届高三化学考前复习含硫重要物质的综合实验探究详细解答Word文件下载.docx
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解析 将Na2CO3和Na2S配成溶液,再通入SO2可制取Na2S2O3,同时放出CO2,并结合S(s)+Na2SO3(aq)
Na2S2O3(aq),根据电子守恒,恰好完全反应时发生反应的化学方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2;
在2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2中,Na2S为还原剂,SO2为氧化剂,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2︰1,故A正确;
恰好完全反应时,在2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2中,Na2CO3和Na2S的物质的量比最佳是1∶2,故B正确;
反应2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2中生成1molNa2S2O3,转移
mol电子,故C错误;
如果SO2过量很多,溶液显酸性,而Na2S2O3在酸性条件下不稳定,生成硫和SO2,故D正确。
3.工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·
5H2O,实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。
烧瓶C中发生反应如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)===Na2SO3(aq)+H2S(aq) (Ⅰ)
2H2S(aq)+SO2(g)===3S(s)+2H2O(l) (Ⅱ)
Na2S2O3(aq) (Ⅲ)
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若________,则整个装置气密性良好。
装置D的作用是_________。
装置E中为_________溶液。
(2)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为________。
(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择________。
a.蒸馏水b.饱和Na2SO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液d.饱和NaHCO3溶液
实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采用的操作是______________________。
已知反应(Ⅲ)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是__________________。
反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有________________。
a.烧杯 b.蒸发皿 c.试管 d.锥形瓶
(4)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na2S2O3·
5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。
利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作、现象和结论:
________________________。
已知Na2S2O3·
5H2O遇酸易分解:
S2O
+2H+===S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂:
稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液。
答案
(1)液柱高度保持不变 防止倒吸 NaOH(合理答案均可)
(2)2∶1 (3)c 控制滴加硫酸的速度 溶液变澄清(或浑浊消失) ad (4)取少量产品溶于足量稀盐酸,静置,取上层溶液(或过滤、取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质
解析
(1)若装置气密性良好,则装置B中的长颈漏斗加入水,B瓶内压强变大,在长颈漏斗的颈中会形成一段液柱,且液柱高度保持不变;
根据装置图可知装置D是安全瓶,可防止E中液体倒吸进入C中;
装置E是用来吸收未反应完全的H2S或SO2的尾气处理装置,因此E试剂需用碱溶液,如NaOH溶液。
(2)反应(Ⅰ)×
2+反应(Ⅱ)+反应(Ⅲ)×
3可得该转化过程的总反应:
2Na2S+Na2SO3+3SO2===3Na2S2O3,则C瓶中Na2S和Na2SO3的物质的量之比最好为2∶1。
(3)为减少SO2的损失,装置B中液体最好是饱和亚硫酸氢钠溶液;
可通过控制滴加浓硫酸的速率来减慢SO2的产生速率从而达到减慢SO2的进入烧瓶C的实验要求;
烧瓶C中反应达到终点,溶液中的硫全部转化为Na2S2O3,溶液由浑浊变澄清;
烧杯、锥形瓶加热时需垫石棉网,蒸发皿、试管可直接用酒精灯加热。
(4)为检验产品中是否含有Na2SO4,可取少量产品溶于足量稀盐酸,以排除溶液中SO
(包含S2O
与盐酸反应生成的SO
),然后取上层清液,滴加BaCl2溶液,看是否有白色沉淀,得出上层清液中是否含有SO
的结论,进而做出产品中有无Na2SO4杂质的判断。
4.保险粉(Na2S2O4)广泛应用于造纸、印染、环保、医药等行业。
该物质具有强还原性,在空气中易被氧化,受热易分解,在碱性条件下比较稳定,易溶于水、不溶于乙醇。
保险粉可以通过NaHSO3与NaBH4反应制取。
请按要求回答下列问题:
Ⅰ.NaHSO3溶液的制备
(1)上图仪器a的名称________;
装置C中反应后溶液pH=4.1,则发生反应的化学方程式为__________________________________________。
Ⅱ.保险粉的制备
打开下图(部分装置已省略)中活塞K1通入氮气,一段时间后,关闭K1,打开恒压滴液漏斗活塞向装置E中滴入碱性NaBH4溶液,在30~40℃下充分反应。
向反应后的溶液中加入乙醇,经冷却结晶、过滤得到Na2S2O4·
2H2O晶体,再用乙醇洗涤、真空烘干脱去晶体结晶水得到保险粉。
(2)反应产物中有NaBO2,无气体。
写出E中发生反应的化学方程式______________________。
(3)通入氮气的作用是____________________。
(4)使用乙醇洗涤Na2S2O4·
2H2O晶体的优点:
(5)对装置E的加热方式最好采用________________。
Ⅲ.保险粉的纯度测定
(6)称取2.0gNa2S2O4样品溶于冷水配成200mL溶液,取出25.00mL该溶液于锥形瓶中,用0.10mol·
L-1碱性K3[Fe(CN)6]标准溶液滴定,原理为:
4[Fe(CN)6]3-+2S2O
+8OH-===4[Fe(CN)6]4-+4SO
+4H2O,用亚甲基蓝为指示剂,达到滴定终点时消耗标准溶液24.00mL,则样品中Na2S2O4的质量分数为________(杂质不参与反应)(计算结果精确至0.1%)。
