|
硫及其化合物考点透析 一、硫及其化合物间的转化关系
二、硫及其化合物的重要性质 1. 硫元素与氢元素能形成硫化物（H2S）和过硫化物（H2S2）。 2. 硫元素与金属能形成硫化物（Na2S）、过硫化物（Na2S2）和多硫化物（Na2Sx，x为大于2的正整数）。 3. 硫元素只有在过硫化物（H2S2、Na2S2、FeS2）中显－1价。 4. 金属与非金属之间越活泼，一般越容易发生反应。常温下O2与Ag、Hg等金属不反应，但非金属活泼性比O2弱的S在常温下却能与Ag、Hg等金属反应。 2Ag + S=== Ag2S、 Hg + S === HgS. 5. 单质硫与变价金属一般生成低价金属硫化物，如硫与变价金属Fe、Cu反应分别生成FeS、Cu2S；但S与变价金属Hg反应却生成HgS。 6. 非金属氧化物之间一般不发生反应，但SO2却能与NO2反应： SO2 + NO2 === SO3 + NO。 7. SO2和Cl2都具有漂白性，但等物质的量的SO2和Cl2混合却使二者失去漂白性，这是因为二者发生反应生成无漂白性的物质。SO2 + Cl2 + 2H2O === H2SO4 + 2HCl。 8. SO2和Cl2都具有漂白性，Cl2能使石蕊试液褪色，但SO2却不能。 9. 浓H2SO4具有强氧化性，SO2、CO和H2都具有还原性，但浓H2SO4不能将SO2、CO和H2氧化，这是因为+6价的硫与+4价硫之间没有中间价态， CO和H2 只有在高温时才表现出还原性。因此可用浓H2SO4干燥SO2、CO和H2。 10. 浓H2SO4是一种酸性干燥剂，一般可用于干燥中性和酸性气体，但不能干燥H2S、HBr、HI等具有还原性的酸性气体。这是因为浓H2SO4能将其氧化。 H2SO4（浓）+ H2S === S↓ + SO2 + 2H2O、H2SO4（浓）+ 2HBr === Br2 + SO2↑ + 2H2O、 H2SO4（浓）+ 2HI === I2 + SO2↑ + 2H2O 11. 酸与酸之间一般不反应，但浓H2SO4和亚硫酸能分别和氢硫酸反应。H2SO4（浓）+ H2S === S↓ + SO2↑+ 2H2O、H2SO3 + 2H2S === 3S↓ + 3H2O。 12. 酸性氧化物与酸一般不反应，但SO2与氢硫酸能够反应。SO2 + 2H2S === 3S↓ + 2H2O 13. 强酸与弱酸盐反应可以制弱酸，弱酸一般不能与强酸盐反应制强酸。但有氢硫酸与CuSO4溶液反应可制的强酸。CuSO4+ H2S === H2SO4 + CuS↓。 14. 在实验室用浓H2SO4与NaCl反应制取HCl，可以在强热的条件下进行反应生成Na2SO4；但用浓H2SO4与NaNO3反应制取HNO3时，却不能强热，只能微热生成NaHSO4。
15. 钡盐一般有毒，但BaSO4却无毒，可做“钡餐”。 16. 同素异形体之间的转化一般属于化学变化，如O2和O3、白磷与红磷、金刚石与石墨之间的转化等均属于化学变化；但斜方硫与单斜硫之间的转化（S8的组成及硫原子之间的化学键均未变化，只是S8分子大晶体里的排列方式不同）却属于物理变化。、 17. 活泼金属与稀H2SO4反应，一般速率很快；但活泼金属Ca、Ba与稀H2SO4反应时，由于生成CaSO4、BaSO4沉淀物附于金属表面，致使反应速率很慢。 18.在金属活动顺序表中，位于氢后面的金属与非氧化性酸一般不反应，但Cu与氢硫酸可以反应。Cu + H2S === H2↑ + CuS↓ 19. 非金属元素的单质与其最高价含氧酸一般不反应，但硫元素的单质与其最高价含氧酸浓硫酸可以反应。2H2SO4（浓）+ S === 3 SO2↑+ 2H2O 20. 在非金属元素的含氧酸中，只有浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性这三大特性。 ①.吸水性：是指浓硫酸中的硫酸分子吸收游离态的水，跟水分子结合，生成一系列硫酸水合物。因为浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，能强烈地和水分子结合，生成稳定的水合分子：H2SO4·xH2O（x ＝ 1、2、3、4），故浓硫酸是一种良好的液态干燥剂，常用来干燥中性和酸性气体，如H2、O2 、CO2 、SO2、Cl2、HCl等，若将其敞口久置就会因吸水而稀释。 ②.脱水性：是指浓硫酸能将有机化合物（特别是糖类）中的氢、氧原子按2 : 1的数目脱去（相当于水的组成），使某些有机物发生炭化而变黑如： C12H22O11 ③.强氧化性：是指浓硫酸分子中+6价的硫容易得到电子的性质，即浓硫酸有很强的氧化性，这是由于硫酸分子中处于最高价态的+6价的硫元素引起的。在加热的条件下，它能氧化许多金属、少数非金属及某些具有强还原性的化合物，浓硫酸的还原产物一般为SO2。 Cu ＋2H2SO4(浓) C ＋
