2023统考版高考化学一轮第四章非金属及其化合物微专题大素养08含硫化合物的转化与应用课件

微专题•大素养8含硫化合物的转化与应用\n知识基础素养专练真题演练·素养通关\n知识基础\n1．硫及其化合物的转化关系图解\n2．上图隐含的两个转化主线(1)利用含硫物质的酸碱反应转化主线(2)利用含硫物质的连续氧化反应转化主线\n\n\n\n素养专练\n一、转化关系的读图推断[例1]物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要视角。硫及其化合物与价态变化为坐标的二维转化关系如图所示。\n完成下列填空：(1)图中X的电子式为___________；其水溶液在空气中放置易变浑浊，写出反应的化学方程式：_____________________；该变化说明S的非金属性比O________(填“强”或“弱”)。(2)下列物质用于Na2S2O3制备，从氧化还原反应的角度，理论上有可能的是________(填字母)。a．Na2S＋Sb．Z＋Sc．Na2SO3＋Yd．NaHS＋NaHSO3(3)治理含CO、SO2的烟道气，以Fe2O3作催化剂，将CO、SO2在380℃时转化为S和一种无毒气体，写出该治理烟道气反应的化学方程式：_______________________________。2H2S＋O2===2S↓＋2H2O弱b、d2CO＋SO2S＋2CO2\n解析：(1)X为H2S，S最外层6个电子，能够与2个H原子形成共价键，其电子式为；H2S在空气中变浑浊是因为被氧气氧化为S，反应的化学方程式为2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，所以S非金属性比O弱。(2)Na2S2O3中S为＋2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S元素化合价必须分别大于2和小于2，a中S化合价都小于2，c中S的化合价都大于2，b、d符合题意。\n[练1]某硫酸厂废气中SO2的回收利用方案如图所示。下列说法不正确的是()A．X中可能含有两种盐B．a是SO3C．Y主要含有(NH4)2SO4D．(NH4)2S2O8中S元素的化合价不可能为＋7答案：B\n解析：SO2与氨水作用可生成(NH4)2SO3和NH4HSO3，A正确；a是SO2，B错误；(NH4)2SO3、NH4HSO3与足量硫酸反应生成(NH4)2SO4，C正确；S元素的最高化合价为＋6，(NH4)2S2O8中有两个O显－1价，存在过氧键，D正确。\n[练2]CuSO4是一种重要的化工原料，有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是()A．途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2B．与途径①③相比，途径②更好地体现了绿色化学思想C．生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①＝②＜③D．利用途径②制备16g硫酸铜，被还原的硫酸的物质的量为0.1mol答案：D\n解析：A项，===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，当恰好完全反应时，H＋和的物质的量之比为8∶2，所以混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比为3∶2，正确；B项，途径①中产生有毒的气体NO，途径③中产生有毒的气体SO2，而途径②中的反应为2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O，反应中不产生有毒气体，正确；C项，根据途径①②中的反应，生成，要消耗1molH2SO4，途径③的反应为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，生成1molCuSO4，要消耗2molH2SO4，即三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①＝②＜③，正确；D项，n(CuSO4)＝＝0.1mol，根据反应②中的反应方程式，Cu为还原剂，O2为氧化剂，硫酸没有被还原，错误。\n[练3]亚硫酸盐是一种常见的食品添加剂，用如图实验可检验某食品中亚硫酸盐含量(含量通常以1kg样品中含SO2的质量计；所加试剂均足量)。下列说法不正确的是()A．葡萄酒酿造时通入SO2起到了杀菌和增酸的作用B．反应①中若不通入N2则测得的SO2含量偏低C．反应①中煮沸的目的是加快亚硫酸的分解，降低SO2的溶解度D.若仅将②中的氧化剂“H2O2溶液”替换为“溴水”，对测定结果无影响答案：D\n解析：葡萄酒酿造时通入SO2起到了杀菌和增酸的作用，A项正确；反应①中通入N2的目的是将产生的SO2气体完全吹出后用吸收液吸收，从而提高实验的准确率，若不通入N2，则测得的SO2含量偏低，B项正确；反应①中煮沸的目的是加快亚硫酸的分解，降低SO2的溶解度，C项正确；若将H2O2溶液替换为溴水，如果溴过量，溴会与氢氧化钠反应，所以无法根据氢氧化钠的物质的量确定生成的硫酸的物质的量，D项错误。\n[练4]某化学兴趣小组为探究Na2SO3固体在隔绝空气加热条件下的分解产物，设计如下实验流程：已知：气体Y是一种纯净物，在标准状况下密度为1.518g·L－1。\n请回答下列问题：(1)气体Y为________(填化学式)。(2)固体X与稀盐酸反应产生淡黄色沉淀的离子方程式为_____________________________。