
1.變化觀念與平衡思想:從硫的化合價(jià)變化認(rèn)識(shí)硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化及應(yīng)用。
2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):從不同的角度探究硫及其重要化合物的性質(zhì)及制備實(shí)驗(yàn)方案,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作驗(yàn)證。
3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:關(guān)注與SO2有關(guān)的污染和環(huán)境保護(hù),具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念。
【知識(shí)點(diǎn)解讀】
知識(shí)點(diǎn)一 硫及其氧化物的性質(zhì)
一、硫單質(zhì)的性質(zhì)及應(yīng)用
1.硫元素的存在形態(tài)
(1)游離態(tài):在火山口附近或地殼的巖層例存在 (2)化合態(tài):以硫化物和硫酸鹽的形式存在
2.硫單質(zhì)的物理性質(zhì)
硫單質(zhì)俗稱硫黃,是一種淡黃色固體;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2;有多種同素異形體,如單斜硫、斜方硫等。
3.硫單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
(1)S的氧化性
S與Fe、Cu、Hg反應(yīng)的化學(xué)方程式依次為Fe+Seq \(=====,\s\up7(△))FeS、2Cu+Seq \(=====,\s\up7(△))Cu2S、S+Hg===HgS(此反應(yīng)適用于除去室內(nèi)灑落的Hg)。
(2)S的還原性
①S與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式為S+O2eq \(=====,\s\up7(點(diǎn)燃))SO2,在空氣中燃燒火焰為淡藍(lán)色。
②與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)(如濃硫酸)的化學(xué)方程式為S+2H2SO4(濃)eq \(=====,\s\up7(△))3SO2↑+2H2O。
(3)S與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為3S+6NaOHeq \(=====,\s\up7(△))2Na2S+Na2SO3+3H2O,該反應(yīng)中硫既是氧化劑,又是還原劑,此反應(yīng)可用于除去試管內(nèi)黏附的S。
【特別提醒】
①硫與變價(jià)金屬反應(yīng)時(shí),生成低價(jià)態(tài)金屬硫化物(如Cu2S、FeS)。
②汞蒸氣有毒,實(shí)驗(yàn)室里不慎灑落一些汞,可撒上硫粉進(jìn)行處理。
二、硫的氧化物(SO2、SO3)的性質(zhì)及應(yīng)用
1.二氧化硫(SO2)
(1)物理性質(zhì)
二氧化硫是無(wú)色、有刺激性氣味的有毒氣體,是大氣污染物之一;易溶于水,通常狀況下,1體積水溶解約40體積SO2。
(2)化學(xué)性質(zhì)
①酸性氧化物的通性eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(與H2O反應(yīng):SO2+H2O===H2SO3,與NaOH?足量?反應(yīng):2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O))
②氧化性(如與H2S溶液反應(yīng)):
SO2+2H2S===3S↓+2H2O
③還原性eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2:2SO2+O2\( ,\s\up7(催化劑),\s\d5(△))2SO3,氯水:Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4))
④漂白性:可使品紅溶液等有機(jī)色質(zhì)退色,生成不穩(wěn)定的化合物。
(3)實(shí)驗(yàn)室制法
①固體Na2SO3與較濃H2SO4反應(yīng)
Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O;
②銅與濃H2SO4混合加熱
Cu+2H2SO4(濃)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O。
(4)SO2對(duì)大氣的污染與防治
(5)SO2和CO2的鑒別
2.三氧化硫(SO3)
(1)物理性質(zhì)
