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实验活动5 不同价态含硫物质的转化
1．下列关于硫及其化合物的叙述正确的是（　　）
A．试管内壁残留的硫可用酒精洗涤
B．SO2使溴水褪色体现SO2的漂白性
C．SO2的水溶液长期放置，酸性会增强
D．浓硫酸在空气中敞口放置，质量会减小
2．物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。硫及其部分化合物的“价-类二维图”如图，下列说法正确的是
A．S与在点燃时一步反应可生成Y
B．Z只能作还原剂，不能作氧化剂
C．X的水溶液放置在空气中，易被氧化
D．X、Y、Z均属于非电解质
3．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（　　）
A．
B．漂白粉
C．
D．
4．下列说法组合全部正确的是
①自然界没有游离态的硫
②向某无色气体中通入空气，无色气体变为红棕色，该无色气体为NO
③浓氨水可以用来检测氯气管道是否泄漏
④二氧化硫使紫红色高锰酸钾溶液褪色，体现了二氧化硫的漂白性
⑤用浓硫酸与、反应可制取HCl和，是因为浓硫酸是一种高沸点酸
⑥酸雨是指的雨雪或其他形式的降水
⑦浓硝酸见光会分解，一般保存在棕色试剂瓶中
A．②③⑤⑦ B．①②⑤⑥ C．①③⑤⑥ D．②④⑤⑦
5．你认为减少酸雨产生可采用的措施是（　　）
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱加高 ③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
A．①②③ B．②③④⑤ C．①③⑤ D．①③④⑤
6．物质类别和核心元素的价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图是某元素的“价类二维图”，其中单质b是黄色固体，f、h均为正盐，且焰色都是黄色。下列说法不正确的是（　　）
A．d能使品红溶液褪色
B．a和c反应可以生成b
C．e的浓溶液可用铝槽车运输
D．b与过量的氧气反应也无法直接生成d
7．指定条件下，下列物质转化不能实现的是（　　）
A．SO2H2SO4 B．FeS2SO3
C．SO2NH4HSO3 D．NH4HSO3(NH4)2SO4
8．利用“价一类”二维图是研究、推测元素的单质、化合物化学性质的重要学习手段。如下图是硫元素的“价-类”二维图，请回答下列问题：
（1）从硫元素化合价变化的角度分析，图中既有氧化性又有还原性的化合物有　 　(填化学式)。
（2）将X的溶液与Y混合反应，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　 　。
（3）Z的浓溶液与S单质在加热条件下可以发生化学反应生成Y，该反应的化学方程式为　 　。
（4）Na2S2O3是重要的化工原料。从氧化还原反应的角度分析，下列制备Na2S2O3的方案理论上可行的是____(填字母)。
A．Na2S+S B．Na2SO3+S
C．SO2+Na2SO4 D．Na2SO3+Na2SO4
（5）Z的浓溶液具有强的氧化性、吸水性和脱水性，常可作干燥剂，则下列气体可用乙干燥的是____
A．X B．Y C．氨气 D．HI
（6）已知Na2SO3能被K2X2O7氧化为Na2SO4，则24mL0.05mol·L-1的Na2SO3溶液与20mL0.02mol·L-1的K2X2O7溶液恰好反应时，X元素在还原产物中的化合价为　 　。
9．按要求回答下列问题：
（1）请写出碳化硅的化学式　 　
（2）请写出铜与稀硝酸反应的离子方程式　 　
（3）试管内壁附着的硫单质可用热的苛性钠溶液洗涤除去，生成的产物中有 和 。请写出对应的化学反应方程式　 　
10．含有不同价态硫元素的物质之间的转化在工业生产中具有重要的应用。
（1）硫酸是重要的基础化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等。工业生产硫酸的流程图如下：
①工业上常以黄铁矿(FeS2)为原料来制备SO2，配平该反应的化学方程式　 　
FeS2+ O2 Fe2O3+ SO2
②写出催化反应室中SO2被氧化为SO3的化学方程式　 　。
③硫酸工业的尾气中含有少量SO2，若直接排放会污染空气，并导致硫酸型酸雨。下列物质中，能吸收SO2的有　 　(填字母)。
A．氨水B．酸性KMnO4溶液C．生石灰D．Na2CO3溶液
（2）石油加氢精制和天然气净化等过程产生有毒的H2S，直接排放会污染空气。工业上用克劳斯工艺处理含H2S的尾气，并获得硫单质，流程如下：
①反应炉中发生反应：2H2S+3O22SO2+2H2O
