非金属氧、硫及其化合物
突破训练(三)
1.下列关于硫及其化合物的说法正确的是( )
A.自然界中不存在游离态的硫
B.二氧化硫的排放会导致光化学烟雾和酸雨的产生
C.二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了二氧化硫的漂白性
D.浓硫酸可用来干燥SO2、CO、Cl2等气体
解析:选D 在火山喷发口处存在游离态的硫,A错误;SO2的排放会导致硫酸型酸雨的产生,但不会导致光化学烟雾的产生,B错误;SO2通入滴有酚酞的氢氧化钠溶液中,发生反应:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,其中SO2体现酸性氧化物的性质,并非漂白性,C错误;浓硫酸具有吸水性,可用于干燥酸性气体或中性气体,如SO2、CO、Cl2等,D正确。
2.保罗·克拉兹等三位科学家因在氟利昂和臭氧层方面的工作获得诺贝尔化学奖,他们的研究揭示了大气中臭氧层被破坏的机理,如图所示。下列说法不正确的是( )
A.氯原子在反应中作催化剂
B.过氧化氯的结构式为O—Cl—Cl—O
C.臭氧分子最终转变成氧气分子
D.过程②中一氧化氯断键形成过氧化氯
解析:选B 由图中反应历程为①Cl+O3―→ClO+O2,②ClO+ClO―→ClOOCl,③ClOOCl+日光―→2Cl+O2;该过程的总反应为2O3―→3O2,所以氯原子在反应中作催化剂,A正确;氯原子半径大于氧原子半径,所以图中,原子半径较大的是氯原子,较小的是氧原子,所以过氧化氯的结构式为Cl—O—O—Cl,B错误;由该过程的总反应知臭氧分子最终转变成氧气分子,C正确;过程②中ClO+ClO―
→ClOOCl,一氧化氯断键形成过氧化氯,D正确。
3.下列对事实的解释不正确的是( )
选项
事实
解释
A
用铝罐槽车储运浓硫酸
常温下,铝与浓硫酸不反应
B
在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑
浓硫酸具有脱水性
C
浓硝酸在光照下颜色变黄
浓HNO3不稳定,生成的有色产物NO2能溶于浓硝酸
D
SO2能使溴水褪色
SO2具有还原性
解析:选A 常温下铝在浓硫酸中发生钝化,生成致密的氧化膜阻止反应的进一步发生,是浓硫酸强氧化性的体现,A错误;浓硫酸可将许多有机物分子里的氢原子和氧原子,按水分子中氢、氧原子数的比(2∶1)夺取,在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象,体现浓硫酸的脱水性,B正确;浓硝酸在光照条件下分解生成二氧化氮、氧气和水,二氧化氮溶于硝酸使溶液呈黄色,C正确;SO2能使溴水褪色,是因为与溴水发生氧化还原反应,体现二氧化硫的还原性,D正确。
4.下列物质的检验中,其结论一定正确的是( )
A.向某溶液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,加入稀HNO3后,白色沉淀不溶解,也无其他现象,说明原溶液中一定含有SO
B.向某溶液中加入盐酸产生无色气体,该气体能使澄清的石灰水变浑浊,说明该溶液中一定含有CO或SO
C.取少量久置的Na2SO3样品于试管中加水溶解,再加足量盐酸酸化,然后加BaCl2溶液,若加盐酸时有气体产生,加BaCl2溶液时有白色沉淀产生,说明Na2SO3样品已部分被氧化
D.将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色,该气体一定是SO2
解析:选C 该溶液中还可能含有Ag+或SO,A错误;使澄清石灰水变浑浊的气体可能为CO2、SO2,溶液中可能存在CO、HCO、SO或HSO,B错误;加入足量盐酸有气体产生,气体为SO2,排除SO的干扰,再加入BaCl2
溶液有白色沉淀产生,沉淀为BaSO4,说明一定含有SO,所以说明Na2SO3样品已部分被氧化,C正确;氧化性气体如氯气等都能使品红溶液褪色,D错误。
5.下图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图,下列说法中不正确的是( )
A.使用此装置可减少导致酸雨的气体的排放
B.装置内发生了化合反应和分解反应
C.整个过程的总反应可表示为
2SO2+2CaCO3+O2===2CaSO4+2CO2
D.若排放的气体能使澄清石灰水变浑浊,说明排放的气体中含SO2
解析:选D A项,由图可知使用此装置可减少二氧化硫的排放;B项,该装置内,碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳,二氧化硫与氧化钙化合生成亚硫酸钙,亚硫酸钙再与氧气化合生成硫酸钙;C项,反应的实质是二氧化硫与碳酸钙、氧气反应生成硫酸钙和二氧化碳;D项,二氧化碳也能使澄清石灰水变浑浊。
