2022高考化學大一輪復習講義第4章第22講　硫及其化合物的相互轉化

第22講硫及其化合物的相互轉化復習目標1.了解硫及其化合物的相互轉化及應用。2.了解一些含硫陌生物質的制備?？键c一硫及其化合物的相互轉化及應用1．理清硫元素的化合價與氧化性、還原性之間的關系2．掌握硫及其化合物之間的轉化規(guī)律(1)相同價態(tài)硫的轉化是通過酸、堿反應實現(xiàn)的如：寫出②③④反應的化學方程式：②H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O；③Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑；④SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3。(2)不同價態(tài)硫的轉化是通過氧化還原反應實現(xiàn)的當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：H2Seq\o(,\s\up7(①O2不足),\s\do5(④H2、△))Seq\o(,\s\up7(②O2),\s\do5(⑤H2S))SO2eq\o(→,\s\up7(③O2))SO3寫出③④⑤反應的化學方程式：③2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3；④S＋H2eq\o(=,\s\up7(△))H2S；⑤SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O。注意(1)同種元素相鄰價態(tài)的粒子間不發(fā)生氧化還原反應，如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發(fā)生氧化還原反應。(2)當硫元素的高價態(tài)粒子與低價態(tài)粒子反應時，一般生成中間價態(tài)，如2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4=3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。題組一硫及其化合物的相互轉化1．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。則A、B、C、D、E分別為()A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、SB．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、SC．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3答案B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反應產(chǎn)生淺黃色沉淀S，故B項正確。2．含硫煤燃燒會產(chǎn)生大氣污染物，為防治該污染，某工廠設計了新的治污方法，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H2SO4B．該工藝流程是除去煤燃燒時產(chǎn)生的SO2C．該過程中化合價發(fā)生改變的元素只有Fe和SD．圖中涉及的反應之一為Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O=2FeSO4＋2H2SO4答案C解析據(jù)圖可知，該工藝中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，該反應的化學方程式為Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O=2FeSO4＋2H2SO4，A、B、D正確；該過程中化合價發(fā)生變化的元素有氧、鐵、硫，C錯誤。3．物質類別和核心元素的化合價是研究物質性質的兩個重要角度。請根據(jù)下圖所示，回答下列問題：(1)X的化學式為________，Y的化學式為________。(2)W的濃溶液與銅單質在加熱條件下可以發(fā)生化學反應，反應的化學方程式為________________________________________________________________________。(3)欲制備Na2S2O3，從氧化還原角度分析，合理的是________(填字母)。A．Na2S＋S B．Na2SO3＋SC．Na2SO3＋Na2SO4 D．SO2＋Na2SO4(4)將X與SO2混合，可生成淡黃色固體，該反應的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質量之比為________。答案(1)H2SSO2(2)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(3)B(4)2∶1解析(2)W的濃溶液是濃硫酸，與銅單質在加熱條件下發(fā)生反應：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(3)Na2S2O3中S元素的化合價是＋2價，從氧化還原的角度分析，反應物中S元素的化合價必須分別大于2和小于2，A中S的化合價都小于2，C、D中S的化合價都大于2，故B符合題意。(4)X為H2S，與SO2混合可生成淡黃色固體：2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O，H2S作還原劑，二氧化硫作氧化劑，S既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，該反應的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質量之比為2∶1。