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第4讲 含硫化合物的转化及应用
2024届高考化学一轮复习
第四章 化工生产中的重要非金属元素
考点一　硫及其化合物的相互转化
考点二　实验探究不同价态含硫物质的转化
链接高考
本节目录
1. 硫及其重要化合物的“价—类”二维图
(1)从物质类别和硫元素化合价两个维度,总结、归纳硫及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。
考点一　硫及其化合物的相互转化
(2)图示应用
根据上图中物质的转化关系,写出相应的化学方程式。
①　 ;
②　 ;
③　 ;
④　 ;
⑤　 ;
⑥　 ;
⑦　 ;
2H2S+O2(少量) 2S+2H2O
S+O2 SO2
SO2+2H2S =3S+2H2O
2SO2+O2 2SO3
SO3+H2O =H2SO4
H2SO4+2NaOH =Na2SO4+2H2O
2SO2+O2+2H2O =2H2SO4
⑧
　 ;
⑨　 ;
⑩　 ;
;
　。
2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+SO2↑+2H2O
2H2SO3+O2 =2H2SO4
2Na2SO3+O2 =2Na2SO4
SO2+H2O H2SO3
H2SO3+2NaOH =Na2SO3+2H2O
2. 含硫物质之间发生转化的规律
(1)当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降。例如
H2 O2 O3
(2)相邻价态的微粒不发生氧化还原反应
如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
(3)含硫物质的连续氧化
1.图是硫元素的价态与含硫元素物质类别的“价—类”二维图,其中b、c、d、e分子中只含有一个硫原子,下列说法错误的是 (　 )
A.物质j和物质e发生反应生成物质a
B.物质b既有氧化性又有还原性
C.物质d的浓溶液具有脱水性
D.物质f一定可以与物质q发生氧化还原反应
D
随堂训练
[解析]物质j和物质e分别是H2S和H2SO3,二者发
生氧化还原反应生成S(a),A正确;
物质b是SO2,S元素显+4价,处于硫元素的中间
价态,既有氧化性又有还原性,B正确;
物质d是H2SO4,浓硫酸具有脱水性,能使蔗糖等
有机物脱水碳化,C正确;
物质f和物质q分别为硫酸盐或硫酸氢盐、硫化物,如Na2SO4和Na2S不能发生氧化还原反应,D错误。
2.化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索,可表示为“价—类”二维图。图是硫元素的“价—类”二维图。
(1)X是　　　　(填化学式)。
(2)可选取Y的浓溶液和Cu反应来制备
SO2,该反应原理是
(填化学方程
式); 将SO2排入大气中会引起　　　　。
[解析] (1)由图可知,X中S元素化合价处于最低价,则为氢化物H2S。
(2)由图可知,Y为S呈+6价的酸,应为H2SO4,浓H2SO4和Cu反应制备SO2的反应为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O;将SO2排入大气中会引起硫酸型酸雨。
H2S
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2 ↑+2H2O
酸雨
(3)Na2S2O5是一种食品添加剂,其应与图中　　　　　(填化学式)在同一位置,因其具有　　　　(填“氧化性”或“还原性”)导致Na2S2O5中不可避免地存在Na2SO4。实验室中检验S的常用方法是　 　。
[解析] Na2S2O5中硫元素的化合价为+4价,属于盐,故Na2S2O5与Na2SO3位置相同;Na2S2O5转变成Na2SO4时S元素化合价升高,Na2S2O5作还原剂,具有还原性。
Na2SO3　 　
还原性
取适量样品,先加稀盐酸,无明显现象,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生,说明含有S
(4)硫元素还有一种常见的价态-1价,如硫铁矿(主要成分为FeS2)中的硫元素。FeS2可以与Fe2(SO4)3溶液发生反应:7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O= 15FeSO4+8H2SO4。
①该反应中的氧化剂是　 (填化学式)。
②向反应后的溶液中通入空气就能使Fe2(SO4)3 溶液再生,写出再生反应的离子方程式: 　　　　　　 　　　　。
[解析] ①该反应中,Fe元素的化合价由+3价降到+2价,故氧化剂是Fe2(SO4)3。
②Fe2(SO4)3溶液再生,即FeSO4转化为Fe2(SO4)3,通入空气,使Fe2+被O2氧化为Fe3+,其反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+ =4Fe3++2H2O。
Fe2(SO4)3
4Fe2++O2+4H+ =4Fe3++2H2O
1. 理论依据
(1)硫元素常见的化合价有-2、0、　　　和　 , 可以通过　 　　　反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