熔點(diǎn)16.8 ℃,沸點(diǎn)44.8 ℃,在常溫下為eq \a\vs4\al(液)態(tài),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為eq \a\vs4\al(固)態(tài)。
(2)化學(xué)性質(zhì)
3.硫的氧化物的污染與治理
(1)來(lái)源:含硫化石燃料的燃燒及金屬礦物的冶煉等。
(2)危害:危害人體健康,形成酸雨(pH小于5.6)。
(3)治理:燃煤脫硫,改進(jìn)燃燒技術(shù)。
(4)硫酸型酸雨的形成途徑有兩個(gè):
途徑1:空氣中飄塵的催化作用,使2SO2+O2eq \(,\s\up7(催化劑))2SO3、SO3+H2O===H2SO4。
途徑2:SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。
【易錯(cuò)警示】
(1)SO2不能漂白酸堿指示劑,如只能使紫色的石蕊溶液變紅,但不能使之退色。
(2)SO2的漂白性和還原性的區(qū)別
SO2使品紅溶液退色表現(xiàn)的是SO2的漂白性,加熱后溶液顏色復(fù)原;SO2使酸性高錳酸鉀溶液、溴水、氯水、碘水退色表現(xiàn)的是SO2的還原性,加熱后溶液顏色不復(fù)原。
(3)SO2氧化性的表現(xiàn)
SO2通入氫硫酸、硫化鈉溶液中都會(huì)出現(xiàn)淡黃色沉淀,表現(xiàn)了SO2的氧化性。
(4)三類漂白劑的區(qū)別
三、二氧化硫的制備與性質(zhì)總結(jié)
(1)常用亞硫酸鈉與濃硫酸反應(yīng)制取二氧化硫,進(jìn)而驗(yàn)證二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、還原性、氧化性等。
①制取原理
Na2SO3+H2SO4(濃)===Na2SO4+SO2↑+H2O
②綜合實(shí)驗(yàn)裝置
(2)實(shí)驗(yàn)室也可用銅片與濃硫酸反應(yīng)制取二氧化硫,進(jìn)而驗(yàn)證二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、還原性、氧化性等。
①制取原理:
Cu+2H2SO4(濃)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O
②綜合實(shí)驗(yàn)裝置
【方法技巧】檢驗(yàn)SO2和CO2同時(shí)存在的一般流程
SO2和CO2都能使澄清的石灰水變渾濁,檢驗(yàn)二者同時(shí)存在的一般流程為
知識(shí)點(diǎn)二 硫酸 硫酸根離子的檢驗(yàn)
1.硫酸的物理性質(zhì)
H2SO4是無(wú)色液體,能與水以任意比互溶,溶解時(shí)可放出大量的熱,濃H2SO4稀釋的方法是將濃H2SO4沿?zé)瓋?nèi)壁緩緩倒入水中并用玻璃棒不斷攪拌。
2.硫酸是強(qiáng)電解質(zhì),寫出稀硫酸與下列物質(zhì)反應(yīng)的離子方程式
(1)鐵:Fe+2H+===Fe2++H2↑;
(2)MgO:MgO+2H+===Mg2++H2O;
(3)Ba(OH)2:Ba2++2OH-+2H++SOeq \\al(2-,4)===BaSO4↓+2H2O;
(4)Na2SO3:SOeq \\al(2-,3)+2H+===H2O+SO2↑;
(5)BaCl2:Ba2++SOeq \\al(2-,4)===BaSO4↓。
3.濃H2SO4的特性
(1)填寫下表
(2)濃硫酸與Cu、C反應(yīng)的化學(xué)方程式:
Cu+2H2SO4(濃)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O、
C+2H2SO4(濃)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(3)常溫下,鐵、鋁遇濃H2SO4鈍化,可用鋁槽車運(yùn)輸濃H2SO4。
【特別提醒】
①H2SO4是高沸點(diǎn)、難揮發(fā)性的強(qiáng)酸,利用這一性質(zhì)可以制取HCl和HF:H2SO4(濃)+NaCleq \(=====,\s\up7(微熱))NaHSO4+HCl↑,CaF2+H2SO4===CaSO4+2HF↑。
②由“量變”引起的“質(zhì)變”:金屬(如Cu、Zn等)與濃H2SO4反應(yīng)時(shí),要注意H2SO4濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響。開始階段產(chǎn)生SO2氣體,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,H2SO4的濃度變小,最后變?yōu)橄2SO4,Cu與稀H2SO4不反應(yīng),Zn與稀H2SO4反應(yīng)生成H2而不是SO2。
4.硫酸的用途
(1)制取化肥、硫酸鹽、揮發(fā)性酸。(2)消除金屬表面的氧化物。
5.硫酸的工業(yè)制備三原理:
(1)4FeS2+11O2eq \(=====,\s\up7(高溫))2Fe2O3+8SO2(或S+O2eq \(=====,\s\up7(△))SO2)。
