2023届高考化学鲁科版一轮复习热点强化练6　硫及其化合物的综合实验.docx

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1、热点强化练6硫及其化合物的综合实验1.(双选)(2021山东济南模拟)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染等方面应用广泛。利用SO2生产Na2S2O5的工艺如图:资料:Na2S2O5通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得,下列说法正确的是(CD)A.Na2S2O5是Na2SO3和SO2的混合物B.pH=4.1时,中主要反应的化学方程式为Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2C.加入Na2CO3固体的目的是调节pH,促进中SO2的再吸收D.“结晶脱水”过程中反应的化学方程式为2NaHSO3Na2S2O5+H2O解析:由流程可知,中发生Na2CO3+2SO2+H2O2NaHSO3

2、+CO2,加入Na2CO3固体,并再次充入SO2,可得到NaHSO3过饱和溶液,NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得Na2S2O5。Na2S2O5为纯净物,由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得,故A错误; Na2SO3溶液呈碱性,中反应的化学方程式为Na2CO3+2SO2+H2O2NaHSO3+CO2,故B错误; 工艺中加入Na2CO3固体并再次充入SO2的目的是调节pH,促进中SO2的再吸收,得到NaHSO3过饱和溶液,故C正确; 由题给信息可知Na2S2O5通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得,则反应的化学方程式为2NaHSO3Na2S2O5+H2O,故D正确。2.化学在“三废”

3、治理方面发挥着重要的作用。回答下列问题。.制革厂含硫废水中主要含有S2-,需要对含硫废水进行处理与利用。(1)S2-的电子式为。(2)废水混合处理不但可以同时处理不同类型的废水,同时可以获得某些化工原料。某地区使用含有硫离子的废水治理含有铜离子的废水,写出该反应的离子方程式:。(3)部分地区采用空气催化氧化法脱硫。该方法以空气中的氧作为氧化剂,将废水中的S2-转化为SO42-,反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为。.工业上用烟气制酸的废料(主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等)为原料提取硒,流程如图:(4)硒与硫是同主族的相邻元素,其在周期表中的位置是。(5)“脱硫”过程中,

4、温度控制在95 ,原因是 。(6)“氧化”过程中,Se转化成弱酸H2SeO3,该反应的离子方程式为 。.粗硒经过下列流程可获得亚硒酸钠(Na2SeO3)。(7)已知在上述合成路线中粗硒在转化为二氧化硒时损失4%,搅拌槽中二氧化硒的利用率为95%,其他损耗忽略不计,试计算利用1 t含硒79%的粗硒最终可生产 t(精确到0.01 t)含亚硒酸钠95%的产品。解析:(1).S2-为硫原子得到2个电子形成18电子结构,带有2个单位负电荷,电子式为S2-。(2)废水中硫离子和铜离子反应生成CuS沉淀,该反应的离子方程式为Cu2+S2-CuS。(3) S2-转化为SO42-,其中S的化合价变化了8,氧气作

5、为氧化剂生成H2O,O元素化合价变化了22=4,根据得失电子守恒,可知反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为48=12。.硫酸泥中加煤油,将S溶解、过滤,以滤液的形式除去,滤渣中的Se用NaClO3氧化成H2SeO3,同时Fe2O3、CuO、ZnO被稀硫酸溶解,过滤除去SiO2,溶液中主要含有Fe3+、Cu2+、Zn2+、H2SeO3、Na+、SO42-,用Na2SO3还原,H2SeO3被还原成Se,Fe3+被还原成Fe2+,然后过滤使Cu2+、Zn2+、Fe2+、Na+、SO42-以滤液形式除去,得到粗Se。(4)硒与硫是同主族的相邻元素,硫在第三周期第A族,则硒在周期表中的位置是第四周期第A

