不同价态含硫物质的转化(人教版2019必修第二册)(解析版).docx

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第五章 化工生产中的重要非金属元
第一节 硫及其化合物
课时3 不同价态含硫物质的转化
重点
知道含不同价态硫元素的物质可以相互转化，并能设计实验进行探究或验证，增强对氧化还原反应的认识。
1．硫在自然界中的循环过程如图所示。下列说法中,不正确的是　(　　)

A.火山喷发、森林火灾会产生SO2
B.氢、氧两种元素没有参与硫的循环
C.工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放
D.硫在自然界的循环过程中涉及氧化还原反应
【答案】B　
【解析】
由题图可知,火山喷发、森林火灾都会产生SO2,故A正确;植物、动物和微生物残体的腐败会产生H2S,H2S燃烧产生SO2,所以氢、氧两种元素均参与了硫的循环,故B错误;工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放,可以减少二氧化硫生成,降低酸雨的形成,故C正确;由题图可知,H2S SO2,有元素化合价变化,属于氧化还原反应,所以硫在自然界的循环过程中涉及氧化还原反应,故D正确。
2．下列物质中的硫元素不能表现出氧化性的是( )
A．Na2S B．S C．Na2SO3 D．浓H2SO4
【答案】A
【分析】
元素化合价处于最高价态的物质可能具有氧化性，处于中间价态的物质既有氧化性又有还原性，而处于最低价态时，只具有还原性。
【详解】
A．Na2S中硫元素处于最低价，该物质只有还原性，不能表现氧化性，选项A符合；
B．单质S中，硫元素的化合价处于中间价，既有氧化性又有还原性，选项B不符合；
C．Na2SO3中，硫元素的化合价处于中间价，既有氧化性又有还原性，选项C不符合；
D．浓H2SO4中硫元素处于最高价，该物质中的硫元素只能表现氧化性，选项D不符合。
故选A。
3．硫在自然界中的循环过程如下图所示，下列说法不正确的是

A．石油和煤等化石燃料中含有硫元素
B．大气中的二氧化硫只来源于火山喷发产生的气体
C．地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在
D．动植物遗体被微生物分解后，可产生SO和SO2
【答案】B
【详解】
A．石油和煤中主要含有C和H，也含有少量的S、N等元素，故A正确；
B．由图可知，大气中的二氧化硫来源于火山爆发、动植物遗体的排泄物或被微生物分解、煤和石油等化石燃料的燃烧等，另硫酸工业的尾气等也含有SO2，故B错误；
C．由图可知，土壤或水体中的硫元素以硫酸根离子形式存在，另外地壳中还含有含硫元素的矿物，如黄铁矿、黄铜矿等，故C正确；
D．由图可知，动植物遗体被微生物分解后，可产生SO和SO2，故D正确。
故选：B。
4．下列转化不能一步实现的是(　　)
A．S→H2S　　　　　　　 B．S→SO3
C．H2SO4→SO2 D．Na2SO3→SO2
【答案】B
【解析】
H2＋SH2S，A不选；S和O2反应只能生成SO2，选B；浓硫酸和还原性物质反应生成SO2，C不选；Na2SO3与浓H2SO4反应生成SO2，D不选。
5．含硫元素物质间发生转化：SSO2SO3H2SO4Al2(SO4)3，其中硫元素化合价发生变化的是
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
【答案】A
【详解】
①S单质与O2在点燃时反应转化为SO2，S元素化合价由0价变为+4价，反应前后S元素化合价发生了变化，①符合题意；
②SO2与O2在一定条件下反应产生SO3，S元素化合价由+4价变为+6价，S元素化合价升高，可见在反应前后S元素化合价发生了变化，②符合题意；
③SO3被水吸收得到H2SO4，S元素化合价都是+6价，因此S元素化合价未发生变化，③不符合题意；
④H2SO4可以与Al2O3发生反应产生Al2(SO4)3和水，S元素化合价都是+6价，反应前后S元素化合价未发生变化，④不符合题意；
综上所述可知：在物质转化中硫元素化合价发生变化的序号是①②，故合理选项是A。
6．硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。
浓H2SO4SO2Na2SO3Na2S2O3S
下列判断不正确的是
A．反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
B．反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质
C．反应③的原子利用率是100%
D．反应④中稀H2SO4作氧化剂
【答案】D
【详解】
A．反应①为浓硫酸氧化铜单质的反应，浓硫酸作氧化剂被还原成SO2，化合价降低2价，Cu作还原剂被氧化成Cu2+，化合价升高2价，所以氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1，故A正确；
B．二氧化硫与NaOH反应生成盐和水，表明二氧化硫为酸性氧化物，故B正确；
C．反应③为Na2SO3+S=Na2S2O3，生成物只有一种，原子利用率是100%，故C正确；
D．反应④的化学方程式：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O，稀硫酸既不是氧化剂也不是还原剂，故D错误；
综上所述答案为D。
7．物质类别和核心元素的价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图是某元素的“价类二维图”，其中单质b是黄色固体，f、h均为正盐，且焰色都是黄色。下列说法不正确的是