(2)2SO2+O2eq \(,\s\up7(催化劑),\s\d5(高溫))2SO3。
(3)SO3+H2O===H2SO4。
6.SOeq \\al(2-,3)、SOeq \\al(2-,4)的檢驗(yàn)
(1)SOeq \\al(2-,3)的檢驗(yàn)
①向溶液中加入鹽酸,將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中,紅色褪去,發(fā)生的離子反應(yīng)為SOeq \\al(2-,3)+2H+===H2O+SO2↑。
②加入氯化鋇溶液生成白色沉淀,然后向沉淀中加入鹽酸,沉淀溶解并產(chǎn)生具有刺激性氣味的氣體,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SOeq \\al(2-,3)+Ba2+===BaSO3↓,BaSO3+2H+===Ba2++SO2↑+H2O。
(2)檢驗(yàn)SOeq \\al(2-,4)的正確操作方法:被檢液eq \(――――――→,\s\up7(加足量鹽酸酸化))取清液eq \(――――――→,\s\up7(滴加BaCl2溶液))有無(wú)白色沉淀產(chǎn)生(判斷有無(wú)SOeq \\al(2-,4))。
先加稀鹽酸的目的是防止COeq \\al(2-,3)、SOeq \\al(2-,3)、Ag+干擾,再加BaCl2溶液,有白色沉淀產(chǎn)生。整個(gè)過(guò)程中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:COeq \\al(2-,3)+2H+===CO2↑+H2O、SOeq \\al(2-,3)+2H+===SO2↑+H2O、Ag++Cl-===AgCl↓、Ba2++SOeq \\al(2-,4)===BaSO4↓。
【方法規(guī)律】濃硫酸與金屬的反應(yīng)規(guī)律
1.鈍化:常溫下濃硫酸使Fe、Al鈍化,若加熱或?qū)饬蛩嵯♂專瑒t可以繼續(xù)反應(yīng)。
2.與活潑金屬(如Zn)反應(yīng):開始產(chǎn)生SO2,硫酸濃度變小后,產(chǎn)生H2。
3.與某些不活潑金屬(如Cu)反應(yīng):開始產(chǎn)生SO2(加熱),濃度變小后,稀硫酸不再與Cu反應(yīng)。如1 ml Cu與含2 ml H2SO4的濃硫酸充分反應(yīng),生成SO2的物質(zhì)的量小于1 ml。
4.濃硫酸在與金屬的反應(yīng)中既表現(xiàn)強(qiáng)氧化性(生成SO2)又表現(xiàn)酸性(生成硫酸鹽)。濃硫酸在與非金屬的反應(yīng)中只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性。
【典例剖析】
高頻考點(diǎn)一 硫及其二氧化硫的性質(zhì)
例1.(2021·全國(guó)高考甲卷真題)實(shí)驗(yàn)室制備下列氣體的方法可行的是
【舉一反三】下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.(2019浙江)硫元素在自然界的存在形式有硫單質(zhì)、硫化物和硫酸鹽等
B.(2019江蘇)稀硫酸具有酸性,可用于除去鐵銹
C.(2019江蘇)SO2具有氧化性,可用于紙漿漂白
D.(2019江蘇)SO2與過(guò)量氨水反應(yīng)生成(NH4)2SO3
【變式探究】(2017·北京卷)根據(jù)SO2通入不同溶液中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,所得結(jié)論不正確的是( )
【變式探究】下列關(guān)于硫及其化合物的說(shuō)法中不正確的是( )
A.硫粉在過(guò)量的純氧中燃燒也不能生成三氧化硫
B.SO2既可以是含硫物質(zhì)的氧化產(chǎn)物,也可以是含硫物質(zhì)的還原產(chǎn)物
C.二氧化硫能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液褪色,體現(xiàn)了其漂白性
D.自然界中存在可溶于CS2的游離態(tài)的硫
高頻考點(diǎn)二 硫酸的性質(zhì)
例2.(2020·浙江7月選考)某興趣小組為驗(yàn)證濃硫酸的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),如圖。實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象有:燒瓶?jī)?nèi)有白霧,燒杯中出現(xiàn)白色沉淀。請(qǐng)回答:
(1)將濃硫酸和濃鹽酸混合可產(chǎn)生HCl氣體的原因是___________________________________。
(2)燒杯中出現(xiàn)白色沉淀的原因是___________________________________________________。
【變式探究】下列關(guān)于硫酸的敘述中,正確的是( )
A.濃硫酸具有脫水性,因而能使蔗糖炭化
