知识讲解——氧和硫（提高）

1 高考总复习 《氧硫》 【考纲要求】 1．了解氧及其重要化合物的性质。 2．了解硫及其重要化合物的性质；了解大气污染的来源、危害与治理。 3．重点掌握二氧化硫、硫酸的性质。 【知识网络】 硫及其化合物转化关系 【考点梳理】 考点一、氧单质及其化合物 1．氧气的化学性质：常温下较稳定，加热或点燃时表现强氧化性。 2．臭氧：O3 ⑴物理性质：在常温常压下，臭氧是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，它的密度比氧气的 大，也比氧气易溶于水。液态臭氧呈深蓝色，沸点为-112.4℃，固体臭氧呈紫黑色，熔点为 FeS2 -251℃。 　　⑵化学性质及用途：臭氧的化学性质比氧气活泼。 　　①不稳定性：2O3=3O2；但在空气中高压放电就能产生臭氧：3O2 2O3 ②强氧化性：Ag、Hg 等金属在空气或氧气中不易被氧化，但可以被臭氧氧化。也可使 湿润的淀粉—KI 试纸变蓝： 2KI+O3+H2O=I2+O2+2KOH ③用途：臭氧是一种很好的漂白剂和消毒剂。空气中的微量 O3，能刺激中枢神经加快 血液循环，令人产生爽快的感觉但当空气中臭氧的含量超过 10-5％(体积分数)时，就会对人 体、动植物以及暴露空气中的物质造成危害，臭氧可以吸收来自太阳的大部分紫外线，是人 类和生物的保护伞。 　　近年来，臭氧层受到氟氯烃等气体的破坏，形成“臭氧空洞”，危害地球环境，各国应 采取共同行动保护，氧层，维护人类和生物的生存环境。 3．过氧化氢(H2O2) (1)结构 化学式：H2O2 电子式： 结构式： H－O－O－H (2)物理性质 无色粘稠液体，它的水溶液俗称双氧水，呈弱酸性。 (3)化学性质 H2O2，氧元素的化合价为中间价态(-1)，即有氧化性又有还原性。 氧化性：H2O2＋H2S＝S↓＋2H2O 还原性：2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O 自身氧化－还原： (实验室用此法代替 KClO3 分解制氧气)，家庭中的 “氧立得”使用时中间产物就有过氧化氢。 4．H2O （1）H2O 做氧化剂 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ (2)H2O 做还原剂 2F2+2H2O=4HF+O2 (3)H2O 既不做氧化剂又不做还原剂 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ Cl2+H2O=HCl+HClO 3NO2+H2O=2HNO3+NO (4)H2O 既做氧化剂又做还原剂 2H2O 2H2+O2↑ 考点二、硫及其氧化物 1．硫： （1）物理性质：硫为黄色晶体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于 CS2。 （2）化学性质： 由于硫原子最外层有 6 个电子，比较活泼的非金属单质，常见化合价为－2，0，＋4，＋ 6，硫单质处于硫元素的中间价态，硫既有氧化性又有还原性。 ① 氧化性： 与绝大多数金属反应 放电 µç½â3 Fe+S FeS 2Cu+S Cu2S (与变价金属生成低价金属) 2Na+S==Na2S (研磨并轻微爆炸) Hg+S==HgS (除去有毒的 Hg 的方法) 与非金属反应：H2+S H2S （H2S 是一种臭鸡蛋气味的有毒气体，有强还原 性。） ② 还原性：与氧气发生反应 硫在空气中燃烧发出淡蓝色的火焰，在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰。 化学方程 式：S+O2 SO2 ③ 自身氧化还原反应 3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3 +3H2O 2．二氧化硫 ⑴物理性质：SO2 为无色有刺激性气味有毒的气体，易溶于水（常温常压下，1 体积水大约 能溶解 40 体积的 SO2），易液化。 ⑵二氧化硫的化学性质 　①酸性氧化物的通性： 与水反应：SO2+H2O H2SO3； 与碱反应：SO2（少量）+2NaOH=Na2SO3+H2O； SO2(足量) +NaOH=NaHSO3； 与碱性氧化物反应：SO2+Na2O Na2SO3 要点诠释： 在煤中加入少量生石灰，用以消除 SO2 的污染，此方法称为“钙基固硫”，其反应 方程式：SO2+CaO==CaSO3；2CaSO3+O2 2CaSO4。 与某些盐反应：SO2+CaSO3+H2O=Ca(HSO3)2 SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2↑； 　②氧化性：SO2+2H2S=3S+2H2O 　③还原性：SO2 可以被 O2、Cl2、Br2、I2、KMnO4、HNO3、FeCl3、H2O2 所氧化 2SO2+O2 2SO3 2H2O+SO2+X2=H2SO4+2HX；（ X2 ： Cl2 、 Br2 、 I2 ） 2H2O+SO2+2FeCl3=2FeCl2+2HCl+H2SO4； 　　　　　　　2KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4； 　　　　　　　2HNO3+3SO2+2H2O=3H2SO4+2NO↑ 　④具漂白性：二氧化硫和品红溶液作用，使品红褪色。其原理是二氧化硫和品红作用，生 成一种无色但不稳定的化合物。此物质受热又分解成原来的物质。 小结：所学的漂白剂及其漂白原理 漂白剂 漂白原理 活性炭 物理吸附 HClO O3 H2O2 Na2O2 强氧化作用 SO2 结合生成不稳定的无色物质，加热又复色 △ △ △ 点燃 △ △ 催化剂 加热4 ⑶二氧化硫的实验室制取：　 ①反应原理：Na2SO3+H2SO4(较浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O 　　说明：此反应是应用强酸制弱酸，但由于 SO2 易溶于水（1∶40）所以 Na2SO3 应选用 固体，而 H2SO4 宜选用较浓的溶液。也可用铜和浓硫酸制取 SO2。 ② 制备装置：固体和液体不加热制备气体的装置 ③净化干燥装置：盛放浓硫酸的洗气瓶[来源: ④收集方法：向上排空气法或排饱和 NaHSO3 溶液 　（4）SO2 和 CO2 的比较 要点诠释： SO2 CO2 气味 有刺激性气味 无味 毒性 有毒 无毒 物 理 性 质 溶解性 易溶 微溶 与水 SO2+H2O H2SO3 CO2+H2O H2CO3 与碱 SO2 气体通入澄清的石灰水中，先生成 沉淀，当气体过量时沉淀又溶解： Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O CaSO3+SO2+H2O==Ca(HSO3)2 CO2 气体通入澄清的石灰水中，先生 成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解： Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2 弱氧化 性 SO2+2H2S==3S↓+2H2O CO2+C 2CO 2Mg+CO2 2MgO+C 还原性 SO2 可以被 O2、Cl2、Br2、I2、KMnO4、 HNO3、H2O2 等氧化剂氧化 无 化 学 性 质 漂白性 有，不稳定 无 对环境的影响 形成酸雨 引起温室效应 鉴别 （1）利用二氧化硫的还原性，用酸性高锰酸钾溶液或溴水鉴别 （2）利用二氧化硫的漂白性，用品红溶液鉴别 3．三氧化硫 　　⑴物理性质：三氧化硫是一种无色易挥发的晶体，熔点 16.8℃，沸点 44.8℃。 　　⑵化学性质：是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，与水剧烈反应生成硫酸，并放出 大量的热。H2O + SO3=H2SO4 　　⑶制取：二氧化硫和氧气在一定温度和催化剂的条件下反应生成三氧化硫。 考点三：硫酸 1、稀硫酸具有酸的通性： 　　（1） 指示剂变色：石蕊变红；酚酞不变色。 △ 点燃5 　　（2） 与金属反应：Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑ ；2Al + 3H2SO4 ==Al2(SO4)3 + 3H2↑ 　　（3） 与碱的反应：2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O 　　（4） 与碱性氧化物反应：CuO +H2SO4 == CuSO4 +H2O 　　（5） 与某些盐的反应：BaCl2+H2SO4==BaSO4↓+ 2HCl 2、浓硫酸 （1）物理性质 ①纯硫酸：无色、粘稠的油状液体、难挥发 ②98%的浓硫酸的密度为 1.84g/cm3 ③沸点高：沸点 338℃，高沸点酸制备低沸点酸 ④硫酸与水任意比例混溶； 浓硫酸的稀释（酸入水）：将液体沿器壁或沿玻璃棒慢慢加入水中并不断搅拌使其混合 均匀。 （2）浓硫酸的特性：吸水性、脱水性和强氧化性。 ①吸水性： 利用浓硫酸的吸水性，常用浓硫酸作干燥剂，浓硫酸可以干燥 H2、Cl2、O2、SO2、N2、 CO2、CO、CH 4 等气体，但是它不能用来干燥碱性气体（如 NH3）和强还原性气体（如 HBr、HI、H2S）。 ②脱水性：浓硫酸将有机物中的 H、O 元素按水的组成比脱去（实验室制用乙醇乙烯、蔗 糖的碳化等）。 要点诠释：吸水性与脱水性的区别 浓硫酸吸水是把物质本身中含有的自由 H2O 分子或结晶水吸收。浓硫酸脱水是把本身 不含水的有机物中的氢元素和氧元素按原子个数比 2∶1 的形式脱去，C 12H22O11 12C+11H2O。所以，二者的本质区别是物质中有没有现成的水分子。注意：在浓硫酸作用下， 结晶水合物失去结晶水属于吸水性。 ③强氧化性：（常温时使铁、铝钝化） A．加热时与不活泼金属和非金属的反应 Cu+2H2SO4(浓) CuSO4 + 2H2O +SO2↑ 2Ag+2H2SO4 (浓) Ag2SO4+SO2↑+2H2O 　 C+2H2SO4(浓) CO2↑+2H2O+2SO2↑ 　S+2H2SO4 (浓) 3SO2↑+2H2O 要点诠释：由于浓硫酸具有强氧化性，故存在与稀硫酸不同的化学性质，能够与不活泼金属 或非金属发生反应。反应过程中有如下规律：一是反应要加热，否则不反应；二是还原产物 一般是 SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。 B．能氧化许多的具有还原性的化合物： 　 H2S+H2SO4 (浓)==S↓+SO2↑+2H2O 或 H2S+3H2SO4 (浓) 4SO2↑+4H2O △ △ △6 2HI+H2SO4 (浓)==I2+SO2↑+2H2O 2HBr+H2SO4 (浓)==Br2+SO2↑+2H2O （3）硫酸的用途 　　硫酸是重要的化工原料，也是化学实验室必备的重要试剂。在工业上可用来制造化肥、 农药、炸药、染料、盐类等。硫酸还用于精炼石油、干燥剂或制取各种挥发性酸等等。 3．浓、稀硫酸的鉴别方法 现象 浓 H2SO4 稀 H2SO4 加水 放出大量热 无明显现象 观状态 黏稠状液体 黏稠度较小 物理 性质 密度 用水掂分量：浓 H2SO4 密度较大（1.84 g / mol），相同体 积时，浓 H2SO4 质量大很多 铁片 因铁被钝化，无明显现象 产生大量气泡 铜片（加热） 有气泡产生，溶液变蓝 无明显现象 白纸 立即变黑 无明显现象 化学 性质 胆矾 蓝色变为白色 无颜色变化 【典型例题】 类型一、 SO2 的性质 例 1、下表各组物质中，一定量的气体 X 与一定量的气体 Y 同时通入盛有溶液 Z 的洗气瓶 中，最终肯定有沉淀生成的是（假定实验过程中不发生倒吸）（ ） 选项 X Y Z A CO2 SO2 CaCl2 B NH3 SO2 BaCl2 C NH3 CO2 CaCl2 D Cl2 SO2 BaCl2 【思路点拨】注意气体的相对用量的多少对最终产物的影响。 【答案】D 【解析】A 项中 CO2、SO2 都不和 CaCl2 反应；B 项中 SO2 过量时生成的是 NH4HSO3 和 Ba(HSO3)2；C 项中 CO2 过量时生成的是 NH4HCO3 和 Ca(HCO3)2；D 项中 Cl2 和 SO2 在水 中发生 SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl，反应生成 H2SO4，H2SO4 与 BaCl2 反应生成 BaSO4 沉 淀。 