同價態(tài)硫元素之間的轉化也是物質推斷的重要突破點，可以從物質類別的角度進行分析與遷移。如：SO2、Na2SO3、NaHSO3之間的轉化代表著酸性氧化物、正鹽、酸式鹽之間的轉化；H2S、Na2S、NaHS之間的轉化代表著二元弱酸、正鹽、酸式鹽之間的轉化，可類比CO2、Na2CO3、NaHCO3之間的轉化。(注：上述轉化可通過與酸或堿反應實現(xiàn))題組二以SO2制備為載體探究硫元素間的轉化4．某學習小組設計制取SO2并驗證其部分性質的實驗裝置圖如圖(夾持裝置省略)，下列敘述正確的是()A．取反應后D中溶液少許，滴加品紅溶液，紅色褪去，能說明SO2具有漂白性B．A裝置中比較理想的反應物質是Na2SO3固體和質量分數(shù)為10%的硫酸C．B裝置溶液變紅色，說明SO2是酸性氧化物；C裝置產(chǎn)生白色沉淀的原因為：BaCl2＋SO2＋H2Oeq\o(=,\s\up7(FeCl3))BaSO3↓＋2HClD．關閉彈簧夾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中長導管口有明顯氣泡現(xiàn)象，冷卻后液體倒吸，就能判斷裝置A、B氣密性良好答案D解析氯水中存在的次氯酸具有漂白作用，也可以使品紅溶液褪色，故品紅褪色不能說明二氧化硫具有漂白性，故A錯誤；二氧化硫易溶于水，比較理想的反應物質是亞硫酸鈉固體和濃硫酸，故B錯誤；C裝置中產(chǎn)生的白色沉淀為BaSO4，故C錯誤。5．二氧化硫和亞硫酸在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學興趣小組對SO2和H2SO3的一些性質進行了探究。Ⅰ.探究SO2的性質(1)關閉旋塞2，打開旋塞1，注入硫酸至浸沒三頸燒瓶中的固體。檢驗SO2與Na2O2反應是否有氧氣生成的方法是__________________________________________________________。(2)裝置B中試劑X是________，裝置D中NaOH溶液的作用是_________________________。(3)寫出裝置C中發(fā)生反應的化學方程式：__________________________________________。(4)關閉旋塞1后，打開旋塞2，裝置E中的Na2S溶液用于驗證SO2的________性，裝置F中的現(xiàn)象是____________________________________________________________________。Ⅱ.探究H2SO3的酸性強于HClO(可能需要的裝置和試劑如圖所示)(5)所需裝置的連接順序：純凈的SO2→________(填字母)，裝置K中反應的離子方程式為______________________________________________________________________________。(6)能證明H2SO3的酸性強于HClO的實驗現(xiàn)象是____________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)將帶火星的木條放在裝置D的試管口，觀察木條是否復燃(2)濃硫酸吸收未反應的SO2氣體，防止污染空氣(3)SO2＋Na2O2=Na2SO4(4)氧化溶液紅色變淺(5)HJIKCa2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO(6)裝置I中的品紅溶液不褪色，裝置K中溶液中出現(xiàn)白色沉淀解析Ⅰ.A中制備二氧化硫：Na2SO3＋H2SO4(濃)=Na2SO4＋H2O＋SO2↑，二氧化硫為酸性氣體，X干燥二氧化硫，選用濃硫酸，C中SO2與Na2O2反應，D中氫氧化鈉溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空氣，E裝置驗證二氧化硫的氧化性，F(xiàn)裝置驗證二氧化硫為酸性氣體，并吸收二氧化硫，防止污染空氣。(1)檢驗SO2與Na2O2反應是否有氧氣生成的方法是將帶火星的木條放在裝置D的試管口，觀察木條是否復燃。(2)裝置B干燥二氧化硫，盛放的試劑X是濃硫酸，D中盛放的NaOH溶液吸收未反應的SO2，防止污染空氣。(3)C中SO2與Na2O2反應生成Na2SO4，反應的化學方程式為SO2＋Na2O2=Na2SO4。(4)E中為硫化鈉與二氧化硫發(fā)生價態(tài)歸中反應生成硫單質，二氧化硫表現(xiàn)氧化性；F裝置吸收二氧化硫，二氧化硫為酸性氣體，F(xiàn)中堿性減弱，紅色變淺。Ⅱ.(5)要證明H2SO3的酸性強于HClO，因為二氧化硫與次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應，不能直接將二氧化硫通入漂白粉溶液中，應先用二氧化硫制備二氧化碳，通過證明酸性：H2SO3>H2CO3>HClO，從而得出結論。將純凈的二氧化硫通過H使二氧化硫和水反應生成亞硫酸，亞硫酸和碳酸氫鈉反應制取二氧化碳，制備的二氧化碳中有二氧化硫，故通入漂白粉溶液之前用酸性高錳酸鉀除去二氧化硫氣體，再用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除凈，再通入漂白粉溶液中，K中反應的離子方程式為Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO。(6)I中品紅溶液不褪色，K中產(chǎn)生白色沉淀能證明H2SO3的酸性強于HClO。二氧化硫的制備與性質總結(1)常用亞硫酸鈉與濃硫酸反應制取二氧化硫，進而驗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↑＋H2O②綜合實驗裝置(2)實驗室也可用銅片與濃硫酸反應制取二氧化硫，進而驗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\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②綜合實驗裝置考點二多硫含氧酸鹽1．