B.濃硫酸有強(qiáng)氧化性,不可貯存在鋁、鐵容器中
C.濃硫酸是一種干燥劑,能夠干燥氨氣、氫氣等氣體
D.稀釋濃硫酸時(shí),應(yīng)將水沿著器壁慢慢加入濃硫酸中,并用玻璃棒不斷攪拌
【方法規(guī)律】濃H2SO4與金屬反應(yīng)的規(guī)律
(1)鈍化:常溫下濃硫酸使Fe、Al表面快速生成致密氧化膜而阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生。
(2)與活潑金屬(如Zn)反應(yīng),開始產(chǎn)生SO2,硫酸濃度變小后產(chǎn)生H2。
(3)與不活潑金屬(如Cu)反應(yīng),開始產(chǎn)生SO2(加熱),濃度變小后,稀硫酸不再與不活潑金屬反應(yīng)。例如:1 ml Cu與含2 ml H2SO4的濃硫酸充分反應(yīng),生成的SO2的物質(zhì)的量小于1 ml。
(4)濃硫酸在與金屬的反應(yīng)中既表現(xiàn)強(qiáng)氧化性又表現(xiàn)酸性。濃硫酸在與非金屬的反應(yīng)中只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性。
【變式探究】將一定量的鋅與100 mL 18.5 ml/L 濃硫酸充分反應(yīng)后,鋅完全溶解,同時(shí)生成氣體A 33.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。將反應(yīng)后的溶液稀釋至1 L,測(cè)得溶液的pH=1,則下列敘述中錯(cuò)誤的是( )
A.氣體A為SO2和H2的混合物
B.反應(yīng)中共消耗Zn 97.5 g
C.氣體A中SO2和H2的體積比為4∶1
D.反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移3 ml電子
高頻考點(diǎn)三 硫及其化合物性質(zhì)探究
例3.[2018·全國(guó)卷Ⅲ,26(1)]硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·ml-1)可用作定影劑、還原劑?;卮鹣铝袉?wèn)題:
已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaS2O3)=4.1×10-5。市售硫代硫酸鈉中常含有硫酸根雜質(zhì),選用下列試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行檢驗(yàn):
試劑:稀鹽酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
【舉一反三】某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)制取SO2并驗(yàn)證其部分性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖(夾持裝置省略),下列敘述正確的是( )
A.取反應(yīng)后D中溶液少許,滴加品紅溶液,紅色褪去,能說(shuō)明SO2具有漂白性
B.A裝置中比較理想的反應(yīng)物質(zhì)是Na2SO3固體和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫酸
C.B裝置溶液變紅色,說(shuō)明SO2是酸性氧化物;C裝置產(chǎn)生白色沉淀的原因?yàn)椋?br>BaCl2+SO2+H2Oeq \(=====,\s\up7(FeCl3))BaSO3↓+2HCl
D.關(guān)閉彈簧夾a,打開彈簧夾b,用酒精燈在三頸燒瓶下微熱,若能觀察到B中長(zhǎng)導(dǎo)管口有明顯氣泡現(xiàn)象,冷卻后液體倒吸,就能判斷裝置A、B氣密性良好
【變式探究】 [2018·全國(guó)卷Ⅰ]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?wèn)題:
(1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過(guò)飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過(guò)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(shí),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______________________________。
高頻考點(diǎn)四 SOeq \\al(2-,4)的檢驗(yàn)
例4.下列過(guò)程中,最終的白色沉淀不一定是BaSO4的是( )
A.Fe(NO3)2溶液eq \(――→,\s\up7(+過(guò)量鹽酸,+過(guò)量SO2,+BaCl2溶液))白色沉淀
B.Ba(NO3)2溶液eq \(――→,\s\up7(+過(guò)量鹽酸,+少量Na2SO3溶液))白色沉淀