【总结升华】此题考查了 CO2 、SO2 、NH3 、Cl2 等常见气体的性质，尤其特别注意 SO2 具有酸性氧化物的通性和强还原性。 举一反三： 【变式 1】下列现象或事实可用同一原理解释的是（ ） A．浓硫酸和浓盐酸长期曝露在空气中浓度降低 B．SO2 和 FeSO4 溶液使酸性高锰酸钾的紫色褪去 C．漂白粉和水玻璃长期曝露在空气中变质 D．亚硫酸钠溶液和氯化铝溶液在空气中蒸干不能得到对应的溶质 【答案】B 【解析】A 中浓硫酸变稀是因为吸水，浓盐酸变稀是因为挥发；B 中紫色褪去都是因为7 发生了氧化还原反应；C 中漂白粉和水玻璃长期曝露在空气中均会变质，前者是与空气中的 水和二氧化碳发生反应，生成的次氯酸又分解，发生了氧化还原反应，而后者只发生了复分 解反应，是强酸制弱酸（碳酸的酸性强于硅酸）；D 中前者生成硫酸钠是因为发生了氧化还 原反应，后者得到的是氢氧化铝，是因为 Al3+水解生成 Al(OH)3 和 HCl，且 HCl 易挥发，所 以答案选 B。 【高清课堂：356212 例 1】 【变式 2】把 SO2 通入 Fe(NO3)3 溶液中，溶液由棕色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色，此 时若滴入 BaCl2 溶液，则会产生白色沉淀。在上述一系列变化过程中，最终被还原的是 A．SO2 B．Fe2+ C．Fe3+ D．NO3－ 【答案】D 【变式 3】某化学兴趣小组为探究 SO2 的性质，按下图所示装置进行实验。 请回答下列问题： （1）装置 A 中盛放亚硫酸钠的仪器名称是________，其中发生反应的化学方程式为 ________________； （2）实验过程中，装置 B、C 中发生的现象分别是________、________，这些现象分 别说明 SO2 具有的性质是________和________；装置 B 中发生反应的离子方程式为 ________________； （3）装置 D 的目的是探究 SO 2 与品红作用的可逆性，请写出实验操作及现象 ________________； （4）尾气可采用________溶液吸收。 【答案】（1）蒸馏烧瓶 Na2SO3+H2SO4 (浓)==Na2SO4+SO2↑+H2O （ 2 ） 溶 液 由 紫 红 色 变 为 无 色 无 色 溶 液 中 出 现 黄 色 浑 浊 还 原 性 氧 化 性 5SO2+2MnO4―+2H2O==2Mn2+ +5SO42―+4H+ （3）品红溶液褪色后，关闭分液漏斗的旋塞，点燃酒精灯加热，溶液恢复为红色 （4）NaOH 【解析】（1）常见烧瓶有：圆底烧瓶、平底烧瓶和蒸馏烧瓶，图示中带支管的为蒸馏 烧瓶。（2）SO2 因有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，离子反应为：5SO2+2MnO4― +2H2O==5SO42 ― +2Mn2++4H+ 。 SO2 能 与 ― 2 价 的 S 反 应 生 成 硫 单 质 ， 体 现 氧 化 性 ： SO2+4H++2S2―==3S↓+2H2O。（3）SO2 与品红溶液作用的可逆性指：SO2 使品红溶液褪色， 加热后又恢复红色，注意实验操作中品红溶液褪色后要关闭分液漏斗的旋塞。（4）SO2 为 酸性气体，一般用碱性溶液吸收，也可用酸性高锰酸钾等强氧化性溶液吸收。 类型二、硫酸的性质8 例 2、下列对浓 H2SO4 的叙述正确的是（ ）。 A．常温下，浓 H2SO4 与铁、铝不反应，所以铁制、铝制容器能盛装浓 H2SO4 B．浓 H2SO4 具有吸水性，能使蔗糖炭化 C．浓 H2SO4 和铜片的反应中，H2SO4 既表现强酸性又表现强氧化性 D．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体 【思路点拨】浓 H2SO4 具有吸水性、脱水性及强氧化性。 【答案】C 【解析】常温下浓 H2SO4 与铁、铝接触，能使铁、铝表面生成一层致密的氧化物保护 膜，阻止内部金属继续跟浓硫酸反应，这就是金属的钝化现象。浓 H2SO4 是从蔗糖的分子 中夺取与水分子组成相当的氢和氧，使蔗糖炭化，表现为脱水性。