A．a和c反应可以生成b
B．用BaCl2溶液可以鉴别f和h的溶液
C．e的浓溶液可用铝槽车运输
D．c能使品红溶液褪色
【答案】B
【分析】
单质b是黄色固体，所以b是硫，f、h均为正盐，且焰色都是黄色，根据示意图可知a是H2S，c是SO2，d是SO3，e是硫酸，f是硫酸钠，g是亚硫酸，h是亚硫酸钠，据此解答。
【详解】
A. 二氧化硫具有氧化性，能氧化硫化氢，二者反应可以生成单质硫，A正确；
B. 亚硫酸钠和硫酸钠均能与氯化钡反应生成白色沉淀，不用BaCl2溶液鉴别二者，B错误；
C. 常温下铝在浓硫酸中钝化，因此e的浓溶液可用铝槽车运输，C正确；
D. 二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，D正确；
8．（2021·广西河池市·高一期末）气体M可能由H2S、SO2、CO2、N2中的一种或几种组成，已知M通入品红溶液中，品红褪色，若将M通入澄清石灰水中，则出现白色沉淀，现要求对气体M的成分判断，下列说法正确的是
A．一定含有SO2、CO2 B．一定含有SO2，可能含有CO2、N2
C．一定不含H2S、CO2 D．可能含有CO2、H2S、N2
【答案】B
【详解】
气体M通入品红溶液中品红褪色，说明含有SO2，SO2和H2S不能共存，则一定不含H2S，气体M通入澄清石灰水中出现白色沉淀，白色沉淀可能是CaSO3或CaCO3，无法确定是否含有CO2，N2也无法确定是否存在，综上所述，一定含有SO2，可能含有CO2、N2，一定不含H2S。
故正确答案为B 。
9．（2021·江西南昌市·南昌二中高一期末）下列有关含硫物质转化判断正确的是( )

A．0.1 mol Cu与足量的硫充分反应，生成物的质量比该单质的质量增加了1.6 g
B．如图是铜与浓硫酸反应的实验装置。B中盛装的是浓硫酸，作用是干燥SO2
C．Cu投入稀硫酸中加热，没有明显变化，加入一定量的H2O2溶液，金属Cu逐渐溶解，反应中H2O2起催化作用
D．向铜与浓硫酸反应后的混合溶液中加水，判断有无铜离子
【答案】A
【详解】
A．Cu与S混合加热发生反应产生Cu2S，若Cu物质的量是0.1 mol，则反应产生0.05 mol Cu2S，消耗S的物质的量是0.05 mol，因此固体质量增加了0.05 mol×32 g/mol=1.6 g，A正确；
B．在如图铜与浓硫酸反应的实验装置中，B中盛装的应该是饱和NaHSO3溶液，作用是储存SO2，并可作安全瓶，防止倒吸的作用，B错误；
C．H2O2溶液具有强氧化性，在酸性条件下将Cu氧化为Cu2+，反应方程式为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O，在该反应中H2O2的作用是氧化剂，C错误；
D．反应后溶液中含有大量浓硫酸，要根据硫酸的稀释原则进行操作，即应该待溶液冷却后，取少量溶液加入到盛有水的容器中，根据溶液是否变为蓝色，确定其中是否含有Cu2+，D错误；
故合理选项是A。
10．H2S是无色有恶臭味的有毒气体，空气中含0.1%的H2S就会迅速引起头痛、晕眩等症状，吸入大量H2S会造成昏迷或死亡。是一种神经毒剂。亦为窒息性和刺激性气体。其毒作用的主要靶器是中枢神经系统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害，下列有关H2S的性质和用途说法不正确的是
A．硫化氢能被氧气、氯气、碘、溴等单质氧化成硫单质
B．将H2S通入Pb(NO3)2溶液得到黑色沉淀，再加双氧水，沉淀会转化为白色
C．将H2S气体通入CuSO4溶液中得到CuS沉淀，通入FeSO4溶液会产生FeS沉淀
D．H2S通入到FeCl3 溶液中，溶液酸性增强
【答案】C
【详解】
A．硫化氢中的硫处于最低价态，能被氧气、氯气、碘、溴等单质氧化成硫单质，故A正确；
B．将H2S通入Pb(NO3)2溶液中，发生反应Pb(NO3)2+H2S=PbS↓+2HNO3，生成黑色沉淀PbS ，PbS 经过过氧化氢处理发生反应PbS+4H2O2=PbSO4↓+4H2O，生成白色沉淀PbSO4，故B正确；
C．FeS相对于CuS溶解度较大，会溶于稀硫酸，所以将H2S气体通入FeSO4溶液中得不FeS沉淀，故C错误；
D．H2S通入到FeCl3 溶液中，Fe3+将S2-氧化，发生反应：H2S+2Fe3+=S↓+2Fe2++2H+，氢离子浓度增大，酸性增强，故D正确；
故选C。
11．某小组同学设计如下实验实现几种价态硫元素间的转化。
任务Ⅰ．从以下试剂中选择合适的试剂实现的转化。
试剂：①浓H2SO4 ②稀H2SO4 ③酸性溶液 ④溶液 ⑤Cu ⑥品红溶液
(1)写出实现转化的化学方程式：__________________________________________。
(2)设计实验，证明实现了该转化(写出操作和现象)：__________________________________________。
任务Ⅱ．实现硫元素在、、价之间的转化。
查阅资料：价硫元素在酸性条件下不稳定，自身易发生氧化还原反应。

