高考化学必备专题复习硫及其化合物.docx
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高考化学必备专题复习硫及其化合物
2014高考化学必备专题——硫及其化合物
【考纲解读】
1.了解同素异形体的概念。
2.通过元素周期律和原子结构理论知识,认识氧族元素性质的相似性和递变性
3.了解O、S元素的单质及某些氧化物、氢化物的性质
4.了解硫的氧化物对大气的污染及其防治。
初步了解氟氯烃、含磷洗涤剂及粉尘对环境及人类健康的影响。
5.掌握硫酸的化学性质,掌握浓硫酸的特性,理解SO42-检验的原理和方法。
6.以硫酸为例,了解化工生产化学反应原理的确定。
初步了解原料与能源的合理利用、“三废处理”与环境保护以及生产过程中的综合经济效益问题。
【高考预测】
氧族元素是重要的非金属元素族,而且硫及其化合物硫酸在国民经济建设中有着重要的作用,试题常以化工生产或环境保护为背景综合考查物质的性质以及与此相关的理论、实验和计算。
考查的主要内容有:
1.硫及其化合物的相互转化关系
2.SO2、H2S、SO32-的还原性;O3、H2O2的强氧化性;
3.环境保护,消除硫的氧化物污染的综合应用。
一 硫单质
1.自然界中硫元素的存在硫元素广泛存在于自然界中,游离态的硫存在于____________附近或地壳的岩层里。
化合物的硫主要以__________和________的形式存在。
2.硫的物理性质硫俗称________,是一种____色晶体,质脆,易研成粉末,不溶于____
,微溶于________,易溶于CS2(用于洗涤沾有硫的容器)。
3.硫的化学性质
例1、(2013·上海化学·7)将X气体通入BaCl2溶液,未见沉淀生成,然后通入Y气体,有沉淀生成,X、Y不可能是
选项
X
Y
A
SO2
H2S
B
Cl2
CO2
C
NH3
CO2
D
SO2
Cl2
【答案】B
二 硫的氧化物
1.SO2的物理性质
颜色
气味
毒性
密度
溶解性
2.SO2的化学性质
知识规律:
几种物质漂白原理的比较
SO2
氯水、H2O2、Na2O2、O3
活性炭
漂白原理
与有色物质结合生成无色物质
将有色物质氧化为无色物质
吸附有色物质
变化类型
化学变化
化学变化
物理变化
是
否可逆
可逆,加热或日久后恢复原来颜色
不可逆,加热或日久后不恢复原来颜色
【特别提醒1】漂白是指使有机色质褪色。
漂白剂不一定使无机色质褪色,即使能使无机色质褪色,也不能称漂白作用(如SO2使高锰酸钾褪色)。
【特别提醒2】 中学常见的四大还原性离子
还原性:
S2->SO
>I->Fe2+
(1)易被空气中的O2氧化而变质。
(2)易被KMnO4(H+)、HNO3、溴水、氯水、Fe3+(不氧化Fe2+)、漂白粉溶液等氧化。
(3)SO2、H2SO3、Na2SO3均有强还原性,且还原性:
SO
>H2SO3>SO2。
(4)同理:
H2S、S2-、HS-均有强还原性。
3.三氧化硫(SO3)SO3在标准状况下为________色、________晶体,能与水反应:
__________________,放出大量的热,SO3是________氧化物,它跟碱性氧化物或碱都能反应生成硫酸盐。
【规律方法】
溶液的组成
加热后的现象
分析
稀氨水和酚酞溶液
红色变浅
氨气逸出后,溶液中[OH-]下降
滴有酚酞的氢氧化钙饱和溶液
红色变浅
温度升高,氢氧化钙溶解度降低
滴有石蕊的CO2(或SO2)溶液
红色变紫色(不变浅)
气体逸出后,[H+]降低
滴有甲基橙的CO2(或SO2)溶液
红色变橙色或黄色
气体逸出后,[H+]降低
滴有酚酞的Na2CO3(或NaHCO3)溶液
红色变深
温度升高,促进水解,pH增大
滴有石蕊的氯化铵溶液
红色变深
温度升高,促进水解,pH减小
滴有石蕊的硫酸溶液
红色,无变化
稳定的强酸溶液
滴有酚酞的氢氧化钠溶液
红色,无变化
稳定的强碱溶液
Fe(SCN)3溶液
红色,无变化
稳定的配位化合物溶液
溶有SO2的品红溶液
无色变红色
SO2
气体逸出,品
红恢复原色
例2、(2013·四川理综化学·1)化学与生活密切相关,下列说法不正确的是
A.二氧化硫可广泛用于食品的漂白
B.葡萄糖可用于补钙药物的合成
C.聚乙烯塑料制品可用于食品的包装
D.次氯酸钠溶液可用于环境的消毒杀菌
【答案】A
三 硫酸
1.H2SO4是无色液体,能与水以任意比互溶,溶解时可放出__________,浓H2SO4稀释的方法是将____________沿__________缓缓倒入________并____________________。
2.硫酸是强电解质,在水溶液中发生电离的化学方程式为__________________________。
写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式:
①铁:
__________________________________________________________________;
②MgO:
_________________________________________________________________;
③Ba(OH)2:
______________________________________________________________;
④Na2SO3:
______________________________________________________________;
⑤BaCl2:
_______________________________________________________________。
3.浓H2SO4的特性
(1)填写下表
实验
实验现象
硫酸的特性
少量胆矾加入浓硫酸中
用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上