6、族。(5) S溶于煤油,Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等不溶于煤油,过滤可除去S和煤油,温度太低,S在煤油中的溶解度太小,脱硫率低,除不尽,温度太高,煤油挥发太多。(6)Se化合价从0升高到+4,作还原剂,NaClO3作氧化剂,还原产物为ClO2,Cl化合价从+5降低到+4,根据得失电子守恒可知,氧化剂和还原剂物质的量之比=41,再结合原子守恒可得离子方程式为4ClO3-+Se+4H+4ClO2+H2O+H2SeO3。(7)根据硒元素质量守恒,设生产含亚硒酸钠95%的产品x t,SeNa2SeO3 79 1731 t79%(1-4%)95%x t95%解得x1.66。答案:(1)S

7、2-(2)Cu2+S2-CuS(3)12(4)第四周期第A族(5)温度低于95 ,脱硫速率偏低(硫在煤油中溶解度降低);温度高于95 ,煤油挥发量加大 (6) 4ClO3-+Se+4H+4ClO2+H2O+H2SeO3(7)1.663.(2021湖北八市联考)二氧化硫是国内外允许使用的一种食品添加剂,可用于食物的增白、防腐等,但必须严格遵守国家有关标准使用。某学习小组设计了如图装置用于制取SO2并验证其性质。(1)仪器a的名称为。(2)烧杯F中的试剂可以是(填字母)。a.饱和Na2SO3溶液b.饱和Na2CO3溶液c.NaOH 溶液d.饱和NaCl溶液(3)实验时装置E中溶液的现象为 。 (4

8、)实验时观察到装置B无明显现象,装置C红色褪去,则使品红的水溶液褪色的微粒一定不是(填化学式)。(5)学生甲预测装置D中没有白色沉淀产生,但随着反应的进行,发现装置D中产生了少量白色沉淀。为进一步探究产生沉淀的原因,分别用煮沸和未煮沸过的蒸馏水配制的Ba(NO3)2溶液和BaCl2溶液进行如图实验:实验中G、H、I烧杯中观察到的现象如下表:烧杯实验现象G无白色沉淀产生,pH传感器测得溶液pH=5.3H有白色沉淀产生I有白色沉淀产生,I中出现白色沉淀比H中快很多据 G 中现象得出的结论是 。H 中白色沉淀的化学式为,其产生的原因是 (用离子方程式表示)。I 中出现白色沉淀的速率比 H 中快很多的

9、原因可能是 。解析:(1)仪器a是分液漏斗。(2)氯化钠与二氧化硫不反应,不能用来进行尾气吸收;亚硫酸钠与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠,碳酸钠与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠和二氧化碳,氢氧化钠与二氧化硫反应生成亚硫酸钠,以上三种物质均可进行尾气吸收,故选abc。(3)二氧化硫和氯化铁中的三价铁离子反应生成硫酸根离子和亚铁离子,铁离子为棕黄色,亚铁离子为浅绿色,溶液由棕黄色变为浅绿色。(4)二氧化硫溶于乙醇,在乙醇中不能电离,没有氧化性,B中红色不能褪去,所以排除二氧化硫使品红溶液褪色的可能。(5)氧气可以将二氧化硫氧化,所以煮沸排出氧气排除干扰,pH小于7说明生成了酸性物质,没有生成白色沉淀说明其

10、酸性小于盐酸。H中白色沉淀为硫酸钡,二氧化硫溶于水呈酸性,硝酸根离子在酸性条件下有强氧化性,将亚硫酸根离子氧化成为硫酸根离子生成硫酸钡沉淀,3SO2+Ba2+2NO3-+2H2OBaSO4+2NO+4H+2SO42-。中未煮沸,没有煮沸的蒸馏水中溶有氧气,氧气与二氧化硫的反应速率比硝酸根离子在酸性条件下与二氧化硫反应的速率快,反应速率越快的反应活化能越小,则在水溶液中氧气氧化二氧化硫比硝酸根离子氧化二氧化硫的活化能小,生成沉淀 更快。答案:(1)分液漏斗(2)abc(3)溶液由棕黄色变为浅绿色 (4) SO2(5)亚硫酸的酸性小于盐酸BaSO43SO2+Ba2+2NO3-+2H2OBaSO4+