②催化转化器中发生反应的化学方程式　 　。
③为了提高H2S转化为S的比例，理论上应控制反应炉中H2S的转化率为　 　(填字母)。[转化率=反应的n(A)/起始的n(A)]
A． B． C．D.1
11．非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：
ABCD
（1）若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是　 　，检验D的稀溶液中主要阴离子的试剂是　 　；
②在工业生产中，B气体的大量排放被雨水吸收后会形成　 　而污染环境。
（2）若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。
①A的化学式为　 　；
②写出C→D转化的化学方程式　 　
③D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，请写出该反应的化学方程式　 　，该反应中D体现的性质有　 　。
参考答案
1．【答案】C
【解析】A．硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。试管内壁残留的硫不可用酒精洗涤，A不符合题意；
B．二氧化硫具有强还原性，能发生，SO2使溴水褪色体现的是二氧化硫的还原性，B不符合题意；
C． SO2的水溶液长期放置，因被空气中的氧气氧化生成硫酸、氢离子浓度增大、酸性会增强，C符合题意；
D．浓硫酸具有吸水性。浓硫酸在空气中敞口放置，质量会增大，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.硫微溶于酒精；
B.SO2与溴水发生氧化还原反应，体现二氧化硫的还原性；
C.二氧化硫溶于水生成亚硫酸，氧气可将亚硫酸氧化为硫酸；
D.浓硫酸具有吸水性。
2．【答案】C
【解析】A.Y为硫的+6价氧化物，即Y为SO3，硫和氧气在点燃时生成SO2，SO2与氧气在催化高温下反应生成SO3，硫不能一步生成SO3，故A错误；
B.Z为+4价硫的钠盐，硫化合价既可升高，又可降低，故既可做氧化剂，又可做还原剂，故B错误；
C.X为-2价的氢化物，即H2S，-2价硫处于最低价，H2S的水溶液具有强还原性，容易被氧气氧化成硫单质，故C正确；
D.H2S属于酸，属于电解质，亚硫酸钠属于盐，属于电解质，三氧化硫属于非电解质，故D错误。
故答案为：C。
【分析】A.硫和氧气在点燃时只生成SO2；
BC.依据元素化合价最低，只有还原性；元素化合价最高，只有氧化性；元素化合价外于中间，既有还原性，又有氧化性；
D.依据在熔融状态下或者溶于水能导电的化合物，是电解质；一般包括酸、碱，活泼金属氧化物和大多数盐。在水中或者熔融状态下均不导电的化合物，是非电解质；单质和混合物既不是电解质也不是非电解质分析。
3．【答案】C
【解析】 A．SiO2不溶于水，也不能和水反应，所以二者不能直接生成H2SiO3，故A错误；
B．二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，故B错误；
C．碳酸氢铵分解受热分解生成氨气、水、二氧化碳，氨气在催化条件下氧化可生成一氧化氮和水蒸气，故C正确；
D．二氧化硫在氧气中燃烧只能生成二氧化硫，不能生成三氧化硫，故D错误；
故答案为：C。
【分析】依据物质的性质判断，其中A项SiO2不溶于水，也不能和水反应。
4．【答案】A
【解析】 ① 自然界存在游离态的硫一般分布在火山喷口附近，故 ① 错误； ②向某无色溶液中通入空气无色气体变为红棕色，说明一氧化氮和空气中氧气反应生成红棕色二氧化氮，则该无色气体为一氧化氮，故②正确； ③氨气和氯气反应生成氯化铵和氮气，因此浓氨水可以用来检测氯气管道是否泄露，故③正确； ④ 二氧化硫使紫红色高锰酸钾溶液褪色，体现了二氧化硫的还原性，故④错误； ⑤浓硫酸是一种高沸点酸，利用难挥发性酸至易挥发性酸，因此用浓硫酸与氯化钠、硝酸钠反应制取氯化氢和硝酸，故⑤正确； ⑥ 酸雨是指pH<5.6的雨雪或者其他形式的降水，故⑥正确； ⑦浓硝酸见光会分解生成二氧化氮、水和氧气，一般保存在棕色试剂瓶中 ，故⑦正确；因此②③⑤⑦正确，故选A。
故答案为：A。
【分析】① 游离态的硫一般分布在火山喷口附近； ②一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮； ③氨气和氯气反应生成氯化铵和氮气； ④ 体现了二氧化硫的还原性； ⑤利用难挥发性酸至易挥发性酸分析； ⑥ 酸雨是指pH<5.6的降水； ⑦浓硝酸见光易分解。
5．【答案】C
【解析】①少用煤作燃料、③燃料脱硫、⑤开发新能源都可减少含硫物质的排放，可减少二氧化硫的形成，而②造高工厂烟囱不能减少二氧化硫、氮氧化物的产生，即不能减缓酸雨污染，④在已经酸化的土壤中加石灰，可以改良土壤，但不能减缓酸雨污染；
