤纸变黑,体现了浓硫酸的脱水
性。( )
(2)50 mL 18.4 mol·L-1的浓硫酸与足量的铜反应,可产生SO2的物质的
量为0.46 mol。( )
(3)浓硫酸与Cu、C的反应中,都体现了浓硫酸的酸性和强氧化性。
( )
(4)用浓硫酸与FeS反应可制取H2S气体。( )
(5)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。( )
√
×
×
×
√
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1.(2026·河南洛阳高三月考)用如图所示装置进行下列实验,将
①中溶液滴入②中,预测②中的现象与实验结论相符的是( )
提升 关键能力
选项 ① ② 预测②中现象 实验结论
A 浓硫酸 浓盐酸 产生大量气体 硫酸的酸性比盐酸强
B 浓硫酸 铜片 铜片溶解,产生气泡,底部产生灰白色粉末 浓硫酸表现酸性和强氧化性
C 浓硫酸 CuSO4·
5H2O 固体由蓝色变为白色 浓硫酸具有吸水性,发生物理变化
D 浓硫酸 蔗糖 固体由白色变为黑色海绵状,并有刺激性气味气体放出 浓硫酸具有脱水性、强氧化性
D
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解析:将浓硫酸滴入浓盐酸中,浓硫酸稀释放出大量的热,促进了氯化氢的挥发,A项错误;浓硫酸与铜反应需在加热条件下进行,B项错误;浓硫酸使胆矾失去结晶水,体现的是浓硫酸的吸水性,该过程中有新物质生成,为化学变化,C项错误。
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2.下列过程中最终的白色沉淀不一定是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
C
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解析:A项中N、H+能将SO2氧化成S,故能产生BaSO4白色沉淀;B项中H+、N能将S氧化成S,故能产生BaSO4白色沉淀;C项中不能排除AgCl沉淀的可能;D项中加过量盐酸得到的仍是无色溶液,可排除Ag+的存在,再加入BaCl2溶液,产生不溶于盐酸的白色沉淀,即BaSO4白色沉淀。
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3.根据下列实验装置及现象,回答下列问题:
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
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(1)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:常温下铁遇冷浓硫酸发生钝化,可以用铁制容器盛放浓硫酸,铜与浓硫酸常温下不反应,可用铜制容器盛放浓硫酸,故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,故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,说明反应中生成了SO2,故C正确;温度升高可加快化学反应速率,同时浓硫酸的氧化性随温度升高而增强,故D错误。
C
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(2)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。该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__________________________________________________________。
H2和SO2的混合气体
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
考点二 硫及其化合物的相互转化
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1.“价—类”二维图认识硫及其化合物的关系
梳理 必备知识
20
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
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(2)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,可用如图表示:
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提升 关键能力
1.(2026·江苏泰州模拟)下列有关自然界中单质硫形成及转化的化学反应表示正确的是( )
A.CaS与水蒸气在高温下反应生成H2S:CaS+2H2OCaO+H2S
B.H2S与O2发生置换反应:H2S+O2===H2+SO2
C.H2S与SO2反应生成单质硫:2H2S+SO2===3S↓+2H2O
D.单质硫在空气中燃烧:2S+3O22SO3
C
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解析:CaS与水蒸气在高温下反应生成H2S,化学方程式为CaS+2H2O(g)