答案
(1)三颈烧瓶 2SO2+Na2CO3+H2O===2NaHSO3+CO2
(2)NaBH4+8NaHSO3
NaBO2+4Na2S2O4+6H2O (3)将装置E中空气赶出,防止NaHSO3(或Na2S2O4)被氧化
(4)减少保险粉的溶解损失(并有利于干燥) (5)水浴加热 (6)83.5%
解析
(1)根据上图仪器a的结构可知a仪器的名称是三颈烧瓶;
A装置产生的SO2气体在C中与容器中的Na2CO3发生反应,反应后溶液pH=4.1<
7,溶液显酸性,说明得到的是NaHSO3,则发生反应的化学方程式为2SO2+Na2CO3+H2O===2NaHSO3+CO2。
(2)在装置E中,NaHSO3与由恒压滴液漏斗中加入的NaBH4发生反应产生NaBO2、Na2S2O4及H2O,根据电子守恒、原子守恒,可得E中发生反应的化学方程式为:
NaBH4+8NaHSO3
NaBO2+4Na2S2O4+6H2O。
(3)在装置内的空气中含有的氧气具有氧化性,容易将反应物NaHSO3氧化,也容易将反应产生的Na2S2O4氧化,所以为防止发生氧化反应,要先通入N2,将装置内的空气排出。
(4)从溶液中析出的Na2S2O4·
2H2O晶体表面有杂质离子,为将杂质洗去,同时降低物质由于洗涤溶解晶体造成的损失,同时便于晶体的干燥,要使用乙醇洗涤Na2S2O4·
2H2O。
(5)在装置E中发生反应NaBH4+8NaHSO3
NaBO2+4Na2S2O4+6H2O,温度在30~40℃下进行,温度低于水的沸点100℃,为便于控制温度及水浴加热具有受热均匀的特点,可采用水浴加热的方式。
(6)根据4[Fe(CN)6]3-+2S2O
+4H2O,可知n(Na2S2O4)=
n(K3[Fe(CN)6])=
×
0.10mol·
L-1×
0.024L×
=9.6×
10-3mol,m(Na2S2O4)=n(Na2S2O4)×
M=9.6×
10-3mol×
174g·
mol-1=1.6704g,则样品中Na2S2O4的质量分数为(1.6704g÷
2.0g)×
100%≈83.5%。
5.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。
某研究小组进行如下实验:
实验一 焦亚硫酸钠的制取
采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。
装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为Na2SO3+SO2===Na2S2O5。
(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为________________________________________。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是______________________。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填字母)。
实验二 焦亚硫酸钠的性质
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HSO
的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是_____(填字母)。
a.测定溶液的pH b.加入Ba(OH)2溶液 c.加入盐酸 d.加入品红溶液 e.用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是______________________。
答案
(1)Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O[或Na2SO3+2H2SO4(浓)===2NaHSO4+SO2↑+H2O]
(2)过滤 (3)d (4)ae
(5)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成
解析
(1)装置Ⅰ中发生的是实验室制备SO2的反应,采用的原理是强酸制备弱酸,故化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O。
(2)将焦亚硫酸钠晶体从溶液中分离出来应该采取过滤的方法。
(3)实验产生的尾气主要是SO2气体,a装置是密闭的环境,SO2通不进去,b装置中食盐水吸收SO2的效果不如d好,且易引起倒吸,c装置浓H2SO4不吸收SO2,SO2是一种酸性氧化物,因此用NaOH溶液吸收最好,且d装置还不易引起倒吸。
(4)HSO
发生电离:
HSO
H++SO
,同时会发生水解:
+H2OH2SO3+OH-,若HSO
的电离大于HSO
的水解,则溶液显酸性,故答案ae正确。
(5)Na2S2O5中S元素的化合价为+4价,因此在空气中易被氧化为+6价的SO
,因此本题就转化为SO
的检验,故取少量固体先加盐酸酸化,排除其他离子的干扰,再加BaCl2溶液,看是否有白色沉淀产生即可。
6、某研究性学习小组拟对SO2和亚硫酸的性质进行探究。
请回答下列问题:
Ⅰ.探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应
该小组用如图所示装置达成实验目的。
1.0mol·
L-1Fe(NO3)3溶液的pH=1。
(1)为排除空气对实验的干扰,滴加浓硫酸之前应进行的操作是__________。
(2)装置B中产生了白色沉淀,说明SO2具有______性。
(3)分析B中产生白色沉淀的原因:
①观点1:
SO2与Fe3+反应;
观点2:
酸性条件下,SO2与NO
反应;
观点3:
__________________。
②按观点1,装置B中反应的离子方程式为________________,为证明该观点,应进一步确认生成的新物质,实验操作及现象是________________。
③按观点2,只需将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为等体积的下列溶液,在相同条件下进行实验。
此时应选择的最佳溶液是________(填字母)。
a.0.1mol·
L-1稀硝酸
b.1.5mol·
L-1Fe(NO3)2
c.3.0mol·
L-1NaNO3溶液和0.1mol·
L-1硫酸等体积混合的溶液
d.6.0mol·
L-1NaNO3溶液和0.2mol·
L-1盐酸等体积混合的溶液
Ⅱ.探究H2SO3的酸性强于HClO。
(4)装置的连接顺序为:
纯净SO2→________(选填字母),F中反应的离子方程式为__________。
(5)可证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象是____________________。
答案
(1)打开弹簧夹,向体系中通入一段时间的N2,关闭弹簧夹
(2)还原 (3)①SO2与Fe3+、NO
(H+)都反应 ②SO2+2Fe3++Ba2++2H2O===BaSO4↓+2Fe2++4H+ 取少量B中溶液于一支洁净的试管中,加入几滴铁氰化钾溶液,如果产生蓝色沉淀,就说明有亚铁离子生成,观点1正确 ③d (4)CEDF Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO (5)D中品红溶液不褪色,F中出现白色沉淀
解析 Ⅰ.