2H2SO4（浓） 2HI + H2SO4(浓) === I2 ＋ SO2↑＋2H2O 21. 在常温下，浓硫酸能使Fe、Al、Cr等金属产生钝化现象。 22. 给稀硫酸加热蒸发水分，不能制的纯硫酸，只能得到98.3％的浓硫酸。 23. NaHSO4、KHSO4等硫酸氢盐，虽然属于盐，但具有酸的一些通性，如： 2NaHSO4 + Fe === Na2SO4 + FeSO4 + H2↑ 2NaHSO4 + Na2CO3 === 2Na2SO4 + CO2↑+ H2O 三、例题分析 【例题1】在试管中注入某红色溶液，给试管加热，溶液颜色逐渐变浅，则原溶液可能是 ①滴有石蕊的CO2溶液；②滴有石蕊的NH4Cl溶液；③滴有石蕊的H2SO4溶液；④滴有酚酞的氨水溶液；⑤滴有酚酞的NaOH溶液；⑥滴有酚酞的饱和氢氧化钙溶液；⑦滴有酚酞的Na2CO3溶液；⑧Fe(SCN)3溶液；⑨溶有SO2的品红溶液 A. ①④⑥ B. ③⑤⑦⑧ C. ④⑥ D. ②④⑥⑨ 解析：石蕊试液在酸性溶液中显红色，酚酞在碱性溶液中显红色。①滴有石蕊的CO2溶液：因为加热可以使CO2溶液度降低，且平衡：CO2 + H2O 答案：C 【例题2】能实现下列物质间直接转化的元素是
解析：A项，SiO2不与水反应，错；B项，S与O2生成SO2，再与H2O生成H2SO3，可以与NaOH生成Na2SO3，B项正确。C项中CuO，D项中Fe3O4均不与H2O反应，故错。 答案：B 【例题3】下图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4 : 5，化合物D是重要的工业原料。
（1）写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式______； （2）写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式____； （3）写出一个由D生成B的化学方程式______________； （4）将5 mL 0.10 mol·L－1的E溶液与10 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液混合。 ①写出反应的离子方程式__________________________________________； ②反应后溶液的pH ______7（填“大于”、“小于”或“等于”），理由是________； ③加热反应后的溶液，其pH________(填“增大”、“不变”或“减小”)，理由是_____。 解析：由题意知：B和C分别是SO2和SO3。D是H2SO4，A为固体S。E为H2SO3。 （1）H2+S （3）C+2H2SO4（浓） 或Cu+ 2H2SO4（浓） （4）① H2SO3 +2 OH－ ＝ SO32－ + 2 H2O ②大于；Na2SO3溶液中SO32－发生水解使溶液显碱性。 ③增大；升高温度促进Na2SO3溶液的水解。 五、链接高考 1.（2013·上海化学·11） H2S水溶液中存在电离平衡H2S A.加水，平衡向右移动，溶液中氢离子浓度增大 B.通入过量SO2气体，平衡向左移动，溶液pH值增大 C.滴加新制氯水，平衡向左移动，溶液pH值减小 D.加入少量硫酸铜固体（忽略体积变化），溶液中所有离子浓度都减小 解析：加水促进电离，但氢离子浓度减小，A错误，B项反应：2H2S + SO2 ＝3S + 2H2O，当SO2过量 溶液显酸性，而且酸性比H2S强 pH值减小，错误，滴加新制氯水，发生反应，Cl2 + H2S ＝2HCl + S 平衡向左移动，溶液pH值减小，C项正确 加入少量硫酸铜固体，发生反应H2S + Cu2+ ＝ CuS + 2H+，H+浓度增大 D项错误。 答案：C 2.（2013·上海化学·40－43） 二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用。二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要气体。无论是实验室制备还是工业生产，二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要。 实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。
