2022年高考化学二轮复习讲义第11讲 硫及其化合物（讲）原卷版

第11讲硫及其化合物【学科核心素养】1.变化观念与平衡思想：从硫的化合价变化认识硫及其化合物的相互转化及应用。2.科学探究与创新意识：从不同的角度探究硫及其重要化合物的性质及制备实验方案，并进行实验操作验证。3.科学态度与社会责任：关注与SO2有关的污染和环境保护，具有可持续发展意识和绿色化学观念。【知识点解读】知识点一硫及其氧化物的性质一、硫单质的性质及应用1．硫元素的存在形态（1）游离态：在火山口附近或地壳的岩层例存在（2）化合态：以硫化物和硫酸盐的形式存在2．硫单质的物理性质硫单质俗称硫黄，是一种淡黄色固体；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2；有多种同素异形体，如单斜硫、斜方硫等。3．硫单质的化学性质(1)S的氧化性S与Fe、Cu、Hg反应的化学方程式依次为Fe＋SFeS、2Cu＋SCu2S、S＋Hg===HgS(此反应适用于除去室内洒落的Hg)。(2)S的还原性①S与O2反应的化学方程式为S＋O2SO2，在空气中燃烧火焰为淡蓝色。②与强氧化剂反应(如浓硫酸)的化学方程式为S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O。(3)S与NaOH溶液反应的化学方程式为3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，该反应中硫既是氧化剂，又是还原剂，此反应可用于除去试管内黏附的S。【特别提醒】①硫与变价金属反应时，生成低价态金属硫化物(如Cu2S、FeS)。②汞蒸气有毒，实验室里不慎洒落一些汞，可撒上硫粉进行处理。二、硫的氧化物(SO2、SO3)的性质及应用1．二氧化硫(SO2) (1)物理性质二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体，是大气污染物之一；易溶于水，通常状况下，1体积水溶解约40体积SO2。(2)化学性质①酸性氧化物的通性②氧化性(如与H2S溶液反应)：SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O③还原性④漂白性：可使品红溶液等有机色质退色，生成不稳定的化合物。(3)实验室制法①固体Na2SO3与较浓H2SO4反应Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O；②铜与浓H2SO4混合加热Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(4)SO2对大气的污染与防治来源化石燃料的燃烧及含硫矿石的冶炼危害污染大气，危害人体健康，形成酸雨防治开发新能源、燃煤除硫、处理工业废气(5)SO2和CO2的鉴别试剂现象及结论原理(化学方程式)品红溶液使品红溶液褪色的是SO2；不能使品红溶液褪色的是CO2——KMnO4溶液使紫色褪去的是SO2，无明显现象的是CO22KMnO4＋5SO2＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4溴水使橙色褪去的是SO2，无明显现象的是CO2Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀的是SO2，无明显现象的是CO23SO2＋2HNO3＋2H2O===3H2SO4＋2NO↑Ba(NO3)2＋H2SO4===BaSO4↓ ＋2HNO3FeCl3溶液使棕黄色变为浅绿色的是SO2，无明显现象的是CO22FeCl3＋SO2＋2H2O===FeCl2＋FeSO4＋4HCl澄清石灰水不能用澄清石灰水鉴别SO2和CO2，原因是二者都能使澄清石灰水变浑浊2．三氧化硫(SO3)(1)物理性质熔点16.8℃，沸点44.8℃，在常温下为态，在标准状况下为态。(2)化学性质反应化学方程式与水反应SO3＋H2O===H2SO4(放出大量的热)与氧化钙反应SO3＋CaO===CaSO4与氢氧化钠反应SO3＋2NaOH===Na2SO4＋H2O3．硫的氧化物的污染与治理(1)来源：含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。(2)危害：危害人体健康，形成酸雨(pH小于5.6)。(3)治理：燃煤脱硫，改进燃烧技术。(4)硫酸型酸雨的形成途径有两个：途径1：空气中飘尘的催化作用，使2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4。途径2：SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。【易错警示】(1)SO2不能漂白酸碱指示剂，如只能使紫色的石蕊溶液变红，但不能使之退色。(2)SO2的漂白性和还原性的区别SO2使品红溶液退色表现的是SO2的漂白性，加热后溶液颜色复原；SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水退色表现的是SO2的还原性，加热后溶液颜色不复原。(3)SO2氧化性的表现SO2通入氢硫酸、硫化钠溶液中都会出现淡黄色沉淀，表现了SO2的氧化性。(4)三类漂白剂的区别类型原理举例特点备注氧化型将有机色质内部“生色团”HClO、NaClO、不可逆、持久 破坏掉Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等无选择性加合型与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质SO2可逆、不持久有选择性吸附型将有色物质吸附而退色活性炭物理变化吸附色素三、二氧化硫的制备与性质总结(1)常用亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫，进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、还原性、氧化性等。①制取原理Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O②综合实验装置(2)实验室也可用铜片与浓硫酸反应制取二氧化硫，进而验证二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、还原性、氧化性等。