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SO2和CO2性质的比较与鉴别
【学习目标】
1、掌握SO2与CO2性质的差异性
2、掌握SO2与CO2的鉴别方法
【主干知识梳理】
一、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
【对点训练1】
1、同类物质性质相似，SO2和CO2同属于酸性氧化物，性质类似。下列说法不正确的(　　)
A．SO2与澄清石灰水反应生成白色沉淀CaSO3
B．SO2与BaO反应，生成BaSO3
C．SO2与水反应生成H2SO3
D．SO2和Na2O2反应生成Na2SO3和O2
2、下列说法不正确的是(　　)
A．SO2和CO2均有毒 B．SO2和CO2均能与澄清石灰水反应，并有白色沉淀生成
C．SO2和Cl2均能使品红溶液褪色 D．SO2具有漂白性，但通入石蕊溶液中却不能使之褪色
二、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)用溴水或氯水鉴别：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＋2MnO4－＋2H2O===5SO42－＋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＋2Fe2＋＋2H2O===SO42－＋2Fe3＋＋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
【对点训练2】
1、下列溶液中，不能鉴别CO2、SO2气体的是(　　)
①石灰水　②稀硝酸　③KMnO4溶液　④溴水　⑤酸化的Ba(NO3)2溶液　⑥品红溶液
A．①⑤ B．②③④⑤⑥ C．① D．③④
2、检验二氧化硫中是否混有二氧化碳气体，可采用的方法是(　　)
A．通过品红溶液 B．先通过氢氧化钠溶液，再通过澄清石灰水
C．通过澄清石灰水 D．先通过酸性高锰酸钾溶液，再通过澄清石灰水
三、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
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
【对点训练3】
1、某化学兴趣小组为了探究常温下某非金属氧化物形成的未知气体的成分。该小组成员将气体通入澄清石灰水，发现澄清石灰水变浑浊，持续通入发现浑浊又变澄清，由此该小组成员对气体的成分提出猜想。
[提出猜想]猜想1：该气体为CO2，猜想2：该气体为SO2，猜想3：________________
为了验证猜想，该小组设计实验加以探究：
[实验探究]
该小组同学按如图所示装置，将气体从a端通入，则：
(1)B中应该装下列________试剂
A．NaCl溶液 B．酸性KMnO4溶液 C．盐酸 D．澄清石灰水
(2)A中品红溶液的作用是：_____________________________________________
(3)D中澄清石灰水的作用是：___________________________________________。通过该实验，该小组同学观察到以下三个实验现象：①A中品红溶液褪色　②C中品红溶液不褪色　③D中澄清石灰水变浑浊
[得出结论]
(4)由上述现象该小组同学确认该气体的成分为：________________
2、下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)装置B中加入的试剂是________，作用是____________________________________
(2)装置C中加入的试剂是____________________________，作用是____________________________________
(3)装置D中加入的试剂是________，作用是___________________________________
(4)实验时，装置C中应观察到的现象是_______________________________________
【课后作业】
1、下列溶液或用品中：
①澄清石灰水；②H2S溶液；③酸性KMnO4溶液；④溴水；⑤Ba(NO3)2溶液；⑥品红溶液；⑦湿润的蓝色石蕊试纸。不能区别SO2和CO2气体的是(　　)
A．①⑦ B．①⑤⑦
C．②③④⑤⑥ D．①⑤
2、能够用于鉴别二氧化硫和二氧化碳的溶液是(　　)
A．澄清石灰水 B．品红溶液
C．紫色石蕊溶液 D．氯化钡溶液
3、下列溶液不能鉴别二氧化硫和二氧化碳气体的是(　　)
A．酸性高锰酸钾溶液 B．品红溶液
C．氢硫酸溶液 D．氢氧化钡溶液
4、为了除去混入二氧化碳中的二氧化硫和氧气，下列试剂的使用顺序正确的是(　　)
①饱和Na2CO3溶液；②饱和NaHCO3溶液；③浓硫酸；④灼热的铜网；⑤碱石灰
A．①③④ B．②③④
C．②①③ D．③④⑤
5、为了除去二氧化碳气体中的二氧化硫气体，下列仪器和药品组合合理的是(　　)
仪器：①洗气瓶，②干燥管；药品：③固态生石灰，④苏打溶液，⑤小苏打溶液。
A．①⑤ B．②⑤ C．①③ D．①④
