高三化学二氧化硫人教实验版知识精讲.doc

高三化学二氧化硫人教实验版
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
二氧化硫
1、二氧化硫的制取
2、二氧化硫的物理性质
3、二氧化硫的化学性质

二. 复习重点和难点
1、掌握SO2的物理性质和化学性质。
2、了解SO2的制备、检验、干燥、净化原理和方法。　　　
3、了解SO2对空气的污染、环境保护。

三. 教学过程
SO2是污染大气的主要有害物质之一。空气中的SO2主要来自化石燃料的燃烧，以及含硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥、纸浆生产等产生的工业废气。这些废气必须经过处理后才能向大气中排放。
（一）二氧化硫的制取
1、实验室制法：
亚硫酸钠与硫酸反应生成二氧化硫的化学方程式：
Na2SO3+H2SO4= Na2SO4+SO2↑+H2O
2、工业制法：
（1）硫在空气中燃烧生成二氧化硫的化学方程式：
S+ O2 SO2
（2）硫铁矿在空气中燃烧生成二氧化硫的方程式：
4FeS2+11O22 Fe2 O3+8SO2
3、其他制法：
（1）金属铜与浓硫酸共热生成二氧化硫的化学方程式：
2H2SO4（浓）＋Cu CuSO4＋SO2↑＋2H2O
（2）硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应生成二氧化硫的离子方程式：
S2O32－+2H+=SO2↑+S↓+H2O

（二）二氧化硫的物理性质
1、颜色、状态：SO2是一种无色、有刺激性气味的气体。
2、溶解性：SO2易溶于水（1体积水溶解40体积二氧化硫），且易液化（二氧化硫为极性分子）。
3、毒性：SO2有毒，尾气中的SO2用碱溶液吸收。
4、密度：SO2的密度比空气的大，收集SO2用向上排空气法。

（三）二氧化硫的化学性质
1、酸性氧化物的性质：
（1）与水反应生成相应的酸：SO2＋H2OH2SO3
①SO2溶于水的反应是一个可逆反应。可逆反应就是指在相同的反应条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。可逆反应的特点是反应不能沿着一个方向进行到底。
②亚硫酸是一种弱酸，在水中部分电离：

（2）与碱反应生成盐和水：
①二氧化硫与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：
SO2 （少量）＋2NaOH＝Na2SO3＋H2O
SO2 （过量）＋NaOH ＝NaHSO3
以上反应说明，二氧化硫与碱反应的产物与两者的相对用量有关，n（SO2）：n（NaOH）=1：2时生成Na2SO3，n（SO2）：n（NaOH）=1：1时生成NaHSO3，1：2＜n（SO2）：n（NaOH） ＜1：1时生成NaHSO3和Na2SO3。
②二氧化硫气体通入澄清石灰水的实验现象：先产生白色沉淀，后白色沉淀逐渐溶解。有关反应的化学方程式：
SO2 + Ca（OH）2 = CaSO3↓ + H2O
CaSO3 + SO2+ H2O = Ca（HSO3）2
以上反应说明，不能用澄清石灰水鉴别二氧化硫和二氧化碳气体。
（3）与碱性氧化物反应生成盐：在煤中加入少量生石灰，用以消除SO2的污染。二氧化硫与生石灰反应的化学方程式：
SO2 + CaO= CaSO3
（4）与弱酸盐反应：实验室常用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中混有二氧化硫，有关化学方程式：SO2 + NaHCO3= NaHSO3＋CO2，不能用饱和碳酸钠溶液的原因是碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠。
2、还原性：二氧化硫中硫元素呈+4价，为中间价态，可以表现氧化性和还原性，但以
还原性为主。
（1）二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的化学方程式：
2SO2 + O22SO3
（2）二氧化硫与卤（氯、溴、碘）水反应的化学方程式（以氯水为例）：
Cl2＋SO2＋2H2O＝H2SO4＋2HCl
（3）二氧化硫与酸性高锰酸钾反应的化学方程式：
2KMnO4＋5SO2＋2H2O＝K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4
该反应说明能用酸性高锰酸钾溶液鉴别二氧化硫和二氧化碳，能用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化碳中混有的二氧化硫。
（4）亚硫酸的还原性要强于二氧化硫，酸雨酸性增强（pH减小）的化学方程式：
2H2SO3＋O2＝2H2SO4
3、漂白性：二氧化硫或亚硫酸有漂白作用，与有色物质发生化合反应，生成不稳定的无色物质，加热又恢复为原来的颜色。利用品红溶液可检验二氧化硫气体。
【总结】漂白的三种原理：
（1）吸附有机色素而褪色，如活性炭吸附红墨水。
（2）与有机色素化合而褪色，如SO2与品红（可逆）。
（3）氧化剂氧化有机色素而褪色，如HClO、Na2O2、H2O2、O3等（不可逆）。
【比较归纳】二氧化硫与二氧化碳化学性质比较
1、相同点：都是酸性氧化物。
（1）都能和水反应，生成的酸不稳定，只能存在于溶液中。
CO2+H2OH2CO3 SO2+H2OH2SO3
（2）都能与碱反应，用量比不同，可以生成两种盐。
2、不同点：
（1）二氧化硫常表现还原性，二氧化碳表现氧化性，二氧化硫能被高锰酸钾、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化，二氧化碳不能。
（2）二氧化硫具有漂白性，能漂白某些有色物质，二氧化碳不能。
（3）二氧化硫（有毒）形成酸雨，二氧化碳（无毒）引起温室效应。
3、鉴别方法：品红溶液法、高锰酸钾溶液法、溴水法。