硫代硫酸鈉(Na2S2O3)Na2S2O3·5H2O俗名海波或大蘇打，易溶于水，溶于水后呈堿性。S元素的化合價為＋2價，具有還原性。(1)化學性質①遇酸不穩(wěn)定：Na2S2O3＋2HCl=2NaCl＋S↓＋SO2↑＋H2O；②還原性：a．2Na2S2O3＋I2=Na2S4O6＋2NaI，這是分析化學中“碘量法”定量測定碘的一個重要反應。b．Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O=Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，在紡織和造紙工業(yè)上Na2S2O3作脫氯劑。(2)制備方法2Na2S＋Na2CO3＋4SO2=3Na2S2O3＋CO2；Na2SO3＋Seq\o(=,\s\up7(△))Na2S2O3。2．連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)Na2S2O4俗稱保險粉，能溶于冷水，在熱水中分解，不溶于乙醇。S元素的化合價為＋3價，具有還原性。(1)制備：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。(2)還原性：在空氣分析中常用來吸收氧氣：2Na2S2O4＋O2＋2H2O=4NaHSO3或Na2S2O4＋O2＋H2O=NaHSO3＋NaHSO4。3．焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)S元素的化合價為＋4價，與亞硫酸鹽一樣具有還原性。(1)制備：2NaHSO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2S2O5＋H2O。(2)還原性：S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋。4．過二硫酸鈉(Na2S2O8)(1)不穩(wěn)定性：受熱分解2Na2S2O8eq\o(=,\s\up7(△))2Na2SO4＋2SO3↑＋O2↑。(2)氧化性：Na2S2O8中S元素的化合價是＋6價，其陰離子S2Oeq\o\al(2－,8)結構中含有1個過氧鍵(—O—O—)，性質與過氧化氫相似，具有氧化性。所以Na2S2O8是一種強氧化劑。2Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(Ag＋))2MnOeq\o\al(－,4)＋10SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋S2Oeq\o\al(2－,8)＋2I－eq\o(=,\s\up7(Cu2＋))2SOeq\o\al(2－,4)＋I21．Na2S2O5是常用的防腐劑和漂白劑?？衫脽煹罋庵械腟O2生產(chǎn)Na2S2O5，其流程如下：下列說法正確的是()A．上述制備過程所涉及的物質中只有一種酸性氧化物B．Na2S2O5作防腐劑和SO2作漂白劑時，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．實驗室模擬“結晶脫水”時用到的儀器只有蒸發(fā)皿、玻璃棒、燒杯、漏斗答案C解析上述制備過程所涉及的物質中有2種酸性氧化物——二氧化硫和二氧化碳，故A錯誤；SO2作漂白劑時，未發(fā)生氧化還原反應，沒有表現(xiàn)還原性，故B錯誤；根據(jù)上述分析，上述流程中的Na2CO3飽和溶液和Na2CO3固體不可互換，否則得不到過飽和的NaHSO3溶液，故C正確；“結晶脫水”是加熱固體分解，應該在坩堝中進行，故D錯誤。2．廣泛用于紡織工業(yè)的連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)，俗稱保險粉，是一種強還原劑，可溶于水，但不溶于乙醇，在堿性介質中較穩(wěn)定。Ⅰ.工業(yè)上制備保險粉的流程如下：(1)步驟①中發(fā)生反應的化學方程式為_____________________________________________。(2)步驟②中生成的沉淀為__________(填化學式)。(3)步驟③中加入NaCl固體的作用是____________________，分離出保險粉的方法為________、洗滌、干燥，洗滌所用試劑是____________________。Ⅱ.探究Na2S2O4的性質：某課題小組常溫下測得0.050mol·L－1Na2S2O4溶液的pH隨時間變化的關系如圖所示。(4)0～t1主要生成HSOeq\o\al(－,3)，寫出0～t1發(fā)生反應的離子方程式：___________________________。答案(1)Zn＋2SO2=ZnS2O4(2)Zn(OH)2(3)降低Na2S2O4的溶解度，使更多的Na2S2O4析出過濾乙醇(4)2H2O＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋O2=4HSOeq\o\al(－,3)3．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?；卮鹣铝袉栴}：(1)b中反應的離子方程式為______________________，c中試劑為__________________。(2)反應開始后，c中先有渾濁產(chǎn)生，后又變澄清。此渾濁物是________(寫化學式)。(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____________________________________________________________________________________________________。