6.某学生课外活动小组利用如图装置做如下实验:在试管中注入某无色溶液,加热试管,溶液颜色变为红色,冷却后恢复无色,则( )
A.溶有SO2的品红溶液
B.溶有NH3的酚酞溶液
C.溶有SO2的酚酞溶液
D.溶有Cl2的品红溶液
解析:选A 二氧化硫和有色物质反应生成无色物质,但二氧化硫的漂白性不稳定,加热时溶液又恢复原来的颜色,所以溶有二氧化硫的品红溶液符合题意,A正确;氨气和水反应生成一水合氨,一水合氨电离出OH-
而使溶液呈碱性,酚酞遇碱变红色,加热条件下,一水合氨易分解生成氨气而使溶液褪色,B错误;二氧化硫和水反应生成亚硫酸,酚酞在酸性溶液中为无色,二氧化硫不能使酸碱指示剂褪色,C错误;氯气和水反应生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性而使品红溶液褪色,且次氯酸的漂白性具有不可逆性,D错误。
5.为确定某纯净的气体Q的成分,进行了如下几种实验,其中不正确的是 ( )
操作及现象(现象在括号内)
结论
A
闻Q气味(有刺激性)酸性KMnO4溶液(褪色)
Q一定是SO2
B
闻Q气味(有刺激性)澄清石灰水(变浑浊)
Q一定是SO2
C
Q品红溶液(褪色)变红色
Q一定是SO2
D
Q紫色石蕊试液(先变红色后褪色)
Q一定不是SO2
[解析] 能使酸性KMnO4溶液褪色且有刺激性气味的气体还有HCl等,A项错误;能使澄清石灰水变浑浊的气体有CO2、SO2,但前者无气味,B项正确;使品红溶液褪色,加热后品红溶液又变为红色的只有SO2,C项正确;SO2不能漂白石蕊试液,D项正确。
6.用如图所示实验装置进行物质性质的探究实验。下列说法不合理的是 ( )
A.若品红溶液①褪色,则说明产物中含有SO2
图K17-1
B.若溴水褪色,则说明SO2具有还原性
C.若烧瓶中产生黄色浑浊和无色气泡,则说明Na2S2O3只作氧化剂
D.若品红溶液②不褪色、Na2SiO3溶液中出现白色浑浊,则说明亚硫酸比碳酸的酸性强
[解析] A项,SO2
能使品红溶液褪色;B项,二氧化硫使溴水褪色表现还原性;C项,此反应中Na2S2O3既作氧化剂又作还原剂;D项,品红溶液②不褪色说明无二氧化硫,Na2SiO3溶液中出现白色浑浊说明通入了二氧化碳,依据强酸制弱酸的原理说明亚硫酸比碳酸的酸性强。
7.下列关于硫及其化合物的说法正确的是( )
A.自然界中不存在游离态的硫
B.二氧化硫的排放会导致光化学烟雾和酸雨的产生
C.二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了二氧化硫的漂白性
D.浓硫酸可用来干燥SO2、CO、Cl2等气体
解析:选D 在火山喷发口处存在游离态的硫,A错误;SO2的排放会导致硫酸型酸雨的产生,但不会导致光化学烟雾的产生,B错误;SO2通入滴有酚酞的氢氧化钠溶液中,发生反应:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,其中SO2体现酸性氧化物的性质,并非漂白性,C错误;浓硫酸具有吸水性,可用于干燥酸性气体或中性气体,如SO2、CO、Cl2等,D正确。
8.下列物质的检验中,其结论一定正确的是( )
A.向某溶液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,加入稀HNO3后,白色沉淀不溶解,也无其他现象,说明原溶液中一定含有SO
B.向某溶液中加入盐酸产生无色气体,该气体能使澄清的石灰水变浑浊,说明该溶液中一定含有CO或SO
C.取少量久置的Na2SO3样品于试管中加水溶解,再加足量盐酸酸化,然后加BaCl2溶液,若加盐酸时有气体产生,加BaCl2溶液时有白色沉淀产生,说明Na2SO3样品已部分被氧化
D.将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色,该气体一定是SO2
解析:选C 该溶液中还可能含有Ag+或SO,A错误;使澄清石灰水变浑浊的气体可能为CO2、SO2,溶液中可能存在CO、HCO、SO或HSO,B错误;加入足量盐酸有气体产生,气体为SO2,排除SO的干扰,再加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,沉淀为BaSO4,说明一定含有SO,所以说明Na2SO3样品已部分被氧化,C正确;氧化性气体如氯气等都能使品红溶液褪色,D错误。
13.[2017·海口市调研] 硫的化合物在生产、生活中应用广泛。
