（新課改省份專版）2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 4.6 重點專攻 硫的轉(zhuǎn)化、SO2等硫化物學(xué)案（含解析）.doc

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第6課時　重點專攻——硫的轉(zhuǎn)化、SO2等硫化物 考點一　二氧化硫性質(zhì)的實驗探究 二氧化硫的實驗室制備與探究流程 [提醒]　用70%左右的濃硫酸而不用98.3%的濃硫酸或稀硫酸的原因：若用98.3%的濃硫酸，因其含水少，硫酸主要以分子形式存在，H＋濃度很小，難以反應(yīng)。若用稀硫酸，則含水量多，因SO2易溶于水，不利于SO2的逸出。 [典例]　已知：2H2SO4(濃)＋CCO2↑＋2SO2↑＋2H2O，下圖虛線框中的裝置可用來檢驗濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生的所有氣體產(chǎn)物，填寫下列空白： (1)如果將裝置中①②③三部分儀器的連接順序變?yōu)棰冖佗?，則可以檢出的物質(zhì)是________________；不能檢出的物質(zhì)是____________。 (2)如果將儀器的連接順序變?yōu)棰佗邰冢瑒t可以檢出的物質(zhì)是________________；不能檢出的物質(zhì)是____________。 (3)如果將儀器的連接順序變?yōu)棰冖邰伲瑒t可以檢出的物質(zhì)是________________；不能檢出的物質(zhì)是____________。 [解析]　裝置①為檢驗產(chǎn)物H2O，只能放在裝置②③之前，因為若放在裝置②③之后或裝置②③之間，則氣流通過裝置②或③溶液后會帶出水蒸氣，則無法驗證使無水CuSO4變藍(lán)的水蒸氣是否是反應(yīng)生成物。裝置③和裝置②位置也不得變更，因為SO2、CO2均能使澄清石灰水變渾濁。故在用澄清石灰水來驗證CO2前一定要排除SO2的干擾。 [答案]　(1)SO2、CO2　H2O　(2)H2O、SO2　CO2 (3)SO2、CO2　H2O [備考方略]　檢驗SO2和CO2同時存在的一般流程 SO2和CO2均可使澄清石灰水變渾濁，若通入的氣體過量，沉淀都可以溶解消失。檢驗SO2、CO2混合氣體中存在CO2的一般流程如下： 流程設(shè)計 實驗裝置 　 所選試劑 品紅溶液 酸性KMnO4溶液 品紅溶液 澄清石灰水 預(yù)期現(xiàn)象 褪色 褪色 不褪色 變渾濁 注意事項：有時為了簡化裝置，可將除去SO2和檢驗SO2是否除盡合并為一個裝置，并使用較濃的酸性KMnO4溶液，現(xiàn)象為酸性KMnO4溶液的顏色變淺。 [綜合訓(xùn)練] 1．(2017北京高考)根據(jù)SO2通入不同溶液中的實驗現(xiàn)象，所得結(jié)論不正確的是(　　) 選項 溶液 現(xiàn)象 結(jié)論 A 含HCl、BaCl2的FeCl3溶液 產(chǎn)生白色沉淀 SO2有還原性 B H2S溶液 產(chǎn)生黃色沉淀 SO2有氧化性 C 酸性KMnO4溶液 紫色溶液褪色 SO2有漂白性 D Na2SiO3溶液 產(chǎn)生膠狀沉淀 酸性： H2SO3>H2SiO3 解析：選C　產(chǎn)生的白色沉淀為BaSO4，SO2中硫元素的化合價從＋4升高到＋6，被Fe3＋氧化，體現(xiàn)了SO2的還原性，A項正確；黃色沉淀為硫單質(zhì)，SO2中硫元素的化合價從＋4降低為0，被H2S還原，體現(xiàn)了SO2的氧化性，B項正確；紫色溶液褪色，是因為酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能將SO2氧化，自身被還原為無色的Mn2＋，體現(xiàn)了SO2的還原性而不是漂白性，C項錯誤；膠狀沉淀為硅酸，發(fā)生的反應(yīng)為SO2＋H2O＋SiO===H2SiO3↓＋SO，原理為強酸制弱酸，因此H2SO3的酸性強于H2SiO3，D項正確。 2．某化學(xué)興趣小組在實驗室用除去表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)與濃硫酸共熱制取SO2并完成相關(guān)性質(zhì)探究(不考慮水蒸氣)。 (1)有同學(xué)認(rèn)為制得的SO2中可能混有雜質(zhì)，其化學(xué)式為________和________，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)為驗證氣體成分，興趣小組同學(xué)設(shè)計了下圖所示裝置進(jìn)行了實驗探究。 ①為驗證并吸收SO2，裝置B中加入的試劑為__________，裝置C中品紅溶液的作用是________________________________________________________________________； ②裝置D中加入的試劑為_______________________________________________； ③裝置G中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為__________________________________________； ④裝置H的作用為____________________________________________________。 (3)興趣小組設(shè)計如圖裝置驗證二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)。 ①能驗證SO2具有氧化性的實驗現(xiàn)象為__________________________________ ________________________________________________________________________； ②為驗證SO2的還原性，取試管b中充分反應(yīng)后的溶液分成三份，分別進(jìn)行如下實驗： 方案Ⅰ：向第一份溶液加入品紅溶液，紅色褪去 方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀 方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成 上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；試管b中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 解析：(1)鐵釘中含有的C在加熱條件下會和濃硫酸反應(yīng)生成CO2；隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃硫酸變稀，鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，故制得的SO2中可能混有的雜質(zhì)為CO2和H2。 (2)①裝置B中加入酸性KMnO4溶液能檢驗并吸收SO2，若SO2被吸收完全，裝置C中品紅溶液不褪色；②裝置D中加入澄清石灰水，可檢驗氣體中是否有CO2；③裝置E中濃硫酸可干燥氣體，裝置F中CuO與H2反應(yīng)生成H2O，G中無水硫酸銅吸收水蒸氣后變藍(lán)色；④裝置H裝有干燥劑，其作用為防止空氣中H2O進(jìn)入干燥管而影響H2的檢驗。 (3)①Na2S和SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S，故a試管中有淡黃色沉淀生成；②方案Ⅱ合理，SO2被氧化生成SO，和Ba2＋反應(yīng)生成白色沉淀，據(jù)此能證明SO2的還原性，試管b中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO。 答案：(1)CO2　H2　鐵釘中含有的C在加熱條件下會和濃硫酸反應(yīng)生成CO2；隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃硫酸變稀，鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣 (2)①酸性KMnO4溶液(或其他合理答案也可)　驗證SO2是否吸收完全 ②澄清石灰水 ③無水硫酸銅變藍(lán)色 ④防止空氣中H2O進(jìn)入干燥管而影響H2的檢驗 (3)①a試管中有淡黃色沉淀生成 ②Ⅱ　Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO 考點二　硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化與應(yīng)用 1．理清硫元素的化合價與氧化性、還原性之間的關(guān)系 2．掌握硫及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律 (1)相同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過酸、堿反應(yīng)實現(xiàn)的 如： 反應(yīng)②、③、④的化學(xué)方程式為 ②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O； ③Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑； ④Na2SO3＋H2O＋SO2===2NaHSO3。 (2)不同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)的 當(dāng)硫元素的化合價升高或降低時，一般升高或降低到其相鄰的價態(tài)，即臺階式升降，可用下圖表示 如：H2SSSO2SO3 [提醒]?、偻N元素相鄰價態(tài)的粒子間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 ②當(dāng)硫元素的高價態(tài)粒子與低價態(tài)粒子反應(yīng)時，一般生成中間價態(tài)，如2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。 [考法精析] 考法一　含硫化合物之間的相互轉(zhuǎn)化 [典例1]　X為下列各選項物質(zhì)，X不能滿足如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系的是(　　) A．H2S　　　　　　　　　 B．N2 C．S D．NH3 [解析]　2H2S＋3O2===2SO2＋2H2O、2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4、H2SO4＋H2S===S＋SO2＋2H2O，A不符合；N2＋O2放電,2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3和N2不反應(yīng)，B符合；S＋O2===SO2,2SO2＋O22SO3，SO3＋H2O===H2SO4，S＋2H2SO4(濃)3SO2＋2H2O，C不符合；4NH3＋5O24NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NH3＋HNO3===NH4NO3，故D不符合。 [答案]　B [歸納總結(jié)] 中學(xué)階段常見的符合ABCD轉(zhuǎn)化關(guān)系示例： 硫元素 H2SSO2SO3H2SO4 SSO2SO3H2SO4 氮元素 N2NONO2HNO3 NH3NONO2HNO3 碳元素 CCOCO2H2CO3 鈉元素 NaNa2ONa2O2NaOH 考法二　利用轉(zhuǎn)化關(guān)系推斷物質(zhì) [典例2]　硫在空氣中燃燒生成氣體A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B變成C，在C里加Na2S產(chǎn)生氣體D，把D通入B溶液得淺黃色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一種元素。按A、B、C、D、E順序排序的是(　　) A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S B．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S C．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3 D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3 [解析]　硫在空氣中燃燒生成SO2，SO2溶于水得H2SO3，向H2SO3中滴加溴水生成H2SO4和HBr，在H2SO4溶液中加Na2S產(chǎn)生氣體H2S，H2S與H2SO3反應(yīng)產(chǎn)生淺黃色沉淀S，故B項正確。 [答案]　B [歸納總結(jié)]　同價態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化也是物質(zhì)推斷的重要突破點，可以從物質(zhì)類別的角度進(jìn)行分析與遷移。 如：SO2、Na2SO3、NaHSO3之間的轉(zhuǎn)化代表著酸性氧化物、正鹽、酸式鹽之間的轉(zhuǎn)化；H2S、Na2S、NaHS之間的轉(zhuǎn)化代表著二元弱酸、正鹽、酸式鹽之間的轉(zhuǎn)化，可類比CO2、Na2CO3、NaHCO3之間的轉(zhuǎn)化。 (注：上述轉(zhuǎn)化可通過與酸或堿反應(yīng)實現(xiàn)) [綜合訓(xùn)練] 1.含硫煤燃燒會產(chǎn)生大氣污染物，為防治該污染，某工廠設(shè)計了新的治污方法，同時可得到化工產(chǎn)品，該工藝流程如圖所示，下列敘述不正確的是(　　) A．該過程中可得到化工產(chǎn)品H2SO4 B．該工藝流程是除去煤燃燒時產(chǎn)生的SO2 C．該過程中化合價發(fā)生改變的元素為Fe和S D．圖中涉及的反應(yīng)之一為Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4 解析：選C　根據(jù)圖可知，該工藝中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4，該工藝不僅吸收了SO2，還得到了化工產(chǎn)品H2SO4，A、D正確；根據(jù)以上分析可知該工藝流程是除去煤燃燒時產(chǎn)生的SO2，B正確；該過程中化合價發(fā)生變化的元素有氧、鐵、硫，C錯誤。 2．在下列物質(zhì)轉(zhuǎn)化中，A是一種正鹽，D的相對分子質(zhì)量比C的相對分子質(zhì)量大16，E是酸，當(dāng)X無論是強酸還是強堿時，都有如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系： 當(dāng)X是強酸時，A、B、C、D、E均含同一種元素；當(dāng)X是強堿時，A、B、C、D、E均含另外同一種元素。請回答： (1)A是________，Y是________，Z是________。 (2)當(dāng)X是強酸時，E是________，寫出B生成C的化學(xué)方程式：______________________。 (3)當(dāng)X是強堿時，E是________，寫出B生成C的化學(xué)方程式：___________________。 解析：因D的相對分子質(zhì)量比C大16，則Y為O2，進(jìn)而推知C、D為氧化物，BCD為連續(xù)氧化的過程。因E為酸，故C、D均為非金屬氧化物，Z為H2O。當(dāng)X為強堿時，該連續(xù)氧化關(guān)系為NH3NONO2HNO3，進(jìn)而推知A為銨鹽；當(dāng)X為強酸時，該連續(xù)氧化關(guān)系為H2SSO2SO3H2SO4，進(jìn)而推知A為硫化物。綜上所述A為(NH4)2S。 答案：(1)(NH4)2S　O2　H2O (2)H2SO4　2H2S＋3O22SO2＋2H2O (3)HNO3　4NH3＋5O24NO＋6H2O 考點三　高考新載體——常考4種含硫化合物　　 Na2S2O35H2O俗名大蘇打，它是無色透明的晶體，易溶于水，溶于水后呈堿性。 1．Na2S2O3的化學(xué)性質(zhì) (1)與酸反應(yīng)生成單質(zhì)硫，放出SO2氣體： S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O。 (2)Na2S2O3是中等強度的還原劑，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化劑氧化： ①2Na2S2O3＋I(xiàn)2===Na2S4O6＋2NaI，此反應(yīng)用于定量測定碘。 ②Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，此反應(yīng)在紡織和造紙工業(yè)上作脫氯劑。 ③5Na2S2O3＋8KMnO4＋7H2SO4===8MnSO4＋5Na2SO4＋4K2SO4＋7H2O。 2．Na2S2O3的制備方法 將Na2S和Na2CO3以2∶1的物質(zhì)的量比配成溶液，然后通入SO2，反應(yīng)大致可分三步進(jìn)行： (1)Na2CO3和SO2反應(yīng)生成Na2SO3： Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2。 (2)Na2S與SO2反應(yīng)生成Na2SO3和H2S： Na2S＋SO2＋H2O===Na2SO3＋H2S， H2S是強還原劑，遇到SO2時析出硫： 2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O。 (3)Na2SO3和S作用生成Na2S2O3： Na2SO3＋S===Na2S2O3。 將上面三個反應(yīng)合并得到總反應(yīng)： 2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。 溶液蒸發(fā)濃縮后，冷卻至293～303 K時即析出Na2S2O35H2O，用上述方法制得的Na2S2O3中常含有Na2SO4和Na2SO3等雜質(zhì)。 [提醒]　制取硫代硫酸鈉的另一種方法是在沸騰的狀況下，使Na2SO3溶液同硫粉反應(yīng)：Na2SO3＋SNa2S2O3。 過二硫酸鈉中S為＋6價，含有1個過氧鍵(—O—O—)，性質(zhì)與過氧化氫相似，具有氧化性。作為氧化劑參與反應(yīng)時，過氧鍵斷裂，過氧鍵中的氧原子由－1價變?yōu)椋?價，硫原子化合價不變，如S2O＋2I－2SO＋I(xiàn)2、5S2O＋2Mn2＋＋8H2O10SO＋2MnO＋16H＋。過二硫酸鈉不穩(wěn)定，受熱分解生成Na2SO4、SO3和O2。 連二亞硫酸鈉屬于一級遇濕易燃物品，又名低亞硫酸鈉。有含結(jié)晶水(Na2S2O42H2O)和不含結(jié)晶水(Na2S2O4)兩種。前者為白色細(xì)粒結(jié)晶，后者為淡黃色粉末。相對密度2.3～2.4，赤熱時分解，能溶于冷水，在熱水中分解，不溶于乙醇。其水溶液性質(zhì)不穩(wěn)定，有極強的還原性，屬于強還原劑，能將I2、Cu2＋、Ag＋還原。暴露于空氣中易吸收氧氣而氧化，同時也易吸潮發(fā)熱而變質(zhì)，并能奪取空氣中的氧結(jié)塊并發(fā)出刺激性酸味。在無氧條件下，用鋅粉還原亞硫酸氫鈉可制得連二亞硫酸鈉。 吸收空氣中氧氣的方程式：2Na2S2O4＋O2＋2H2O===4NaHSO3或Na2S2O4＋O2＋H2O===NaHSO3＋NaHSO4。 焦亞硫酸鈉又稱二硫五氧酸鈉 1．性質(zhì) 成品為白色或微黃結(jié)晶粉末，溶于水、甘油，微溶于乙醇，露置空氣中易氧化成硫酸鈉，與強酸接觸放出二氧化硫而生成相應(yīng)的鹽類，加熱到150 ℃分解，通常用NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得，其方程式為2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。 2．