(浙江選考)2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第3講 元素化學(xué) 考點(diǎn)19 硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化學(xué)案.docx
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考點(diǎn)19 硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化 知識(shí)條目 必考要求 加試要求 S、SO2、H2SO4等硫及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化 b c 一、硫單質(zhì)性質(zhì)及用途 1.物理性質(zhì) 通常情況下,硫單質(zhì)是一種淡黃色的固體,俗稱硫黃。難溶于水,易溶于CS2,故殘留硫的試管可用CS2洗滌。 2.化學(xué)性質(zhì) (一)與非金屬單質(zhì)反應(yīng) ①在O2中燃燒的化學(xué)方程式為S+O2SO2(純氧中火焰呈現(xiàn)藍(lán)紫色); ②與H2反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2+SH2S。 (二)與金屬單質(zhì)反應(yīng) 硫粉與鐵粉混合加熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+SFeS。 3.主要用途 硫黃用于制硫酸、化肥、火柴、農(nóng)藥、火藥等。 二、硫元素的價(jià)態(tài)變化規(guī)律 1.硫及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系 SO2、SO3是酸性氧化物,H2SO3、H2SO4是酸,物質(zhì)的類別可以幫助我們理解它們的性質(zhì)。相同價(jià)態(tài)的不同含硫化合物間是通過酸堿反應(yīng)規(guī)律相互轉(zhuǎn)化聯(lián)系的。 2.當(dāng)硫元素的化合價(jià)升高或降低時(shí),一般升高或降低到其相鄰的價(jià)態(tài) 如H2SSSO2SO3。各步反應(yīng)的化學(xué)方程式:2H2S+O2(不足)S+2H2O;S+O2SO2;2SO2+O22SO3;2H2S+3O2(充足)2SO2+2H2O;S+H2H2S;SO2+2H2S===3S↓+2H2O。 濃硫酸與碳反應(yīng):2H2SO4(濃)+C2SO2↑+CO2↑+2H2O; 濃硫酸與硫化氫反應(yīng):H2S+H2SO4(濃)S↓+SO2+2H2O。 3.硫元素相鄰價(jià)態(tài)的微粒不發(fā)生氧化還原反應(yīng) 如S和H2S、S和SO2、SO2和濃H2SO4之間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 4.有時(shí)硫的化合價(jià)會(huì)發(fā)生跳位轉(zhuǎn)化 S(-2)、S(0)遇到強(qiáng)氧化劑時(shí),可被氧化為S(6),如S(0)、S(-2)遇濃HNO3被氧化成S(+6);又如條件發(fā)生改變時(shí):H2S遇冷濃H2SO4時(shí)被氧化成S;遇熱濃H2SO4時(shí)被氧化成SO2。 5.應(yīng)用 利用硫元素的價(jià)態(tài)變化規(guī)律,可進(jìn)行如下判斷: (一)判斷含硫物質(zhì)的氧化性、還原性; (二)判斷不同價(jià)態(tài)硫之間能否發(fā)生氧化還原反應(yīng); (三)判斷氧化、還原產(chǎn)物; (四)判斷含硫物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可能生成的物質(zhì)。 【例1】 關(guān)于硫的敘述正確的是( ) A.硫的非金屬性較強(qiáng),所以只以化合態(tài)存在于自然界中 B.黑火藥的主要成分是硝酸鉀、碳、硫,用水、二硫化碳通過過濾操作可將三者分離 C.硫與金屬或非金屬反應(yīng)均作氧化劑 D.硫與銅反應(yīng)得到硫化銅 【解析】 硫元素在自然界既有游離態(tài)又有化合態(tài),游離態(tài)主要分布在火山口,化合態(tài)以各種硫化物或硫酸鹽礦物為主,A錯(cuò)誤;可利用溶解性差異分離黑火藥中的三種組分:先用CS2處理,溶解硫單質(zhì),過濾蒸發(fā)溶劑得到單質(zhì)硫,濾渣加水溶解,KNO3溶解而碳單質(zhì)不溶,再過濾后分別得到KNO3溶液與碳單質(zhì),三者分離,B正確;硫單質(zhì)為零價(jià),與金屬反應(yīng)作氧化劑,與非金屬反應(yīng)既可作氧化劑(如與氫氣化合),又可作還原劑(如與氧氣化合),C錯(cuò)誤;硫與銅反應(yīng)得到的產(chǎn)物為Cu2S,D錯(cuò)誤。 