(3)实验过程中若测得白色沉淀的质量为6.291g，则Na2SO3的分解率为________。(4)Na2SO3在空气中易被氧化，检验Na2SO3是否氧化变质的实验操作是______________________________________________________________________________________________________________________。H2S＋6H＋===3S↓＋3H2O90%取少量Na2SO3样品于试管中，加入足量盐酸溶解，再加入BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则Na2SO3已被氧化变质；若不产生白色沉淀，则Na2SO3未被氧化变质\n解析：气体Y是一种纯净物，在标准状况下密度为1.518g·L－1，则Y的摩尔质量为22.4L·mol－1×1.518g·L－1≈34.0g·mol－1，Y应为H2S气体，淡黄色沉淀为S，溶液Z中加入BaCl2溶液生成白色沉淀，说明溶液Z中有Na2SO4，则Na2SO3隔绝空气加热分解生成了Na2S和Na2SO4，反应的化学方程式为4Na2SO3Na2S＋3Na2SO4。(1)由以上分析可知Y为H2S；(2)固体X与稀盐酸反应产生淡黄色沉淀，这是Na2S和Na2SO3在酸性溶液中发生了归中反应，离子方程式为＋6H＋===3S↓＋3H2O；(3)实验过程中测得白色沉淀的质量为6.291g，且该白色沉淀为BaSO4，则n(BaSO4)＝＝＝0.027mol，说明生成的Na2SO4的物质的量为0.027mol，反应的化学方程式为4Na2SO3Na2S＋3Na2SO4，可知分解的Na2SO3的物质的量为0.027mol×＝0.036mol，则Na2SO3的分解率为×100%＝90%；(4)Na2SO3在空气中被氧化，生成Na2SO4，检验Na2SO3是否氧化变质的实质就是检验是否存在。\n二、化工生产中含硫化合物的综合分析[例2]烟气脱硫是控制二氧化硫污染的主要技术手段。(1)利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如图所示：某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的吸收率的措施，进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验，实验结果如图所示。\n①根据图示实验结果，为了提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收率，下列措施正确的是________(填字母编号)。A.降低通入含硫烟气的温度B．减小通入含硫烟气的流速C．减少天然海水的进入量D．在天然海水中加入生石灰②天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3，使用空气中的氧气将其氧化，写出该反应的离子方程式：_______________________。ABD===解析：①A项，由图像可知，随着温度的升高，二氧化硫的吸收率下降，故正确；B项，比较图中曲线①②可知，烟气流速减小，则SO2的吸收率升高，故正确；C项，减少天然海水的进入量，则吸收二氧化硫的量减少，不正确。D项，生石灰与海水反应生成，可以吸收SO2。②使用空气将亚硫酸氧化，离子方程式为===。\n③该小组采用如图装置在实验室测定烟气中SO2的体积分数(假设实验在标准状况下进行)。上述装置连接的顺序是原料气→________________(填导管接口序号)。下列试剂中(浓度、体积一定)，可以用来代替试管中的碘-淀粉溶液的是________(填字母编号)。A．酸性KMnO4溶液B．NaOH溶液C．溴水D．氨水c→d→b→a→eAC\n解析：③原料气先通过一定浓度和一定体积的碘淀粉溶液，其中SO2与I2反应，当I2恰好反应完时，溶液由蓝色变成无色，此时再通过量气方式读出量筒中水的体积，即为烟气中其他气体的体积，可以进行计算，故装置的连接顺序是原料气→c→d→b→a→e；若用其他试剂代替碘—淀粉溶液，则该试剂能与SO2反应，且恰好反应完时有明显的颜色变化，酸性高锰酸钾溶液和溴水都可以。\n(2)石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙及鼓入的空气反应生成石膏(CaSO4·2H2O)。写出该反应的化学方程式：________________________________________。某电厂用煤300t(煤中含硫质量分数为2.5%)，若燃烧时煤中的硫全部转化成二氧化硫，用该方法脱硫时有96%的硫转化为石膏，则可生产石膏________t。2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)＋2CO238.7解析：根据题意，反应的化学方程式为2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)＋2CO2。300t煤中硫的物质的量为＝234375mol，则由SO2～CaSO4·2H2O，可生产石膏的质量为234375mol×172g·mol－1×96%＝3.87×107g＝38.7t。\n[练5]SO2的大量排放是会引发酸雨的重要前提，含有SO2的烟气需处理后才能排放。(1)高温条件下，芒硝(Na2SO4·10H2O)与CO反应生成Na2CO3和SO2的化学方程式为_______________________________________。