将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热
(2)分别写出浓硫酸与Cu、C反应的化学方程式:
_______________________________、
________________________________________________________________________。
思考:
1.下表是鉴别浓硫酸和稀硫酸的方法,请将实验现象填入下表:
浓硫酸
稀硫酸
物理
性质
加水
观状态
密度
化学
性质
铁片
铜片(加热)
白纸
胆矾
2.硫酸是中学化学实验室的常见药品,其性质有①酸性 ②吸水性 ③脱水性 ④强氧化性 ⑤催化作用,请将序号填在相应的横线上:
(1)锌和稀H2SO4制H2________;
(2)浓硫酸作干燥剂________;
(3)浓硫酸与蔗糖的炭化实验(黑面包实验)________
;
(4)实验室用乙醇和冰醋酸制取乙酸乙酯________;
(5)乙酸乙酯的水解________;
(6)纤维素的水解________;
(7)浓硫酸与铜的反应________;
(8)浓硫酸使湿润石蕊试纸变红,后来又变黑________。
反思归纳:
浓硫酸具有强氧化性,能与金属反应。
(1)不活泼金属(如Cu)①开始产生SO2(加热)。
②浓度变小,稀H2SO4不再与Cu反应。
(2)常温下浓H2SO4使Fe、Al钝化。
(3)活泼金属(如Zn)①开始产生SO2。
②浓度变小后,产生H2。
规律方法
1、常见的几种硫酸盐比较
名称
俗称和成分
主要用途
硫酸钙
生石膏CaSO4·2H2O
熟石膏2CaSO4·H2O
制粉笔、石膏绷带
硫酸钡
重晶石BaSO4
钡餐造影
锌钡白
BaSO4+ZnS
白色颜料
硫酸亚铁
绿矾FeSO4·7H2O
配制
蓝墨水
硫酸铝钾
明矾KAl(SO4)2·12H2O
净水剂
硫酸铜
胆矾CuSO4·5H2O
镀铜液,配制“波尔多液”
硫酸锌
皓矾ZnSO4·7H2O
收敛剂
硫酸钠
Na2SO4·10H2O
缓泻剂
【误区警示】无水CuSO4只能用于检验水的存在,不能用于水蒸气的吸收;NaHSO4具有H+与SO42-的双重性质,故推断物质时要格外注意,在水中电离:
NaHSO4=Na++H++SO42-;熔融时电离:
NaHSO4=Na++HSO4-(熔融时,只破坏离子键)。
浓硫酸与稀硫酸的比较
比较项目
浓硫酸
稀硫酸
氧化性强弱
氧化性(S)
弱氧化性(H+)
主要微粒
H2SO4
H+、SO42-(H2O)
还原产物
SO2
H2
与金属单质反应
常温下使铁、铝钝化,加热能进一步氧化,规律:
金属+浓H2SO4→硫酸盐+SO2↑+H2O
能和排在H前的金属发生置换反应
与非金属单质反应
加热能与某些非金属单质反应,如:
C、S,规律:
非金属+浓H2SO4→最高价氧化物或含氧酸+SO2↑+H2O
不反应
与H2S、HI、HBr等还原性物质反应
能反应
不能反应
浓稀硫酸的鉴别方法:
从浓硫酸和稀硫酸性质的差异入手,可知鉴别浓H2SO4和稀H2SO4的方法有多种:
3、接触法制硫酸归纳
(1)接触法制硫酸的几个“三”
三原料
三阶段
三反应(均放热)
三设备
三净化
黄铁矿或S
造气
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
或S+O2=SO2
沸腾炉
除尘
空气
接触氧化
2SO2+ O2
2 SO3(催化剂)
接触室(含热交换器)
洗涤
98.3%浓硫酸
三氧化硫吸收
SO3
+ H2O=== H2SO4
吸收塔
干燥
(2)应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择适宜条件:
二氧化硫接触氧化的反应是一个气体总体积缩小的、放热的反应。
温度二氧化硫接触氧化是一个放热的可逆反应,根据化学
平衡理论判断,温度较低对反应有利。
但是,温度较低时,反应速率低,考虑催化剂在400∽500℃活性最大,在实际生产中,选定400~500℃作为操作温度,这时反应速率和二氧化硫的转化率都比较理想。
压强二氧化硫接触氧化是一个气体总体积缩小的可逆反应,根
据化学平衡理论判断,加压对反应有利。
但是,在常压、400~500℃时,二氧化硫的转化率已经很高,加压必须增加设备,增大投资和能量消耗,故在实际生产中,通常采用常压操作,并不加压。
二氧化
硫接触氧化的适宜条件
常压、较高温度(400~500℃)和催化剂
4、有关计算
硫酸工业生产过程复杂,涉及到的概念较多,其中比较突出的是四率和一
度:
转化率、利用率、损失率、产率和纯度,它们的意义及表达
式如下:
物质的转化率(%)=反应物转化的物质的量(或质量或体积或浓度)/反应物起始的物质的量(或质量或体积或浓度)×100%
物质的纯度(%)=不纯物中所含物质的质量/不纯物的总质量×100%
原料利用率(%)=原料的理论用量/原料的实际用量×100%
原料损失率(%)=1-原料利用率
产品的产率(%)=产品的实际质量/产品的理论质量×100%
化合物中某元素的损失率
=该化合物的损失率
理解并运用它们是掌握该部分的难点,在具体计算中可按照守恒、累计、转化三原则,理解好概念,在处理有关过程或数据时常会化难为易。
例3、(2013·广东理综·23)下列实验的现象与对应结论均正确的是
选项
操作
现象
结论
A
将浓硫酸滴到蔗糖表面
固体变黑膨胀
浓硫酸有脱水性和强氧化性
B
常温下将Al片放入浓硝酸中
无明显变化
Al与浓硝酸不反应
C
将一小块Na放入无水乙醇中
产生气泡
Na能置换出醇羟基中的氢
D
将水蒸气通过灼热的铁粉
粉末变红
铁与水在高温下发生反应
答案:
AC
四 SO
的检验
检验SO
的正确操作方法:
被检液
取清液
有无白色沉淀(判断有无SO
)