（1）如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，上图中可选用的发生装置是 （填写字母）。 若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L（标准状况）二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠 g（保留一位小数）；如果已有40%亚硫酸钠（质量分数），被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠 g （保留一位小数）。 解析：用硫酸和亚硫酸纳反应制取二氧化硫利用固液不加热制取气体装置，因此，选a、e H2SO4 + Na2SO3 === Na2SO4 + SO2 + H2O 126g 22.4L m 3.36L 解得：m＝18.9g 设含40%的亚硫酸钠的样品质量为100g，则生成硫酸钠的质量为45.1g，则这时亚硫酸钠的质量分数为（100－40）/100－40+45.1＝57.1%,则至少需称取该亚硫酸钠18.9/57.1%＝33.1g。 答案： a、e 18.9 ，33.1 （2）实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。石灰－石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。石灰－石膏法的吸收反应为SO2+Ca(OH)2→CaSO3↓+H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为2CaSO3+O2+4H2O→2CaSO4·2H2O。其流程如下图：
碱法的吸收反应为SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图：
已知：
石灰－石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是 。和碱法相比，石灰－石膏法的优点是 ，缺点是 。 解析：由于石灰的碱性比氢氧化钠弱，吸收SO2的速率慢、效率低，但吸收成本比氢氧化钠低的多。 答案：（2）酸性氧化与碱的反应。结果便宜，成本低；吸收慢，效率低。 （3）在石灰－石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案（用流程图表示）。 答案： 考点定位：本题以二氧化硫烟气处理为情景考查装置选择、计算、成本核算、方案设计及分析问题解决问题的能力。 3、（2013·天津化学·10）某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5um的悬浮颗粒物）其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题： （1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。 若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：
根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为 ，试样的pH＝ 。 （2）为减少SO2的排放，常采取的措施有： ①将煤转化为清洁气体燃料。 已知：H2(g) +1/2O2(g)＝H2O(g) △H＝－241.8kJ·mol－1 C(s) +1/2O2(g)＝CO(g) △H=－110.5kJ·mol－1 写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式： 。 ②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 。 a．Ca(OH)2 b．Na2CO3 c．CaCl2 d．NaHSO3 （3）汽车尾气中NOx和CO的生成及转化 ①已知汽缸中生成NO的反应为： N2(g) +
O2(g) 若1mol空气含0.8molN2和0.2molO2，1300℃时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10－4mol。计算该温度下的平衡常数K＝ 。 汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是 。 ②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO： 2CO(g)＝2C(s) +O2(g) 已知该反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据： 。 ③目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染，其化学反应方程式为 。 解析：（1）根据电荷守恒，可以计算出氢离子浓度为1×10－4 mol·L－1，故显酸性，pH为4；（2）考查盖斯定律，用第二个反应减去第一个反应，即得到需要的反应。所给的物质中只有氢氧化钙能吸收二氧化硫。