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SO2和CO2性质的比较与鉴别
【核心知识梳理】
1．SO2和CO2的性质比较
物质比较项目 SO2 CO2
物理性质 无色、有刺激性气味、易液化、易溶于水(1∶40) 无色、无味、能溶于水(1∶1)
化学性质 与水反应 SO2＋H2OH2SO3(中强酸) CO2＋H2OH2CO3(弱酸)
与碱反应 Ca(OH)2CaSO3Ca(HSO3)2 Ca(OH)2CaCO3Ca(HCO3)2
氧化性 SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O CO2＋C2CO
还原性 能被酸性高锰酸钾溶液、HNO3、NO2、氧气、氯水、溴水、碘水、Na2O2、H2O2、Ca(ClO)2等氧化剂氧化 无
漂白性 能与某些有色物质生成不稳定的无色物质而使有色物质褪色 无
鉴定存在 能使品红溶液褪色，又能使澄清石灰水变浑浊 不能使品红溶液褪色，但能使澄清石灰水变浑浊
对环境的影响 形成酸雨 引起温室效应
2．SO2和CO2的鉴别方法：SO2和CO2都能使澄清的石灰水变浑浊，若通入的气体过量，则沉淀都可消失。所以不能用澄清的石灰水鉴别SO2和CO2。通常可用以下方法：
(1)利用物理性质鉴别
①根据气味鉴别(用标准的闻气体气味法)：有刺激性气味的气体是SO2，无气味的是CO2
②根据溶解性鉴别：同温同压下，将两种气体充满相同的试管，分别倒置于水槽中，试管内进水多的是SO2
(2)利用化学性质鉴别
①用品红溶液鉴别：能使品红溶液褪色，加热颜色又恢复的是SO2；不能使品红溶液褪色的是CO2
②用氯水或溴水鉴别：能使氯水、溴水褪色的是SO2；无明显现象的是CO2
化学方程式为：Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
③用酸性高锰酸钾溶液鉴别：能使酸性KMnO4溶液褪色的是SO2；无明显现象的是CO2
离子方程式为：5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋
④用FeCl3溶液鉴别：能使氯化铁溶液由黄色变成浅绿色是SO2；无明显现象的是CO2
离子方程式为：SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋
⑤用硝酸钡溶液鉴别：产生白色沉淀的是SO2；无明显现象的是CO2
化学方程式为：3SO2＋3Ba(NO3)2＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO↑＋4HNO3
⑥用氢硫酸溶液鉴别：将两种气体分别通入H2S溶液中，出现淡黄色浑浊的是SO2，无明显现象的是CO2
化学方程式为：2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O
3．SO2、CO2共同存在时，二者的检验装置的设计过程
SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊，证明混合气体中含有CO2和SO2时通常按照以下思路进行设计
(1)流程设计的思路
流程设计 检验SO2除去SO2检验SO2是否被除尽检验CO2
选用试剂 品红溶液 酸性KMnO4溶液 品红溶液 澄清石灰水
实验现象 褪色 褪色(或变浅) 不褪色 变浑浊
(2)实验装置
实验装置
所选试剂及其作用 装置 A B C D
选用试剂 品红溶液 酸性KMnO4溶液 品红溶液 澄清的石灰水
预期现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊
作用 检验SO2 除去SO2 检验SO2是否除尽 检验CO2
【微点拨】
①有时为简化装置，可将除去SO2(B)和检验SO2是否除尽(C)合并为一个装置，用较浓的酸性KMnO4溶液，现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅
②当SO2中混有CO2时，不会影响SO2的检验；当CO2中混有SO2时会干扰CO2的检验，应先检验并除去SO2，再用澄清石灰水检验CO2气体
【课时精练】
1．下列溶液中能够鉴别SO2和CO2气体的是(　　)
①澄清石灰水　②H2S溶液　③KMnO4酸性溶液　④氯水　⑤品红溶液
A．①②③ B．②③④
C．除①以外 D．全部
2．木炭和浓硫酸共热能产生 CO2、SO2、H2O 的混合气体，某同学拟设计实验方案，欲选用品红溶液、澄清石灰水、无水硫酸铜检验浓硫酸与木炭反应所得到的各种产物。有关该方案设计，下列说法不正确的是(　　)
A．只用上述三种试剂且每种试剂仅用一次，则无法判断是否含有 CO2
B．CO2 的检验必须在吸收 SO2 后进行，因为 SO2 能使澄清石灰水变浑浊
C．若再提供酸性高锰酸钾溶液，则为达到实验目的，品红溶液必须使用两次
D．混合气体中含有 H2O 的实验现象是无水硫酸铜固体变蓝
3．设计实验验证木炭和浓硫酸反应的产物。下列装置和操作能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲实现木炭与浓硫酸反应 B．用装置乙检验产物中的SO2
C．用装置丙检验产物中的水蒸气 D．用装置丁检验产物中的CO2
4．实验室用炭与浓硫酸反应并对产生气体的成分进行检验，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲进行反应 B．用装置乙检验H2O(g)
C．用装置丙检验SO2 D．用装置丁检验CO2