11、2NO+4H+2SO42-在水溶液中氧气氧化二氧化硫比硝酸根离子氧化二氧化硫的活化能小,生成沉淀速率快4.硫代硫酸钠晶体(Na2S2O35H2O,M=248 gmol-1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题。(1)已知:Na2S2O3为易溶于水的固体,往Na2S2O3溶液中加入稀盐酸会发生歧化反应S2O32-+2H+S+SO2+H2O。BaS2O3为难溶于水的固体。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根离子杂质,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溶液实验步骤现象取少量样品,加入除氧蒸馏水固体完全溶解得无色澄清溶液有淡黄色沉淀和刺激性气

12、体产生静置, (2)利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL中,加蒸馏水至。滴定:取0.009 50 molL-1的K2Cr2O7(强氧化性物质,其还原产物为Cr3+)标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI(强还原性物质),发生反应的离子方程式为 ,然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应I2+2S2O32-S4O62-+2I-,加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液由蓝色变为无色且半分钟不复原,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的

13、平均用量为24.80 mL,则样品纯度为%(保留1位小数)。解析:(1)根据题意BaS2O3为难溶于水的固体,因此检验硫代硫酸钠中常含有硫酸根离子杂质,要先将硫代硫酸钠与足量盐酸反应生成二氧化硫、水和硫单质,再向上层清液中加入氯化钡溶液,看是否有白色沉淀生成。(2)溶液配制主要是称量、溶解、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴标签,因此称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在烧杯中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL容量瓶中,加蒸馏水至凹液面最低处与刻度线相平。K2Cr2O7在硫酸酸化后加入过量KI(强还原性物质),将碘离子氧化为单质碘,自身被还原为Cr3+,发

14、生反应的离子方程式为Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3+7H2O,根据题意得出关系式K2Cr2O76Na2S2O3,n(Na2S2O3)=0.009 50 molL-1 0.02 L6=1.1410-3 mol,则100 mL溶液中n(Na2S2O3)= 1.1410-3mol100 mL24.80 mL4.6010-3mol,则样品纯度为4.6010-3mol248 gmol-11.200 g100%95.1%。答案:(1)向中溶液加入足量稀盐酸向上层清液中滴加几滴氯化钡溶液有白色沉淀生成(2)烧杯容量瓶凹液面最低处与刻度线相平Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3+

15、7H2O95.15.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,有极强的还原性。难溶于乙醇,可溶于氢氧化钠水溶液并稳定存在。广泛用于纺织工业的还原性染色、清洗、印花、脱色以及织物的漂白等。(1)制备二氧化硫。若使用如图所示装置制备干燥的SO2气体,回答以下问题。A中盛液体的玻璃仪器a的名称是。B装置的作用是;E中固体试剂为。(2)锌粉法制备保险粉。锌粉法制备Na2S2O4的工艺流程如图所示:工业上常将锌块进行预处理得到锌粉水悬浊液,其目的是。在步骤制取ZnS2O4过程中发生了氧化还原反应,SO2表现了(填“氧化性”“还原性”或“酸性”);生成1 mol ZnS2O4转移电子mol。在步骤中分离产

16、品Na2S2O4时应选用下列装置。(3)保险粉的性质。保险粉不稳定,容易分解生成甲、乙、丙三种化合物。若将甲、乙两种物质分别配成溶液,在甲溶液中加入稀硫酸,则有淡黄色沉淀和气体丙产生;乙溶液中加入BaCl2溶液和稀盐酸,有气体丙产生,但无白色沉淀。保险粉分解的化学方程式为 。保险粉在空气中容易吸收氧气而发生氧化,其化学方程式为,甲:2Na2S2O4+O2+2H2O4NaHSO3或乙:Na2S2O4+O2+H2ONaHSO3+NaHSO4。请设计实验证明氧化时发生的是反应乙: 。解析:(1)根据仪器构造可判断A中盛液体的玻璃仪器a的名称是分液漏斗。由于二氧化硫易溶于水,所以B装置的作用是防倒吸;