（四）酸雨的形成与防治
1、雨水的pH
（1）正常雨水：pH＜7，约在6左右。是由于大气中的CO2溶解在雨水里形成碳酸的缘故，降水的微弱酸性可以促进土壤里养分的溶解，便于植物吸收，是有益的。
（2）酸雨：pH小于5.6的雨水称为酸雨，包括雨、雪、雾、雹等降水过程。形成原因是由于大量硫和氮的氧化物被雨水吸收。
2、硫酸型酸雨的形成与防治
（1）形成原因：化石燃料及其产品的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产等产生的废气中含有二氧化硫
（2）形成过程：

3、酸雨的防治：开发新能源，对含硫物的燃烧进行脱硫处理，提高环境保护意识。

【典型例题】
例1、有关二氧化硫的说法错误的是（ ）
A. SO2通入Na2SO3或NaHCO3溶液能发生反应
B. SO2能使品红溶液褪色是因为它具有氧化性
C. 给已被SO2褪色的品红溶液用酒精灯加热，可恢复原来的红色
D. SO2与O2混合加热，可生成SO3
分析：SO2是能跟亚硫酸的正盐和碳酸盐反应的

SO2能和品红等结合成无色的不稳定的化合物，这种漂白原理和HClO（强氧化剂）的漂白原理是不同的。所以给已被SO2褪色的品红溶液加热，品红溶液又复原了。SO2和O2生成SO3必须在催化剂V2O5存在并加热的条件下进行。故A、C项正确。
答案：B、D

例2、SO2是常见的大气污染物之一，我国规定空气中SO2含量不得超过0.02mg·L－1。下列措施中能够减少SO2排放量的是（　　）
①用天然气代替煤炭作民用燃料　②提高热能利用率　③使用CS2萃取煤炭中的硫　④燃煤中加入石灰后使用
A、全部　　　　B、①②④　　　C、①②③　　　　D、①③④
分析：题中要求选出“能够减少SO2排放量”的措施。煤炭中含有一定量的硫，用煤炭作民用燃料会向大气中排放出较多的SO2，改用天然气作民用燃料可减少SO2的排放量；提高热能利用率，可以降低煤炭用量，减少SO2的排放量；用CS2作萃取剂来除去煤炭中的硫是不符合实际的；燃煤中加石灰脱硫是工业上常用的比较有效的方法，用这种方法可以减少燃煤的过程中的SO2排放量。综合以上分析可得出正确答案B。答案为B。

