2022高考化学大一轮复习讲义第4章第22讲　硫及其化合物的相互转化

第22讲硫及其化合物的相互转化复习目标1.了解硫及其化合物的相互转化及应用。2.了解一些含硫陌生物质的制备。考点一硫及其化合物的相互转化及应用1．理清硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系2．掌握硫及其化合物之间的转化规律(1)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的如：写出②③④反应的化学方程式：②H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O；③Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑；④SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3。(2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，可用下图表示如：H2Seq\o(,\s\up7(①O2不足),\s\do5(④H2、△))Seq\o(,\s\up7(②O2),\s\do5(⑤H2S))SO2eq\o(→,\s\up7(③O2))SO3写出③④⑤反应的化学方程式：③2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3；④S＋H2eq\o(=,\s\up7(△))H2S；⑤SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O。注意(1)同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。(2)当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4=3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。题组一硫及其化合物的相互转化1．硫在空气中燃烧生成气体A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B变成C，在C里加Na2S产生气体D，把D通入B溶液得浅黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。则A、B、C、D、E分别为()A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、SB．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、SC．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3答案B解析硫在空气中燃烧生成SO2，SO2溶于水得H2SO3，向H2SO3中滴加溴水生成H2SO4和HBr，在H2SO4溶液中加Na2S产生气体H2S，H2S与H2SO3反应产生浅黄色沉淀S，故B项正确。2．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答案C解析据图可知，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＋2H2O=2FeSO4＋2H2SO4，A、B、D正确；该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫，C错误。3．物质类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。请根据下图所示，回答下列问题：(1)X的化学式为________，Y的化学式为________。(2)W的浓溶液与铜单质在加热条件下可以发生化学反应，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)欲制备Na2S2O3，从氧化还原角度分析，合理的是________(填字母)。A．Na2S＋S B．Na2SO3＋SC．Na2SO3＋Na2SO4 D．SO2＋Na2SO4(4)将X与SO2混合，可生成淡黄色固体，该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为________。答案(1)H2SSO2(2)Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(3)B(4)2∶1解析(2)W的浓溶液是浓硫酸，与铜单质在加热条件下发生反应：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(3)Na2S2O3中S元素的化合价是＋2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S元素的化合价必须分别大于2和小于2，A中S的化合价都小于2，C、D中S的化合价都大于2，故B符合题意。(4)X为H2S，与SO2混合可生成淡黄色固体：2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O，H2S作还原剂，二氧化硫作氧化剂，S既是氧化产物又是还原产物，该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为2∶1。同价态硫元素之间的转化也是物质推断的重要突破点，可以从物质类别的角度进行分析与迁移。如：SO2、Na2SO3、NaHSO3之间的转化代表着酸性氧化物、正盐、酸式盐之间的转化；H2S、Na2S、NaHS之间的转化代表着二元弱酸、正盐、酸式盐之间的转化，可类比CO2、Na2CO3、NaHCO3之间的转化。(注：上述转化可通过与酸或碱反应实现)题组二以SO2制备为载体探究硫元素间的转化4．