(3)①中加入的物质是____________，该转化利用的是____________的性质。
(4)写出③的离子方程式：__________________________________________。
【答案】 将产生的气体通入品红溶液中，溶液褪色 溶液 酸性氧化物
【详解】
(1)由题意知实现该转化的化学方程式为。答案为
(2)要证明实现了该转化，只需要证明产生了二氧化硫，结合二氧化硫的漂白性可将反应后产生的气体通入品红溶液中，若溶液褪色，即实现了该转化。答案为将产生的气体通入品红溶液中，溶液褪色；
(3)二氧化硫转变为亚硫酸钠的过程中硫元素化合价没有发生变化，完成该转化体现二氧化硫酸性氧化物的性质，二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和。答案为溶液，酸性氧化物；
(4)根据题干信息，价硫元素在酸性条件下不稳定，自身易发生氧化还原反应，即发生歧化反应，价的硫元素化合价既升高又降低，结合步骤②中亚硫酸钠和反应生成硫代硫酸钠分析可得中硫元素的化合价应低于价则为硫单质，③的离子方程式为。答案为
12．Na2SO3中有＋4价的硫，它既有氧化性又有还原性，现有试剂：溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、H2SO4、NaOH溶液、氨水。
（1）要证明Na2SO3具有还原性，应选用的试剂有___________，看到的现象是_________________，反应的离子方程式为_____________________________。
（2）要证明Na2SO3具有氧化性，应选用的试剂有___________，看到的现象是_________________，反应的离子方程式为_____________________________。
（3）证明H2SO3的酸性小于H2SO4，选用的试剂有___________，反应的现象是_________________，反应的离子方程式为_____________________________。
【答案】
（1）Na2SO3溶液、溴水 溴水褪色 SO＋Br2＋H2O=SO＋2Br-＋2H＋
（2）Na2SO3溶液、Na2S溶液、H2SO4 有黄色浑浊出现 SO＋2S2-＋6H＋=3S↓＋3H2O
（3）Na2SO3溶液、H2SO4 有刺激性气味的气体产生 SO＋2H＋=SO2↑＋H2O
【解析】
（1）要证明Na2SO3具有还原性，应选用氧化性物质溴水。向Na2SO3溶液中滴加溴水，溴水褪色，说明Na2SO3具有还原性。反应的离子方程式为：SO＋Br2＋H2O=SO＋2Br-＋2H＋；
（2）要证明Na2SO3具有氧化性，应选用还原性物质Na2S溶液和H2SO4.先加入少量H2SO4，使反应在酸性环境中进行，为反应提供H＋，再向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液，若溶液中出现黄色浑浊，说明有单质硫生成，也说明Na2SO3具有氧化性。反应的离子方程式为：SO＋2S2-＋6H＋=3S↓＋3H2O；
（3）要证明H2SO3的酸性小于H2SO4，应选用的试剂为Na2SO3溶液和H2SO4，向Na2SO3溶液中滴加硫酸，若有气泡产生，说明H2SO3的酸性小于H2SO4.反应的离子方程式为：SO＋2H＋=SO2↑＋H2O。
13．（2021·山东济南市·高一期末）利用物质类别及核心元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系。回答下列问题：