C.無(wú)色溶液eq \(――→,\s\up7(+稀HNO3,+BaCl2溶液))白色沉淀
D.無(wú)色溶液eq \(――→,\s\up7(+過(guò)量鹽酸))無(wú)色溶液eq \(――→,\s\up7(+BaCl2溶液))白色沉淀
【易錯(cuò)警示】SOeq \\al(2-,4)檢驗(yàn)的易錯(cuò)點(diǎn)
(1)只加可溶性鋇鹽,不酸化。誤將COeq \\al(2-,3)、POeq \\al(3-,4)、SOeq \\al(2-,3)等干擾離子判斷成SOeq \\al(2-,4)。因上述離子會(huì)與Ba2+反應(yīng)產(chǎn)生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3等白色沉淀。
(2)誤將Ag+、Pb2+判斷成SOeq \\al(2-,4),如向待測(cè)液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成,再加稀鹽酸白色沉淀不溶解,便斷定待測(cè)液中含有SOeq \\al(2-,4)。其錯(cuò)誤是未注意溶液中不含 SOeq \\al(2-,4),而含Ag+或Pb2+時(shí)也會(huì)產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象:Ag++Cl-===AgCl↓(白色),Pb2++2Cl-===PbCl2↓(白色)。
(3)誤將SOeq \\al(2-,3)判斷成SOeq \\al(2-,4),如向待測(cè)液中滴加用稀鹽酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀,便誤以為待測(cè)液中含有SOeq \\al(2-,4)。該錯(cuò)誤是未注意NOeq \\al(-,3)(H+)具有強(qiáng)氧化性:Ba2++SOeq \\al(2-,3)===BaSO3↓(白色),3BaSO3+2H++2NOeq \\al(-,3)===3BaSO4↓(白色)+2NO↑+H2O。
【變式探究】有一瓶Na2SO3溶液,可能部分被氧化,某同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):取少量溶液,滴入Ba(NO3)2溶液,產(chǎn)生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振蕩后,白色沉淀不溶解。對(duì)此實(shí)驗(yàn)的下列敘述正確的是( )
A.實(shí)驗(yàn)證實(shí)Na2SO3已部分氧化
B.實(shí)驗(yàn)中加入Ba(NO3)2溶液后的沉淀一定是BaSO4
C.實(shí)驗(yàn)中加入足量硝酸后的沉淀是BaSO4和BaSO3的混合物
D.此實(shí)驗(yàn)不能確定Na2SO3是否部分被氧化
高頻考點(diǎn)五 硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化及應(yīng)用
例5.在下列物質(zhì)轉(zhuǎn)化中,A是一種正鹽,D的相對(duì)分子質(zhì)量比C的相對(duì)分子質(zhì)量大16,E是酸,當(dāng)X無(wú)論是強(qiáng)酸還是強(qiáng)堿時(shí),都有如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系:
eq \x(A) eq \(――→,\s\up7(X)) eq \x(B) eq \(――→,\s\up7(Y)) eq \x(C) eq \(――→,\s\up7(Y)) eq \x(D) eq \(――→,\s\up7(Z)) eq \x(E)
當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí),A、B、C、D、E均含同一種元素;當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí),A、B、C、D、E均含另外同一種元素。請(qǐng)回答:
(1)A是________,Y是________,Z是________。
(2)當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí),E是_______,寫出B生成C的化學(xué)方程式:______________________________。
(3)當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí),E是________,寫出B生成C的化學(xué)方程式:_________________________________。
【變式探究】含硫煤燃燒會(huì)產(chǎn)生大氣污染物,為防治該污染,某工廠設(shè)計(jì)了新的治污方法,同時(shí)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(guò)程中可得到化工產(chǎn)品H2SO4