Ca(OH)2+H2S,A项错误;H2S与O2发生置换反应,化学方程式为2H2S+O2===2H2O+2S↓,B项错误;H2S与SO2反应生成单质硫,化学方程式为2H2S+SO2===3S↓+2H2O,C项正确;单质硫在空气中燃烧,化学方程式为S+O2SO2,D项错误。
2.如图是硫及其化合物的“价—类”二维图。下列有关说法正确的是
( )
A.X可以使品红溶液褪色,利用了其氧化性
B.S生成H2S和X的反应是归中反应
C.Z的浓溶液和蔗糖反应可以生成X,体现了Z的强氧化性和酸性
D.Y是导致酸雨的原因之一
D
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解析:由“价—类”二维图可知,X为SO2,Y为SO3,Z为H2SO4,M为CuSO4。A项,SO2可以使品红溶液褪色,是因为SO2可以与品红生成无色化合物,体现了SO2的漂白性,而非氧化性,A错误;B项,S生成H2S和SO2的反应是歧化反应,B错误;C项,浓硫酸与蔗糖反应可以生成SO2,体现了浓硫酸的强氧化性和脱水性,C错误;D项,SO3是导致酸雨的原因之一,D正确。
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3.(2026·河北秦皇岛模拟)硫及其化合物的转化具有重要应用。下列含硫物质间的转化均能一步实现的是( )
D
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解析:FeS2与O2在高温下反应生成SO2,而非SO3,第一步转化无法一步实现,A错误;SO2与CaCl2溶液不反应(H2SO3酸性弱于HCl),无法生成CaSO3,
B错误;稀硫酸与Cu不反应(稀硫酸氧化性弱,需浓硫酸与Cu加热才反应),无法生成SO2,C错误;Na2S2O3与稀硫酸反应:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+
S↓+SO2↑+H2O,生成S;S与Cu加热反应:2Cu+SCu2S,两步均能一步实现,D正确。
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4.(2026·江苏盐城模拟)室温下,通过下列实验探究NaHSO3溶液的性质。
实验 实验操作和现象
1 用pH试纸测定0.1 mol/L NaHSO3溶液的pH,测得pH约为5
2 向0.1 mol/L NaHSO3溶液中滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去
3 将浓度均为0.01 mol/L的NaHSO3和Ba(OH)2溶液等体积混合,产生白色沉淀
4 向0.1 mol/L NaHSO3溶液中滴加稀盐酸,有刺激性气体产生
下列有关说法正确的是( )
A.0.1 mol/L NaHSO3溶液中存在c(H+)=c(OH-)+c(S)-c(H2SO3)
B.实验2说明NaHSO3溶液具有漂白性
C.依据实验3的现象,不能得出Ksp(BaSO3)<2.5×10-5的结论
D.实验4中生成的刺激性气体可能为Cl2
A
解析:0.1 mol/L NaHSO3溶液中,依据元素守恒可得:c(Na+)=c(HS)+
c(S)+c(H2SO3),依据电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)=c(HS)+2c(S)+
c(OH-),从而得出c(H+)=c(OH-)+c(S)-c(H2SO3),A正确;实验2中,酸性KMnO4溶液具有强氧化性,NaHSO3溶液被氧化,NaHSO3溶液具有还原性,
B不正确;实验3中,NaHSO3和Ba(OH)2等浓度等体积混合,即混合后c(HS)=0.005 mol/L,c(S)<0.005 mol/L,c(Ba2+)=0.005 mol/L,则Ksp(BaSO3)<0.005×0.005<2.5×10-5,C不正确;实验4中,向0.1 mol/L NaHSO3溶液中滴加稀盐酸,发生反应NaHSO3+HClN===aCl+H2O+
SO2↑,D不正确。
5.(2026·江苏南菁高中、常州一中等五校高三模拟)黄铁矿(主要成分为FeS2)因其呈浅黄铜色,且具有明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,故又称为“愚人金”。在酸性条件和催化剂的作用下FeS2可发生如图所示的转化。下列分析正确的是( )
A.反应Ⅰ的离子方程式:4Fe(NO)2++O2+2H2O===
4Fe3++4NO+4OH-
B.反应Ⅱ中,每消耗1 mol FeS2,转移电子的物质的量为14 mol
C.反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应
D.在酸性条件下,黄铁矿催化氧化中只有Fe3+作催化剂
B
解析:反应Ⅰ中,Fe(NO)2+与O2反应生成Fe3+和NO,酸性条件下,反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+===4Fe3++4NO+2H2O ,A错误;反应Ⅱ中,S元素的化合价由-1价升高为+6价,则每消耗1 mol FeS2,转移电子的物质的量为14 mol, B正确;反应Ⅲ中,Fe2+与NO结合生成Fe(NO)2+,没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应,C错误; 由图可知,NO参与了反应又重新生成,也是该反应的催化剂,所以在酸性条件下,黄铁矿催化氧化中NO和Fe3+均是催化剂, D错误。