5．下图所示为某同学设计的检验浓硫酸和碳反应所得气体产物的实验装置图。下列说法正确的是(　　)
A．若按①③②顺序连接，可检验所有气体产物
B．若装置②只保留a、b，同样可以达到实验目的
C．若圆底烧瓶内碳粉过量，充分反应后恢复到25 ℃，溶液的pH≥5.6
D．实验结束后，应按从下往上、从左往右的顺序拆卸装置
6．为确定某纯净的气体Q的成分，进行了如下几种实验，其中不正确的是(　　)
选项 操作及现象(现象在括号内) 结论
A 闻Q气味(有刺激性) 酸性KMnO4溶液(褪色) Q一定是SO2
B 闻Q气味(有刺激性) 澄清石灰水(变浑浊) Q可能是SO2
C Q 品红溶液(褪色) 变红色 Q一定是SO2
D Q 紫色石蕊溶液(先变红色后褪色) Q一定不是SO2
7．检验碳粉与浓硫酸反应产生气体的装置和所加药品如下，下列叙述不正确的是(　　)
A．a中品红溶液褪色，说明混合气体中有SO2
B．b中酸性KMnO4溶液的作用是除去SO2
C．b中发生反应的离子方程式为5SO2＋4H＋＋2MnO===5SO＋2H2O＋2Mn2＋
D．c中品红溶液不褪色，d中Ca(OH)2溶液变浑浊，说明混合物中存在CO2
8．图中虚线框里的装置可用于检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下发生反应产生的所有气体产物。请回答下列问题：
(1)如果将装置中①②③三部分仪器的连接顺序变为②①③，则可以检出的物质是____________；不能检出的物质是________
(2)如果将仪器的连接顺序变为①③②，则可以检出的物质是____________；不能检出的物质是________
(3)如果将仪器的连接顺序变为②③①，则可以检出的物质是____________；不能检出的物质是________
9．如图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图，按要求回答下列问题：
(1)B中加入的试剂是________，作用是______________________________________________
(2)C中加入的试剂是__________，作用是_____________________________________________
(3)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__________________________________________________
10．CaS用于制备除虫剂、发光材料等。某课题小组拟用硫酸钙和焦炭在高温下反应制备硫化钙并检验产物
(1)甲同学设计如图所示实验装置检验气体产物
①B装置的作用是______________
②D和E装置能检验A装置的反应产物中的________(填化学式)
③E装置中可能出现的现象是____________________
(2)乙同学提出，根据氧化还原反应原理，A装置中的气体产物可能还有CO2、SO2，为了验证他的猜想，结合上述装置并选择下列仪器设计实验方案(同一种仪器可重复使用)
①气流从左至右，仪器连接顺序为A、F、________
②能证明有CO2的现象是____________________________________________
③除去SO2的离子方程式为____________________________________________
(3)经实验检验出气体产物有SO2、CO、CO2且气体体积之比为1∶1∶2，写出A中反应的化学方程式：________
________________________________________________
(4)利用重量法测定固体产物的质量之比，即将样品溶于足量的饱和碳酸钠溶液中，过滤、洗涤、干燥等。需要测定的物理量有__________________________[已知CaS与H2O反应生成Ca(OH)2和H2S]
11．碳、硫的含量对钢铁性能影响很大，其含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。实验流程如图：
(1)煅烧装置中采用纯氧，目的是_______________________，气体a的主要成分有______、CO2和未反应的O2。
(2)为充分吸收气体a，下列吸收装置合适的是________________________________________(填字母)
(3)气体a被H2O2溶液吸收转化为硫酸(溶液b)，用已知浓度的NaOH溶液滴定生成的溶液b，根据消耗NaOH溶液的体积可确定钢样中硫的质量分数。
①滴定时NaOH溶液置于________(填仪器名称)中，若以酚酞为指示剂，滴定终点时的现象为______________
②若称取1 g钢样进行实验，滴定消耗0.01 mol·L－1 NaOH溶液2.0 mL，则该钢样中硫的质量分数为________
(4)将气体a通入测碳装置中(如图)，采用重量法测定碳的含量。
①气体a通过B和C的目的是除去SO2，通过所用试剂判断该法所利用的SO2的性质是________
②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是________
【SO2和CO2性质的比较与鉴别】答案
1．C
2．C。解析：无水硫酸铜可以检验生成的水蒸气，品红溶液可检验二氧化硫，但无除去二氧化硫气体的试剂，不能检验二氧化碳的存在，故A正确；二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，CO2 的检验必须在吸收 SO2 后进行，故B正确；酸性高锰酸钾溶液可以吸收二氧化硫，品红溶液检验是否除净，也可以利用高锰酸钾溶液紫红色变浅证明二氧化硫被吸收完全，为达到实验目的品红溶液不一定必须使用两次，故C错误；无水硫酸铜固体遇到水蒸气变蓝色，可以验证反应生成的产物中含有水蒸气，故D正确。
