2021版化学名师讲练大一轮复习鲁科新高考地区专用版核心素养测评 十二硫 的 转 化
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核心素养测评 十二
硫 的 转 化
一、选择题(本题包括5小题,每题3分,共15分)
1.如图有关硫元素循环的说法不合理的是 ( )
A.煤、石油中的硫元素燃烧时能生成SO2
B.动物尸体腐败过程产生的H2S气体会进入大气
C.循环过程中硫元素既发生氧化反应又发生还原反应
D.大气中的硫元素会全部转化成H2SO4随雨水降到土壤里
【解析】选D。D项,大气中的硫元素部分转化成H2SO4随雨水降到土壤里,错误。
2.下列实验能达到目的的是 ( )
【解析】选A。NH3极易溶于水,使烧瓶内压强减小,水溶液呈碱性,使酚酞溶液变红,形成红色喷泉,故A能达到实验目的;从碘的四氯化碳溶液中分离碘,应用蒸馏装置,故B不能达到实验目的;SO2和CO2均能使澄清石灰水变浑浊,故C不能达到实验目的;铜与浓硫酸反应需要加热,故D不能达到实验目的。
3.(双选)根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论不正确的是 ( )
实验
现象
结论
A
含HCl、BaCl2
的FeCl3溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S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
D
Na2SiO3溶液
产生胶状沉淀
酸性:
H2SO3
H2SiO3。
4.用下列两种途径制取H2SO4,某些反应条件和产物已省略,下列有关说法不正确的是 ( )
途径① SH2SO4
途径② SSO2SO3H2SO4
A.途径①反应中体现了浓HNO3的强氧化性和酸性
B.途径②的第二步反应在实际生产中可以通过增大O2浓度来降低成本
C.由途径①和②分别制取1 mol H2SO4,理论上各消耗 1 mol S,各转移6 mol 电子
D.与途径①相比,途径②更能体现“绿色化学”的理念,因为途径②污染相对小且原子利用率高
【解析】选A。S与浓硝酸反应生成硫酸、二氧化氮和水,该反应中只体现了浓硝酸的强氧化性,不体现酸性,故A错误;增大一种反应物的浓度,可以提高另一种反应物的转化率,所以途径②的第二步反应在实际生产中可以通过增大O2浓度来提高二氧化硫的转化率,从而降低成本,故B正确;途径①和②都是由S来制备H2SO4,S的化合价从0升高至+6,制取1 mol H2SO4,理论上各消耗1 mol S,各转移6 mol e-,故C正确;途径①中S与浓硝酸反应生成硫酸、二氧化氮和水,二氧化氮会污染大气,与途径①相比,途径②更能体现“绿色化学”的理念,故D正确。
5.含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是 ( )
A.该过程中可得到化工产品H2SO4
B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C.该过程中化合价发生改变的元素为Fe和S
D.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4
【解析】选C。根据图可知,该工艺中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4,该工艺不仅吸收了SO2,还得到了化工产品H2SO4,A、D正确;根据以上分析可知该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2,B正确;该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫,C错误。
二、非选择题(本题包括3小题,共35分)
6.(10分)(2020·绵阳模拟)为了探究Cl2、SO2同时通入H2O中发生的反应,某校化学兴趣小组同学设计了如图所示的实验装置。
(1)该化学兴趣小组的同学为制取Cl2、SO2气体,现采用Na2SO3与70%的硫酸为原料制取SO2,采用MnO2和浓盐酸(12 mol·L-1)为原料制取Cl2。在此实验中,F仪器的作用是________________________;发生装置B应选择以下三种装置中的________(填序号)。
(2)D装置中主要反应的离子方程式为 _____________________________。
(3)为验证通入D装置中的气体是Cl2过量还是SO2过量,兴趣小组的同学准备了以下试剂:
①氯化铁溶液 ②氯化亚铁溶液 ③硫氰化钾溶液 ④酸性高锰酸钾溶液
若Cl2过量,取适量D中溶液滴加至盛有____________(选填一个序号)试剂的试管内,再加入________(选填一个序号)试剂。发生的现象是________________________________。
