硫及其化合物的相互转化 -高考化学二轮复习

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硫及其化合物的相互转化 -高考化学二轮复习

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硫及其化合物的相互转化
1.通过完成不同价态、不同类别含硫物质的转化关系,进一步提升从价、类不同视角探究物质性质的学科素养(重点)。
2.了解SO2的测定及治理。
3.了解几种常考陌生含硫化合物的性质及制备(难点)。
复习目标
考点一 硫及其化合物的相互转化
考点二 SO2对环境的影响及治理
内容索引
考点三 陌生含硫化合物的制备
1.在下面空白处,将S、FeS、SO2、Na2SO3、NaHSO3、SO3、H2SO4等物质的相互转化建构成一张关系图。
考点一 硫及其化合物的相互转化
答案 
2.按要求用化学方程式实现不同价态含硫物质的转化(溯源教材人教必修第二册P8)
(1)写出由FeS2(黄铁矿)转化为SO3的化学方程式:
①     ,
②     。
4FeS2+11O2 8SO2+2Fe2O3
2SO2+O2 2SO3
(2)写出H2S S SO2 H2SO4每步反应的化学方程式:
①     ,
②     ,
③     。
2H2S+O2(不足) 2S+2H2O(或2H2S+SO2===3S+2H2O)
S+O2 SO2
SO2+H2O2===H2SO4(或2SO2+O2+2H2O===2H2SO4)
3.写出实现+4价硫不同类别物质之间转化的试剂和条件:      。
答案 
一、“价—类”二维图中含硫物质的转化
1.(2025·长春十一中模拟)硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法错误的是
A.硫在过量的氧气中燃烧只能生成X,不可能生成Y
B.X通入BaCl2溶液中,不会有白色沉淀生成
C.H2S与X反应的还原产物和氧化产物的物质的量之比为1∶2
D.N可由其相应单质在加热条件下化合生成
√
硫在过量氧气中燃烧只能生成SO2,不可能生成SO3,A正确;
X是SO2,SO2与溶液中的水反应生成H2SO3,由于盐酸的酸性大于亚硫酸的酸性,则SO2通入BaCl2溶液中,不会与BaCl2发生反应产生白色沉淀,B正确;
H2S与SO2发生的反应为2H2S+SO2===3S+2H2O,SO2中的+4价硫得到电子被还原为S,SO2作氧化剂;H2S中的-2价硫失去电子被氧化产生S,H2S作还原剂,则还原产物和氧化产物的物质的量之比为1∶2,C正确;
由图中元素的化合价及物质类别可知,M为CuSO4,CuSO4溶液与H2S反应生成的盐N为CuS,S单质的氧化性较弱,S与Cu在加热条件下化合只能生成Cu2S,不能生成CuS,D错误。
二、不同类别物质的转化与物质推断
2.(2025·郑州模拟)已知M是一种常见酸的浓溶液,可使蔗糖变黑,Y是一种单质,构成Y的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍。它们之间的转化关系如图所示(反应条件及部分产物已略去)。下列说法正确的是
A.M与Y反应中,M起氧化作用
B.金属钠着火可以用X扑灭
C.工业上,2 mol W和足量O2充分反应,
可得到2 mol Z
D.工业上用水吸收Z制备M
√
由题中“M是一种常见酸的浓溶液,可使蔗糖变黑”判断M是浓H2SO4,“构成Y的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍”,Y为C,结合图中转化关系,推断出W为SO2,X为CO2或H2O,Z为SO3,据此分析解题。C与浓硫酸反应时,浓硫酸中的S从+6价变为SO2中的+4价,浓硫酸起氧化作用,A正确;
钠可与CO2、H2O反应,金属钠着火应用专用灭火剂或干砂灭火,B错误;
工业上用98.3%的硫酸吸收SO3制备H2SO4,D错误。
三、含硫物质的转化及机理分析
3.(2025·北京丰台模拟)在光照条件下,空气中的二氧化硫在二氧化钛颗粒物表面发生催化氧化生成硫酸气溶胶,下列说法不正确的是