Na2SO4·10H2O＋CONa2CO3＋SO2＋10H2O解析：反应物有Na2SO4·10H2O与CO，生成物有Na2CO3、SO2及H2O，根据电子守恒及原子守恒配平。\n(2)氧化镁(MgO)可用于去除烟气(主要含N2、O2、SO2、CO2等)中的SO2。①MgO加水并加热进行熟化反应生成，将制成的Mg(OH)2浆液打入烟气吸收塔。下列措施中，能提高烟气中SO2去除率的有________(填字母)。A.适当减缓通入烟气的速率B．采用气－液逆流的方式吸收烟气C．加水使Mg(OH)2完全溶解②Mg(OH)2浆液循环吸收烟气中SO2的主要反应为：Mg(OH)2(s)＋SO2(g)＋5H2O(l)===MgSO3·6H2O(s)MgSO3·6H2O(s)＋SO2(g)===Mg(HSO3)2(s)＋5H2O(l)除有微溶于水的MgSO3·6H2O(s)和Mg(HSO3)2(s)生成外，还能生成的含镁化合物为_________________________(填化学式)；随着循环吸收反应的进行，烟气中SO2去除率降低的主要原因是_____________________________________________________________________________________。ABMgSO4[MgCO3、Mg(HCO3)2]Mg(OH)2的量不断减少，生成的MgSO3·6H2O(s)、Mg(HSO3)2(s)覆盖在Mg(OH)2表面，阻止反应进一步进行\n解析：①A项，减缓通入烟气速率，延长吸收时间，提高SO2吸收率，正确；B项，增大吸收面积，提高SO2吸收率，正确；C项，加水，使Mg(OH)2稀释，SO2吸收率降低，错误。②亚硫酸盐具有较强的还原性，易被氧化生成MgSO4，烟气中还含有CO2，Mg(OH)2浆液吸收CO2生成MgCO3、Mg(HCO3)2。\n(3)软锰矿浆(主要成分为MnO2)也可以去除烟气中的SO2，生成MnSO4。①Mn2＋对SO2的氧化有催化作用，反应机理(如图1所示)可用离子方程式表示为：===，____________________________________。②将一定量的烟气匀速通入一定量的软锰矿浆中，反应相同时间，SO2的去除率随温度变化曲线如图2所示，在30～50℃范围内，随着温度升高，SO2的去除率几乎不变，原因是____________________________________________________________________________________________________________________。===＋4H＋随着温度升高，化学反应速率加快，SO2去除率升高；同时SO2的溶解度降低，导致SO2去除率降低，两种因素影响相当，导致SO2去除率几乎不变\n解析：①由图示可知，Mn3＋将SO2氧化为，自身被还原为Mn2＋。\n真题演练·素养通关\n1．[2020·浙江1月，24]100%硫酸吸收SO3可生成焦硫酸(分子式为H2S2O7或H2SO4·SO3)。下列说法不正确的是()A．焦硫酸具有强氧化性B．Na2S2O7水溶液呈中性C．Na2S2O7可与碱性氧化物反应生成新盐D．100%硫酸吸收SO3生成焦硫酸的变化是化学变化答案：B解析：本题考查焦硫酸的化学性质。焦硫酸钠溶于水生成硫酸氢钠，其水溶液呈酸性，B错误；焦硫酸中硫元素为＋6价，处于最高价，它与浓硫酸相似，具有强氧化性，A正确；焦硫酸具有酸的通性，能与碱性氧化物反应生成盐，C正确；100%硫酸吸收SO3有焦硫酸生成，发生了化学变化，D正确。\n2．[北京卷，10]根据SO2通入不同溶液中的实验现象，所得结论不正确的是()溶液现象结论A含HCl、BaCl2的FeCl3溶液产生白色沉淀SO2有还原性BH2S溶液产生黄色沉淀SO2有氧化性C酸性KMnO4溶液紫色溶液褪色SO2有漂白性DNa2SiO3溶液产生胶状沉淀酸性：2SO3>H2SiO3答案：C解析：A.溶液中SO2被FeCl3氧化生成，再与BaCl2反应产生白色沉淀，体现了SO2的还原性；B.SO2与H2S溶液发生反应SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O，体现了SO2的氧化性；C.SO2使酸性KMnO4溶液褪色，体现了SO2的还原性；与Na2SiO3溶液反应产生胶状沉淀，根据强酸制弱酸，可得结论酸性：H2SO3>H2SiO3。\n3.[江苏卷，4]下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是()答案：B\n解析：A项，稀H2SO4与铜片不反应，错误；B项，SO2能使品红溶液褪色，体现其漂白性，正确；C项，SO2密度比空气大，应“长进短出”，错误；D项，SO2不与NaHSO3反应，无法吸收SO2，错误。\n4．[2020·江苏卷，16]吸收工厂烟气中的SO2，能有效减少SO2对空气的污染。氨水、ZnO水悬浊液吸收烟气中SO2后经O2催化氧化，可得到硫酸盐。已知：室温下，ZnSO3微溶于水，Zn(HSO3)2易溶于水；溶液中H2SO3、、的物质的量分数随pH的分布如图1所示。(1)氨水吸收SO2。向氨水中通入少量SO2，主要反应的离子方程式为___________________________________________________________________；当通入SO2至溶液pH＝6时，溶液中浓度最大的阴离子是________(填化学式)。===或===＋H2O\n解析：本题以工厂烟气中SO2的吸收为载体，考查离子方程式的书写等，考查的化学学科核心素养是科学态度与社会责任、变化观念与平衡思想。向氨水中通入少量SO2，反应的离子方程式为======＋H2O。