故答案为：C。
【分析】减少酸雨，减少煤的使用及二氧化硫的排放即可。
6．【答案】A
【解析】A、d为SO3，不具有漂白性，因此不能使品红溶液褪色，A符合题意。
B、a为H2S，c为SO2，二者可发生反应：SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O，因此a和c可反应生成b，B不符合题意。
C、e的浓溶液为浓硫酸，具有强氧化性，常温下浓硫酸能使铝钝化，因此可用铝槽车运输浓硫酸，C不符合题意。
D、S与O2反应只能生成SO2，无法直接生成SO3，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】单质b为淡黄色固体，则b为S。所以a为H2S；c为SO2、d为SO3、e为H2SO4、g为H2SO3。f、g为正盐，且焰色都是黄色，则其所含的金属元素为Na，因此f为Na2SO4、h为Na2SO3。
7．【答案】B
【解析】A．SO2具有还原性，Cl2具有强氧化性，两者发生氧化还原反应生成HCl和H2SO4，可实现转化，故A不符合题意；
B．O2的氧化性较弱，FeS2和O2反应只能生成SO2，不可实现转化，故B符合题意；
C．SO2和NH4HSO3中S元素化合价都为+4，SO2溶于水生成亚硫酸与氨水发生复分解反应可得NH4HSO3，可实现转化，故C不符合题意；
D．根据强酸制弱酸，NH4HSO3与H2SO4反应可生成(NH4)2SO4和H2SO3，可实现转化，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】FeS2和O2反应生成SO2，不能生产SO3。
8．【答案】（1）SO2、H2SO3、Na2SO3
（2）1：2
（3）S+2H2SO4(浓)2H2O+3SO2↑
（4）B
（5）B
（6）+3
【解析】 (1)当含硫化合物中硫元素处于中间价态，该化合物既有氧化性又有还原性，图中SO2、H2SO3、Na2SO3中硫元素处于+4价，硫元素处于中间价态，这些化合物既有氧化性又有还原性，故答案为：SO2、H2SO3、Na2SO3；
(2)由图可知，X为H2S，Y为SO2，两者混合，可生成淡黄色固体，反应的化学方程式为2H2S+SO2=3S↓+2H2O，则氧化剂为SO2，还原剂为H2S，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2，故答案为：1：2；
(3)Z的浓溶液为浓硫酸，S与浓硫酸在加热的条件下反应生成二氧化硫和水，则该反应的化学方程式为S+2H2SO4(浓)2H2O+3SO2↑，故答案为：S+2H2SO4(浓)2H2O+3SO2↑；
(4)Na2S2O3中硫元素化合价为+2价，根据氧化还原反应原理，在反应过程中既要有元素化合价的升高，也要有元素化合价的降低，据此分析解题：
A．若Na2S和S生成Na2S2O3，Na2S中硫元素由-2价升高到+2价，硫单质中硫元素由0价上升到+2价，只有化合价的升高，a不合题意；
B．Na2SO3和S生成Na2S2O3，Na2SO3中硫元素由+4价下降到+2价，硫单质中硫元素由0价上升到+2价，符合氧化还原反应原理，b符合题意；
C．若SO2和Na2SO4生成Na2S2O3，SO2中硫元素由+4价下降到+2价，Na2SO4中硫元素由+6价下降到+2价，只有化合价的降低，c不合题意；
D．若Na2SO3和Na2SO4生成Na2S2O3，Na2SO3中硫元素由+4价下降到+2价，Na2SO4中硫元素由+6价下降到+2价，只有化合价的降低，d不合题意；
故答案为：B；
(5)A．X为H2S，H2S具有还原性，浓硫酸可以氧化H2S，不能干燥，不选；
B．浓硫酸不能氧化SO2，可以干燥，选；
C．氨气可以和硫酸发生中和反应，不能干燥，不选；
D．HI具有还原性，浓硫酸可以氧化HI，不能干燥，不选；
故选B；
(6)已知Na2SO3能被K2X2O7氧化为Na2SO4，则24mL 0.05mol L 1的Na2SO3溶液与20mL 0.02mol L 1的K2X2O7溶液恰好反应时，设X元素在还原产物中的化合价为a价，根据氧化还原反应中得失电子总数相等可知，24×10-3L×0.05mol/L×(+6-4)=20×10-3L×0.02mol/L×2×(+6-a)，解得a=+3，故答案为：+3。
【分析】由硫元素的“价-类”二维图可知，X为H2S，Y为SO2，Z为H2SO4。
(1)依据元素化合价最低，只有还原性；元素化合价最高，只有氧化性；元素化合价外于中间，既有还原性，又有氧化性分析；
(2)氧化剂元素化合价降低；还原剂元素化合价升高；利用得失电子守恒计算。