若SO2过量,取适量D中溶液滴加至盛有______(选填一个序号)试剂的试管内,发生的现象是________________________________。
【解析】(1)由实验装置可知,气体发生装置B产生的气体用饱和食盐水进行除杂净化,可知B装置为制取Cl2装置,则A装置为制取SO2的装置,因SO2易溶于水,故F仪器的作用为防倒吸。制取Cl2所用试剂为MnO2和浓盐酸,属于固、液混合加热制取气体,故应选①装置为发生装置B。(2)将Cl2和SO2同时通入水中时,Cl2将SO2氧化生成H2SO4,Cl2被还原为HCl。(3)若Cl2过量,则在D溶液中除含H2SO4、HCl外,还含有剩余的Cl2及HClO,具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,故可选择②③进行检验;若SO2过量,则在D溶液中会含有SO2、H2SO3,SO2具有还原性,故可选用④进行检验。
答案:(1)防倒吸 ①
(2)Cl2+SO2+2H2O4H++S+2Cl-
(3)② ③ 溶液呈红色 ④ 紫红色褪为无色
7.(12分)某化学小组在实验室中对SO2的性质进行探究,并进行相关物质的制取。回答下列问题:
(1)①学生甲以Na2SO3粉末和70% H2SO4为原料制取SO2,如图装置A中仪器X的名称是________;用较浓的硫酸而不用稀硫酸,其原因是________________。
②现欲收集一瓶干燥的SO2,选择如图中的装置,其连接顺序为_____________
____________(按气流方向,用小写字母表示)。
(2)学生乙用浓H2SO4和乙醇反应得到的乙烯气体中含有SO2、CO2。现选择如图中的装置,检验混合气体中存在乙烯和SO2,则各装置中盛放的试剂分别是
A__________,B__________,C__________, D__________。
(3)Cu2SO3·CuSO3·2H2O是一种深红色固体,不溶于水和乙醇,100 ℃时发生分解,其制备实验装置如图所示。
①装置C的作用是____________________。
②装置B中发生反应的离子方程式为_____________________________。
③从装置B中获得的固体需先用蒸馏水充分洗涤,再真空干燥,而不直接用烘干的方式得到产品,其原因是____________________。
【解析】(1)①装置A中仪器X是长颈漏斗;因二氧化硫易溶于水,而70% H2SO4含水量少,有利于二氧化硫的逸出,故用较浓的硫酸而不用稀硫酸;②现欲收集一瓶干燥的SO2,装置的导管按气流方向连接的顺序是装置A制取二氧化硫;装置B干燥SO2;装置C收集SO2,SO2密度大于空气,因此“长进短出”;装置D处理尾气,因此,连接顺序为abcedf(或abcedbcf);
(2)检验二氧化硫用品红溶液,检验乙烯用酸性高锰酸钾溶液,乙烯和二氧化硫都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以先检验二氧化硫,然后检验乙烯,在检验乙烯之前用NaOH溶液除尽SO2,再通过品红溶液不褪色确认SO2已除尽,最后用酸性高锰酸钾溶液检验乙烯;
(3)①装置C的作用是安全瓶,防止倒吸;②装置B中发生的反应是二氧化硫和硫酸铜溶液反应生成Cu2SO3·CuSO3·2H2O和硫酸,反应的离子方程式为3Cu2++3SO2+6H2OCu2SO3·CuSO3·2H2O↓+8H++S;③从装置B中获得的固体需先用蒸馏水充分洗涤,再真空干燥,而不直接用烘干的方式得到产品,其原因是防止 Cu2SO3·CuSO3·2H2O发生分解和被氧化。
答案:(1)①长颈漏斗 SO2易溶于水,用较浓的硫酸有利于SO2的逸出
②abcedf(或abcedbcf)
(2)品红溶液 NaOH溶液 品红溶液 酸性高锰酸钾溶液
(3)①防止倒吸(或作安全瓶) ②3Cu2++3SO2+6H2OCu2SO3·CuSO3·2H2O↓+8H++S
③防止Cu2SO3·CuSO3·2H2O发生分解和被氧化
8.(13分)某校合作学习小组的同学设计实验验证Na2SO4与焦炭高温加热后的产物。回答下列问题。
(1)Na2SO4与焦炭反应的实验装置如图所示:
①先通入N2,然后加热,直至反应结束,整个过程中N2的作用是______________
__________。
②装置B的作用是______________________________________。
(2)某同学认为气体产物中可能含有CO2、CO及SO2,并进行验证,选用上述实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①实验装置连接的合理顺序为AB________。装置H中黑色粉末是________。
②能证明产物中有CO的现象是______________________________________。
③若含有SO2,E装置的作用是________________________(用化学方程式说明)。