例3、检验SO2气体中是否混有CO2气体，可采用的方法是（ ）
A. 通过品红溶液
B. 通过澄清石灰水
C. 先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水
D. 先通过酸性KMnO4，再通过澄清石灰水
分析：气体的检验是中学化学气体制备实验中的重要内容。检验时一定要排除相关气体的干扰，排除时不能引进被检气体，否则结论不正确。要正确解题必须先做到以下两点：（1）理解题意，本题要检验的是CO2，且CO2又是混在SO2气体中的。（2）要掌握SO2与CO2性质上的相似点与不同点。如通过澄清石灰水都能生成白色沉淀（CaSO3和CaCO3），又如遇NaOH溶液都能发生反应，这便是它们性质上的相似点。它们性质上的不同点又表现在，如SO2具有漂白性从而能使品红溶液褪色，而CO2不具备漂白性能；又如在通过NaHCO3溶液时，由于H2SO3酸性> H2CO3酸性，所以SO2与NaHCO3溶液反应能放出CO2，而CO2却无法与NaHCO3反应；再如由于SO2的还原性，在通过酸性KMnO4溶液时会发生反应：2KMnO4＋5SO2＋2H2O＝K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4，而CO2却不具备这种还原性。若对本题选项稍加分析，A项检验的是SO2而不是CO2，B项中不管是否混有CO2，均有白色沉淀，C项中不管是否混有CO2，均无白色沉淀生成，惟有D项在通过酸性KMnO4溶液时混合气体中仅SO2被吸收，再通过澄清石灰水若有白色沉淀，说明混有CO2；若无白色沉淀，说明不混有CO2。综上分析，D项正确。答案：D

例4、下列物质能使品红溶液褪色的是（　　）
①活性炭 ②过氧化钠 ③氯水 ④二氧化硫 ⑤臭氧
A、①③④ B、②④⑤ C、①②③④　 D、①②③④⑤
分析：活性炭为吸附褪色，过氧化钠、氯水、臭氧为氧化褪色，二氧化硫为生成不稳定的无色物质褪色，选D。答案为D。

例5、导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是（　　）
A、酸雨　 B、光化学烟雾 C、臭氧空洞　 D、温室效应
分析：本题是一道化学与环境的题目，题中四个选项均属于大气污染方面的现象，其形成原因各有不同。酸雨与人们排放的SO2有关；光化学烟雾与碳氢化合物、一氧化碳和氮的氧化物有关；臭氧空洞与氟氯烃（即氟利昂）有关；温室效应与大气中二氧化碳浓度不断上升有关。因此，正确了解各种污染的形成原因是解答本题的关键。答案为A。例6、我国农业因遭受酸雨而造成每年损失高达15亿多元。为了有效控制酸雨，目前国务院已批准了《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。
（1）现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下表：
测试时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.62
4.56
4.55
4.55
分析数据，回答下列问题：（已知Cl2＋SO2＋2H2OH2SO4＋2HCl）
①雨水样品的pH变化的原因是（用化学反应方程式表示）____________________；
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________（填“大”或“小”）。
（2）你认为减少酸雨产生的途径可采用的措施是________。
①少用煤作燃料　②把工厂烟囱造高　③燃料脱硫　④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源
A、①②③　　　B、②③④⑤　 　C、①③⑤　　　D、①③④⑤
（3）在英国进行的一个研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地面SO2的浓度。在20世纪的60年代～70年代的10年间，由发电厂排放出的SO2增加了35％，但由于建筑高烟囱的结果，地面SO2浓度降低了30％之多。请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取?简述其理由。
分析：接触和认识化学与环境的关系，强化环保意识，是化学学习的一项重要内容。因而有关环境保护的内容，如环境污染、环境监测、污染物的处理及防治污染的措施等，都应引起重视。酸雨的形成如下：SO2→SO3→H2SO4；SO2→H2SO3→H2SO4雨水中溶入SO2、SO3和一些其它物质。SO2、SO3遇雨水生成H2SO3（中强酸）和H2SO4，H2SO3被空气中的氧气氧化成硫酸。3小时之前的时间段内，由于H2SO3被氧化导致雨水样品中的硫酸越来越多，溶液酸性逐渐增强，所以pH不断减小；3小时之后，SO2和H2SO3全部被氧化为H2SO4，所以pH不再发生变化。雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2（或HClO）的反应。
答案：（1）①2H2SO3＋O22H2SO4②小（2）C（3）不可取。因SO2的排放总量没有减少，所以进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害。