3．B。解析：浓硫酸和木炭反应需要加热，不能达到实验目的，A项不符合题意；二氧化硫具有还原性，能和酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色，能达到实验目的，B项符合题意；装置甲和乙的溶液中都会带出水使无水硫酸铜变蓝色，不能达到实验目的，C项不符合题意；若SO2在装置乙中未除尽，则饱和碳酸氢钠和二氧化硫反应会生成二氧化碳，不能达到实验目的，D项不符合题意。
4．D。解析：炭与浓硫酸在加热条件下，在装置甲中发生反应，A正确；检验SO2和CO2均需经过水溶液，带出的水蒸气会影响对反应生成水的检验，所以在发生反应后就要检验反应生成的水，B正确；利用SO2的漂白性，用品红溶液检验SO2和CO2混合气体中的SO2，C正确；由装置丙导出的气体中仍然混有SO2，而SO2也能与澄清石灰水反应出现浑浊，故装置丁不能检验炭与浓硫酸反应生成的CO2，D错误。
5．B。解析：浓硫酸和碳反应所得气体产物为二氧化碳、二氧化硫和水蒸气，应该先通过无水硫酸铜检验水，再通过品红溶液检验二氧化硫，通过酸性高锰酸钾氧化除去二氧化硫，通过品红溶液验证二氧化硫都被除去，最后用澄清石灰水检验二氧化碳，所以选项A错误。若装置②只保留a、b，只要看到过量的酸性高锰酸钾溶液颜色不再改变就可以证明二氧化硫完全被吸收，所以选项B正确。pH小于5.6的雨水为酸雨，而本实验中生成的二氧化硫会导致酸雨，所以溶液的pH一定小于5.6，同时随着反应的进行浓硫酸转化为稀硫酸反应停止，所以还有剩余的稀硫酸，溶液的pH更小，选项C错误。从下往上、从左往右是实验装置的安装顺序，拆卸顺序应该相反，选项D错误。
6．A。解析：HCl、SO2等均能被酸性高锰酸钾氧化，从而使KMnO4(H＋)褪色，由现象可知Q不一定是SO2，A项错误。
7．C。解析：SO2能使品红溶液褪色而CO2不能，A正确；b中酸性KMnO4溶液的作用是除去SO2，B正确；b中发生反应的离子方程式为5SO2＋2H2O＋2MnO===5SO＋4H＋＋2Mn2＋，C错误；c中品红溶液不褪色，说明SO2被除尽，d中Ca(OH)2溶液变浑浊，说明混合气体中存在CO2，D正确。
8．(1)SO2、CO2　H2O　
(2)H2O、SO2　CO2　
(3)SO2、CO2　H2O
9．(1)品红溶液　检验SO2
(2)酸性KMnO4溶液　除去SO2并检验SO2是否除尽
(3)澄清石灰水　检验CO2
(4)酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色
解析：检验二氧化硫用品红溶液，吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液，检验二氧化碳用澄清石灰水；在检验二氧化碳之前，必须除尽二氧化硫，因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽，所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，但不能褪成无色，若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
10．(1)①吸收酸性气体　
②CO　
③溶液变浑浊
(2)①J、F、I、M　
②第2个F装置中溶液不褪色，I装置中溶液变浑浊　
③5SO2＋2MnO＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋
(3)2CaSO4＋3CCaS＋CaO＋SO2↑＋2CO2↑＋CO↑
(4)样品的质量、碳酸钙的质量
解析：(2)①SO2与CO2共存时，应先检验SO2(F装置)，然后除尽SO2并检验已除尽(J和F装置)，再检验CO2(I装置)，因尾气中还有有毒气体CO，用M装置进行收集。
(4)CaS→Ca(OH)2→CaCO3，CaO→Ca(OH)2→CaCO3，通过测量CaCO3的质量和样品的质量，可以确定样品中CaS和CaO的质量。
11．(1)避免引入空气中的杂质，同时使煅烧更充分　SO2　
(2)CD　
(3)①碱式滴定管　滴入最后半滴NaOH溶液后，溶液由无色变为浅红色并保持30 s不褪色　
②0.032%　
(4)①还原性　
②吸收CO2气体前后CO2吸收瓶的质量
解析：(2)为了防倒吸和安全起见，选择C或D装置。(3)①NaOH溶液应置于碱式滴定管中，酚酞遇碱变红，当达到滴定终点时，硫酸被消耗完，故滴定终点的现象为滴入最后半滴NaOH溶液后，溶液由无色变为浅红色并保持30 s不褪色。②由S～H2SO4～2NaOH可知，滴定消耗0.01 mol·L－1 NaOH溶液2.0 mL，即0.01 mol·L－1×2.0×10－3L＝2.0×10－5 mol时，钢样中硫的物质的量为1.0×10－5 mol，即质量为1.0×10－5 mol×32 g·mol－1＝3.2×10－4g，则该钢样中硫的质量分数为×100%＝0.032%。(4)①MnO2和K2Cr2O7都是强氧化剂，由此可知该法利用了SO2的还原性。②对比CO2吸收瓶吸收二氧化碳前后的质量可以得出CO2的质量，从而知道钢样中碳的质量，进而求出钢样中碳的质量分数。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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