①制取原理：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O②综合实验装置【方法技巧】检验SO2和CO2同时存在的一般流程SO2和CO2都能使澄清的石灰水变浑浊，检验二者同时存在的一般流程为流程设计检验SO2⇒除去SO2⇒检验SO2是否除尽⇒检验CO2选用试剂品红溶液酸性KMnO4 溶液品红溶液澄清的石灰水预期现象褪色褪色不褪色变浑浊知识点二硫酸　硫酸根离子的检验1．硫酸的物理性质H2SO4是无色液体，能与水以任意比互溶，溶解时可放出大量的热，浓H2SO4稀释的方法是将浓H2SO4沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌。2．硫酸是强电解质，写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式(1)铁：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；(2)MgO：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O；(3)Ba(OH)2：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O；(4)Na2SO3：SO＋2H＋===H2O＋SO2↑；(5)BaCl2：Ba2＋＋SO===BaSO4↓。3．浓H2SO4的特性(1)填写下表实验实验现象浓硫酸的特性少量胆矾加入浓硫酸中蓝色固体变白吸水性用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上沾有浓H2SO4的滤纸变黑脱水性将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热铜片逐渐溶解，产生无色刺激性气味的气体强氧化性、酸性(2)浓硫酸与Cu、C反应的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O、C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)常温下，铁、铝遇浓H2SO4钝化，可用铝槽车运输浓H2SO4。【特别提醒】　①H2SO4是高沸点、难挥发性的强酸，利用这一性质可以制取HCl和HF：H2SO4(浓)＋NaClNaHSO4＋HCl↑，CaF2＋H2SO4===CaSO4＋2HF↑。②由“量变”引起的“质变”：金属(如Cu、Zn等)与浓H2SO4反应时，要注意H2SO4 浓度对反应产物的影响。开始阶段产生SO2气体，随着反应的进行，H2SO4的浓度变小，最后变为稀H2SO4，Cu与稀H2SO4不反应，Zn与稀H2SO4反应生成H2而不是SO2。4．硫酸的用途(1)制取化肥、硫酸盐、挥发性酸。(2)消除金属表面的氧化物。5．硫酸的工业制备三原理：(1)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2(或S＋O2SO2)。(2)2SO2＋O22SO3。(3)SO3＋H2O===H2SO4。6．SO、SO的检验(1)SO的检验①向溶液中加入盐酸，将产生的气体通入品红溶液中，红色褪去，发生的离子反应为SO＋2H＋===H2O＋SO2↑。②加入氯化钡溶液生成白色沉淀，然后向沉淀中加入盐酸，沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体，发生反应的离子方程式为SO＋Ba2＋===BaSO3↓，BaSO3＋2H＋===Ba2＋＋SO2↑＋H2O。(2)检验SO的正确操作方法：被检液取清液有无白色沉淀产生(判断有无SO)。先加稀盐酸的目的是防止CO、SO、Ag＋干扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生。整个过程中可能发生反应的离子方程式：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O、SO＋2H＋===SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO===BaSO4↓。【方法规律】浓硫酸与金属的反应规律1．钝化：常温下浓硫酸使Fe、Al钝化，若加热或将浓硫酸稀释，则可以继续反应。2．与活泼金属(如Zn)反应：开始产生SO2，硫酸浓度变小后，产生H2。3．与某些不活泼金属(如Cu)反应：开始产生SO2(加热)，浓度变小后，稀硫酸不再与Cu反应。如1molCu与含2molH2SO4的浓硫酸充分反应，生成SO2的物质的量小于1mol。4．浓硫酸在与金属的反应中既表现强氧化性(生成SO2)又表现酸性(生成硫酸盐)。浓硫酸在与非金属的反应中只表现强氧化性。【典例剖析】高频考点一硫及其二氧化硫的性质例1.（2021·全国高考甲卷真题）实验室制备下列气体的方法可行的是 气体方法A氨气加热氯化铵固体B二氧化氮将铝片加到冷浓硝酸中C硫化氢向硫化钠固体滴加浓硫酸D氧气加热氯酸钾和二氧化锰的混合物【举一反三】下列说法错误的是(　　)A．（2019浙江）硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等B．（2019江苏）稀硫酸具有酸性，可用于除去铁锈C．（2019江苏）SO2具有氧化性，可用于纸浆漂白D．（2019江苏）SO2与过量氨水反应生成(NH4)2SO3【变式探究】(2017·北京卷)根据SO2通入不同溶液中实验现象，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：H2SO3>H2SiO3【变式探究】下列关于硫及其化合物的说法中不正确的是(　　)A．硫粉在过量的纯氧中燃烧也不能生成三氧化硫B．SO2既可以是含硫物质的氧化产物，也可以是含硫物质的还原产物C．二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色，体现了其漂白性D．