铜与浓 H2SO4 在加热情 况下发生反应：Cu+2H2SO4 (浓) CuSO4+SO2↑+2H2O，可见，2 mol 浓 H2SO4 中，1 mol 是作为氧化剂，还有 1 mol 起酸的作用。由于 NH3 是一种碱性气体，H2SO4 易与 NH3 反应： H2SO4+2NH3==(NH4)2SO4，所以浓硫酸不能用于干燥氨气。 【总结升华】在氧化还原反应中，若 H2SO4 全部被还原（生成 SO2），则 H2SO4 只表现 出强氧化性，如浓 H2SO4 与 C 单质反应；若 H2SO4 只有部分被还原，还有一部分转化为硫 酸盐和水，则 H2SO4 体现强氧化性和酸性，如在与 Cu 的反应中，H2SO4 既体现氧化性又体 现酸性。在复分解反应中，H2SO4 表现出酸性、SO42－的性质或难挥发性。 举一反三： 【变式 1】下列区分浓硫酸、稀硫酸的方法或操作中，不恰当或错误的是（ ）。 A．分别取少许两溶液，向其中加入金属铁，有气泡放出的是稀硫酸 B．用干净的玻璃棒蘸取某种酸液，滴在一张白纸上，若白纸变黑，则证明该酸液为浓 硫酸 C．取适量的一种酸液，向其中加水稀释，若有大量热量放出，则该酸液为浓硫酸 D．取相同体积的两种酸液，测其质量，质量大都为浓硫酸 【答案】C 【解析】A 项中铁在浓硫酸中会钝化，而铁可与稀硫酸反应放出 H2；B 项利用了浓硫酸 的脱水性，可使白纸碳化；C 项违背了浓 H2SO4 的稀释操作，应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水 中，切不可将水注入浓硫酸中；D 项利用了浓 H2SO4 的密度大于稀 H2SO4 的密度。 【变式 2】（2016 ）下列有关氧化还原反应的说法中，正确的是 A．NO2 溶于水发生了氧化还原反应 B．Na2O2 与 CO2 反应时，Na2O2 只作氧化剂 C．SO2 使酸性 KMnO4 溶液褪色，体现了 SO2 的漂白性 D．浓 HSO4 与 C 在加热的条件下反应时，体现了 HSO4 的强氧化性和酸性 【答案】A 【高清课堂：356212 例 7】 【变式 3】下列关于浓硫酸的叙述正确的是 A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体 C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体 D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化 【答案】D 例 3、向 50mL18mol/LH2SO4 溶液中加入足量的铜片并加热。充分反应后，被还原的 H2SO4 的物质的量 △9 A.小于 0.45mol B.等于 0.45mol C.在 0.45mol 和 0.90mol 之间 D.大于 0.90mol 【思路点拨】反应后期硫酸变稀，铜片与稀硫酸不反应。 【答案】A 【解析】本题考查了氧化还原反应的条件的重要性。Cu 和 H2SO4 反应的前提条件是浓 H2SO4，开始 18mol/L 为浓的，但随着 Cu 参加反应，H2SO4 被消耗变稀，此时反应已终止。 其次，考查了氧化性酸在与金属发生反应时，其作用分两部分：一部分充当氧化剂，使其得 电子数与金属失电子数相同，另一部分是生成的金属阳离子与酸根结合生成盐。由 Cu+2H2SO4=Cu SO4+SO2↑+2H2O 可知如果 H2SO4 完全反应，也只有一半充当氧化剂被还原， 故被还原 18mol/L H2SO4 的最大量为(18mol/L×0.05L)÷2=0.45mol。 【总结升华】中学化学中常涉及“三酸变稀”问题，具体为： （1）不活泼金属如 Cu、Ag 等和浓 H2SO4 的反应： 只发生：Cu+2H2SO4 (浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。随着反应的进行，硫酸浓度变稀， Cu 与稀 H2SO4 不再反应。 （2）活泼金属如 Zn、Mg 等与浓 H2SO4 的反应： 先发生反应：Zn+2H2SO4 (浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O， 随着反应进行，硫酸浓度变稀，再发生反应： Zn+H2SO4 (稀)==ZnSO4+H2↑。 （3）MnO2 和浓盐酸反应制 Cl2： 只发生反应：MnO2+4HCl (浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O，随着反应的进行，盐酸浓度变 稀，MnO2 与稀盐酸不再反应。 （4）金属如 Cu 和浓硝酸的反应： 先发生反应：Cu+4HNO3 (浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，随着反应的进行，硝酸浓度 变稀，再发生反应： 3Cu+8HNO3 (稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 举一反三： 【变式 1】一定量的二氧化锰跟 VmL 10molL－1 的盐酸共热制氯气，在标准状况下产生 2.24L Cl2，则 V 的取值应为： 　　A．V = 20 　　　　B．20＜V＜ 40 　　　　C．V=40 　　　　D．V＞ 40 【答案】D 【解析】MnO2 和浓盐酸反应制 Cl2：MnO2+4HCl (浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O，随着反 应的进行，盐酸浓度变稀，MnO2 与稀盐酸不再反应。 【变式 2】物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温 度有关。下列各组物质：①Cu 与 HNO3 溶液 ②Cu 与 FeCl3 溶液 ③Zn 与 H2SO4 溶液 ④ Fe 与 HCl 溶液，由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是（ ）。 A．①③ B．③④ C．①② D．①③④ 【答案】A △ △ △ △10 【解析】根据题目给定的几组物质知①③中会因浓度的不同发生不同的氧化还原反应。 【变式 3】某课外活动小组的同学，在实验室做锌与浓硫酸反应的实验时，有同学认为产生 的气体除 SO2 外，还可能产生氢气。该同学为了验证他的判断是否正确，设计了如图所示的 实验装置，其中，装置 B 中盛有浓硫酸，装置 C 中放置黑色 CuO 粉末，装置 D 中放置的是 无水硫酸铜粉末（锌与浓硫酸共热时产生的气体为 X，且该装置略去）。试回答： （1）A 中加入的试剂可能是________，作用是________________；E 中加入的试剂是 碱石灰，作用是________________ ；装置 A、B 之间的酸性高锰酸钾溶液 的作用是________________ ； （2）该同学认为还可能产生氢气的理由是______________ ________________ ； （3）上述反应中生成二氧化硫的化学方程式为________________ ； （4）如果去掉装置 B，还能否根据 D 中的现象判断气体 X 中有氢气？________（填 “能”或“不能”）。原因是：________________ 。 （5）可以证明气体 X 中含有氢气的实验现象是： C 中________________ ， D 中_______________ 。 【答案】（1）品红溶液，检验气体 X 中是否含有 SO2，防止空气中的水蒸气进入 D 中干扰检验，除去气体 X 中的 SO2 （2）Zn 与浓硫酸反应时，浓硫酸逐渐变稀，Zn 与稀硫酸反应可产生氢气 （3）Zn+2H2SO4 (浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O （4）不能经酸性高锰酸钾溶液洗气后的气体中往往含有水蒸气，会干扰氢气的检验 （5）黑色粉末（CuO）变成红色光亮的物质，白色粉末变蓝色 【解析】（1）H2SO4 与金属 Zn 反应时，随着浓度的变化会发生不同反应。 先发生 反应：Zn+2H2SO4 (浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O，随着反应进行，硫酸浓度变稀，再发生反 应： Zn+H2SO4 (稀)==ZnSO4+H2↑。 （2）证明某气体存在时，应用它的特殊性质且应排除各方面的干扰。 