6.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 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↑+2H2O
将产生的气体通入品红溶
液,品红溶液褪色
练真题 明考向
1.(2025·陕晋青宁卷)某元素的单质及其化合物的转化关系如图。常温常压下G、J均为无色气体,J具有漂白性。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )
A.G、K均能与NaOH溶液反应
B.H、N既具有氧化性也具有还原性
C.M和N溶液中的离子种类相同
D.1 mol G与足量的J反应,转移电子数为NA
D
解析:根据常温常压下G、J均为无色气体,J具有漂白性可知J为SO2,则G为H2S,H为S,K为SO3,M为NaHSO3,N为Na2SO3,L为Na2SO4。H2S为弱酸,SO3为酸性氧化物,二者均可与NaOH溶液反应,A正确;S单质中S元素的化合价为0价,Na2SO3中S元素的化合价为+4价,S元素的化合价均处于中间价态,则二者均既有氧化性又有还原性,B正确;NaHSO3溶液中HS可电离出H+、S,Na2SO3溶液中S可水解成HS,溶液中的水可电离出H+、OH-,故二者溶液中均含有Na+、H+、OH-、HS、S,C正确;SO2与H2S发生反应:SO2+2H2S===3S+2H2O,该反应的H2S中S元素的化合价由-2价升高至0价,则1 mol H2S参与反应转移电子数为2NA,D错误。
2.(2022·河北卷)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量,设计实验如下:
①三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水;锥形瓶中加入125 mL水、1 mL淀粉溶液,并预加0.30 mL 0.010 00 mol/L的碘标准溶液,搅拌。
②以0.2 L/min流速通氮气,再加入过量磷酸,加热并保持微沸,同时用碘标准溶液滴定,至终点时滴定消耗了1.00 mL碘标准溶液。
③做空白实验,消耗了0.10 mL碘标准溶液。
④用适量Na2SO3替代香菇样品,重复上述步骤,测得SO2的平均回收率为95%。
已知:H3PO4+S⥫⥬HP+H2SO3。
回答下列问题:
(1)装置图中仪器a、b的名称分别为 、 。
(球形)冷凝管
酸式滴定管
解析:由题中信息可知,检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成SO2,用氮气将SO2排到锥形瓶中被水吸收,最后用碘标准溶液滴定,测出样品中亚硫酸盐的含量,据此解答。
(1)根据仪器a、b的结构可知,装置图中仪器a、b的名称分别为球形冷凝管和酸式滴定管。
(2)三颈烧瓶适宜的规格为 (填字母)。
A.250 mL B.500 mL C.1 000 mL
C
解析:三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水,向其中加入H3PO4的体积不超过10 mL。在加热时,三颈烧瓶中的液体不能超过其容积的,因此,三颈烧瓶适宜的规格为1 000 mL。
(3)解释加入H3PO4,能够生成SO2的原因:____________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
。
加入H3PO4后,溶液中存在化学平衡H3PO4+S⥫⥬HP+H2SO3,H2SO3⥫⥬SO2+H2O,SO2的溶解度随着温度升高而减小,SO2逸出后,促进了化学平衡H2SO3⥫⥬SO2+H2O向右移动
解析:由于加入H3PO4后,溶液中存在化学平衡H3PO4+S⥫⥬HP+
H2SO3,H2SO3⥫⥬SO2+H2O,SO2的溶解度随着温度升高而减小,SO2逸出后,促进了化学平衡H2SO3⥫⥬SO2+H2O向右移动,所以能够产生二氧化硫。
(4)滴定管在使用前需要 、洗涤、润洗;滴定终点时溶液的颜色为 ;滴定反应的离子方程式为
。
检验其是否漏水
蓝色
SO2+I2+2H2O===4H++2I-+SO
解析:滴定管在使用前需要检验其是否漏水、洗涤、润洗;滴定前,溶液中的碘被SO2还原为碘离子,溶液的颜色为无色,滴定终点时,最后的半滴碘标准溶液使淀粉溶液变为蓝色且半分钟之内不变色,因此,滴定终点时溶液为蓝色;滴定反应的离子方程式为SO2+I2+2H2O===4H++2I-+SO。
(5)若先加磷酸再通氮气,会使测定结果 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
偏低
解析:若先加磷酸再通氮气,则不能将装置中的空气及时排出,有部分亚硫酸盐被装置中的氧气氧化,碘标准溶液的消耗量将减少,因此会使测定结果偏低。
A.FeS2SO3H2SO4
B.SO2CaSO3CaSO4
C.稀硫酸SO2Na2SO3溶液
D.Na2S2O3SCu2S
$