6、检验CO2中是否混有SO2气体，可采用的方法是(　　)
A．先通过NaOH溶液，再通过品红溶液，若品红溶液褪色，则说明混有SO2气体
B．通过澄清石灰水，若变浑浊，则说明混有SO2气体
C．先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水，若变浑浊，则说明有SO2气体
D．通过酸性KMnO4溶液，若溶液褪色，则说明混有SO2气体
7、CO2气体中含有少量SO2，欲得到纯净、干燥的CO2，通过如图所示的洗气瓶，①②两瓶中所装的试剂应该是(　　)
A．①NaOH溶液；②浓硫酸 B．①浓硫酸；②NaOH溶液
C．①饱和NaHCO3；②浓硫酸 D．①浓硫酸；②Na2CO3溶液
8、将足量的甲和乙组成的混合气体通入丙溶液中，一定能产生沉淀的是(　　)
选项 甲 乙 丙
A Cl2 SO2 氯化钡溶液
B HCl CO2 石灰水
C CO2 SO2 石灰水
D CO2 Cl2 氯化钙溶液
9、如图所示是一套检验气体性质的实验装置。向装置中缓慢通入气体X，若关闭活塞，则品红溶液无变化而澄清的石灰水变浑浊；若打开活塞，则品红溶液褪色。据此判断气体X和洗气瓶内溶液Y分别可能为(　　)
① ② ③ ④
X SO2 H2S CO2 Cl2
Y 饱和的NaHCO3溶液 浓硫酸 Na2SO3溶液 Na2CO3溶液
A．①④ B．①②
C．②③ D．③④
10、现有混有少量SO2杂质的CO2气体，请选用适当的实验装置，收集纯净干燥的CO2气体。
(1)要达到实验目的，按气流从左到右，各接口连接顺序正确的是________
A．dcabh　　 B．efabg C．feabg
(2)本实验除去SO2的原理是利用SO2的________
A．氧化性 B．漂白性 C．还原性 D．酸性
(3)SO2与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式是______________________
11、某无色气体A中可能含有H2S、SO2、CO2、HCl气体中的一种或几种
(1)将此气体通入氯水后溶液变得无色透明(已知H2S＋Cl2===S＋2HCl　2H2S＋SO2===3S＋2H2O)
(2)将得到的溶液分为两份：
①其中一份取出少量在试管中加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，出现白色沉淀
②另一份取出少量加入用硝酸酸化的AgNO3溶液，也得到白色沉淀
请回答：
(1)气体A中肯定含有的气体是________
(2)气体A中肯定不存在的气体是________，理由是____________________________________
(3)气体A中可能存在的气体是________________________________________
【SO2和CO2性质的比较与鉴别】答案
【对点训练1】
1、D。解析：SO2与澄清石灰水反应生成白色沉淀CaSO3，A正确；SO2与BaO反应，生成BaSO3，B正确；SO2与水反应生成H2SO3，C正确；SO2具有还原性，Na2O2具有强氧化性，因此SO2和Na2O2发生氧化还原反应生成Na2SO4，D错误。
2、A。解析：二氧化硫有毒，二氧化碳无毒，A项错误；二氧化硫和二氧化碳均能与澄清石灰水反应产生白色沉淀，B项正确；二氧化硫具有漂白性，但是不能漂白石蕊溶液，C项正确；二氧化硫具有漂白性，可以使品红溶液褪色，氯气溶于水生成的次氯酸具有漂白性，也能使品红溶液褪色，D项正确。
【对点训练2】
1、C。解析：SO2和CO2都是酸性气体，都能使澄清石灰水变浑浊，但SO2气体具有漂白性、还原性和氧化性，②⑤中通入SO2有遇空气变红棕色的气体生成，且⑤中还有白色沉淀生成，只有①不能鉴别二者。
2、D。解析：二氧化硫能使品红溶液褪色，二氧化碳不能使品红溶液褪色，品红溶液可检验二氧化硫，而不能检验二氧化碳的存在； 二氧化硫和二氧化碳都能与氢氧化钠溶液、澄清石灰水反应；二氧化硫被酸性高锰酸钾溶液吸收后，再通过澄清石灰水，若有白色沉淀，说明一定含有二氧化碳。
【对点训练3】
1、猜想3：气体为CO2和SO2的混合气体
(1)B　(2)验证混合气体中是否含有SO2
(3)验证混合气体中是否含有CO2
(4)CO2和SO2的混合气体
解析：回忆学过的能使澄清石灰水先变浑浊，又变澄清的气体，只有CO2和SO2，所以提出的猜想是：①气体为CO2；②气体为SO2；③气体为CO2和SO2的混合气体。要验证气体的成分，必须先验证SO2是否存在，并除尽，再验证CO2气体的存在，因为SO2的存在对CO2的验证有干扰。
2、(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(写褪色不正确)
解析：检验SO2用品红溶液，吸收SO2用酸性KMnO4溶液，检验CO2用澄清石灰水；在检验CO2之前，必须除尽SO2，因为SO2也能使澄清石灰水变浑浊。装置C的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽，所以酸性KMnO4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。