(1)质量相同的和，物质的量之比为___________。
(2)的浓溶液能与反应产生一种气体，该气体的化学式为___________。
(3)将足量的通入溶液中，下列说法正确的是___________(填标号)。
A．溶液中出现白色沉淀
B．溶液没有明显变化
C．若再通入或，则溶液中均会出现白色沉淀
(4)宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载，“银针验毒”的原理：。在该反应中___________(填标号)。
A．是氧化剂 B．是还原剂 C．既是氧化剂也是还原剂 D．既不是氧化剂也不是还原剂
(5)已知为正盐，且能被酸性氧化为，被还原为，写出此反应的离子方程式：___________。
【答案】 BC D
【详解】
(1)由图可知a是SO2，b是SO3，由公式m=nM可得，质量相同的和，物质的量之比为是摩尔质量的反比，即n(SO2):n(SO3)=80:64=5:4故答案为：5:4；
(2)由图可知c是H2SO4，浓硫酸会和S发生归中反应生成SO2，故答案为：SO2；
(3)将足量的通入溶液中，溶液没有明显变化，若再通入会发生氧化还原反应，最后生成硫酸钡沉淀，若通入，碱性环境下则会生成亚硫酸钡沉淀，故答案为：BC；
(4)由知，反应前后的化合价都没变，故在该反应中既不是氧化剂也不是还原剂，故答案为：D；
(5)已知为正盐，且能被酸性氧化为，则为，则反应的离子方程式：，故答案为：。
14．煤是我国重要的化石燃料。
（1）煤液化过程中产生的可生产硫酸，部分过程如图所示：

反应器中的化学方程式是_________________________。
（2）还可用于回收单质硫，转化如图所示。其中化合价保持不变的元素有_______，该图示总反应的化学方程式为_______________________________。

（3）煤燃烧产生的废气中含有，可以用工业废碱渣(主要成分为)来吸收，还可以得到亚硫酸钠()粗品。其流程如图：

①上述流程中，加入NaOH后，发生反应的化学方程式为_________________________。
②亚硫酸钠粗品中含有少量，设计实验证明亚硫酸钠粗品含有少量的方案是：在一支试管中，加入少量亚硫酸钠粗品，用适量蒸馏水溶解，___________________，出现白色沉淀，则证明含有。
（4）已知有VL(已换算成标准状况)尾气，通入足量吸收再加足量溶液充分反应后(不考虑尾气中其他成分的反应)，过滤、洗涤、干燥、称量得到bg沉淀。吸收的化学方程式是_____________；尾气中的含量(体积分数)的计算式是___________________。
【答案】
（1）
（2）Cu、H、Cl
（3） 加入过量盐酸，再加入溶液
（4）
【解析】
（1）反应器中二氧化硫被氧化为三氧化硫，反应的化学方程式是。
（2）和铜离子反应生成硫化铜和氢离子，不是氧化还原反应，铁离子氧化硫化铜生成单质硫、铜离子和亚铁离子，然后通入氧气把亚铁离子转化为铁离子，则其中化合价保持不变的元素有Cu、H、Cl，该图示总反应的化学方程式为。
（3）①上述流程中，加入NaOH后亚硫酸氢钠和氢氧化钠反应后生成亚硫酸钠和水，发生反应的化学方程式为。
②亚硫酸钠会干扰的检验，需要先用盐酸除去亚硫酸钠，则证明亚硫酸钠粗品含有少量的方案是：在一支试管中，加入少量亚碗酸钠粗品，用适量蒸馏水溶解，加入过量盐酸，再加入溶液，出现白色沉淀，则证明含有。
（4）吸收发生氧化还原反应生成硫酸，反应的化学方程式是；bg沉淀是硫酸钡，物质的量是，根据硫原子守恒可知尾气中的含量(体积分数)的计算式是。