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＋H2Oeq\o(=,\s\up7(FeCl3))BaSO3↓＋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气密性良好答案D解析氯水中存在的次氯酸具有漂白作用，也可以使品红溶液褪色，故品红褪色不能说明二氧化硫具有漂白性，故A错误；二氧化硫易溶于水，比较理想的反应物质是亚硫酸钠固体和浓硫酸，故B错误；C装置中产生的白色沉淀为BaSO4，故C错误。5．二氧化硫和亚硫酸在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对SO2和H2SO3的一些性质进行了探究。Ⅰ.探究SO2的性质(1)关闭旋塞2，打开旋塞1，注入硫酸至浸没三颈烧瓶中的固体。检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的方法是__________________________________________________________。(2)装置B中试剂X是________，装置D中NaOH溶液的作用是_________________________。(3)写出装置C中发生反应的化学方程式：__________________________________________。(4)关闭旋塞1后，打开旋塞2，装置E中的Na2S溶液用于验证SO2的________性，装置F中的现象是____________________________________________________________________。Ⅱ.探究H2SO3的酸性强于HClO(可能需要的装置和试剂如图所示)(5)所需装置的连接顺序：纯净的SO2→________(填字母)，装置K中反应的离子方程式为______________________________________________________________________________。(6)能证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象是____________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)将带火星的木条放在装置D的试管口，观察木条是否复燃(2)浓硫酸吸收未反应的SO2气体，防止污染空气(3)SO2＋Na2O2=Na2SO4(4)氧化溶液红色变浅(5)HJIKCa2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO(6)装置I中的品红溶液不褪色，装置K中溶液中出现白色沉淀解析Ⅰ.A中制备二氧化硫：Na2SO3＋H2SO4(浓)=Na2SO4＋H2O＋SO2↑，二氧化硫为酸性气体，X干燥二氧化硫，选用浓硫酸，C中SO2与Na2O2反应，D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气，E装置验证二氧化硫的氧化性，F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气。(1)检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的方法是将带火星的木条放在装置D的试管口，观察木条是否复燃。(2)装置B干燥二氧化硫，盛放的试剂X是浓硫酸，D中盛放的NaOH溶液吸收未反应的SO2，防止污染空气。(3)C中SO2与Na2O2反应生成Na2SO4，反应的化学方程式为SO2＋Na2O2=Na2SO4。(4)E中为硫化钠与二氧化硫发生价态归中反应生成硫单质，二氧化硫表现氧化性；F装置吸收二氧化硫，二氧化硫为酸性气体，F中碱性减弱，红色变浅。Ⅱ.(5)要证明H2SO3的酸性强于HClO，因为二氧化硫与次氯酸根离子发生氧化还原反应，不能直接将二氧化硫通入漂白粉溶液中，应先用二氧化硫制备二氧化碳，通过证明酸性：H2SO3>H2CO3>HClO，从而得出结论。将纯净的二氧化硫通过H使二氧化硫和水反应生成亚硫酸，亚硫酸和碳酸氢钠反应制取二氧化碳，制备的二氧化碳中有二氧化硫，故通入漂白粉溶液之前用酸性高锰酸钾除去二氧化硫气体，再用品红溶液检验二氧化硫是否除净，再通入漂白粉溶液中，K中反应的离子方程式为Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO。(6)I中品红溶液不褪色，K中产生白色沉淀能证明H2SO3的酸性强于HClO。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)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②综合实验装置考点二多硫含氧酸盐1．硫代硫酸钠(Na2S2O3)Na2S2O3·5H2O俗名海波或大苏打，易溶于水，溶于水后呈碱性。S元素的化合价为＋2价，具有还原性。(1)化学性质①遇酸不稳定：Na2S2O3＋2HCl=2NaCl＋S↓＋SO2↑＋H2O；②还原性：a．2Na2S2O3＋I2=Na2S4O6＋2NaI，这是分析化学中“碘量法”定量测定碘的一个重要反应。b．Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O=Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，在纺织和造纸工业上Na2S2O3作脱氯剂。(2)制备方法2Na2S＋Na2CO3＋4SO2=3Na2S2O3＋CO2；Na2SO3＋Seq\o(=,\s\up7(△))Na2S2O3。2．连二亚硫酸钠(Na2S2O4)Na2S2O4俗称保险粉，能溶于冷水，在热水中分解，不溶于乙醇。S元素的化合价为＋3价，具有还原性。(1)制备：在无氧条件下，用锌粉还原亚硫酸氢钠可制得连二亚硫酸钠。(2)还原性：在空气分析中常用来吸收氧气：2Na2S2O4＋O2＋2H2O=4NaHSO3或Na2S2O4＋O2＋H2O=NaHSO3＋NaHSO4。