9.Ⅰ.某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3+、I2。
图K17-5
(1)通入足量SO2后,装置B中的现象是 ;装置C的作用是 。
(2)该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生的是氧化还原反应。
①写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式: 。
②请设计实验方案验证有Fe2+生成: 。
Ⅱ.一些食品添加剂、抗氧化剂中含有焦亚硫酸钠(Na2S2O5),大量的焦亚硫酸钠会损伤细胞,具有生物毒性。
(3)铬是环境中的一种主要污染物,可以用焦亚硫酸钠处理含铬酸性废水(含有Cr),利用氧化还原反应,将六价铬还原为三价铬,S2被氧化为S,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(4)已知:
Na2S2O5溶于水会生成NaHSO3。检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方法是 。
【答案】(1)溶液蓝色褪去 吸收多余的SO2,防止污染空气
(2)①2Fe3++SO2+2H2OS+2Fe2++4H+
②取A中反应后的溶液,向其中滴入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红(或其他合理答案)
(3)4∶3
(4)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加入适量水溶解,滴入足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成
[解析] (1)通入SO2后,与I2反应生成I-,所以蓝色消失;装置C是尾气处理装置。(2)SO2与Fe3+反应生成S和Fe2+
,依据电荷守恒和原子守恒,即可写出方程式。(3)Cr~Cr3+中Cr的化合价由+6到+3,S2~2S中S的化合价由+4到+6,依据电荷守恒,Cr与S2的物质的量之比为4∶3。
10.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,说明固体产物中除含有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+2H2O===K2SO4+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+2H2O===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
(3)试管中出现黑色沉淀 Na2SO3
11.广泛用于纺织工业的连二亚硫酸钠(Na2S2O4),俗称保险粉,是一种强还原剂,可溶于水,但不溶于乙醇,在碱性介质中较稳定。
Ⅰ.工业上制备保险粉的流程如下:
(1)步骤①中发生反应的化学方程式为____________________________________。
(2)步骤②中生成的沉淀为____________(填化学式)。
(3)步骤③中加入NaCl固体的作用是________________________,分离出保险粉的方法为________、洗涤、干燥,洗涤所用试剂是________________。
Ⅱ.工业上也可用如图所示装置电解NaHSO3溶液制备Na2S2O4。
(4)惰性电极a连接电源的______(填“正极”或“负极”),其电极反应式为________________________________________________________________________。
(5)若不加阳离子交换膜,则得不到Na2S2O4,其原因是_____________________
________________________________________________________________________。
Ⅲ.探究Na2S2O4的性质:
某课题小组常温下测得0.050 mol·L-1Na2S2O4溶液的pH随时间变化的关系如图所示。
(6)0~t1主要生成HSO,写出0~t1发生反应的离子方程式:________
_____________________________________________________。
(7)若t1时溶液中Na2S2O4全部被氧化成NaHSO3,此时溶液中c(SO)-c(H2SO3)=________(不考虑溶液体积变化)。
解析:(1)由流程可知,步骤①中,反应物为Zn和SO2,生成物为ZnS2O4