例7、研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。
⑴ 根据反应Na2SO3（固） + H2SO4（浓） == Na2SO4 + SO2↑+H2O，制备SO2气体。
①用下列简图，在答题卡的方框中画出制备并收集SO2的实验装置（含试剂）示意图。

②实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是__________________________
⑵ 将SO2气体分别通入下列溶液中：
①品红溶液，现象是_________________________________________________。
②溴水溶液，现象是_________________________________________________。
③硫化钠溶液，现象是_______________________________________________。
⑶ 有一小组在实验中发现，SO2氧化产生缓慢，以致后续实验现象很不明显，但又不存在气密性问题。请你推测可能的原因并说明相应的验证方法（可以不填满）
①原因_______________________，验证方法______________________________。
②原因___________________，验证方法___________________________________。
③原因___________________，验证方法___________________________________。
分析：（1）根据反应原理和题目要求制备二氧化硫并收集，考虑到二氧化硫有毒等可以画出实验装置图。（2）二氧化硫通入品红溶液褪色；通入溴水被氧化成硫酸而溴水被还原成溴离子而褪色；通入硫化钠将硫氧化成单质硫而使溶液变混浊。（3）因不存在气密性问题，可能的原因是①用的亚硫酸钠已变质，被氧化成了硫酸钠，可用盐酸和氯化钡检验；②用的不是浓硫酸，可以用浓硫酸的脱水性等进行检验。
答案：（1）①如图配置（略）②打开分液漏斗上口的活塞，旋开分液漏斗的旋塞，缓慢滴加。（2）①溶液褪色 ②溶液褪色 ③溶液变混浊 （3）①亚硫酸钠变质；取待测试样于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，先滴入足量盐酸再加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，则证明该亚硫酸钠试样已变质。②不是浓硫酸；用洁净玻璃棒蘸取待测液，涂在白纸上不变黑，则证明不是浓硫酸。

例8、工业上测量SO2、N2、O2混合气体中SO2含量的装置如图所示。反应管中装有碘的淀粉溶液。SO2和I2发生的反应为（N2、O2不与I2反应）：

（1）混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体积等于 的体积（填写气体的化学式）。
（2）反应管内溶液蓝色消失后，没有及时停止通气，则测得的SO2含量 （选填：“偏高”、“偏低”或“不受影响”）。
（3）反应管内碘的淀粉溶液也可以用 代替（填写物质名称）。
（4）若碘溶液的体积为，浓度为。N2与O2的体积为（已折算为标准状况下的体积）。用、、表示SO2的体积分数为 。
（5）将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的仪器为 （选下列仪器的编号）。
a. 烧杯 b. 试管 c. 广口瓶 d. 容量瓶 e. 量筒 f. 单孔塞 g. 双孔塞
分析：（1）混合气体进入反应管中，其中SO2与I2发生反应：不产生气体，剩余的气体仅有N2和O2，量气管内增加的水的体积等于N2和O2的总体积。
（2）反应管内溶液蓝色消失时，SO2与反应管内所含的I2恰好反应，若没有及时停止通气，则未反应的SO2气体也排水到量气管内，使测得的N2、O2体积增加，测得SO2的含量降低。
（3）碘的淀粉溶液的作用是当其中的I2完全被SO2还原时，溶液的颜色由蓝色变无色来指示终点，其他可与SO2气体反应的物质，在达到终点有颜色改变的可代替碘的淀粉溶液，如KMnO4溶液、溴水等。
（4）由所给反应知SO2气体的物质的量等于碘的物质的量
，其体积为，所以的体积分数为：