(3)某同学利用如图装置验证固态产物,能证明固态产物中含有Na2S的现象是________________________________。
若实验中发现固态产物完全反应后,锥形瓶底部还产生少量黄色沉淀,说明固态产物中除含有Na2S外,还含有少量的________(填一种可能的物质)。
【解析】(1)①碳能够与空气中的氧气反应生成碳的氧化物,为了防止氧气对实验的干扰,先通入N2,然后加热,直至反应结束,可以排出装置中的空气并将生成的气体吹出。②Na2SO4与焦炭高温加热后的产物中可能含有二氧化硫等易溶于水的气体,装置B可以防止倒吸,为安全瓶。
(2)①气体中可能含有CO2、CO及SO2,由于SO2也能使澄清石灰水变浑浊,需要先检验SO2,然后除去SO2后再检验CO2,最后除去CO2后再检验CO,故实验装置的合理连接顺序为A、B、F、E、C、D、G、H、C;一氧化碳具有还原性,可以还原金属氧化物,故装置H中黑色粉末可以是氧化铜。
②H中黑色粉末变为红色,其后的C中的澄清石灰水变浑浊,即可证明产物中有CO。③二氧化硫能够与高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,反应的化学方程式为5SO2+2KMnO4+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4。
(3)若存在Na2S,则Na2S能够与硫酸反应生成硫化氢气体,硫化氢与硫酸铜溶液反应生成黑色的硫化铜沉淀;锥形瓶底部还产生少量黄色沉淀,该黄色沉淀是硫单质,可能是硫化氢与+4价的硫的化合物反应生成的,说明固体产物中除含有Na2S外,还可能含有少量的Na2SO3。
答案:(1)①排出装置中的空气并将生成的气体吹出 ②安全瓶
(2)①FECDGHC CuO ②H中黑色粉末变为红色,其后的C中的澄清石灰水变浑浊 ③5SO2+2KMnO4+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4
(3)试管中出现黑色沉淀 Na2SO3
一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)
1.(2020·长春模拟)探究浓硫酸和铜的反应,下列装置或操作正确的是 ( )
A.用装置甲进行铜和浓硫酸的反应
B.用装置乙收集二氧化硫并吸收尾气
C.用装置丙稀释反应后的混合液
D.用装置丁测定余酸的浓度
【解析】选C。铜与浓硫酸需要在加热条件下才能反应,A错误;二氧化硫的密度比空气的大,应使用向上排空气法收集,即气体应“长进短出”,B错误;反应后的混合液中含有过量的浓硫酸,稀释时,应将其沿烧杯内壁慢慢倒入水中,且用玻璃棒不断搅拌,C正确;应使用碱式滴定管(带胶管)盛装氢氧化钠溶液,D错误。
2.(2020·西宁模拟)某化学课题小组将二氧化硫的制备与多个性质实验进行了一体化设计,实验装置如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.a、b、c中依次盛装70%硫酸、Na2SO3固体、NaOH溶液
B.实验时,湿润的pH试纸、鲜花、品红溶液、KMnO4溶液均褪色,Na2S溶液出现淡黄色沉淀
C.此设计可证明SO2水溶液的酸性,SO2的氧化性、还原性、漂白性
D.点燃酒精灯加热,可证明SO2使品红溶液褪色具有可逆性,使KMnO4溶液褪色不具有可逆性
【解析】选B。A项,70%硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫,多余的二氧化硫气体最后用NaOH溶液吸收,所以a、b、c中依次盛装70%硫酸、Na2SO3固体、NaOH溶液,故A正确;B项,二氧化硫不能漂白pH试纸,二氧化硫与水反应生成亚硫酸,使湿润的pH试纸显红色,所以湿润的pH试纸不褪色,故B错误;C项,SO2水溶液使pH试纸变红说明其水溶液具有酸性,二氧化硫能使鲜花、品红溶液褪色说明有漂白性,使高锰酸钾溶液褪色说明有还原性,与Na2S反应生成S说明有氧化性,故C正确;D项,点燃酒精灯加热,可证明SO2使品红溶液褪色具有可逆性,使KMnO4溶液褪色不具有可逆性,故D正确。
3.某研究小组利用如图装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应原理。下列说法错误的是 ( )
A.装置B中若产生白色沉淀,说明Fe3+能将SO2氧化成S
B.实验室中配制70%的硫酸需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒
C.在滴加浓硫酸之前向三颈烧瓶中通入N2的目的是排尽装置内的空气
D.装置C存在的明显缺陷,改进方案可以为将长导管改为倒置的漏斗
【解析】选A。在酸性条件下,N能够氧化二氧化硫生成S,从而在B中产生BaSO4沉淀,A项错误;实验室中配制70%的硫酸需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒,B项正确;三颈烧瓶中通入N2的操作应在滴加浓硫酸之前,目的是排尽装置内的空气,C项正确;SO2易溶于NaOH溶液,需要防止倒吸,D项正确。