B.該工藝流程是除去煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的SO2
C.該過(guò)程中化合價(jià)發(fā)生改變的元素只有Fe和S
D.圖中涉及的反應(yīng)之一為Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4
【舉一反三】環(huán)保是21世紀(jì)人類社會(huì)的主要課題之一,十九大報(bào)告中提出了新目標(biāo)“建成富強(qiáng)、民主、文明、和諧、美麗的社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)”?;痣姀S、燃煤鍋爐是SO2污染集中、規(guī)模較大的行業(yè),石灰石—石膏煙脫硫是除去SO2的一種常用方法。其過(guò)程如圖1。
研究發(fā)現(xiàn):pH和溫度會(huì)對(duì)石灰石漿液的脫硫效率產(chǎn)生一定影響;當(dāng)煙氣通入速度一定時(shí),石灰石漿液的脫硫效率與漿液pH的關(guān)系如圖2,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )
eq \x(SO2)―→eq \x(H2SO3)―→eq \x(CaSO3)―→eq \x(CaSO4)―→eq \x(CaSO4·2H2O)
圖1
A.煙氣通入石灰石漿液時(shí)的溫度越高吸收越快,吸收率越高
B.石灰石漿液pH>5.7時(shí),煙氣脫硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大
C.將脫硫后的氣體通入KMnO4溶液,可粗略判斷煙氣脫硫效率的高低
D.上述方法中用石灰石漿液吸收64 g SO2理論生成22 g CO2
高頻考點(diǎn)六 多硫含氧酸鹽
例6.(2020·浙江7月選考,30)硫代硫酸鈉在紡織業(yè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。某興趣小組用下圖裝置制備Na2S2O3·5H2O。
合成反應(yīng):SO2+Na2CO3===Na2SO3+CO2 2Na2S+3SO2===2Na2SO3+3S Na2SO3+Seq \(=====,\s\up7(△))Na2S2O3
滴定反應(yīng):I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6
已知:Na2S2O3·5H2O易溶于水,難溶于乙醇,50 ℃開始失結(jié)晶水。
實(shí)驗(yàn)步驟:
Ⅰ.Na2S2O3制備:裝置A制備的SO2經(jīng)過(guò)單向閥通入裝置C中的混合溶液,加熱、攪拌,至溶液pH約為7時(shí),停止通入SO2氣體,得產(chǎn)品混合溶液。
Ⅱ.產(chǎn)品分離提純:產(chǎn)品混合溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥,得到Na2S2O3·5H2O產(chǎn)品。
Ⅲ.產(chǎn)品純度測(cè)定:以淀粉作指示劑,用Na2S2O3·5H2O產(chǎn)品配制的溶液滴定碘標(biāo)準(zhǔn)溶液至滴定終點(diǎn),計(jì)算Na2S2O3·5H2O含量。
請(qǐng)回答:
(1)步驟Ⅰ單向閥的作用是________________;裝置C中的反應(yīng)混合溶液pH過(guò)高或過(guò)低將導(dǎo)致產(chǎn)率降低,原因是__________________________________________________________。
(2)步驟Ⅱ 下列說(shuō)法正確的是________。
A.快速蒸發(fā)溶液中水分,可得較大晶體顆粒
B.蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn)晶膜時(shí),停止加熱
C.冷卻結(jié)晶后的固液混合物中加入乙醇可提高產(chǎn)率
D.可選用冷的Na2CO3溶液作洗滌劑
(3)步驟Ⅲ
①滴定前,有關(guān)滴定管的正確操作為(選出正確操作并按序排列):
檢漏→蒸餾水洗滌→( )→( )→( )→( )→( )→開始滴定。
A.烘干
B.裝入滴定液至零刻度以上
C.調(diào)整滴定液液面至零刻度或零刻度以下
D.用洗耳球吹出潤(rùn)洗液
E.排除氣泡
F.用滴定液潤(rùn)洗2至3次
G.記錄起始讀數(shù)
②裝標(biāo)準(zhǔn)碘溶液的碘量瓶(帶瓶塞的錐形瓶)在滴定前應(yīng)蓋上瓶塞,目的是_______________。
③滴定法測(cè)得產(chǎn)品中Na2S2O3·5H2O含量為100.5%,則Na2S2O3·5H2O產(chǎn)品中可能混有的物質(zhì)是________。
【舉一反三】Na2S2O5是常用的防腐劑和漂白劑。可利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5,其流程如下:
下列說(shuō)法正確的是( )
A.上述制備過(guò)程所涉及的物質(zhì)中只有一種酸性氧化物
B.Na2S2O5作防腐劑和SO2作漂白劑時(shí),均表現(xiàn)還原性
C.上述流程中的Na2CO3飽和溶液和Na2CO3固體不可互換
D.實(shí)驗(yàn)室模擬“結(jié)晶脫水”時(shí)用到的儀器只有蒸發(fā)皿、玻璃棒、燒杯、漏斗
【變式探究】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(shí)驗(yàn)室模擬該工業(yè)過(guò)程的裝置如圖所示。
回答下列問(wèn)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________(寫化學(xué)式)。
(3)d中的試劑為________。
(4)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中通入的SO2不能過(guò)量,原因是_____________________
_______________________________________________________________________________。
來(lái)源
化石燃料的燃燒及含硫礦石的冶煉
危害
污染大氣,危害人體健康,形成酸雨
防治
開發(fā)新能源、燃煤除硫、處理工業(yè)廢氣
試劑
現(xiàn)象及結(jié)論
原理(化學(xué)方程式)
品紅溶液
使品紅溶液褪色的是SO2;不能使品紅溶液褪色的是CO2
——
KMnO4溶液
使紫色褪去的是SO2,無(wú)明顯現(xiàn)象的是CO2
2KMnO4+5SO2+2H2O===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
溴水
使橙色褪去的是SO2,無(wú)明顯現(xiàn)象的是CO2
Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4
硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液
產(chǎn)生白色沉淀的是SO2,無(wú)明顯現(xiàn)象的是CO2
3SO2+2HNO3+2H2O===3H2SO4+2NO↑
Ba(NO3)2+H2SO4===BaSO4↓
+2HNO3
FeCl3溶液
使棕黃色變?yōu)闇\綠色的是SO2,無(wú)明顯現(xiàn)象的是CO2
2FeCl3+SO2+2H2O===FeCl2+FeSO4+4HCl
澄清石灰水
不能用澄清石灰水鑒別SO2和CO2,原因是二者都能使澄清石灰水變渾濁
反應(yīng)
化學(xué)方程式
與水反應(yīng)
SO3+H2O===H2SO4(放出大量的熱)
與氧化鈣反應(yīng)
SO3+CaO===CaSO4
與氫氧化鈉反應(yīng)
SO3+2NaOH===Na2SO4+H2O
類型
原理
舉例
特點(diǎn)
備注
氧化型
將有機(jī)色質(zhì)內(nèi)部“生色團(tuán)”破壞掉
HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等
不可逆、持久
無(wú)選擇性
加合型
與有機(jī)色質(zhì)內(nèi)部“生色團(tuán)”“化合”成無(wú)色物質(zhì)
SO2
可逆、不持久
有選擇性
吸附型
將有色物質(zhì)吸附而退色
活性炭
物理變化
吸附色素
流程設(shè)計(jì)
檢驗(yàn)SO2?除去SO2?檢驗(yàn)SO2是否除盡?檢驗(yàn)CO2
選用試劑
品紅溶液
酸性KMnO4溶液
品紅溶液
澄清的石灰水
預(yù)期現(xiàn)象
褪色
褪色
不褪色
變渾濁
實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
濃硫酸的特性
少量膽礬加入濃硫酸中
藍(lán)色固體變白
吸水性
用玻璃棒蘸取濃硫酸滴在濾紙上
沾有濃H2SO4的濾紙變黑
脫水性
將銅片加入盛有濃硫酸的試管中加熱
銅片逐漸溶解,產(chǎn)生無(wú)色刺激性氣味的氣體
強(qiáng)氧化性、酸性
氣體
方法
A
氨氣
加熱氯化銨固體
B
二氧化氮
將鋁片加到冷濃硝酸中
C
硫化氫
向硫化鈉固體滴加濃硫酸
D
氧氣
加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物
實(shí)驗(yàn)
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
實(shí)驗(yàn)步驟
現(xiàn)象
①取少量樣品,加入除氧蒸餾水
②固體完全溶解得無(wú)色澄清溶液
③____________
④____________,有刺激性氣體產(chǎn)生
⑤靜置,__________
⑥____________
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