,据此可得化学方程式:Zn+2SO2===ZnS2O4。(2)步骤②中,ZnS2O4和NaOH发生反应生成Zn(OH)2沉淀和Na2S2O4。(3)溶液C中的溶质为Na2S2O4,步骤③中加入NaCl固体,即得到保险粉(Na2S2O4),可知NaCl固体的作用是降低Na2S2O4的溶解度,使更多Na2S2O4析出。Na2S2O4析出后,经过滤、洗涤、干燥即可得到保险粉。由于保险粉可溶于水,不溶于乙醇,因此应用乙醇进行洗涤。(4)NaHSO3生成Na2S2O4,S元素化合价由+4降低到+3,发生还原反应,故电极a为阴极,连接电源负极,电极反应式为2HSO+2e-===S2O+2OH-。(5)电极b为阳极,发生反应4OH--4e-===O2↑+2H2O,若不加阳离子交换膜,Na2S2O4具有强还原性,易被阳极生成的O2氧化,因此得不到Na2S2O4。(6)反应物有Na2S2O4和O2,生成物有HSO,故反应的离子方程式为2H2O+2S2O+O2===4HSO。(7)t1时溶液的pH=5,则c(H+)=10-5 mol·L-1,c(OH-)=10-9mol·L-1。溶液中的溶质只有NaHSO3,根据质子守恒得c(H2SO3)+c(H+)=c(SO)+c(OH-),故c(SO)-c(H2SO3)=c(H+)-c(OH-)=(10-5-10-9)mol·L-1。
答案:(1)Zn+2SO2===ZnS2O4
(2)Zn(OH)2
(3)降低Na2S2O4的溶解度,使更多Na2S2O4析出 过滤 乙醇
(4)负极 2HSO+2e-===S2O+2OH-
(5)Na2S2O4被阳极生成的O2氧化
(6)2H2O+2S2O+O2===4HSO
(7)(10-5-10-9)mol·L-1
12.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验:
实验一 焦亚硫酸钠的制取
采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为Na2SO3+SO2===Na2S2O5
(1)装置Ⅰ
中产生气体的化学方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是________________。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理的装置(夹持仪器已略去)为________(填字母)。
实验二 焦亚硫酸钠的性质
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HSO的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是_____(填字母)。
a.测定溶液的pH b.加入Ba(OH)2溶液
c.加入盐酸 d.加入品红溶液
e.用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)装置Ⅰ中浓H2SO4与Na2SO3发生复分解反应制取SO2,其化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O。(2)装置Ⅱ中已有晶体析出,可通过过滤操作得到Na2S2O5晶体。(3)食盐水和浓H2SO4不能吸收SO2,故b、c错误;瓶口封闭易造成实验事故,故a错误;既能吸收SO2,又能防止发生倒吸,故d正确。(4)HSO电离显酸性,水解显碱性,要证明HSO的电离程度大于水解程度,则证明NaHSO3溶液显酸性即可,故可通过测定溶液的pH,或用蓝色石蕊试纸检测等方法。(5)Na2S2O5晶体被空气氧化的产物为Na2SO4,故可通过检验SO来检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化,其具体方案为:取少量Na2S2O5
晶体于试管中,加适量蒸馏水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,则说明Na2S2O5晶体已被氧化。
答案:(1)Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O[或Na2SO3+2H2SO4(浓)===2NaHSO4+SO2↑+H2O]
(2)过滤 (3)d (4)ae
(5)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量蒸馏水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成
13.已知硫酸铜加热分解生成CuO、O2、SO2和SO3(g)。通过测定产生的三种气体的量可确定该反应的方程式。实验用到的仪器如下图所示。