A.TiO2受到光激发产生的空穴(h+)带正电,
能将H2O氧化成·OH
B.SO2在TiO2颗粒物表面形成S有多种途
径,其中一种为SO2+2·OH===S+2H+
C.上述形成硫酸气溶胶的总反应为2SO2+O2
+2H2O 2S+4H+
D.空气的湿度越大,硫酸气溶胶的形成速率越快
√
观察可知,TiO2受到光激发产生的空穴(h+)带正电,H2O中氧元素为-2价,具有还原性,空穴(h+)能将H2O氧化成·OH,A正确;
从图中反应过程可以看出,SO2在TiO2颗粒物表面形成S有多种途径,其中一种途径中·OH具有强氧化性,能将SO2氧化,根据得失电子守恒和原子守恒可得反应为SO2+2·OH===S+2H+,B正确;
由图中整个反应过程可知,二氧化硫、氧气和水在TiO2作催化剂、光照的条件下反应生成硫酸根离子和氢离子,总反应为2SO2+O2+2H2O 2S+4H+,C正确;
空气中湿度大时,水的含量高,可能会稀释反应体系中的反应物浓度,导致硫酸气溶胶的形成速率减慢,D错误。
四、不同价态硫元素转化关系实验探究
4.(2025·广东湛江模拟)某兴趣小组利用如图装置探究硫及其化合物的相互转化,下列说法正确的是
A.Ⅰ的试管内的反应,只体现Na2S2O3的还原性
B.Ⅱ的试管内的石蕊溶液先变红后褪色,体现SO2的漂白性
C.只有Ⅲ的试管中会出现浑浊现象
D.Ⅳ中加入用盐酸酸化的氯化钡溶液,产生白色沉淀
√
Ⅰ的试管内的反应:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,为歧化反应,体现Na2S2O3的还原性和氧化性,A不正确;
SO2不能漂白酸碱指示剂,石蕊溶液会变红但不会褪色,B不正确;
Ⅲ中可能发生反应:2Na2S+3SO2===3S↓+2Na2SO3,Ⅰ和Ⅲ的试管中,都会出现浑浊现象,C不正确;
酸性KMnO4溶液可以将SO2氧化成S,加入用盐酸酸化的氯化钡溶液,会产生白色沉淀,D正确。
1.来源: 的燃烧及 的冶炼等。
2.危害:危害人体健康,形成 (pH小于 )。
石油和煤
含硫矿物
酸雨
5.6
3.硫酸型酸雨的形成过程(如图)。
写出图中序号所示的化学方程式:
① ;② ;
③ ; ④ 。
2SO2+O2 2SO3
SO2+H2O H2SO3
SO3+H2O===H2SO4
2H2SO3+O2===2H2SO4
考点二 SO2对环境的影响及治理
4.二氧化硫尾气处理的常用方法
方法一:氨水脱硫法,该法使用雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收。
写出氨水吸收过量SO2的化学方程式:        。
方法二:钠碱循环法,第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2,第二步是加热吸收溶液,可得到含高浓度SO2的水蒸气副产品。用化学方程式表示上述两步反应:
第一步:     ,
第二步:      。
SO2+NH3·H2O===NH4HSO3
Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3
2NaHSO3 Na2SO3+SO2↑+H2O
方法三:双碱脱硫法,先用烧碱吸收SO2,再利用CaO使NaOH碱液再生
循环使用,即NaOH溶液 Na2SO3溶液。CaO在水中存在如下转化:
CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq),从平衡移动的角度,简述过程②中NaOH再生的原理:_________________________________
______________________________________________________。
S与Ca2+生成CaSO3沉淀,使
Ca(OH)2沉淀溶解平衡正向移动,c(OH-)增大,有NaOH生成
方法四:石灰石 石膏法(溯源教材鲁科必修第一册P108T11)
我国大、中型火电厂的脱硫系统大多采用石灰石 石膏法工艺,基本流程如图。
(1)流程图中涉及的主要反应的化学方程式:
     、
     、
     。
思考:燃煤固硫能否减少全球气候变暖?促进碳中和?