【课后作业】
1、A。解析：SO2和CO2都属于酸性氧化物，与澄清石灰水反应分别生成CaSO3和CaCO3白色沉淀，两者均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，所以①⑦不能用来区别SO2和CO2。SO2具有氧化性，能将H2S氧化生成单质硫(有淡黄色沉淀生成)；SO2具有还原性，能被酸性KMnO4溶液和溴水氧化(溶液褪色)，能和Ba(NO3)2溶液反应生成BaSO4沉淀；SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，而CO2没有这些性质。所以可以用②③④⑤⑥来区分SO2和CO2，A正确。
2、B。解析：二氧化硫、二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，二氧化硫、二氧化碳与水反应的产物都能使紫色石蕊溶液变红，二氧化硫、二氧化碳都不与氯化钡溶液反应，选项A、C、D错误。
3、D。解析：二氧化硫和二氧化碳都能与氢氧化钡溶液反应生成白色沉淀，继续通入二氧化硫或二氧化碳，白色沉淀溶解，氢氧化钡溶液不能鉴别二氧化硫和二氧化碳。
4、B。解析：因为亚硫酸酸性较碳酸强，故饱和碳酸氢钠溶液可以除去SO2，加热时Cu与O2生成CuO，故灼热铜网用于除O2，浓硫酸与CO2不反应，可除水蒸气。
5、A。解析：洗气瓶盛放液态试剂，干燥管盛放固态试剂；二氧化硫既能与碳酸氢钠溶液反应，又能与碳酸钠溶液反应；二氧化碳只能与碳酸钠溶液反应，不能与碳酸氢钠溶液反应。
6、D。解析：SO2和CO2通过NaOH溶液均发生反应：2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O,2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，再通过品红溶液不能检测到SO2，A错误；SO2和CO2通过澄清石灰水都会产生白色沉淀，B错误；SO2和CO2通过NaOH溶液都可能被吸收完全，也可能均过量，再通过澄清石灰水，若变浑浊，也不能确定混有SO2，C错误；SO2具有还原性，通过酸性KMnO4溶液，溶液褪色，则说明混有SO2气体，因为CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色，D正确。
7、C。解析：CO2和SO2都是酸性氧化物，通过NaOH溶液，全部被吸收，无法得到CO2，A、B错误；亚硫酸的酸性强于碳酸，SO2与饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，然后利用浓硫酸的吸水性干燥CO2，C正确；碳酸钠与CO2反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，会吸收CO2，D错误。
8、A。解析：在溶液中Cl2可将SO2氧化为SO，进而与BaCl2反应生成硫酸钡沉淀，将足量的甲和乙组成的混合气体通入丙溶液中，一定能产生沉淀，A符合题意；若HCl过量，则没有沉淀，B不符合题意；足量的CO2和SO2组成的混合气体通入丙溶液中，若CO2、SO2过量，则没有沉淀，C不符合题意；足量CO2和Cl2通入丙溶液中无沉淀生成，D不符合题意。
9、A。解析：SO2、氯水均具有漂白性，且均与NaHCO3溶液、Na2CO3溶液反应生成CO2，A项正确。
10、(1)B　
(2)C
(3)5SO2＋2MnO4－＋2H2O===5SO42－＋2Mn2＋＋4H＋
解析：根据题中所给装置，应将混有少量SO2杂质的CO2气体通过酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，然后用浓硫酸干燥，最后用向上排空气法收集干燥的二氧化碳。
(1)要达到实验目的，按气流从左到右，各接口连接顺序正确的是efabg，选B。
(2)本实验除去SO2的原理是利用SO2的还原性。
(3)SO2与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式是5SO2＋2MnO4－＋2H2O===5SO42－＋2Mn2＋＋4H＋
11、(1)SO2　
(2)H2S　H2S与SO2不共存、H2S能被Cl2氧化成S，使溶液变浑浊　
(3)CO2、HCl
解析：氯水为黄绿色，将气体A通入氯水中得无色透明溶液，说明气体中一定有SO2，因为SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4；一定无H2S，因为2H2S＋SO2===3S＋2H2O，SO2和H2S不共存；向溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀，进一步证明有SO2气体；另一份中加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，不能说明一定有HCl，因为氯水中存在Cl－，且SO2与Cl2、H2O反应也生成了HCl。
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