【易错提醒】A项,若忽略酸性条件下N的强氧化性,则无法得出正确答案;B项,若未理解70%为硫酸的质量分数,不需要容量瓶,则无法得出正确答案;D项,若忽略SO2易溶于NaOH溶液需要防止倒吸,则无法得出正确答案。
二、非选择题(本题包括2小题,共32分)
4.(14分)二氧化硫是重要的工业原料,探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。
(1)工业上用黄铁矿(FeS2,其中硫元素为-1价)在高温下和氧气反应制备SO2:4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3,该反应中被氧化的元素是__________(填元素符号)。当该反应转移2.75 mol电子时,生成的二氧化硫在标准状况下的体积为________ L。
(2)实验室中用下列装置测定SO2被催化氧化为SO3的转化率。(已知SO3的熔点为16.8 ℃,假设气体进入装置时分别被完全吸收,且忽略空气中CO2的影响)
①简述使用分液漏斗向圆底烧瓶中滴加浓硫酸的操作:________________________。
②当停止通入SO2,熄灭酒精灯后,需要继续通一段时间的氧气,其目的是__。
③实验结束后,若装置D增加的质量为m g,装置E中产生白色沉淀的质量为n g,则此条件下二氧化硫的转化率是________(用含字母的代数式表示,不用化简)。
(3)某学习小组设计用如图所示装置验证二氧化硫的化学性质。
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为____________________。
②为验证二氧化硫的还原性,充分反应后,取试管b中的溶液分成三份,分别进行如下实验。
方案Ⅰ:向第一份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
方案Ⅱ:向第二份溶液中加入品红溶液,红色褪去
方案Ⅲ:向第三份溶液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀
上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”);试管b中发生反应的离子方程式为________________________________。
【解析】(1)反应中铁元素和硫元素的化合价均升高,两种元素均被氧化,11 mol O2参加反应生成8 mol SO2时转移电子44 mol,故转移2.75 mol电子时,生成的SO2在标准状况下的体积为×8×22.4 L=11.2 L。(2)①打开分液漏斗旋塞前,首先要打开分液漏斗上口的活塞,以利于分液漏斗中的液体顺利滴下。②反应停止后还要继续通入一段时间氧气目的是将产物SO3以及未反应的SO2全部赶至吸收装置。③装置D中增加的质量为SO3的质量,装置E中沉淀为BaSO4,
根据硫元素守恒,被氧化的SO2的物质的量为 mol,未被氧化的SO2的物质的量为 mol,故SO2的转化率为×100%。
(3)①SO2能将S2-氧化,生成硫单质。②方案Ⅰ,Cl-与Ag+反应可得到AgCl白色沉淀;方案Ⅱ中氯水可使品红溶液褪色;方案Ⅲ中产生白色沉淀可证明SO2与Cl2发生了氧化还原反应,反应的离子方程式为SO2+Cl2+2H2O4H++S+2Cl-。
答案:(1)Fe、S 11.2
(2)①打开分液漏斗上口的活塞,旋开分液漏斗的旋塞,缓慢滴加 ②使残留在装置中的SO2和SO3被充分吸收 ③×100%
(3)①试管a中出现淡黄色浑浊 ②Ⅲ SO2+Cl2+2H2O4H++S+2Cl-
5.(18分)(2020·伊春模拟)硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。
Ⅰ.[查阅资料]
(1)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体,易溶于水,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。
(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。
Ⅱ.[制备产品]
实验装置如图所示(省略夹持装置):
实验步骤:
(1)检查装置气密性,按图示加入试剂。
仪器a的名称是________;E中的试剂是______(填字母)。
A.稀H2SO4 B.NaOH溶液 C.饱和NaHSO3溶液
(2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。
(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。过滤C中混合物,滤液经________(填写操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品。