有关操作和结果如下(已知:H++HSO===SO2↑+H2O)。
①准确称取一定质量的无水CuSO4固体充分加热到完全分解。
②实验后测得装置F总质量比实验前减少了0.96g(忽略水蒸气的损失和SO2的溶解)。
③干燥管C在实验后质量增加3.84g。
④由量筒中水的体积,折算出标准状况下相应气体的体积为224 mL。
试回答下列问题:
(1)装置C的作用是_____________,装置F的作用是______________。
(2)使用上图所给仪器装置(可重复使用),按从左至右的方向连接各仪器,接口顺序为:①→⑨⑩→⑥⑤→________→________→________→②。(填序号)
(3)装置F中发生反应的化学方程式为:_________________________
_______________________________________________________________。
(4)请通过计算,推断出该条件下反应的化学方程式:_____________
______________________________________________________________。
解析:(1)-(3)已知硫酸铜加热分解生成CuO、O2、SO2和SO3
,根据题中所给各仪器的特点及所盛装的药品可知,实验过程为:无水CuSO4固体在A装置中加热分解,所得混合气体中有O2、SO2和SO3;将混合气体通过F装置,发生反应SO3+2NaHSO3===Na2SO4+2SO2+H2O,此时混合气体(SO2和O2)中会带入水蒸气,需要经过装置D进行干燥处理;将混合气体通过C装置,碱石灰吸收SO2后,就得到纯净的O2;最后利用排水法测量混合气体中O2的量,为减少实验误差,C装置和E装置之间要连接除水蒸气的装置(C或D装置均可)。(4)设F装置中参加反应的SO3的物质的量为x mol,则生成的SO2为2x mol,故64×2x-80x=0.96,解得x=0.02。干燥管C吸收的是分解产生的SO2和F中反应得到的SO2,则分解产生的SO2的物质的量为=0.02 mol。量筒中水的体积为分解生成的氧气的体积,在标准状况下氧气的体积为224 mL,则分解得到的O2的物质的量是0.01 mol。根据分解生成的n(SO3)=0.02 mol、n(SO2)=0.02 mol、n(O2)=0.01 mol,结合质量守恒定律可配平方程式:4CuSO44CuO+2SO3↑+2SO2↑+O2↑。
答案:(1)吸收SO2 吸收SO3
(2)③④ ⑥⑤(或③④) ⑧⑦
(3)SO3+2NaHSO3===Na2SO4+2SO2+H2O(或SO3+H2O===H2SO4、H2SO4+2NaHSO3===Na2SO4+2SO2↑+2H2O)
(4)4CuSO44CuO+2SO3↑+2SO2↑+O2↑
14.小刚同学探究二氧化硫分别与BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液反应的实验。请回答有关问题。
(1)少量SO2通入到Ba(OH)2溶液中的离子反应方程式为__________,过量的SO2通入到Ba(OH)2溶液中的离子反应方程式为____________。
(2)小刚同学将SO2通入到BaCl2溶液中,出现了异常现象,看到了明显的白色沉淀,为探究该白色沉淀的成分,他设计了如下实验流程:
则操作①的名称为____________,试剂A的化学式为__________。
(3)实验表明,小刚加入试剂A后,白色沉淀未见溶解,则该白色沉淀的成分是__________(填化学式),产生该白色沉淀的离子方程式是____________________。
解析:(1)SO2为酸性氧化物,通入碱溶液中生成相应的盐和水,SO2+Ba(OH)2===BaSO3↓+H2O;通入过量SO2时,由于H2SO3为二元弱酸,所以得到酸式盐,Ba(HSO3)2为强电解质,在溶液中以Ba2+、HSO形式存在,离子方程式为SO2+OH-===HSO。
(2)固体、液体分离用过滤方法。SO2通入溶液中可能被O2氧化,猜测白色沉淀可能为BaSO3或BaSO4,故试剂A选盐酸。为避免产生其他离子的影响,不能选H2SO4或HNO3。
(3)BaSO4不溶于盐酸,应考虑空气中O2将SO2氧化,离子方程式为2SO2+2Ba2++O2+2H2O===2BaSO4↓+4H+。
答案:(1)SO2+Ba2++2OH-===BaSO3↓+H2O
SO2+OH-===HSO (2)过滤 HCl
(3)BaSO4 2SO2+2Ba2++O2+2H2O===2BaSO4↓+4H+