（5）由所给装置可知反应管起密闭容器的作用，因此可用试管、广口瓶代替，而量取气体体积的方法除用量气管外，还可用测量气体所排出液体的体积确定，可用广口瓶、双孔塞量筒代替量气管，故改为简易装置所选仪器为b、c、e、g或b、e、g或c、e、g。
答案：（1）N2、O2
（2）偏低
（3）酸性高锰酸钾溶液或溴水
（4）
（5）b、c、e、g或b、e、g或c、e、g。

【模拟试题】
1、在SO2+2H2S = 3S+2H2O反应中氧化产物与还原产物的质量比为（ ）
A、1：2 B、2：3 C、2：1 D、3：2
2、下列物质中，能使品红溶液褪色的是（ ）
①干燥的C12 ②Na2O2 ③NaClO ④活性炭 ⑤HClO⑥SO2
A、除①以外 B、除③以外 C、①②③⑤ D、全部可以
3、除去SO2中混有的SO3、HCl气体，可选用的试剂是（ ）
A、石灰水 B、浓H2SO4 饱和亚硫酸氢钠溶液
C、饱和亚硫酸氢钠溶液 D、高锰酸钾溶液
4、下列关于SO2的叙述，不正确的是（ ）
A、SO2既可以是含硫物质的氧化产物，又可以是含硫物质的还原产物
B、SO2不是亚硫酸酐
C、大气中SO2的主要来源是含硫物质的燃烧
D、SO2具有氧化性，因而可以使品红溶液褪色
5、为了除去混入CO2中的SO2和O2，下列试剂的使用顺序正确的是（ ）
①饱和的Na2SO4溶液 ②饱和的NaHCO3溶液 ③浓硫酸④灼热的铜网 ⑤碱石灰
A、①③④ B、②③④ C、②④⑤ D、③④⑤
6、已知2H2S（g）+SO2（g）=3S（s）+2H20（1），常温下，在20 L真空容器内通入amol硫化氢和bmol二氧化硫（a和b都是正整数。且a≤5, b≤ 5），反应完全后，容器内气体可能达到的最大密度约是（ ）
A、24.5 g／L B、14.4 g／L C、8 g／L D、5.1 g／L
7、下图是一检验气体性质的实验装置。向装置中缓慢通入气体X，若关闭活塞K，则品红试液无变化，而澄清石灰水变浑浊；若打开活塞K，则品红试液褪色。据此判断气体X和洗气瓶内液体Y可能是（ ）

