备考2024届高考化学一轮复习分层练习第四章非金属及其化合物第5讲硫及其化合物的转化关系

第5讲硫及其化合物的转化关系1.[2023河南豫北名校联考]下列有关硫及其化合物之间转化反应的离子方程式正确的是（　B　）A.硫单质转化为S2－：4OH－＋2S△S2－＋SO32－＋H2OB.SO32－转化为HSO3－：SO32－＋H2O＋SO22HSO3－C.向Na2S2O3溶液中滴加稀硝酸：S2O32－＋2H＋S↓＋SO2↑＋H2OD.FeS与盐酸反应制备H2S：S2－＋2H＋H2S↑解析　硫单质与强碱在加热条件下反应的离子方程式为6OH－＋3S△2S2－＋SO32－＋3H2O，A错误；向含SO32－的溶液中通入二氧化硫，发生反应的离子方程式为SO32－＋H2O＋SO22HSO3－，B正确；向Na2S2O3溶液中滴加稀硝酸发生反应生成硫、NO、水和硫酸钠，反应的离子方程式为3S2O32－＋2H＋＋2NO3－3S↓＋3SO42－＋2NO↑＋H2O，C错误；FeS与盐酸反应制备H2S，反应的离子方程式为FeS＋2H＋Fe2＋＋H2S↑，D错误。2.[价类二维图][2023哈尔滨质检]物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的重要视角。部分含S物质的价类二维图如图，下列推断不正确的是（　D　）A.d的浓溶液可用于干燥c，但不可用于干燥aB.b难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2C.金属冶炼时产生的c，工业上可用于制备dD.a和c反应可生成b，氧化产物与还原产物质量之比为1∶2解析　由题图可知，d为硫酸，c为二氧化硫，b为S，a为硫化氢。浓硫酸和二氧化硫不反应，但和硫化氢反应，故浓硫酸可用于干燥SO2，但不可用于干燥H2S，A项正确；硫单质难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，B项正确；工业上可用金属冶炼时产生的二氧化硫制备硫酸，C项正确；H2S和SO2反应可生成S，硫化氢中S的化合价由－2变为0，二氧化硫中S的化合价由＋4变为0，根据得失电子守恒可知，氧化产物与还原产物质量之比为2∶1，D项错误。 3.[2024宁波检测]H2S2O8（过二硫酸）可看作H2O2分子中两个氢原子被磺酸基取代的产物，其结构为HO3S—O—O—SO3H。已知过二硫酸与水反应生成过氧化氢和硫酸。下列说法错误的是（　D　）A.过二硫酸具有强氧化性B.过二硫酸中硫元素的化合价为＋6C.Na2S2O8可作漂白剂，加热会使其漂白性失效D.可用硝酸钡溶液鉴别H2SO4溶液和H2S2O8溶液解析　由过二硫酸的结构可知，其含有过氧键，类比过氧化氢、过氧化钠可知，过二硫酸具有强氧化性，A正确。过二硫酸的过氧键中氧元素的化合价为－1，由化合物中各元素的化合价代数和为零可知，过二硫酸中硫元素的化合价为＋6，B正确。过二硫酸具有强氧化性，可作漂白剂，由于过氧键不稳定，受热时易断裂，故加热会使其漂白性失效，C正确。由于过二硫酸与水反应生成过氧化氢和硫酸，故将硝酸钡溶液分别滴入H2SO4溶液和H2S2O8溶液中均可观察到有白色沉淀生成，D错误。4.现以FeS为原料在实验室制备H2S（FeS＋H2SO4FeSO4＋H2S↑）并获得FeSO4·7H2O晶体。下列实验设计不能达到实验目的的是（　D　）A.用装置①制取H2S气体B.用装置②收集H2S气体C.用装置③滤去未反应的FeSD.