【变式 4】某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，进行了如下实验，实验装置如图所 示。 △ △11 实验步骤： ①先连接好装置，检查气密性，再加入试剂； ②加热 A 试管，B 中品红溶液褪色，熄灭酒精灯； ③将铜丝向上抽动离开液面。 （1）A 试管中发生反应的化学方程式为________。 （2）能够证明铜与浓硫酸反应生成气体的现象是________。 （3）在盛有 BaCl2 溶液的 C 试管中，除了导管口有气泡外，无其他明显现象，若将其分 成两份，分别滴加下列溶液，将产生沉淀的化学式填入下表相应的位置。 滴加的溶液 氯水 氨水 沉淀的化学式 ________ ________ 写出其中 SO2 显示还原性的反应的离子方程式：________。 （4）实验完毕后，先熄灭酒精灯，由于导管 E 的存在，B 中的液体不会倒吸入 A 中， 其原因是________。 （5）实验完毕后，装置中残留气体有毒，不能打开胶塞。为了防止该气体排入空气中污 染环境，拆除装置前，应当采取的操作是________。 【答案】（1）2H2SO4 (浓)+Cu CuSO4+SO2↑ +2H2O （2）B 试管中的品红溶液褪色 （3）BaSO4 BaSO3 SO2+Cl2+2H2O==4H++SO42-+2Cl－、Ba2++SO42－=BaSO4↓ （或 Ba2++SO2+Cl2+2H2O==BaSO4↓+4H++2Cl－） （4）当 A 试管中气体压强减小时，空气从 E 导管进入 A 试管中，维持 A 试管中压强平 衡 （5）从 E 管口向 A 中缓缓地鼓入足量的空气，将残留的 SO2 气体赶入 NaOH 溶液中，使 之被完全吸收 【解析】由于 A 试管中有空气，加热时气体逸出，在 B、C、D 中产生气泡，要证明铜 与浓硫酸反应产生气体只能从 B 中品红溶液褪色来说明。SO2 通入 BaCl2 溶液中，二者不反 应，但会有 SO2 溶解，滴加氯水时发生反应 SO2+2H2O+Cl2==H2SO4+2HCl，生成的 SO42－ 与 Ba2+结合成 BaSO4 沉淀。如果加入氨水，则 SO2+2NH3·H2O== (NH4)2SO3+H2O，生成的 SO32－与 Ba2+结合成 BaSO3 沉淀。前者体现 SO2 的还原性，后者体现 SO2 水溶液的酸性。A 试管中 E 导管的作用体现在 A 中气压减小时，空气被吸入，能起到防止液体倒吸的作用， 同时在反应完成后可以从 E 中鼓入空气将 SO2 赶入 NaOH 溶液中，防止污染环境。 △12 【巩固练习】 一．选择题（每题只有一个选项符合题意） 1．(2016 洛阳质检)在试管中注入某红色溶液，给试管加热，溶液颜色逐渐变浅，则原溶液 可能是（ ） ①滴有石蕊的 H2SO4 溶液 ②滴有酚酞的氨水溶液 ③滴有酚酞的氢氧化钠溶液 ④滴有酚酞的饱和氢氧化钙溶液 ⑤滴有酚酞的 Na2CO3 溶液 ⑥溶有 SO2 的品红溶液 A．②⑥ B．②④ C．①③⑤ D．②④⑥ 2．不论以何种比例混合，将甲和乙两种混合气体同时通入过量的丙溶液中，一定能产生沉 淀的组合是 序号 甲 乙 丙 ① CO2 SO2 石灰水 ② HCl CO2 石灰水 ③ CO2 SO2 Ba(NO3)2 ④ NO2 SO2 BaCl2 ⑤ CO2 NH3 CaCl2 A．②③④ B．②③④⑤ C．①③④ D．①②③④ 3．下列说法正确的是 　　A．二氧化硫通入石蕊试液中，溶液先变红，后褪色 　　B．少量二氧化硫通入漂白粉溶液中的化学方程式： SO2+H2O+Ca(ClO)2==CaSO3↓+2HClO 　C．亚硫酸钠溶液使溴水褪色的离子方程式：SO32—+H2O+Br2==SO42—+2H++2Br— 　D．亚硫酸钠溶液中加入硝酸的离子方程式：SO32—+2H+== SO2↑+H2O 4．下列溶液中通入 SO2 一定不会产生沉淀的是 A． Ba(OH)2 B． Ba(NO3)2 C． Na2S D． BaCl2 5．下列有关物质检验的实验结论正确的是 选项 实 验 操 作 及 现 象 实 验 结 论 A 向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色 沉淀生成 该溶液中一定含有 SO42－ B 向某溶液中加入 2 滴 KSCN 溶液，溶液不显红色。 