答案(1)SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=SO2↑＋H2O(或HSOeq\o\al(－,3)＋H＋=SO2↑＋H2O)硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液(2)S(3)NaOH溶液(合理即可)(4)控制反應溫度、調節(jié)酸的滴加速率(或調節(jié)酸的濃度等)(5)若SO2過量，溶液顯酸性，產(chǎn)物分解解析(2)由該反應的反應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中產(chǎn)生的CO2及逸出的SO2，故d中的試劑可以為NaOH溶液。(4)溶液中的反應速率受溫度、濃度的影響，故可通過控制反應溫度及滴入酸溶液的速率的方式達到目的。(5)SO2溶于水可形成酸性較強的亞硫酸，而Na2S2O3遇酸會分解。1．[2018·全國卷Ⅲ，26(1)]硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O，M＝248g·mol－1)可用作定影劑、還原劑。市售硫代硫酸鈉中常含有硫酸根雜質，選用下列試劑設計實驗方案進行檢驗：試劑：稀鹽酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液實驗步驟現(xiàn)象①取少量樣品，加入除氧蒸餾水②固體完全溶解得無色澄清溶液③____________④____________，有刺激性氣體產(chǎn)生⑤靜置，__________⑥____________答案③加入過量稀鹽酸④出現(xiàn)乳黃色渾濁⑤(吸)取上層清液，滴入BaCl2溶液⑥產(chǎn)生白色沉淀解析Na2S2O3·5H2O晶體樣品中含有SOeq\o\al(2－,4)，在SOeq\o\al(2－,4)的檢驗過程中應防止加入氧化劑，如H2O2會把S2Oeq\o\al(2－,3)氧化為SOeq\o\al(2－,4)，也要防止加入稀H2SO4而引入SOeq\o\al(2－,4)，所以樣品加水溶解后應加入過量稀鹽酸，發(fā)生反應：S2Oeq\o\al(2－,3)＋2H＋=S↓＋SO2↑＋H2O。取上層清液滴入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓，證明溶液中存在SOeq\o\al(2－,4)。2．[2018·全國卷Ⅰ，27(1)(2)]焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛。回答下列問題：(1)生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式：________________________________________________________________________。(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(寫化學式)。②工藝中加入Na2CO3固體，并再次充入SO2的目的是______________________________。答案(1)2NaHSO3=Na2S2O5＋H2O(2)①NaHSO3②得到NaHSO3過飽和溶液解析(1)根據(jù)題給信息，將NaHSO3過飽和溶液結晶脫水可得到Na2S2O5，則化學方程式為2NaHSO3=Na2S2O5＋H2O。(2)①酸性條件下，SO2與Na2CO3溶液反應生成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．(2020·浙江7月選考，30)硫代硫酸鈉在紡織業(yè)等領域有廣泛應用。某興趣小組用下圖裝置制備Na2S2O3·5H2O。合成反應：SO2＋Na2CO3=Na2SO3＋CO22Na2S＋3SO2=2Na2SO3＋3SNa2SO3＋Seq\o(=,\s\up7(△))Na2S2O3滴定反應：I2＋2Na2S2O3=2NaI＋Na2S4O6已知：Na2S2O3·5H2O易溶于水，難溶于乙醇，50℃開始失結晶水。實驗步驟：Ⅰ.Na2S2O3制備：裝置A制備的SO2經(jīng)過單向閥通入裝置C中的混合溶液，加熱、攪拌，至溶液pH約為7時，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、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，得到Na2S2O3·5H2O產(chǎn)品。Ⅲ.產(chǎn)品純度測定：以淀粉作指示劑，用Na2S2O3·5H2O產(chǎn)品配制的溶液滴定碘標準溶液至滴定終點，計算Na2S2O3·5H2O含量。請回答：(1)步驟Ⅰ單向閥的作用是________________；裝置C中的反應混合溶液pH過高或過低將導致產(chǎn)率降低，原因是__________________________________________________________。(2)步驟Ⅱ下列說法正確的是________。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，停止加熱C．冷卻結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Ⅲ①滴定前，有關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．調整滴定液液面至零刻度或零刻度以下D．用洗耳球吹出潤洗液E．排除氣泡F．用滴定液潤洗2至3次G．記錄起始讀數(shù)②裝標準碘溶液的碘量瓶(帶瓶塞的錐形瓶)在滴定前應蓋上瓶塞，目的是_______________。③滴定法測得產(chǎn)品中Na2S2O3·5H2