（3）设气缸的容积为1L，用三段式进行计算，平衡时，三者浓度分别为0.7992mol·L－1、0.1992 mol·L－1、0.0008 mol·L－1，根据平衡常数公式计算即可。正反应是吸热反应，温度升高，平衡向正反应方向移动。该反应为焓增、熵减的反应，在任何温度下，均不能自发进行；目前减少污染的方式是把CO和NO转换为氮气和二氧化碳。 答案：（1）酸性 4 （2）①C(s) + H2O(g)＝CO(g) + H2(g) △H＝+131.3KJ·mol－1 ② a、b （3）①4×10－6 正反应为吸热反应，温度升高，反应速度加快，反应向正方向移动 ②该反应为焓增、熵减的反应，在任何温度下，均不能自发进行。 ③2CO + 2NO＝N2 + 2CO2 考点：溶液的酸碱性、热化学方程式、平衡常数、化学平衡、化学方程式 六、跟踪练习 【练习1】将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气（忽略CO2）放入一定体积的密闭容器中，550℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2+O2
请回答下列问题： （1）判断该反应达到平衡状态的标志是 。（填字母） a．SO2和SO3浓度相等 b．SO2百分含量保持不变 c．容器中气体的压强不变 d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等 e．容器中混合气体的密度保持不变 （2）欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是 。（填字母） a．向装置中再充入N2 b．向装置中再充入O2 c．改变反应的催化剂 d．升高温度 （3）求该反应达到平衡时SO2的转化率（用百分数表示）。 （4）若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？ 解析：（1）b、c （2）b （3）消耗的O2物质的量： 0.7 mol － 5.6 L/22.4 L·mol－1 ＝ 0.45 mol 生成的SO3物质的量： 0.45 mol×2 ＝ 0.9 mol SO2和SO3的物质的量和： 21.28 L/22.4 L·mol－1 ＝ 0.95 mol 反应前的SO2物质的量：0.95 mol SO2的转化率：0.9 mol /0.95 mol ×100％ ＝ 94.7％ （4）在给定的条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会沉淀。因此BaSO4的质量： 0.9 mol×233 g/mol ×0.05 ＝ 10.485 g 答案：见解析。 【练习2】某无色溶液中只可能含有①Na+、②Ba2+、③Cl－、④Br－、⑤SO32－、⑥SO42－六种离子中的若干种，依次进行下列实验，且每步所加试剂均过量，观察到的现象如下：
下列结论正确的是 A. 肯定含有的离子是①④⑤ B. 肯定没有的离子是②⑤ C. 肯定含有的离子是①⑥ D. 不能确定的离子是②③⑥ 解析：用pH试纸检验溶液的pH大于7，说明溶液中含水解显碱性的离子SO32－，则溶液中肯定没有Ba2+，而肯定有Na+；向溶液中滴加氯水，再加入CCl4震荡、静置CCl4层呈橙色，说明溶液中有Br－；加入Ba(NO3)2溶液和稀HNO3，有白色沉淀产生，说明含有SO42－，但SO42－可能是原溶液中含有的，也可能是SO32－被氧化生成的；过滤、向滤液中加入AgNO3溶液和稀HNO3，又有白色沉淀产生，因为前面已加入氯水，故不能确定原溶液中是否含有Cl－。 答案：A 点拨：稀硝酸具有强氧化性，能氧化SO32－。 【练习3】根据下图回答问题
（1） 上述装置中，在反应前用手掌紧贴烧瓶外壁检查装置的气密性，如观察不到明显的现象，还可以用什么简单的方法证明该装置不漏气。 （2） 写出浓硫酸和木炭粉在加热条件下发生反应的化学方程式：________________ （3） 如果用图中的装置检验上述反应的全部产物，写出下面标号所表示的仪器中应加入的试剂的名称及其作用： A中加入的试剂是 作用是 B中加入的试剂是 作用是 C中加入的试剂是 作用是除尽 气体 D中加入的试剂是 作用是 （4）实验时，C中应观察到的现象是 答案： (1)反应前先用小火加热烧瓶，B、C、D瓶中有气泡冒出，停止加热后，水会上升到导管里形成一段水柱，证明装置不漏气； （2）2H2SO4（浓）+ C （3）无水硫酸铜 检验H2O ；品红溶液 检验SO2 ； 酸性KMnO4溶液 SO2 ； 澄清石灰水 检验CO2。 （4）酸性高锰酸钾溶液的颜色不褪尽。（或不褪色，或不褪成无色）
2013-08-16 人教网  下载： |
|
|
12C + 11H2O
C2H4
CuSO4
H2CO3