3．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)S元素的化合价为＋4价，与亚硫酸盐一样具有还原性。(1)制备：2NaHSO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2S2O5＋H2O。(2)还原性：S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋。4．过二硫酸钠(Na2S2O8)(1)不稳定性：受热分解2Na2S2O8eq\o(=,\s\up7(△))2Na2SO4＋2SO3↑＋O2↑。(2)氧化性：Na2S2O8中S元素的化合价是＋6价，其阴离子S2Oeq\o\al(2－,8)结构中含有1个过氧键(—O—O—)，性质与过氧化氢相似，具有氧化性。所以Na2S2O8是一种强氧化剂。2Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(Ag＋))2MnOeq\o\al(－,4)＋10SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋S2Oeq\o\al(2－,8)＋2I－eq\o(=,\s\up7(Cu2＋))2SOeq\o\al(2－,4)＋I21．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、漏斗答案C解析上述制备过程所涉及的物质中有2种酸性氧化物——二氧化硫和二氧化碳，故A错误；SO2作漂白剂时，未发生氧化还原反应，没有表现还原性，故B错误；根据上述分析，上述流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换，否则得不到过饱和的NaHSO3溶液，故C正确；“结晶脱水”是加热固体分解，应该在坩埚中进行，故D错误。2．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.探究Na2S2O4的性质：某课题小组常温下测得0.050mol·L－1Na2S2O4溶液的pH随时间变化的关系如图所示。(4)0～t1主要生成HSOeq\o\al(－,3)，写出0～t1发生反应的离子方程式：___________________________。答案(1)Zn＋2SO2=ZnS2O4(2)Zn(OH)2(3)降低Na2S2O4的溶解度，使更多的Na2S2O4析出过滤乙醇(4)2H2O＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋O2=4HSOeq\o\al(－,3)3．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____________________________________________________________________________________________________。答案(1)SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=SO2↑＋H2O(或HSOeq\o\al(－,3)＋H＋=SO2↑＋H2O)硫化钠和碳酸钠的混合溶液(2)S(3)NaOH溶液(合理即可)(4)控制反应温度、调节酸的滴加速率(或调节酸的浓度等)(5)若SO2过量，溶液显酸性，产物分解解析(2)由该反应的反应物和生成物的元素组成可知此浑浊物是S。(3)d装置的作用是吸收反应中产生的CO2及逸出的SO2，故d中的试剂可以为NaOH溶液。(4)溶液中的反应速率受温度、浓度的影响，故可通过控制反应温度及滴入酸溶液的速率的方式达到目的。(5)SO2溶于水可形成酸性较强的亚硫酸，而Na2S2O3遇酸会分解。1．[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。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____________答案③加入过量稀盐酸④出现乳黄色浑浊⑤(吸)取上层清液，滴入BaCl2溶液⑥产生白色沉淀解析Na2S2O3·5H2O晶体样品中含有SOeq\o\al(2－,4)，在SOeq\o\al(2－,4)的检验过程中应防止加入氧化剂，如H2O2会把S2Oeq\o\al(2－,3)氧化为SOeq\o\al(2－,4)，也要防止加入稀H2SO4而引入SOeq\o\al(2－,4)，所以样品加水溶解后应加入过量稀盐酸，发生反应：S2Oeq\o\al(2－,3)＋2H＋=S↓＋SO2↑＋H2O。取上层清液滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓，证明溶液中存在SOeq\o\al(2－,4)。2．[2018·全国卷Ⅰ，27(1)(2)]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______________________________。答案(1)2NaHSO3=Na2S2O5＋H2O(2)①NaHSO3②得到NaHSO3过饱和溶液解析(1)根据题给信息，将NaHSO3过饱和溶液结晶脱水可得到Na2S2O5，则化学方程式为2NaHSO3=Na2S2O5＋H2O。(2)①酸性条件下，SO2与Na2CO3溶液反应生成NaHSO3。②工艺中加入Na2CO3固体并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3过饱和溶液。3．(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＋CO22Na2S＋3SO2=2Na2SO3＋3SNa2SO3＋Seq\o(=,\s\up7(△))Na2S2O3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Na2S2O3·5H2