(3)硫与浓硫酸在加热的条件下反应生成二氧化硫和水；
(4)根据氧化还原反应原理，在反应过程中既要有元素化合价的升高，也要有元素化合价的降低，据此分析解题；
(5)依据浓硫酸的特性和被干燥气体的性质分析；
(6) 根据氧化还原反应中得失电子总数相等计算。
9．【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】(1)根据C和Si均为ⅣA元素，且C的非金属性强于Si，故C显-4价，Si显+4价，故碳化硅的化学式为：SiC，故答案为：SiC；
(2)铜与稀硝酸反应的化学方程式：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，故离子方程式为： ，故答案为： ；
(3)试管内壁附着的硫单质可用热的苛性钠溶液洗涤除去，生成的产物中有 和 ，即S与NaOH反应生成 和 ，根据元素守恒可推知另一产物为H2O，故该反应的化学反应方程式为： ，故答案为： 。
【分析】（1）根据名称写出化学式即可
（2）铜和稀硝酸反应得到的是硝酸铜和水和一氧化氮
（3）根据反应物和产物结合氧化还原反应写出方程式
10．【答案】（1）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2；2SO2+O22SO3；ABCD
（2）SO2+2H2S3S+2H2O；A
【解析】(1)①假设FeS2中铁、硫元素的化合价依次为+2价、-1价，反应后价态分别升高1、5价，氧气由0价降低到-2价；1molFeS2完全反应，共转移电子11mol，1mol氧气完全反应，转移电子4mol，根据电子得失守恒，FeS2的化学计量数4，O2的化学计量数11，根据原子守恒配平其它物质，所以该反应的化学方程式：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2；
②催化反应室中SO2被氧化为SO3的化学方程式：；
③二氧化硫属于酸性氧化物，能够与碱、碱性氧化物、显碱性的盐溶液发生反应，二氧化硫具有还原性，能够被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以能吸收SO2的有A.氨水，B.酸性KMnO4溶液，C.生石灰，D.Na2CO3溶液，
故答案为：ABCD；
(2)②在克劳斯工艺中，催化转化器中二氧化硫将H2S氧化为硫单质，反应的化学方程式：SO2+2H2S3S+2H2O；
③为了提高H2S转化为S的比例，催化转化器中硫化氢与二氧化硫应恰好完全反应；假设催化转化器中参加反应的硫化氢的物质的量为为2mol，二氧化硫的物质的量为1mol，即反应炉中需要生成1mol二氧化硫，反应炉中参加反应的硫化氢的物质的量为1mol，所以理论上应控制反应炉中H2S的转化率为；
故答案为：A。
【分析】(1)①根据电子得失守恒，原子守恒配平；
②注意反应条件及可逆反应；
③依据二氧化硫有酸性、还原性分析；
(2)②依据催化转化器中二氧化硫将H2S氧化为硫单质；
③反应恰好完全时转化率最大。
11．【答案】（1）H2SO4；稀盐酸和BaCl2溶液；酸雨
（2）①N2；3NO2+H2O=2HNO3+NO；Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；强氧化性和酸性
【解析】非金属单质A能发生连续氧化生成C，C能与水反应得到含氧酸D，且D为强酸，中学中硫和氮元素及其化合物的转化符合转化，据此解答。
(1)若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体，则A为S，B为SO2，C为SO3，D为H2SO4。
①由以上分析可知，D的化学式是H2SO4；稀硫酸里的主要阴离子是，检验的方法是向溶液中滴入稀盐酸，无明显现象，再滴入BaCl2溶液，生成白色沉淀，故检验 D的稀溶液中主要阴离子的试剂是稀盐酸和BaCl2溶液。
②在工业生产中，SO2气体的大量排放被雨水吸收后形成了酸雨而污染了环境。
(2)若A在常温下为气体，C是红棕色的气体，则A为N2，B为NO，C为NO2，D为HNO3。
①由以上分析可知，A的化学式是N2。
②C→D是NO2和水反应生成硝酸和NO，反应的化学方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO。
③浓硝酸与Cu反应生成硝酸铜、NO2与水，反应化学方程式为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，反应中氮元素化合价降低，体现硝酸的强氧化性，同时还有硝酸铜生成，体现硝酸的酸性。

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