用途 ①醫(yī)藥工業(yè)用于生產(chǎn)氯仿、苯甲醛等； ②食品工業(yè)用作漂白劑、防腐劑、疏松劑、抗氧化劑、護(hù)色劑及保鮮劑； ③印染工業(yè)用作棉布漂白后的脫氯劑、棉布煮煉劑； ④制革工業(yè)用于皮革處理，能使皮革柔軟、豐滿、堅韌，具有防水、抗折、耐磨等性能。 [典例1]　硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可用作分析試劑及鞣革還原劑。它受熱、遇酸易分解。工業(yè)上可用反應(yīng)2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2制得。實驗室模擬該工業(yè)過程的裝置如圖所示。 回答下列問題： (1)b中反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________， c中試劑為__________________________________________________________。 (2)反應(yīng)開始后，c中先有渾濁產(chǎn)生，后又變澄清。此渾濁物是____________。 (3)d中的試劑為____________。 (4)實驗中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有_____________________________ ________________________________________________________________________(寫出兩條)。 (5)為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量，實驗中通入的SO2不能過量，原因是________________________________________________________________________。 [解析]　(2)由該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物的元素組成可知此渾濁物是S。(3)d裝置的作用是吸收反應(yīng)中產(chǎn)生的CO2，故d中的試劑為NaOH溶液。(4)溶液中的反應(yīng)速率受溫度、濃度的影響，故可通過控制反應(yīng)溫度及滴入酸溶液的速率的方式達(dá)到目的。(5)SO2溶于水可形成酸性較強的亞硫酸，而Na2S2O3遇酸會分解。 [答案]　(1)SO＋2H＋===SO2↑＋H2O或HSO＋H＋===SO2↑＋H2O　硫化鈉和碳酸鈉混合溶液 (2)硫(或S)　(3)NaOH溶液　(4)控制反應(yīng)溫度、調(diào)節(jié)酸的滴加速率(或調(diào)節(jié)酸的濃度等)　(5)若SO2過量，溶液顯酸性，產(chǎn)物分解 [典例2]　(2018全國卷Ⅰ節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}： (1)生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為： ①pH＝4.1時，Ⅰ中為________溶液(寫化學(xué)式)。 ②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是________。 (3)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00 mL葡萄酒樣品，用0.010 00 molL－1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，消耗10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________________， 該樣品中Na2S2O5的殘留量為______gL－1(以SO2計)。 [解析]　(1)根據(jù)題給信息，將NaHSO3過飽和溶液結(jié)晶脫水可得到Na2S2O5，則化學(xué)方程式為2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。 (2)①酸性條件下，SO2與Na2CO3溶液生成NaHSO3。②工藝中加入Na2CO3固體并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3過飽和溶液。 (3)根據(jù)電子、電荷及質(zhì)量守恒，可寫出反應(yīng)的離子方程式為S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋。n(S2O)＝n(I2)＝0.010 00 molL－110.0010－3 L＝510－5 mol，該樣品中S2O的殘留量(以SO2計)為510－5 mol264 gmol－1＝0.128 gL－1。 [答案]　(1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O (2)①NaHSO3　②得到NaHSO3過飽和溶液 (3)S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋　0.128