【答案】 B 【提煉】 本題考查了硫的相關(guān)性質(zhì),解答此題需要掌握硫單質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)。元素在自然界的存在形式雖與其化學(xué)活潑性相關(guān),但是不能以活潑性作為唯一依據(jù);根據(jù)硫元素的價(jià)態(tài)可知在反應(yīng)中硫既能作氧化劑也能作還原劑,可據(jù)此判斷C錯(cuò)誤;硫與銅單質(zhì)化合得到硫化亞銅,說明硫單質(zhì)的氧化性比氯氣、氧氣要弱,可據(jù)此判斷元素非金屬性強(qiáng)弱。 【例2】 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,向100mL氫硫酸溶液中通入二氧化硫氣體,溶液pH變化如圖所示,則原氫硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為( ) A.0.5molL-1B.0.05molL-1C.1molL-1D.0.1molL-1 【解析】 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,向100mL氫硫酸溶液中通入二氧化硫,發(fā)生反應(yīng)2H2S+SO2===3S↓+2H2O,溶液pH=7時(shí),二氧化硫與硫化氫恰好完全反應(yīng),此時(shí)消耗二氧化硫112mL,二氧化硫的物質(zhì)的量=0.112L/22.4 Lmol-1=0.005 mol,根據(jù)方程式可知硫化氫的物質(zhì)的量為0.005 mol2=0.01 mol,則原氫硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為0.1 mol/L,故選D。 【答案】 D 【提煉】 本題考查了根據(jù)方程式進(jìn)行計(jì)算,難度不大,判斷pH=7時(shí)二氧化硫與硫化氫恰好完全反應(yīng)是關(guān)鍵,注意對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握與理解。向氫硫酸中通入二氧化硫,產(chǎn)物為硫單質(zhì)與水,酸性減弱;恰好完全反應(yīng)時(shí)無酸性物質(zhì),故此時(shí)pH最大,繼續(xù)通入二氧化硫酸性又增強(qiáng),原因是二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸。 【例3】 已知H2SO3+I(xiàn)2+H2O===H2SO4+2HI,將0.1molCl2通入100mL含等物質(zhì)的量的HI與H2SO3的混合溶液中,有一半的HI被氧化,則下列說法正確的是( ) A.物質(zhì)的還原性:HI>H2SO3>HCl B.HI與H2SO3的物質(zhì)的量濃度為0.6molL-1 C.通入0.1molCl2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:5Cl2+4H2SO3+2I-+4H2O===4SO+I(xiàn)2+10Cl-+16H+ D.若再通入0.05molCl2,恰好能將HI和H2SO3完全氧化 【解析】 根據(jù)反應(yīng)H2SO3+I(xiàn)2+H2O===H2SO4+2HI可知還原性H2SO3>HI,因此通入Cl2將一半HI氧化則意味著H2SO3已經(jīng)全部被氧化,設(shè)HI與H2SO3的物質(zhì)的量均為x,由電子得失守恒列式:0.1mol2=0.5x1+x(6-4),求得x=0.08mol,即HI與H2SO3的物質(zhì)的量濃度為0.8molL-1,故B錯(cuò)誤;A中還原性順序不符合所給已知條件,H2SO3>HI,故A錯(cuò)誤;由前述計(jì)算可知,0.1molCl2可將0.08molH2SO3和0.04molHI氧化,總反應(yīng)的離子方程式為5Cl2+4H2SO3+2I-+4H2O===4SO+I(xiàn)2+10Cl-+16H+,C正確;還剩余HI0.04mol,將其氧化只需通入0.02molCl2即可,D錯(cuò)誤。 【答案】 C 【提煉】 此題綜合考查了氧化還原反應(yīng)規(guī)律和離子反應(yīng),同時(shí)也涉及定量計(jì)算,解題的關(guān)鍵在于明確兩種還原劑被氧化的先后順序,然后再根據(jù)相關(guān)量的關(guān)系列式計(jì)算出H2SO3和HI的濃度。在給定量書寫離子方程式的過程中,可以根據(jù)相對(duì)量將少量物質(zhì)定為“1 mol”,若少量物質(zhì)有兩種或兩種以上離子參加反應(yīng),則參加反應(yīng)離子的物質(zhì)的量之比與物質(zhì)組成之比相符,依據(jù)少量物質(zhì)中離子的物質(zhì)的量,確定過量物質(zhì)中實(shí)際參加反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量。