(1)因为空气中氧气也具有氧化性,对实验造成干扰,为防止空气干扰,用氮气将空气排出,所以为排尽空气,滴加浓硫酸之前应进行的操作是打开弹簧夹,向体系中通入一段时间的N2,关闭弹簧夹。
(2)SO2和BaCl2溶液不反应,装置B中有白色沉淀生成,说明有BaSO4生成,该反应中S元素化合价由+4价变为+6价,则二氧化硫体现还原性。
(3)①观点3:
SO2与Fe3+及酸性条件下与NO
都反应;
②按观点1,SO2与Fe3+反应生成BaSO4和Fe2+,离子方程式为SO2+2Fe3++Ba2++2H2O===BaSO4↓+2Fe2++4H+,要检验Fe2+可以用铁氰化钾溶液检验,其操作及现象为取少量B中溶液于一支洁净的试管中,加入几滴铁氰化钾溶液,如果产生蓝色沉淀,就说明有亚铁离子生成,观点1正确;
③按观点2,只需将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为c(H+)=0.1mol·
L-1、c(NO
)=3.0mol·
L-1的溶液即可,6.0mol·
L-1盐酸等体积混合的溶液中c(H+)、c(NO
)都符合,故d正确。
Ⅱ.(4)探究H2SO3的酸性强于HClO,可以用强酸制取弱酸的方法检验,因为亚硫酸具有还原性、HClO具有强氧化性,二者发生氧化还原反应,所以应该先将亚硫酸转化为没有还原性的酸,再用该酸与次氯酸盐反应制取次氯酸即可,C装置制取二氧化碳、D装置检验二氧化硫、E装置吸收二氧化硫、F装置制取HClO,所以装置顺序为CEDF,F中离子方程式为Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
(5)D中品红不褪色,就说明气体中不含二氧化硫,只有二氧化碳,二氧化碳再和漂白粉溶液反应生成白色沉淀即可证明。
7、某学习小组在通过反应Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O研究反应速率的影响因素后,对Na2S2O3产生了兴趣,查资料知Na2S2O3的名称为硫代硫酸钠,俗称海波,可以看成是用一个S原子取代了Na2SO4中的一个O原子而形成。
该实验小组运用类比学习的思想预测了Na2S2O3的某些性质,并通过实验探究验证自己的预测。
提出假设
(1)部分学生认为Na2S2O3与Na2SO4结构相似,化学性质也相似,因此室温时Na2S2O3溶液的pH________(填“>”“=”或“<”)7。
(2)部分学生从S元素化合价推测Na2S2O3与SO2性质相似,均有较强的__________。
实验探究
取适量Na2S2O3晶体,溶于水中制成Na2S2O3溶液,进行如下探究(填写下表中空格)。
实验操作
实验现象
实验结论(或离子方程式)
探究①
(3)________
溶液pH=8
(4)________
探究②
向新制氯水(pH<2)中滴加少量Na2S2O3溶液
氯水颜色变浅
(5)________
(6)请你重新设计一个实验方案,证明Na2S2O3被氯水氧化,你的方案是______________。
答案
(1)=
(2)还原性 (3)用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部,将试纸颜色与标准比色卡对照 (4)硫代硫酸根离子水解显碱性(或S2O
+H2OHS2O
+OH-)
(5)硫代硫酸根离子具有还原性(或S2O
+4Cl2+5H2O===2SO
+8Cl-+10H+)
(6)取少量反应后的溶液,向其中滴入氯化钡溶液,再加入稀盐酸,若产生的沉淀不溶解,则硫代硫酸钠被氧化,否则没被氧化
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