(2)利用　　　　,可将硫元素从低价态转化到高价态;利用　　　　,可将硫元素从高价态转化为低价态。
+4
+6
氧化还原
氧化剂
还原剂
考点二　实验探究不同价态含硫物质的转化
2. 含硫物质实验设计举例
转化目标 (价态变化) 转化前的 含硫物质 选择试剂 (氧化剂或还原剂) 转化后的 含硫物质 预期现象
-2→0 Na2S溶液 氯水 　　　 出现淡黄色浑浊
0→-2 S 铜 　　　 剧烈反应,产生黑色固体
0→+4 S 空气 　　　 淡蓝色火焰,产生刺激性气味气体
+4→0 SO2水溶液 Na2S溶液 　　　 出现淡黄色浑浊
+4→+6 SO2水溶液 氯水 　　　 滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀
+6→+4 浓硫酸 铜 　　　 加热产生使品红褪色的无色、刺激性气味气体
S
Cu2S
SO2
S
H2SO4
SO2
1.探究Na2S溶液的性质,进行如下实验。(已知:H2S的Ka1≈1.3×10-7)
下列分析或解释正确的是 (　 )
A.Na2S溶液呈碱性:S2-+2H2O 2OH-+H2S
B.实验Ⅰ、Ⅱ的现象说明SO2的氧化性强于O2
C.两个实验中,通入气体后,试管中溶液的pH均降低
D.实验Ⅰ中,Na2S溶液能促进SO2气体的溶解
实验 装置 气体a 现象
Ⅰ SO2 　溶液立即变黄,产生乳白色沉淀
Ⅱ O2 　一段时间后,溶液略显浑浊
D
随堂训练
[解析] Na2S是强碱弱酸盐,S2-分步发生水解而使溶液呈碱性:S2-+H2O HS-+OH-,A错误;
SO2的水溶液显酸性,实验Ⅰ、Ⅱ的溶液酸碱性不同,不能比较SO2和O2的氧化性强弱,B错误;
实验Ⅰ中随着通入SO2增多,溶液的碱性减弱,pH减小,实验Ⅱ中Na2S溶液和O2反应生成S和NaOH,最终溶液的碱性增强,pH增大,C错误;
Na2S溶液呈碱性,SO2水溶液呈酸性,实验Ⅰ中反应迅速,Na2S溶液能促进SO2气体的溶解,D正确。
2. [2022·北京丰台区期末] 实验室中探究
不同价态硫元素之间的转化。
(1)A中发生反应的化学方程式为
　　　　　　　　 　　　　　　　　　。
(2)B中的现象是　　　　　　　。
(3)C中的现象是　 , Na2S在反应中作　　　　剂。
(4)D中氯水褪色,此反应中硫元素的化合价由　　转化为　　;甲认为可以补充一个实验进一步证明硫元素的价态转化,实验方案和现象为取D中褪色后的溶液于试管中,　　　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　。
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+ 2H2O
品红溶液褪色
有淡黄色沉淀生成
还原
+4
+6
向其中加入BaCl2溶液(可以不加“盐酸酸化”),有白色沉淀生成
[解析]装置A中Cu与浓硫酸加热生成CuSO4、SO2和H2O,SO2气体通过导管进入B中品红溶液,由于SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色;SO2通入Na2S溶液,发生氧化还原反应生成单质硫,产生淡黄色固体;SO2通入氯水中,发生氧化还原反应:SO2+Cl2+2H2O =H2SO4+2HCl,氯水褪色;装置E中NaOH溶液用于吸收SO2尾气,防止污染环境。
(5)E的作用是　 ,
离子方程式为　 。
(6)上述实验体现SO2的性质有　　　
　　　　　　　
(任填写2项即可)。
吸收SO2尾气,防止污染环境
SO2 + 2OH- =S+H2O
漂白性、
氧化性、还原性、酸性氧化物的通性
+6
1.下列说法中不正确的是 (　 )
A.[2021·浙江卷] 工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫
B.[2021·广东卷] SO2通入酸性KMnO4溶液中:5SO2+2Mn+2H2O= 5S+4H++2Mn2+
C.[2021·山东卷] 向NaHSO3溶液中滴加氢硫酸,产生淡黄色沉淀,证明HS具有氧化性
D.[2022·浙江卷] 接触法制硫酸时,煅烧黄铁矿以得到三氧化硫
D
[解析]接触法制硫酸时,煅烧黄铁矿只能得到SO2,SO2在接触室经催化氧化才能转化为SO3,D错误。
链接高考
2. [2021·辽宁卷] 含S元素的某钠盐a能发生如图转化。下列说法错误的是(　 )
A.a可能为正盐,也可能为酸式盐
B.c为不溶于盐酸的白色沉淀
C.d为含极性键的非极性分子
D.反应②中还可能生成淡黄色沉淀
C
[解析] 由题干信息可知,盐a与足量的稀盐酸反应产生刺激性气味气体d,d能使KMnO4溶液褪色,故d为SO2,则盐a可能为Na2SO3、NaHSO3或Na2S2O3等,盐a与足量Cl2反应后生成S,S与BaCl2溶液反应得到沉淀c,故c为BaSO4。
由分析可知,盐a可能为Na2SO3或NaHSO3等,故a可能为正盐,也可能为酸式盐,A项正确;
由分析可知,c为BaSO4,故c为不溶于盐酸的白色沉淀,B项正确;
由分析可知,d为SO2,由SO2易溶于水并根据“相似相溶”原理可知,d是含有极性键的极性分子,C项错误;
由分析可知,盐a可能是Na2S2O3,此时反应②为Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S↓+