Ⅲ.[探究与反思]
(1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。
(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择)
取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,________________________,若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。
(2)为减少装置C中生成Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对Ⅱ中实验步骤(2)进行了改进,改进后的操作是_____________________________。
(3)Na2S2O3·5H2O的溶解度随温度升高显著增大,所得产品通过________________________方法提纯。
【解析】Ⅱ.(1)仪器a为分液漏斗;在A装置中产生污染环境的气体SO2,故E装置用于处理未反应的SO2,在给定的三种溶液中,只有NaOH溶液能吸收SO2。
(3)从溶液中得到晶体的操作包括蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥这五步。
Ⅲ.(1)根据Ⅰ中(3)可知BaSO3可溶于盐酸,而BaSO4难溶于盐酸,则在配制的稀溶液中加入BaCl2溶液后,将生成的沉淀过滤、洗涤后,向沉淀中加入盐酸,沉淀未完全溶解,说明溶液中含有S,沉淀溶解的部分生成了刺激性气味的气体为SO2,则沉淀中含有BaSO3,故原溶液中含有S。(2)由Ⅰ中(3)可知Na2SO3易被氧化,故装置中的空气能将Na2SO3氧化,为了减少Na2SO4的生成量,应先将装置中的空气排尽,可先用A装置中生成的SO2将装置中的空气排尽。(3)因为Na2S2O3·5H2O的溶解度随温度升高而显著增大,故可采用重结晶法将其提纯。
答案:Ⅱ.(1)分液漏斗 B (3)蒸发
Ⅲ.(1)过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,向沉淀中加入足量稀HCl
(2)先向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液
(3)重结晶
【加固训练】
(2020·扬州模拟)(1)已知:S2+2H+SO2↑+S↓+H2O。Na2S2O4固体在隔绝空气的条件下加热至75℃以上完全分解得到Na2SO3、Na2S2O3和SO2,检验产物中是否含有Na2SO4,实验方法是 ______________________________________。
(2)由工业废气制备Na2S2O4的实验原理如下:
①向装置Ⅱ中加入Ce4+的目的是______________________________________。
②写出装置Ⅲ中发生反应的离子方程式: _____________________________。
(3)由锌粉法制备Na2S2O4的实验装置如图所示。主要步骤如下:
步骤1:将SO2通入锌粉的水悬浮液中,于35～45℃ 下反应生成连二亚硫酸锌。
步骤2:加入过量烧碱溶液,于28～35 ℃下反应生成Na2S2O4和氢氧化锌悬浮溶液。
由上述实验进一步提纯得到Na2S2O4(s)的实验方案是取一定量的Na2S2O4和氢氧化锌悬浮溶液,________(实验中需使用的试剂有氯化钠、乙醇;除常规仪器外需使用的仪器有真空干燥箱)。
【解析】(1)检验产物中是否含有Na2SO4,实验方法是取少量固体溶于足量稀盐酸中,向上层清液中滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,则产物中含Na2SO4;
(2)由工业废气制备Na2S2O4的流程图可知:
①向装置Ⅱ中加入Ce4+,将NO氧化为N和N;
②装置Ⅲ中电解条件下亚硫酸根离子与Ce3+发生反应生成Ce4+和连二亚硫酸根离子,发生反应的离子方程式为2S+2Ce3++2H2OS2+2Ce4++4OH-;
(3)由上述实验进一步提纯得到Na2S2O4(s)的实验方案是取一定量的Na2S2O4和氢氧化锌悬浮溶液,过滤,向滤液中加入一定量的氯化钠进行盐析、过滤,用乙醇洗涤固体,置于真空干燥箱中干燥。
答案:(1)取少量固体溶于足量稀盐酸中,向上层清液中滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,则产物中含Na2SO4
(2)①将NO氧化为N和N
②2S+2Ce3++2H2OS2+2Ce4++4OH-
(3)过滤,向滤液中加入一定量的氯化钠进行盐析、过滤,用乙醇洗涤固体,置于真空干燥箱中干燥
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