自然界中存在可溶于CS2的游离态的硫高频考点二硫酸的性质例2．(2020·浙江7月选考)某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验，如图。实验中观察到的现象有：烧瓶内有白雾，烧杯中出现白色沉淀。请回答： (1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是___________________________________。(2)烧杯中出现白色沉淀的原因是___________________________________________________。【变式探究】下列关于硫酸的叙述中，正确的是(　　)A．浓硫酸具有脱水性，因而能使蔗糖炭化B．浓硫酸有强氧化性，不可贮存在铝、铁容器中C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体D．稀释浓硫酸时，应将水沿着器壁慢慢加入浓硫酸中，并用玻璃棒不断搅拌【方法规律】浓H2SO4与金属反应的规律(1)钝化：常温下浓硫酸使Fe、Al表面快速生成致密氧化膜而阻止反应进一步发生。(2)与活泼金属(如Zn)反应，开始产生SO2，硫酸浓度变小后产生H2。(3)与不活泼金属(如Cu)反应，开始产生SO2(加热)，浓度变小后，稀硫酸不再与不活泼金属反应。例如：1molCu与含2molH2SO4的浓硫酸充分反应，生成的SO2的物质的量小于1mol。(4)浓硫酸在与金属的反应中既表现强氧化性又表现酸性。浓硫酸在与非金属的反应中只表现强氧化性。【变式探究】将一定量的锌与100mL18.5mol/L浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A33.6L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液的pH＝1，则下列叙述中错误的是(　　)A．气体A为SO2和H2的混合物B．反应中共消耗Zn97.5gC．气体A中SO2和H2的体积比为4∶1D．反应中共转移3mol电子高频考点三硫及其化合物性质探究例3．[2018·全国卷Ⅲ，26(1)]硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O，M＝248g·mol－1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题：已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaS2O3)＝4.1×10－5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验方案进行检验： 试剂：稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液实验步骤现象①取少量样品，加入除氧蒸馏水②固体完全溶解得无色澄清溶液③____________④____________，有刺激性气体产生⑤静置，__________⑥____________【举一反三】某学习小组设计制取SO2并验证其部分性质的实验装置图如图(夹持装置省略)，下列叙述正确的是(　　)A．取反应后D中溶液少许，滴加品红溶液，红色褪去，能说明SO2具有漂白性B．A装置中比较理想的反应物质是Na2SO3固体和质量分数为10%的硫酸C．B装置溶液变红色，说明SO2是酸性氧化物；C装置产生白色沉淀的原因为：BaCl2＋SO2＋H2OBaSO3↓＋2HClD．关闭弹簧夹a，打开弹簧夹b，用酒精灯在三颈烧瓶下微热，若能观察到B中长导管口有明显气泡现象，冷却后液体倒吸，就能判断装置A、B气密性良好【变式探究】[2018·全国卷Ⅰ]焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。②工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是______________________________。高频考点四SO的检验例4．下列过程中，最终的白色沉淀不一定是BaSO4的是(　　)A．Fe(NO3)2溶液白色沉淀 B．Ba(NO3)2溶液白色沉淀C．无色溶液白色沉淀D．无色溶液无色溶液白色沉淀【易错警示】SO检验的易错点(1)只加可溶性钡盐，不酸化。误将CO、PO、SO等干扰离子判断成SO。因上述离子会与Ba2＋反应产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3等白色沉淀。(2)误将Ag＋、Pb2＋判断成SO，如向待测液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，再加稀盐酸白色沉淀不溶解，便断定待测液中含有SO。其错误是未注意溶液中不含SO，而含Ag＋或Pb2＋时也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)，Pb2＋＋2Cl－===PbCl2↓(白色)。(3)误将SO判断成SO，如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便误以为待测液中含有SO。该错误是未注意NO(H＋)具有强氧化性：Ba2＋＋SO===BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NO===3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。【变式探究】有一瓶Na2SO3溶液，可能部分被氧化，某同学进行如下实验：取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硝酸，充分振荡后，白色沉淀不溶解。对此实验的下列叙述正确的是(　　)A．实验证实Na2SO3已部分氧化B．实验中加入Ba(NO3)2溶液后的沉淀一定是BaSO4C．实验中加入足量硝酸后的沉淀是BaSO4和BaSO3的混合物D．此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化高频考点五硫及其化合物的相互转化及应用例5.