17、E装置吸收尾气二氧化硫,碱石灰干燥剂是由NaOH和CaO组成的固体混合物,碱石灰呈碱性,能吸收尾气二氧化硫,碱石灰能干燥,同时能防止空气中水蒸气进入集气瓶,则E中固体试剂为碱石灰。(2)工业上常将锌块进行预处理得到锌粉水悬浊液,可增大锌粉的表面积,加快反应速率。合成保险粉过程中发生的反应为Zn+2SO2ZnS2O4,S的化合价从+4降低到+3,所以氧化剂是SO2,SO2表现了氧化性,生成1 mol ZnS2O4转移电子2 mol。根据同离子效应,滤液中加入氯化钠,增加了Na+浓度,促进Na2S2O4结晶析出,因此在步骤中分离Na2S2O4产品的方法是过滤,应选用丁装置。(3)保险粉分解生成甲、

18、乙、丙三种化合物,若将甲、乙两种物质分别配成溶液,在甲溶液中加入稀硫酸,则有淡黄色沉淀和气体丙产生,则甲应为Na2S2O3,乙溶液中加入BaCl2溶液和稀盐酸,有气体丙产生,但无白色沉淀,则乙为Na2SO3,根据元素守恒,保险粉分解的化学方程式为2Na2S2O4Na2S2O3+Na2SO3+SO2。若证明溶液中有SO42-存在,即可证明氧化时发生的是反应乙,实验操作为取少许固体溶于水中,加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生,则证明是乙。答案:(1)分液漏斗防倒吸碱石灰(2)增大锌粉的表面积,加快反应速率氧化性2丁(3)2Na2S2O4Na2S2O3+Na2SO3+SO2取少许固体溶于水中,加入B

19、aCl2溶液,有白色沉淀产生,则证明是乙6.(2021黑龙江哈尔滨期末)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,有极强的还原性,在空气中易被氧化,受热、遇水都会发生分解反应放出大量的热,甚至引起燃烧。不溶于乙醇,可溶于氢氧化钠水溶液并稳定存在。(1)锌粉法是制备Na2S2O4的一种常见方法,其原理如图所示:若用Na2SO3固体和某酸反应制备SO2气体,下列最适宜选用的酸是(填字母)。A.浓盐酸B.质量分数为70%的硫酸C.稀硝酸D.质量分数为10%的硫酸常温下,若ZnS2O4悬浊液中c(Zn2+)=0.05 molL-1,则应加氢氧化钠溶液调至pH,才能使Zn(OH)2沉淀完全(已知离子浓度

20、1.010-5molL-1,即沉淀完全;KspZn(OH)2=4.010-17;lg 2=0.3)。步骤中得到的Na2S2O4要用乙醇洗涤,其优点是 。请写出具体的洗涤操作过程: 。(2)甲酸钠法是制备Na2S2O4的一种新方法,其原理为将甲酸钠(HCOONa)和烧碱溶于乙醇水溶液中,再通入SO2发生反应,有CO2气体放出,析出Na2S2O4固体,总反应的化学方程式为 。(3)Na2S2O4固体在隔绝空气的条件下加热至75 时完全分解,生成Na2SO3、Na2S2O3、SO2,检验产物中是否含有Na2SO4的实验方法是 。解析:(1)浓盐酸有挥发性,若选用浓盐酸则制得的SO2不纯;若选用稀硝酸

21、,则SO2会被硝酸氧化;若选用稀硫酸,则反应速率较慢,且生成的SO2易溶于水,所以最适宜选用的酸是B。已知当离子浓度1.010-5molL-1时,沉淀完全,根据KspZn(OH)2=4.010-17,c(OH-)4.010-171.010-5 molL-1=2.010-6molL-1,则c(H+)5.0 10-9molL-1,所以常温下,pH8.3,才能使Zn(OH)2沉淀完全。Na2S2O4固体易溶于水,难溶于乙醇,用乙醇洗涤,既可减少Na2S2O4的溶解损失,又易于干燥;步骤中洗涤时,应该向漏斗中加无水乙醇至没过沉淀,滤干后重复操作23次。(2)Na2S2O4中硫元素的化合价为+3价,由S