在此題中,可以直接將H2SO3和I-參與反應(yīng)2∶1的物質(zhì)的量之比確定,然后根據(jù)氯氣的量確定兩個(gè)還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比。 【例4】 化合物A中含有三種元素,3.68gA在氧氣中充分煅燒后生成1.28gB、1.60gC和氣體D。物質(zhì)A~H存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系。已知B是一種紅色固體單質(zhì),C是金屬氧化物,D是非金屬氧化物,E、F、G是鹽。 請(qǐng)回答: (1)檢驗(yàn)氣體D的實(shí)驗(yàn)方法:________________________________________________________________________。 (2)寫出B與H濃溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________。 (3)化合物A的化學(xué)式:______________。 【解析】 B是一種紅色固體單質(zhì),則B為Cu,Cu通常只能溶解于熱的濃硫酸、濃硝酸或稀硝酸,其中H中含有SO,則H為硫酸;Cu溶解于濃硫酸生成E為CuSO4,C是金屬氧化物,溶解于稀硫酸,生成的鹽能溶解Cu生成CuSO4和另外一種鹽F,則C為Fe2O3,G為Fe2(SO4)3,F(xiàn)為FeSO4;D是非金屬氧化物,與H2O2反應(yīng)生成硫酸,則D為SO2。(1)SO2有漂白性和還原性,可將氣體通入品紅溶液,紅色褪去,加熱溶液,溶液紅色恢復(fù),即是SO2氣體。(2)Cu與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O。(3)3.68gA在氧氣中充分煅燒后生成1.28gCu、1.60gFe2O3和氣體SO2,則A中含有的n(Cu)=0.02mol,n(Fe)=0.02mol,n(S)=0.04mol,Cu、Fe、S的原子數(shù)目之比為0.02mol∶0.02mol∶0.04mol=1∶1∶2,則化合物A的化學(xué)式為FeCuS2。 【答案】 (1)將氣體通入品紅溶液,紅色褪去,加熱溶液,溶液紅色恢復(fù),即是SO2氣體 (2)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O (3)FeCuS2 【提煉】 此類題的解答一般有以下步驟:思維起點(diǎn)的選擇:思維起點(diǎn)是指開始時(shí)的思維指向、思維對(duì)象或思維角度,推斷題中的思維起點(diǎn)應(yīng)是最具有特征的某個(gè)條件(包括文字?jǐn)⑹龌蚰硞€(gè)變化過程);思維過程的展開:解題者在確定思維起點(diǎn)的基礎(chǔ)上,利用題目所給信息,結(jié)合已有的化學(xué)知識(shí)和解題經(jīng)驗(yàn),不斷地縮小問題狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)的距離;思維過程的體驗(yàn):將上述思維過程的結(jié)果代入題中,檢查一下是否符合題中條件。推斷圖中的特征反應(yīng)現(xiàn)象常見的有:(1)焰色反應(yīng):Na+(黃色)、K+(紫色);(2)使品紅溶液褪色的氣體:SO2(加熱后又恢復(fù)紅色)、Cl2(加熱后不恢復(fù)紅色);(3)白色沉淀Fe(OH)2置于空氣中最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色[Fe(OH)3];(4)在空氣中變?yōu)榧t棕色:NO;(5)氣體燃燒呈蒼白色:H2在Cl2中燃燒;在空氣中點(diǎn)燃呈藍(lán)色:CO、H2、CH4;(6)使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán):NH3;(7)空氣中出現(xiàn)白煙:NH3與酸性氣態(tài)物質(zhì)(或揮發(fā)性酸如鹽酸、硝酸)反應(yīng)等。 【例5】 焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的抗氧化劑,在空氣中,受熱時(shí)均易分解。實(shí)驗(yàn)室制備少量Na2S2O5的方法:在不斷攪拌下,控制反應(yīng)溫度在40℃左右,向Na2CO3過飽和溶液中通入SO2,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示: 當(dāng)溶液pH約為4時(shí),停止反應(yīng)。在20℃靜置結(jié)晶,生成Na2S2O5的化學(xué)方程式為2NaHSO3===2Na2S2O5+H2O。 (1)溫度為40℃時(shí),SO2與Na2CO3過飽和溶液反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 (2)裝置Y的作用是________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)制得的Na2S2O5固體中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4,其可能的原因是________________________________________________________________________。 【解析】 (1)SO2與Na2CO3溶液反應(yīng)生成NaHSO3和CO2,根據(jù)原子守恒、電荷守恒,可得反應(yīng)的離子方程式為2SO2+CO+H2O===2HSO+CO2。(2)在裝置X中發(fā)生反應(yīng)制取Na2S2O5;由于SO2是大氣污染物,因此最后Z裝置的NaOH溶液是尾氣處理裝置,防止SO2造成大氣污染。由于二氧化硫易溶于水,因此裝置Y的作用是防止倒吸。(3)實(shí)驗(yàn)制得的Na2S2O5固體中常含有一定量的Na2SO3和Na2SO4,可能的原因是在制備過程中Na2S2O5分解生成了Na2SO3,而Na2SO3易被空氣中的氧氣氧化生成Na2SO4,故有這兩種雜質(zhì)。 【答案】 (1)2SO2+CO+H2O===2HSO+CO2 (2)防止倒吸 (3)在制備過程中Na2S2O5分解生成了Na2SO3,Na2SO3又被氧化生成Na2SO4 【提煉】 本題主要是考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià),明確物質(zhì)的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)原理是解答的關(guān)鍵,解答此類綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)題的基本流程:原理→反應(yīng)物質(zhì)→儀器裝置→現(xiàn)象→結(jié)論→作用意義→聯(lián)想。具體分析為:(1)實(shí)驗(yàn)是根據(jù)什么性質(zhì)和原理設(shè)計(jì)的?實(shí)驗(yàn)的目的是什么?(2)所用各物質(zhì)名稱、狀態(tài)、代替物(根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮拖嚓P(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理,進(jìn)行全面的分析比較和推理,并合理選擇);(3)有關(guān)裝置:性能、使用方法、適用范圍、注意問題、是否有替代裝置可用、儀器規(guī)格等;(4)有關(guān)操作:技能、操作順序、注意事項(xiàng)或操作錯(cuò)誤的后果;(5)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:自下而上,自左而右全面觀察;(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:直接結(jié)論或?qū)С鼋Y(jié)論。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及評(píng)價(jià)角度:(1)設(shè)計(jì)要點(diǎn):實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要明確以下要點(diǎn):①題目有無特殊要求;②題給的藥品、裝置的數(shù)量;③注意實(shí)驗(yàn)過程中的安全性操作;④會(huì)畫簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置圖;⑤注意儀器的規(guī)格;⑥要防倒吸、防爆炸、防燃燒、防暴沸、防氧化、防吸水,冷凝、冷卻、水浴加熱時(shí)采取相應(yīng)措施;⑦同一儀器在不同位置的相應(yīng)作用等;⑧要嚴(yán)格按照“操作(實(shí)驗(yàn)步驟)+現(xiàn)象+結(jié)論”的格式敘述。(2)評(píng)價(jià)角度:①操作可行性評(píng)價(jià):實(shí)驗(yàn)原理是否科學(xué)、合理,操作是否簡(jiǎn)單、可行,基本儀器的使用、基本操作是否正確;②經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià):原料是否廉價(jià)、轉(zhuǎn)化率是否高,產(chǎn)物產(chǎn)率是否高;③環(huán)保評(píng)價(jià):原料是否對(duì)環(huán)境有污染,產(chǎn)物是否對(duì)環(huán)境有污染,污染物是否進(jìn)行無毒、無污染處理。- 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