用装置④将溶液蒸干制得FeSO4·7H2O晶体解析　FeS和H2SO4反应制取H2S气体，可采用“固液不加热”装置，A项正确；H2S是酸性有毒气体，密度比空气大，用装置②收集H2S气体，并用NaOH溶液吸收尾气，B项正确；FeS难溶于水，通过过滤除去未反应的FeS，C项正确；应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法制得FeSO4·7H2O晶体，同时还应该防止被氧化，D项错误。5.[2023江西南昌考试]工业上除去电石渣浆[含Ca（OH）2]上层清液中的S2－（S2－质量浓度为320mg·L－1），并制取生石膏（CaSO4·2H2O）的常用流程如图所示，其中O2常用空气代替。下列说法错误的是（　B　）A.在普通硅酸盐水泥中，常添加生石膏来调节水泥的硬化速度 B.过程Ⅰ中，氧化剂与氧化产物的物质的量之比为2∶1C.将10L上层清液中的S2－转化为SO42－，理论上共需标准状况下空气约22.4LD.过程Ⅱ中反应的离子方程式为4MnO32－＋2S2－＋9H2OS2O32－＋4Mn（OH）2↓＋10OH－解析　生石膏是硫酸钙的水合物，是水泥常用的一种添加剂，能调节水泥的硬化速度，A项正确。由题图可知，过程Ⅰ中，Mn（OH）2和O2反应生成MnO32－和H2O，反应方程式为2Mn（OH）2＋O2＋4OH－2MnO32－＋4H2O，Mn由＋2价变为＋4价，化合价升高，Mn（OH）2为还原剂，MnO32－为氧化产物；O由0价变为－2价，化合价降低，O2为氧化剂，则过程Ⅰ中，氧化剂与氧化产物的物质的量之比为1∶2，B项错误。10L上层清液中S2－的物质的量为320mg·L－1×10－3g·mg－1×10L32g·mol－1＝0.1mol，根据S2－～SO42－可知，消耗O2的物质的量为0.1mol×2＝0.2mol，空气中O2的含量约为15，则理论上共需标准状况下空气的体积约为22.4L，过程Ⅱ中，反应的离子方程式为4MnO32－＋2S2－＋9H2OS2O32－＋4Mn（OH）2↓＋10OH－，C、D项正确。6.[2021山东]工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图，下列说法错误的是（　B　）A.吸收过程中有气体生成B.结晶后母液中含有NaHCO3C.气流干燥湿料时温度不宜过高D.中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3解析　解答本题的关键是正确分析母液的成分，由结晶析出NaHSO3晶体、母液能与纯碱进行中和知，母液呈酸性，一定含有NaHSO3，由此对流程进行如下梳理：由上述分析可知吸收过程中有气体CO2生成，A项正确；母液呈酸性，不可能含有NaHCO3，B项错误；气流干燥湿料时温度不宜过高，否则NaHSO3容易发生分解，C项正确；由上述分析可知，中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3，D项正确。 7.[硫酸工业废料的再利用][2023无锡模拟]以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭等为原料，可以得到有重要应用价值的CaS、（NH4）2SO3等物质，流程如图。下列说法错误的是（　D　）A.空气的作用是作为氧化剂，O2起主要作用B.反应Ⅱ的化学方程式为SO2＋2NH3·H2O（NH4）2SO3＋H2OC.反应Ⅲ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4D.