8、下列溶液露置在空气中，开始一段时间，溶液的pH值变小的是（不考虑溶质的挥发）（ ）
①H2S ②H2SO3 ③Na2S ④Ca（OH）2⑤氯水 ⑥Na2SO3
A、①②④ 13、②⑤⑥ C、①②④⑤ D、②④⑤⑥
9、银耳本身为淡黄色，福建省出产一种雪耳，颜色洁白如雪。 其制作过程如下：将银耳堆放在密封状况良好的塑料棚，在棚的一端支一口锅，锅内放硫磺，加热使硫磺熔化并燃烧，两天左右，雪耳就制成了。雪耳炖不烂，就对人有害。制作雪耳利用的是（ ）
A、硫的还原性 B、硫的漂白性
C、二氧化硫的还原性 D、二氧化硫的漂白性
10. 将SO2通入悬浮着黑色PbO2的热水中，过一会儿，将发生的情形是（ ）
A、悬浮物由黑色变为白色，因SO2是一种漂白剂
B、悬浮物由黑色变为白色，因为形成了PbSO4
C、有黄色沉淀生成
D、有臭鸡蛋气味的气体放出
11、在BaBr2溶液中滴入氯气，观察到的现象是 ，再通入SO2，观察到的现象是 ，反应的离子方程式是：① ；② ③ 。
12、长期存放的亚硫酸钠可能会被部分氧化，现通过实验来测定某无水亚硫酸钠试剂的纯度。实验步骤如下：
①称量a g样品，置于烧杯中。②加入适量蒸馏水，使样品溶解。③加入稀盐酸，使溶液呈强酸性，再加过量的BaCl2溶液。④过滤，用蒸馏水洗涤沉淀。⑤加热干燥沉淀物。⑥将沉淀物冷却至室温后，称量。⑦重复⑤、⑥操作直到合格，最后得到6 g固体。回答下面问题：
（1）本实验中是否能用Ba（NO3）2代替BaCl2? 。其理由是 。
（2）步骤③中加盐酸使溶液呈强酸性的目的是 。
（3）步骤⑦的“合格”标准是 。
（4）实验测得样品中无水亚硫酸钠的质量分数是 （列出算式，不需化简）
13、X、Y、Z是短周期元素的三种常见氧化物。X跟水反应后可生成一种具有还原性的不稳定的二元酸，该酸的化学式为 ；Y和X的组成元素相同，Y的化学式是 ；1 mol Z在加热时跟水反应的产物需要用6 mol氢氧化钠才能完全中和，在一定条件下，Y可以跟非金属单质A反应生成X和Z，单质A是 。
14、有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应，都用如下图所示的装置进行实验。通入SO2气体，将带余烬的木条插入试管C中，木条复燃。

请回答下列问题：
（1）第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2，该反应的化学方程式是： 。
（2）请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3。 。
（3）第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外，还有Na2SO4生成。为检验是否有Na2SO4生成，他们设计了如下方案：

上述方案是否合理? 。请简要说明两点理由：① ；② 。
15、白色的亚铜化合的Cu（NH4）SO3难溶于水，若与足量的10mol·L-1的硫酸溶液混合并微热，生成铜和SO2气体及溶液。
（1）完成并配平化学方程式：Cu（NH4）SO3+H2SO4-Cu+SO2+CuSO4+H2O_________
（2）按上述操作，铜的最高转化率是多少_______________
（3）有人设计让上述实验在密闭容器中进行，结果铜的转化率大大提高，问在密闭容器中进行反应，铜的最高转化率是多少？请说明理由。

【试题答案】
1、C 2、D 3、BC 4、BD 5、B
6、B 7、B 8、D 9、D 10、B
11、溶液变为橙色　溶液变为无色，并有白色沉淀生成，
①Cl2+2Br-=2Cl- + Br2 ②Br2+ SO2 +2H2O = SO42-+ 2Br-+4H+③Ba2++ SO42-= BaSO4↓
12、（1）不能。在酸性溶液中，NO3-能将SO32-氧化为SO42-，造成结果失误
（2）保证得到的沉淀都是BaSO4,没有BaSO3
（3）连续两次称量的质量不变
（4）（ag－142g/molbg233g/mol）ag100%
13、H2SO3 SO3 磷
14、（1）2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
（2）取白色固体，加稀硫酸，产生能使晶红溶液褪色的气体。
（3）不合理；稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡；如果反应后的固体中还残留Na2O2，它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根
15、（1）上述反应采用逆向配平（歧化反应，铜元素化合价既升高又降低）缺项显然为（NH4）2SO4 ，各计量系数依次为2，2，1，2，1，2，1。
（2）2molCu （NH4）SO3中的铜1mol转化为单质铜，1mol转化为CuSO4，因此，转化率为50%。
（3）若在密闭容器中进行，为何铜的转化率会提高？显然Cu（I）自身岐化转化率只能为50%，必有其它还原剂才能提高其转化率。由于产物中含SO2，SO2具有强还原性，能将Cu（II）还原为零价。其最高转化率可达100%，原因是：每生成1molCuSO4可生成2molSO2，它可提供4mol电子，完全可将CuSO4还原且SO2仍过量。