当通入SO2至溶液pH＝6时，溶液呈酸性，根据含硫微粒的物质的量分数与pH的分布图可知，溶液中浓度最大的阴离子为。\n(2)ZnO水悬浊液吸收SO2。向ZnO水悬浊液中匀速缓慢通入SO2，在开始吸收的40min内，SO2吸收率、溶液pH均经历了从几乎不变到迅速降低的变化(见图2)。溶液pH几乎不变阶段，主要产物是________(填化学式)；SO2吸收率迅速降低阶段，主要反应的离子方程式为_________________________________________________________________。ZnSO3===或===\n解析：本题以工厂烟气中SO2的吸收为载体，考查离子方程式的书写等，考查的化学学科核心素养是科学态度与社会责任、变化观念与平衡思想。根据图2，溶液pH几乎不变阶段的pH约为7，根据图1，此时溶液中和浓度基本相同，又因室温下ZnSO3微溶于水，Zn(HSO3)2易溶于水，因此主要产物为ZnSO3；SO2吸收率迅速降低阶段，pH约在4～6范围内，根据图1，此时溶液中含硫微粒主要以形式存在，说明生成酸式盐，则主要反应的离子方程式为===或===。\n(3)O2催化氧化。其他条件相同时，调节吸收SO2得到溶液的pH在4.5～6.5范围内，pH越低生成速率越大，其主要原因是______________________；随着氧化的进行，溶液的pH将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。随着pH降低浓度增大减小解析：本题以工厂烟气中SO2的吸收为载体，考查离子方程式的书写等，考查的化学学科核心素养是科学态度与社会责任、变化观念与平衡思想。根据图1，pH在4.5～6.5范围内，pH越低，的浓度越大，因此生成的速率越大，随着氧化的进行，根据催化氧化反应===＋2H＋可知，溶液的pH将减小。\n5．[2021·全国甲卷，27]胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题：(1)制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有________(填标号)。A．烧杯B．容量瓶C．蒸发皿D．移液管(2)将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为___________________________，与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法的优点是______________________。ACCuO＋H2SO4CuSO4＋H2O不产生SO2(或硫酸利用率高)\n解析：(1)CuO与稀硫酸反应得到硫酸铜溶液，需要用到烧杯，由硫酸铜溶液得到胆矾，用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，需要用到蒸发皿。(2)CuO中含有氧化铁及泥沙，加入到适量稀硫酸中，加热，发生的主要反应为CuO与稀硫酸的反应，化学方程式为CuO＋H2SO4CuSO4＋H2O；废铜与浓硫酸的反应为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法不产生SO2有毒气体，硫酸利用率高。\n(3)待CuO完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2，冷却后用NH3·H2O调pH为3.5～4，再煮沸10min，冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、______、乙醇洗涤、_____，得到胆矾。其中，控制溶液pH为3.5～4的目的是____________________，煮沸10min的作用是_______________________。(4)结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为m1，加入胆矾后总质量为m2，将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中冷却至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为m3。根据实验数据，胆矾分子中结晶水的个数为______________(写表达式)。(5)下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是________(填标号)。①胆矾未充分干燥②坩埚未置于干燥器中冷却③加热时有少量胆矾迸溅出来过滤干燥除尽铁和抑制CuSO4水解破坏胶体易于过滤①③\n解析：(3)由硫酸铜溶液得到胆矾的实验操作为：加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。控制溶液pH为3.5～4，是为了将Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去，同时抑制CuSO4水解。再煮沸10min的作用是破坏Fe3＋水解产生的Fe(OH)3胶体，便于过滤。(4)由题意知胆矾的质量为m2－m1，无水硫酸铜的质量为m3－m1，则结晶水的质量为(m2－m1)－(m3－m1)＝m2－m3，根据·xH2OCuSO4＋xH2O，可得160∶18x＝(m3－m1)∶(m2－m3)，解得x＝。(5)胆矾未充分干燥，则m2偏大，测定值偏高，故①正确；坩埚未置于干燥器中冷却，则硫酸铜会吸收水蒸气，m3偏大，测定值偏低，故②错误；加热时有少量胆矾迸溅出来，则m3偏小，测定值偏高，③正确。