将反应Ⅱ后的溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得（NH4）2SO3·H2O解析　二氧化硫和碳酸钙在高温条件下生成CaSO3，CaSO3被氧气氧化为CaSO4，空气作氧化剂，O2起主要作用，A项正确；反应Ⅱ是二氧化硫和氨水反应生成亚硫酸铵和水，反应的化学方程式为SO2＋2NH3·H2O（NH4）2SO3＋H2O，B项正确；反应Ⅲ的化学方程式为CaSO4＋4C高温CaS＋4CO↑，CaSO4中S元素化合价降低，CaSO4是氧化剂，C元素化合价升高，C是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4，C项正确；亚硫酸铵晶体受热易分解，不能得到纯净的（NH4）2SO3·H2O，D项错误。8.[2023辽宁鞍山模拟改编]Na4S2O3和CaOCl2均属于混盐（由一种金属阳离子与两种酸根阴离子组成的盐称为混盐）。已知向Na4S2O3固体中加入足量稀硫酸时发生反应2Na4S2O3＋4H2SO44Na2SO4＋3S↓＋SO2↑＋4H2O。下列说法错误的是（　C　）A.Na4S2O3与CaOCl2的水溶液均显碱性B.1molNa4S2O3固体中共含有6mol离子C.上述反应中，每生成9.6gS时，转移0.6mol电子D.向CaOCl2中加入足量稀硫酸会有Cl2产生，其被氧化与被还原的原子数相等解析　由题意可知，Na4S2O3由Na＋、SO32－、S2－构成，SO32－、S2－水解使溶液显碱性；CaOCl2由Ca2＋、Cl－、ClO－构成，ClO－水解使溶液显碱性，A项正确。1个Na4S2O3中含有4个Na＋、1个SO32－和1个S2－，则1molNa4S2O3固体中共含有6mol离子，B项正确。反应2Na4S2O3＋4H2SO44Na2SO4＋3S↓＋SO2↑＋4H2O中，2个Na4S2O3中有2个S的化合价由－2升高为0，1个S的化合价由＋4降低为0，则生成3molS时转移4mol电子，故每产生9.6gS时转移电子的物质的量为9.6g32g·mol－1×43＝0.4mol，C项错误。向 CaOCl2中加入足量稀硫酸，Cl－、ClO－在酸性条件下发生归中反应生成氯气，其离子方程式为Cl－＋ClO－＋2H＋Cl2↑＋H2O，则其中被氧化与被还原的原子数相等，D项正确。9.为探究Na2SO3溶液的性质，在白色点滴板的a、b、c、d四个凹槽中滴入Na2SO3溶液，再分别滴加如图所示的试剂：下列对实验现象的“解释或结论”错误的是（　D　）选项实验现象解释或结论Aa中溶液褪色还原性：SO32－＞I－Bb中加硫酸后产生淡黄色沉淀SO32－和S2－在酸性条件下发生反应Cc中产生有刺激性气味的气体硫酸的酸性大于亚硫酸，发生反应SO32－＋2H＋SO2↑＋H2ODd中产生白色沉淀Na2SO3溶液已变质解析　a中反应为I2＋SO32－＋H2OSO42－＋2H＋＋2I－，还原性：SO32－＞I－，A项正确；b中反应为2S2－＋SO32－＋6H＋3S↓＋3H2O，B项正确；硫酸的酸性大于亚硫酸，发生反应SO32－＋2H＋SO2↑＋H2O，生成有刺激性气味的气体SO2，C项正确；即使Na2SO3溶液不变质，在酸性条件下，NO3－也能把SO32－氧化成SO42－，生成BaSO4白色沉淀，D项错误。10.[2024四川宜宾模拟改编]连二硫酸锰（MnS2O6，其中Mn为＋2价）是一种常用的果蔬保鲜剂，易溶于水，室温下MnS2O6溶液pH为2.8～3.5时最稳定，温度超过30℃时，MnS2O6会快速分解。某化学小组利用MnO2悬浊液与SO2气体反应制取连二硫酸锰的装置（部分夹持、加热仪器已省略）如图所示。回答下列问题：（1）装置A中盛装70％H2SO4溶液的仪器名称为　分液漏斗　，装置B的作用是　作安全瓶，防止倒吸　。（2）装置C中控制温度的方法是　冰水浴　，实验时需要向装置C中通入稍过量的SO2，目的是　调节溶液pH为2.8～3.5，使连二硫酸锰稳定存在　。 （3）装置C中反应生成等物质的量的MnS2O6和MnSO4，则反应的化学方程式为　3SO2＋2MnO2冰水浴MnS2O6＋MnSO4　，判断装置C中反应完成的现象是　MnO2悬浊液变澄清　，待反应结束后经除杂、减压蒸发浓缩、结晶可得到产品MnS2O6·nH2O。（4）称取ag产品充分加热使其分解为MnSO4，然后加水溶解，用cmol·L－1的KMnO4溶液进行滴定（Mn元素均转化为MnO2）。若多次滴定平均消耗KMnO4溶液的体积为VmL，则产品中Mn的质量分数为　0.165cV2a×100％　（列出关于a、c、V的表达式）。解析　（1）由实验装置图可知，装置A（固液不加热装置）中Na2SO3固体与70％H2SO4溶液反应制备二氧化硫，盛装70％H2SO4溶液的仪器名称为分液漏斗，装置B作安全瓶，防止装置C中液体倒吸进入装置A。（2）根据题给信息“温度超过30℃时，MnS2O6会快速分解”可知，SO2与MnO2悬浊液的反应应在低温下进行，故装置C应选择冰水浴控制温度。由题给信息可知，室温下MnS2O6溶液pH为2.8～3.5时最稳定，则实验时向装置C中通入稍过量的SO2的目的是调节溶液pH为2.8～3.5，使连二硫酸锰稳定存在。（3）装置C中反应的化学方程式为3SO2＋2MnO2冰水浴MnS2O6＋MnSO4，当MnO2悬浊液变澄清时，装置C中反应完成。（4）由题意知，发生反应3MnSO4＋2KMnO4＋2H2O5MnO2↓＋2H2SO4＋K2SO4，得到关系式3Mn～3MnSO4～2KMnO4，n（Mn）＝32n（KMnO4）＝32×cmol·L－1×V×10－3L，则产品中Mn的质量分数为cmol·L－1×10－3VL×32×55g·mol－1ag×100％＝0.165cV2a×100％。11.[2023上海虹口区考试]SO2和焦亚硫酸钠（Na2S2O5）可用作食品添加剂。回答下列问题：（1）实验室用H2SO4和NaHSO3制取SO2的化学方程式为　H2SO4＋2NaHSO3Na2SO4＋2H2O＋2SO2↑　。欲净化并收集SO2，从如图1所示装置中选择必要装置，装置接口按气流方向的连接顺序为　baefgh　（填标号）。图1（2）焦亚硫酸钠易被氧化而变质，某小组选用下列试剂设计实验方案，检验焦亚硫酸钠样品氧化变质的程度，请补充完整下列实验操作及现象。已知：2NaHSO3⇌Na2S2O5＋H2O。试剂：稀盐酸、稀H2SO4、稀HNO3、BaCl2溶液、酸性KMnO4溶液、H2O2溶液。实验编号实验操作现象结论Ⅰ取少量样品，加入除氧蒸馏水固体完全溶解得到无色溶液/ Ⅱ取少量实验Ⅰ的溶液，　加入足量稀盐酸，振荡、静置，然后滴加BaCl2溶液　　出现白色沉淀　样品已氧化变质Ⅲ另取少量实验Ⅰ的溶液　，加入酸性KMnO4溶液，充分振荡　　酸性KMnO4溶液褪色　样品未完全氧化变质（3）某小组利用如图2所示装置测定空气中SO2的含量。图2已知该反应的化学方程式为SO2＋I2＋2H2OH2SO4＋2HI。若空气流速为am3·min－1，当观察到　溶液蓝色消失　时，结束计时，测定耗时tmin。假定样品中的SO2可被溶液充分吸收，该空气样品中SO2的含量是　640at　mg·m－3。解析　（1）实验室用H2SO4和NaHSO3发生复分解反应制取SO2，该反应的化学方程式为H2SO4＋2NaHSO3Na2SO4＋2H2O＋2SO2↑；实验室用上述方法制取的SO2中含有水蒸气，可用浓硫酸吸收，导气管长进短出；SO2的密度比空气的大，用向上排空气法收集，多余气体用碱石灰吸收，故装置接口按气流方向的连接顺序为baefgh。