SO2+CaCO3===CO2+CaSO3
2CaSO3+O2===2CaSO4
CaSO4+2H2O===CaSO4·2H2O
(2)研究发现:pH和温度会对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响。
①当烟气通入速度一定时,石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图所示,当石灰石浆液pH>5.7时,脱硫效率降低的原因可能是___________
_________________________________________。
②燃煤烟气通入石灰石浆液时的温度不宜过高的原因是______________
_____________。
pH增大,
石灰石的溶解度减小,减慢了与SO2的反应
温度升高,SO2
的溶解度减小
SO2含量的测定
1.某探究小组利用下列方法测定空气中二氧化硫的含量。
方案Ⅰ:用如图装置测定SO2的含量。
(1)①装置中导管末端连接一个多孔球泡,其作用是__________________
__________________________。
②该装置中SO2与碘(I2)溶液发生反应的化学方程式为_________________
____________。
增大接触面积,加快
吸收速率,使SO2被充分吸收
SO2+I2+2H2O===
H2SO4+2HI
③若空气流速为V L·min-1,当SO2与碘(I2)溶液恰好完全反应时,耗时10 min,则该空气样品中SO2的含量是     mg·L-1(用含V的最简表达式表示)。
当SO2与碘(I2)溶液恰好完全反应时,消耗二氧化硫的物质的量为0.1 L×0.1 mol·L-1=0.01 mol;若空气流速为V L·min-1,耗时10 min,则该空气样品中SO2的含量是= mg·L-1。
方案Ⅱ:设计如下实验流程测定44.8 L(标准状况下)混合气体中SO2的体积分数。
(2)①W溶液可以是  (填字母)。
A.H2O2溶液
B.KMnO4溶液(硫酸酸化)
C.溴水
D.稀硫酸
AC
固体为硫酸钡,所以W具有氧化性,能把二氧化硫氧化为硫酸,由于酸性KMnO4溶液中含有硫酸, W溶液可以是H2O2溶液或溴水。
②该混合气体中二氧化硫的体积分数为       (用含m的代数式表示)。
×100%
根据SO2~BaSO4,该混合气体中二氧化硫的体积分数为
×100%= ×100%。
2.(2025·广州模拟)利用下列实验装置(加热装置省略)测定葡萄酒中SO2的含量,将葡萄酒中的SO2吹到H2O2溶液中,用NaOH标准溶液滴定反应后Ⅱ中的溶液。下列说法正确的是
A.Ⅰ中加入稀硫酸,目的是利用
其氧化性
B.SO2进入Ⅱ中与H2O2反应,体现
SO2的还原性
C.利用NaOH标准溶液滴定Ⅱ中未反应完的H2O2,测SO2的含量
D.若Ⅲ中溶液颜色变浅,则测得的SO2含量偏高
√
Ⅰ中加入稀硫酸,目的是利用其酸性,促进二氧化硫逸出,A错误;
SO2进入Ⅱ中与H2O2反应,被氧化为硫酸,体现SO2的还原性,B正确;
利用NaOH标准溶液滴定Ⅱ中生成的硫酸,从而测SO2的含量,C错误;
若Ⅲ中溶液颜色变浅,说明二氧化硫没有全部氧化为硫酸,有一部分进入到Ⅲ中,则测得的SO2含量偏低,D错误。
3.(2025·温州模拟)利用“煅烧—碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验过程如下:已知:①预先向A中滴入适量B,再持续通入混合气(忽略O2),根据A的颜色变化,控制B滴入,直至滴定终点;②5I-+I+6H+===3I2+3H2O、SO2+I2+2H2O===S+4H++2I-。下列说法正确的是
A.钢铁粉末煅烧的目的是使S转化成SO2、SO3
B.据B中c(KIO3)与所耗标准液的体积(V),得n(S)
C.滴定结束后,A中pH增大
D.滴定终点,A中蓝色褪去
√
钢铁粉末在氧气中煅烧,硫转化为SO2;将SO2通入盐酸酸化的淀粉溶液A(预先滴入碱性的碘化钾和碘酸钾标准液B,酸性条件下:5I-+I+6H+===3I2+3H2O,生成的碘单质使淀粉显蓝色);SO2通过反应:SO2+I2+2H2O===S+4H++2I-将碘单质还原为碘离子,导致蓝色变浅;持续滴加B,I与I-再发生反应生成I2,直至滴定终点(溶液变为稳定的蓝色,且半分钟内不褪色)。结合B中碘酸钾的浓度和标准液的体积,计算钢铁中硫的物质的量及含量。钢铁中硫煅烧时,S与O2反应生成SO2,不能生成SO3,A错误;
根据化学方程式:5I-+I+6H+===3I2+3H2O,1 mol I与5 mol I-反应生成3 mol I2,SO2与I2进一步反应:SO2+I2+2H2O===S+4H++2I-,每3 mol SO2(对应3 mol的S)消耗1 mol I,因此,硫的物质的量n(S)=
3c(I)V,B正确;
SO2与I2反应生成H+(1 mol SO2生成4 mol H+),滴定反应消耗H+(1 mol
I消耗6 mol H+)。结合定量关系3 mol SO2~1 mol I,3 mol SO2反应则会生成12 mol H+,消耗1 mol I时消耗6 mol H+,即相当于生成6 mol H+,故A中pH减小,C错误;
淀粉遇I2显蓝色,即SO2反应完全后,溶液淡蓝色消退,继续滴加标准液B,过量的I与I-反应生成I2,溶液变为稳定的蓝色,且半分钟内不褪色,即为滴定终点,D错误。
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几种硫的复杂含氧酸盐