在下列物质转化中，A是一种正盐，D的相对分子质量比C的相对分子质量大16，E是酸，当X无论是强酸还是强碱时，都有如下的转化关系：当X是强酸时，A、B、C、D、E均含同一种元素；当X是强碱时，A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答：(1)A是________，Y是________，Z是________。(2)当X是强酸时，E是_______，写出B生成C的化学方程式：______________________________。(3)当X是强碱时，E是________，写出B生成C的化学方程式：_________________________________。 【变式探究】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H2SO4B．该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2C．该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和SD．图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4【举一反三】环保是21世纪人类社会的主要课题之一，十九大报告中提出了新目标“建成富强、民主、文明、和谐、美丽的社会主义现代化强国”。火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模较大的行业，石灰石—石膏烟脱硫是除去SO2的一种常用方法。其过程如图1。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；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2，下列有关说法正确的是(　　)―→―→―→―→图1A．烟气通入石灰石浆液时的温度越高吸收越快，吸收率越高B．石灰石浆液pH>5.7时，烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大C．将脱硫后的气体通入KMnO4溶液，可粗略判断烟气脱硫效率的高低D．上述方法中用石灰石浆液吸收64gSO2理论生成22gCO2高频考点六多硫含氧酸盐例6．(2020·浙江7月选考，30)硫代硫酸钠在纺织业等领域有广泛应用。某兴趣小组用下图装置制备Na2S2O3·5H2O。 合成反应：SO2＋Na2CO3===Na2SO3＋CO2　2Na2S＋3SO2===2Na2SO3＋3S　Na2SO3＋SNa2S2O3滴定反应：I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6已知：Na2S2O3·5H2O易溶于水，难溶于乙醇，50℃开始失结晶水。实验步骤：Ⅰ.Na2S2O3制备：装置A制备的SO2经过单向阀通入装置C中的混合溶液，加热、搅拌，至溶液pH约为7时，停止通入SO2气体，得产品混合溶液。Ⅱ.产品分离提纯：产品混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到Na2S2O3·5H2O产品。Ⅲ.产品纯度测定：以淀粉作指示剂，用Na2S2O3·5H2O产品配制的溶液滴定碘标准溶液至滴定终点，计算Na2S2O3·5H2O含量。请回答：(1)步骤Ⅰ单向阀的作用是________________；装置C中的反应混合溶液pH过高或过低将导致产率降低，原因是__________________________________________________________。(2)步骤Ⅱ下列说法正确的是________。A．快速蒸发溶液中水分，可得较大晶体颗粒B．蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时，停止加热C．冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率D．可选用冷的Na2CO3溶液作洗涤剂(3)步骤Ⅲ①滴定前，有关滴定管的正确操作为(选出正确操作并按序排列)：检漏→蒸馏水洗涤→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→开始滴定。A．烘干B．装入滴定液至零刻度以上C．调整滴定液液面至零刻度或零刻度以下D．用洗耳球吹出润洗液 E．排除气泡F．用滴定液润洗2至3次G．记录起始读数②装标准碘溶液的碘量瓶(带瓶塞的锥形瓶)在滴定前应盖上瓶塞，目的是_______________。③滴定法测得产品中Na2S2O3·5H2O含量为100.5%，则Na2S2O3·5H2O产品中可能混有的物质是________。【举一反三】Na2S2O5是常用的防腐剂和漂白剂。可利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5，其流程如下：下列说法正确的是(　　)A．上述制备过程所涉及的物质中只有一种酸性氧化物B．Na2S2O5作防腐剂和SO2作漂白剂时，均表现还原性C．上述流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换D．实验室模拟“结晶脱水”时用到的仪器只有蒸发皿、玻璃棒、烧杯、漏斗【变式探究】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中反应的离子方程式为______________________，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)。(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__________________________(写出两条)。(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____________________________________________________________________________________________________。