先加稀盐酸的目的是__________________________________________________________,
再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,可能发生反应的离子方程式:
____________________、
________________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。
五 SO2对大气的污染与防治
1.来源____________的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和__________所排放的尾气。
2.危害危害________健康,形成________,腐蚀__________。
硫酸型酸雨的形成过程:
________________________________________________________________________。
3.治理开发__________,燃煤________,处理工业尾气。
【考点精析】考点1硫的性质
(2013·新课标卷I·7)化学无处不在,下列与化学有关的说法不正确的是
A.侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异
B.可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气
C.碘是人体必需微量元素,所以要多吃富含高碘酸的食物
D.黑火药由硫黄、硝石、木炭三种物质按一定比例混合制成
【解析】侯氏制碱法是将CO2、NH3通入饱和NaCl溶液中,由于NaHCO3溶解度小于Na2CO3,故NaHCO3在溶液中析出,A项正确;浓盐酸易挥发,与NH3结合生成NH4Cl固体小颗粒,为白烟状态,B项正确;碘是人体必需元素,补碘常在食盐中加入KIO3固体而不是高碘酸,高碘酸为强酸性物质,C项错误;制备黑火药的原料为S、KNO3、C,三者比例为1:
2:
3,D项正确。
【答案】C
考点2二氧化碳和二氧化硫性质的异同
(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。
完成下列填空:
40.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。
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)。
41.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)。
42.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:
试剂
Ca(OH)2
NaOH
价格(元/kg)
0.36
2.9
吸收SO2的成本(元/mol)
0.027
0.232
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。
43.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】40.ae41.18.9,33.142.酸性氧化与碱的反应。
结果便宜,成本低;吸收慢,效率低。
43、
【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ae
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。
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。
考点3浓硫酸和稀硫酸氧化性比较
(2013·四川理综化学·11)(15分)明矾石经处理后得到明矾[KAl(SO4)2·12H2O]。
从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示:
焙烧明矾的化学方程式为:
4KAl(SO4)2·12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O
请回答下列问题:
(1)在焙烧明矾的反应中,还原剂是。
(2)从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是。
(3)以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2,该电池反应的化学方程式是。
(4)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。
已知25℃、101kPa时:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)△H1=一197kJ/mol;
2H2O(g)=2H2O
(1)△H2=一44kJ/mol;
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)△H3=一545kJ/mol。
则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式是①
。
焙烧948t明矾(M=474g/mol),若SO2的利用率为96%,可生产质量分数为98%的硫酸②t。
【答案】
(1)S
(2)蒸发结晶(3)Al+3NiO(OH)+H2O==NaAlO2+3Ni(OH)2
(4)SO3(g)+H2O(l)==H2SO4(l),ΔH=-130KJ/mol432t
解析:
(4):
ΔH=(ΔH3-ΔH1-2ΔH2)/2=-130KJ/mol
948t明矾生成SO2物质的量为4500mol
故生成硫酸的质量m=4500×0.96×98÷0.98=432000Kg=432t.