SO2↑+H2O,即反应②中可能生成淡黄色沉淀,D项正确。
3. [2021·山东卷] 工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图所示,下列说法错误的是 (　 )
A.吸收过程中有气体生成 B.结晶后母液中含有NaHCO3
C.气流干燥湿料时温度不宜过高 D.中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
B
[解析]根据工艺流程逆向分析可知,以二氧化硫和纯碱为原料,得到的结晶成分为NaHSO3,则母液为饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸,溶液呈酸性,所以加入纯碱进行中和,涉及的反应为H2SO3+2Na2CO3 =Na2SO3+2NaHCO3,NaHSO3+Na2CO3 =Na2SO3+NaHCO3,所以调节pH为8进行中和后得到Na2SO3和NaHCO3,通入二氧化硫气体进行混合吸收,此时吸收过程中发生的反应为Na2SO3+SO2+H2O =2NaHSO3↓,SO2+NaHCO3 =CO2+NaHSO3↓,此时会析出
大量NaHSO3晶体,经过滤分
离,将得到的湿料再进行气流
干燥,最终得到NaHSO3产品。
根据上述分析可知,吸收过程中有二氧化碳生成,A正确;
结晶后母液中含饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸,没有NaHCO3,假设产物中存在NaHCO3,则其会与生成的亚硫酸发生反应,且NaHCO3溶解度较低,若其残留于母液中,会使晶体不纯,假设不成立,B错误;
NaHSO3高温时易分解变质,所以气流干燥过程中温度不宜过高,C正确;
结合上述分析可知,中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3,D正确。
4. [2020·海南卷] 以黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸,应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用,减轻对环境的污染。其中一种流程如图所示。
回答问题:
(1)黄铁矿中硫元素的化合价为　　　　。
-1
[解析] 黄铁矿(主要成分FeS2)煅烧生成氧化铁和二氧化硫,高温下氧化铁用CO还原得到还原铁粉,用 K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度;二氧化硫经过一系列步骤生成硫酸,尾气中含有二氧化硫,二氧化硫用氢氧化钠溶液吸收生NaHSO3,NaHSO3加热后生成Na2S2O5。
黄铁矿的主要成分是二硫化亚铁(FeS2),其中铁元素的化合价是+2,因此硫元素的化合价为-1。
(2)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　 　。
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
[解析] 炉渣的主要成分为Fe2O3,由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2。
(3)欲得到更纯的NaHSO3,反应①应通入 (填 “过量”或“不足量”)的SO2气体。
过量
[解析] Na2SO3溶液能够与SO2反应生成NaHSO3,欲得到更纯的NaHSO3,反应①应通入过量的SO2气体。
(4)因为Na2S2O5具有　　　　 性, 导致商品Na2S2O5 中不可避免地存在Na2SO4。检验其中含有S的方法是　 　 。
还原
[解析] Na2S2O5 转化为Na2SO4的过程中S元素的化合价升高,被氧化,体现了Na2S2O5的还原性;检验其中含有S的方法是先用盐酸酸化,除去S2,再加入BaCl2溶液,观察有无白色沉淀生成,若生成白色沉淀,则证明含有S,否则没有S。
用盐酸酸化,再加BaCl2溶液
(5)一般用 K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤:称取一定量样品,用过量稀硫酸溶解,用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+。
反应式:Cr2+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
某次实验称取0.280 0 g样品,滴定时消耗浓度为0.030 00 mol·L-1的K2Cr2O7溶液25.10 mL,则样品中铁含量为　　　　%。
90.36
[解析] 称取一定量样品,用过量稀硫酸溶解,用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+,存在关系式:6Fe~6Fe2+~Cr2,滴定过程中消耗K2Cr2O7的物质的量为0.030 00 mol·
L-1×0.025 10 L=0.000 753 mol,则样品中含有的铁的物质的量为0.000 753 mol×6=
0.004 518 mol,则样品中铁含量为×100%=90.36%。
阳光总在风雨后 2024，高考加油！

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