22、O2生成Na2S2O4时硫元素化合价降低而被还原,则还原剂为HCOONa(碳元素的化合价为+2价),氧化产物为CO2,然后根据质量守恒定律和得失电子守恒配平化学方程式得HCOONa+2SO2+NaOHNa2S2O4+H2O+CO2。(3)检验产物中是否含有Na2SO4,可检验是否存在SO42-,因此可以取少许产物溶于水中,加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则证明含有Na2SO4,反之则不含有。答案:(1)B8.3既可减少Na2S2O4的溶解损失,又易于干燥向漏斗中加无水乙醇至没过沉淀,滤干后重复操作23次(2)HCOONa+2SO2+NaOHNa2S2O4+H2O+CO2(3)

23、取少许产物溶于水中,加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则证明含有Na2SO4,反之则不含有7.(2021山东滨州一模)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)为白色或黄色结晶粉末,遇强酸放出SO2,在医药、橡胶、印染、食品、含铬污水处理等方面应用广泛。(1)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺流程如图:资料:当NaHSO3溶液过饱和后静置,会结晶析出焦亚硫酸钠晶体。焦亚硫酸钠中硫元素的化合价为,常温下焦亚硫酸钠溶于水形成的溶液显(填“酸”“中”或“碱”)性。控制中反应结束的方法是测定溶液的pH,当pH=4.1时停止通入SO2,此时溶液的溶质主要是(填物质名称)。中发生反应的化学方程

24、式有 。(2)研究表明,焦亚硫酸钠处理含铬()废水较其他方法效果好,处理费用低。其工艺流程如图:加硫酸调废水pH至2.5,可增强Cr2O72-的氧化性,但实际工业中若pH过低,则消耗焦亚硫酸钠的量比理论值高出许多,结合化学用语解释可能的原因: 。石灰乳的作用为 。解析:(1)根据化合物中正、负化合价代数和为0,钠元素为+1价,氧元素为-2价,则有2x+2(+1)+ 5(-2)=0,解得x=+4,则硫元素是+4价;Na2S2O5在水溶液中先水解生成亚硫酸氢钠,Na2S2O5+H2O2NaHSO3,亚硫酸氢根离子发生电离,HSO3-H+ SO32- ,同时也发生水解,HSO3-+H2OH2SO3+

25、OH-,亚硫酸氢钠为强电解质,而且亚硫酸为中强酸,因此HSO3-的电离程度大于其水解程度,故呈酸性。根据强酸制弱酸的原理,中是二氧化硫与水、碳酸钠反应生成二氧化碳和亚硫酸氢钠,反应的离子方程式为H2O+CO32-+2SO2CO2+2HSO3-,此时溶液的溶质主要是亚硫酸氢钠。由题图分析可知,步骤再通入二氧化硫,生成亚硫酸氢钠,反应的化学方程式为Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3,同时溶液中的碳酸氢钠也与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠和二氧化碳,化学方程式为NaHCO3+SO2NaHSO3+CO2。(2)pH过低,发生反应2H+S2O52-H2O+2SO2,SO2不断逸出,所以需要消耗更多的S2O52-。由题图可知,加入石灰乳调节pH为89,生成Cr(OH)3沉淀,同时生成硫酸钙沉淀。答案:(1)+4酸亚硫酸氢钠Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3、NaHCO3+SO2NaHSO3+CO2(2) pH过低,发生反应2H+S2O52-H2O+2SO2,SO2不断逸出,所以需要消耗更多的S2O52-调节pH,使Cr3+形成Cr(OH)3沉淀,同时沉淀SO42-