考点4溶液中SO42-的检验
[例4]对某酸性溶液(可能含有Br-、SO42-、H2SO3、NH4+)分别进行如下实验:
①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色②加碱调至碱性后,加热时放出的气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝③加入氯水时,溶液略显黄色,再加入BaCl2溶液时,产生的白色沉淀不溶于稀硝酸。
对于下列物质不能确认其在溶液中是否存在的是()
A.Br-B.SO42-C.H2SO3D.NH4+
[解析]①加热时放出的气体可以使品红褪色,则溶液中一定含有H2SO3,因H2SO3不稳定,分解产生的SO2可使品红褪色。
②加碱后加热,产生使润湿的红色石蕊试纸变蓝的气体,即有NH3产生,说明溶液中一定含有NH4+。
③加氯水时溶液显黄色,说明原溶液中含有Br-。
再加BaCl2有白色不溶于HNO3的沉淀生成,说明此时溶液中含SO42-,但可能是原溶液含有的,也可能是氯水氧化H2SO3产生的,故不能确定的为SO42-。
【答案】B
【课后精炼】一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分)
1.(2013·安徽理综·8)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。
仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是
选项
A中的物质
B中的物质
C中收集的气体
D中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
HO
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
2.下列物质中,不能由单质直接化合生成的是( )
①CuS ②FeS ③SO3 ④H2S ⑤FeCl2
A.①③⑤ B.①②③⑤
C.①②④⑤D.全部
3.(2013·广东理综·11)下列措施不合理的是
A.用SO2漂白纸浆和草帽辫B.用硫酸清洗锅炉中的水垢
C.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅D.用Na2S作沉淀剂,除去废水中Cu2+和Hg2
4.下列说法正确的是( )
A.硫粉在过量的纯氧中燃烧可以生成大量的SO3
B.可以用澄清石灰水鉴别SO2和CO2
C.SO2能使品红溶液、酸性KMnO4溶液退色,但退色原理不同
D.将铜片放入浓硫酸中,无明显现象是因为发生了钝化现象
5.下列物质中,既能跟硫化氢反应,又能跟溴水反应的是( )
①硫化钠溶液 ②二氧化硫饱和溶液 ③硫酸铜溶液
④硝酸银溶液 ⑤亚硫酸钠溶液
A.①②③④⑤ B.①③⑤
C.①②④⑤D.②④⑤
6.(2013·咸阳质检)下列说法正确的是( )
A.SO2和Cl2都能使品红溶液退色,且加热后均恢复原色
B.SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应
C.紫色石蕊试液滴入SO2水溶液中,先变红后退色
D.向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成,则该溶液中一定含有SO
7.将H2S、SO3、SO2各0.01mol,依次通入1L水中,则该溶液肯定具有( )
A.中性、漂白性 B.酸性、漂白性
C.只有酸性D.只有漂白性
8.能实现下列物质间直接转化的元素是( )
单质
氧化物
酸或碱
盐
A.硅B.硫
C.铜D.铁
9.下列制取硫酸铜的实验设计中,能体现“经济、高效、环保”精神的最佳方案是( )
A.铜与浓硫酸共热
B.用铜片为阳极,石墨为阴极,电解稀硫酸
C.先灼烧废铜屑生成氧化铜,然后再用浓硫酸溶解
D.适当温度下,使铜片在持续通入空气的稀硫酸中溶解
10.(2013·抚顺质检)下列实验报告记录的实验现象正确的是( )
11.对某酸性溶液(可能含有Br-、SO
、H2SO3、NH
),分别进行如下实验:
①加热时放出的气体可以使品红溶液退色;
②加碱调至碱性后,加热时放出的气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝;
③加入氯水时,溶液略呈黄色,再加入BaCl2溶液,产生的白色沉淀不溶于稀硝酸。
对于下列物质不能确认其在原溶液中是否存在的是( )
A.Br-B.SO
C.H2SO3D.NH
12.将一定量的锌与100mL18.5mol/L浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A33.6L(标准状况)。
将反应后的溶液稀释至1L,测得溶液的pH=1,则下列叙述中错误的是( )
A.气体A为SO2和H2的混合物
B.反应中共消耗Zn97.5g
C.气体A中SO2和H2的体积比为4∶1
D.反应中共转移3mol电子
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
13.(12分)(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)对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:
离子
K+
Na+
NH4+
SO42-
NO3-
Cl-
浓度/mol.L
4x10-6
6x10-6
2x10-5
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- 高考 化学 必备 专题 复习 及其 化合物