(1)硫代硫酸钠(Na2S2O3) 俗名大苏打,它是无色透明的晶体,易溶于水,溶于水后溶液呈碱性。它受热、遇酸易分解,其与酸反应的离子方程式:S2+2H+===S↓+SO2↑+H2O。它具有较强的还原性,可用作分析试剂及鞣革还原剂。
(2)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)能溶于冷水,在热水中分解,不溶于乙醇。其水溶液有很强的还原性,在碱性介质中较稳定,在空气中易被氧化。
(3)焦亚硫酸钠(Na2S2O5) 具有还原性,温度高于150 ℃易分解,在食品加工中常作防腐剂、漂白剂、疏松剂。
(4)过二硫酸钠(Na2S2O8)中S元素的化合价是+6价,其阴离子S2结构中含有1个过氧键(—O—O—),性质与过氧化氢相似,具有氧化性,是一种强氧化剂。
考点三 陌生含硫化合物的制备
1.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是一种强还原剂,广泛用于纺织工业。某种Na2S2O4的生产工艺流程如图所示,若在实验室模拟该工艺流程,下列说法正确的是
A.可用银氨溶液鉴别甲酸中是否含有甲醛
B.NaCl的溶解度大于Na2S2O4·2H2O的溶解度
C.过滤操作中需要用的玻璃仪器只有漏斗、烧杯
D.由溶液A制备Na2S2O4溶液过程中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
√
甲酸和甲醛都含有 结构,不能用银氨溶液鉴别,A错误;
过滤操作中需要用的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒,C错误。
2.(2025·合肥模拟)硫代硫酸钠(Na2S2O3)的制备和应用相关流程如图所示。下列离子方程式书写正确的是
A.用Na2S2O3测定碘单质的含量时生成Na2S4O6,其离子方程式为
I2+2S2===2I-+S4
B.向Na2S2O3溶液中加入稀硫酸:3S2+2H+===4S↓+2S+H2O
C.反应③:Ag++2S2=== [Ag(S2O3)2]3-
D.反应①:C+2HS===2S+CO2↑+H2O
√
向Na2S2O3溶液中加入稀硫酸生成S、SO2和H2O,其离子方程式为2H++S2===H2O+S↓+SO2↑,故B错误;
反应③是Na2S2O3和AgBr反应生成Na3[Ag(S2O3)2],AgBr不溶于水,不能写成离子形式,故C错误;
HS的酸性弱于H2CO3,正确的离子方程式为C+HS===HC+S,故D错误。
3.硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用作分析试剂及鞣革还原剂。它受热、遇酸易分解。工业上可用反应2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3
+CO2制得。实验室模拟该工业过程的装置如图所示。
回答下列问题:
(1)b中反应的化学方程式为_______________________________________
___________,c中试剂为          。
(2)反应开始后,c中先有浑浊产生,后又变澄清。此浑浊物是______(写化学式)。
Na2SO3+H2SO4(浓)===SO2↑+H2O+Na2SO4
(合理即可)
Na2S和Na2CO3的混合溶液
S
(3)d中的试剂为     。
(4)实验中要控制SO2生成速率,可以采取的措施有___________________
________________________________(写两条)。
(5)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的SO2不能过量,原因是
        。
NaOH溶液(合理即可)
控制反应温度、调节
酸的滴加速率(或调节酸的浓度等)
若SO2过量,溶液显酸性,产物分解
4.过二硫酸钠(Na2S2O8)也叫做高硫酸钠,可用于废气处理及有害物质氧化降解。用过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]溶液和一定浓度的NaOH溶液混合可制得Na2S2O8晶体,同时还会放出氨气。
某化学兴趣小组在实验室模拟制备Na2S2O8晶体(装置如图所示)。
已知:反应过程中发生的副反应为2NH3+3Na2S2O8+ 6NaOH 6Na2SO4 +6H2O+N2。
(1)反应过程中持续通入N2的目的是________________________________
_________________。
将三颈烧瓶中产生的NH3及时排出,
减少副反应的发生
(2)过二硫酸盐的性质及应用。
①过二硫酸可以看成是过氧化氢中的两个氢原子被硫酸(HSO3—OH)中的磺酸基(—SO3H)取代的产物。Na2S2O8溶于水中,会发生一定程度的水解,生成一种盐和另一种常温下为液态且具有强氧化性的物质,写出它们的化学式:     、    。
NaHSO4
H2O2
②过二硫酸铵可用于检验废水中的Cr3+是否超标,如果超标,溶液会变成橙色(Cr2O) ,写出该反应的离子方程式:______________________
_____________________。
2Cr3++3S2+7H2O===
6S+Cr2+14H+
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