（2）实验Ⅱ用于检验焦亚硫酸钠样品是否氧化变质，若样品已氧化变质，则溶液中含有SO42－，SO42－与BaCl2溶液反应生成BaSO4白色沉淀，BaSO4既不溶于水也不溶于酸，则实验Ⅱ中实验操作及现象为取少量实验Ⅰ的溶液，加入足量稀盐酸，振荡、静置，然后滴加BaCl2溶液，若出现白色沉淀，则样品已氧化变质；实验Ⅲ用于检验焦亚硫酸钠样品是否完全氧化变质，若样品未完全氧化变质，由已知信息可知，其溶液中含有HSO3－，HSO3－具有还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色，则实验Ⅲ中实验操作及现象为另取少量实验Ⅰ的溶液，向其中加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，若观察到酸性KMnO4溶液褪色，说明溶液中含有焦亚硫酸钠，即样品未完全氧化变质。（3）含有SO2的空气不断通入碘溶液中，发生反应SO2＋I2＋2H2OH2SO4＋2HI，当碘溶液中I2恰好完全消耗时，溶液蓝色消失，此时停止通入空气，反应达到终点，根据物质转化关系可知，n（SO2）＝n（I2）＝0.1000mol·L－1×100×10－3L＝0.01mol，m（SO2）＝0.01mol×64g·mol－1＝0.64g＝640mg，通入空气的体积V＝am3·min－1×tmin＝atm3，故该空气样品中SO2的含量是640mgatm3＝640atmg·m－3。12.[空气中硫酸盐的成因探究][2023山东潍坊模拟]“社会性科学议题” 中有许多议题与化学密切相关，例如：应对重污染天气。硫酸盐气溶胶是雾霾的主要成分之一，我国科学家用下列实验研究空气中硫酸盐的形成原因：反应室底部盛有不同的吸收液，将NO2和SO2按一定比例混合，以空气或N2为载气通入反应室，相同时间后，检测吸收液中SO42－的质量分数，数据记录如下：反应室载气吸收液SO42－的质量分数数据分析①N2蒸馏水ai：b≈d＞a≈cii：若起始不通入NO2，则最终检测不到SO42－②质量分数为3％的氨水b③空气蒸馏水c④质量分数为3％的氨水d下列说法不正确的是（　B　）A.反应室①中可能发生反应：SO2＋2NO2＋2H2OH2SO4＋2HNO2B.农业生产中大量使用铵态氮肥不会加重雾霾的形成C.控制SO2和氮氧化物的排放可以有效减少雾霾的产生D.本研究表明：硫酸盐的形成与空气中的O2含量关系不大解析　由氧化还原反应的规律可知，反应室①中二氧化硫和二氧化氮在水中可能发生反应生成硫酸和亚硝酸，反应的化学方程式为SO2＋2NO2＋2H2OH2SO4＋2HNO2，A正确；由实验数据可知，若空气中含有氨气会有利于硫酸盐的生成，加剧雾霾形成，所以农业生产中大量使用铵态氮肥会增加空气中的氨气含量，加重雾霾的形成，B错误；由实验数据可知，控制二氧化硫和氮氧化物的排放可以减少硫酸盐的生成，从而有效减少雾霾的产生，C正确；由实验数据可知，以空气或氮气为载气通入反应室时，溶液中硫酸根离子的浓度基本相等，说明硫酸根离子的形成与空气中的氧气含量关系不大，D正确。13.[结合反应机理图考查硫及其化合物的转化][2023西北工业大学附属中学考试]研究表明，采用零价铁（ZVI）活化过硫酸钠（Na2S2O8，其中S为＋6价）可去除废水中的正五价砷[As（V）]，其反应机理如图所示（SO4－·、·OH表示自由基）。已知：比表面积为单位质量的物质所具有的表面积。设阿伏加德罗常数的值为NA。下列叙述错误的是（　D　）A.过硫酸钠中－2价O与－1价O的个数比为3∶1B.若56gFe参加反应，被还原的S2O82－的数目小于1.5NAC.碱性条件下SO4－·发生反应的方程式为SO4－·＋OH－SO42－＋·OH D.pH越小，越有利于去除废水中的正五价砷解析