再向溶液中加入几滴新制的氯水，溶液变为红色 该溶液中一定含有 Fe2＋ C 将某气体通入品红溶液中，品红溶液褪色 该气体一定是 SO2 D 将少量某物质的溶液滴加到盐酸中，有气体放出， 可使澄清石灰水浑浊 该物质一定是碳酸盐 6．下列叙述不正确的是13 A．常温下浓硫酸可贮存在铁制或铝制容器中，说明常温铁和铝与浓硫酸不反应 B．将 Cl2 和 SO2 分别通入到品红溶液中，均能使品红溶液褪色 C．反应 AgCl+NaBr==AgBr+NaCl 能在水溶液中进行，是因为 AgBr 比 AgCl 更难溶于 水 D．硝酸银溶液通常保存在棕色试剂瓶中，是因为硝酸银见光分解 7．在一定浓度的 BaCl2 溶液中通入 CO2 气体，未见沉淀生成，若先通入另一种气体，再通 入 CO2，则可生成白色沉淀，另一种气体是 A．Cl2 B．NH3 C．HCl D．SO2 8．有四位学生设计下列四个方案确证溶液中含有 SO42-，你认为合理的是： A．试液 白色沉淀 沉淀不溶解 B．试液 无沉淀 白色沉淀 C．试液 无沉淀 白色沉淀 D．试液 无沉淀 白色沉淀 9．（2016 西城检测）下列实验过程中，始终无明显现象的是 A．NO2 通入 FeSO4 溶液中 B．SO2 通入 BaCl2 溶液中(已排除空气) C．NH3 通入 AlCl3 溶液中 D．SO2 通入已酸化的 Ba(NO3)2 溶液中 10．用下图所示实验装置（夹持仪器已略去）探究铜丝与过量浓硫 酸的反应。下列实验不合理的是（ ） A．上下移动①中铜丝可控制 SO2 的量 B．②中选用品红溶液验证 SO2 的生成 C．③中选用 NaOH 溶液吸收多余的 SO2 D．为确认 CuSO4 生成，向①中加水，观察颜色 11．某氧化变质的亚硫酸钠样品，测得其中含氧量为 a％，则含硫量为（ ） A．1－a% B． C． D．无法计算 12．向 CuSO4 溶液中逐滴加入过量 KI 溶液，观察到产生白色沉淀，溶液变为棕色。再向反 应后的混合物中不断通入 SO2 气体，溶液逐渐变成无色。则下列分析中正确的是（ ）。 A．白色沉淀是 CuI2，棕色溶液含有 I2 B．滴加 KI 溶液时，转移 1 mol e－时生成 1 mol 白色沉淀 C．通入 SO2 时，SO2 与 I2 反应，I2 作还原剂 D．上述实验条件下，物质的氧化性：Cu2+＞SO2＞I2 13．（2015 广东三校联考）为探究 Na2SO3 溶液的性质，在白色点滴板的 a、b、c、d 四个 凹槽中滴入 Na2SO3 溶液，再分别滴加如图所示的试剂。 对实验现象的“解释或结论”错误的是（ ） 实验现象 解释或结论 A a 中溴水褪色 还原性：SO32－＞Br－ B b 中加硫酸后产生淡黄色沉 淀 SO32―和 S2―在酸性条件下发生反应  → 溶液2BaCl  →足量盐酸  →足量盐酸  → 溶液2BaCl  → 3HNO足量稀  → 溶液23 )(NOBa  →足量盐酸  → 溶液23 )(NOBa 391 %16 a− 16 39(1 %)a−14 C c 中滴入酚酞溶液变红，再加 BaCl2 溶液后产生白色沉淀且 红色褪去 SO32―+H2O HSO3―+OH―，所以滴入酚酞 溶液变红； Ba2++SO32―==BaSO3↓，水解平衡向左移动，红 色褪去 D d 中产生白色沉淀 Na2SO3 溶液已变黄 二、填空题 1．下图是实验室制取 SO2 并验证 SO2 的某些性质的装置图，试回答： （1）在⑥中发生的化学反应方程式为________。 （2）①中的实验现象为石蕊试液________，此实验证明 SO2 是________气体。 （3）②中的品红溶液________，证明 SO2 有________。 （4）③中的实验现象是________，证明 SO2 有________性。 （5）④中的实验现象是________，证明 SO2 有________性。 （6）⑤的作用是________，反应的化学方程式为________。 2．（2015 北京门头沟一模）某研究性学习小组利用下列有关装置对 SO2 的性质及空气中 SO2 的含量进行探究（装置的气密性已检查）： （1）装置 A 中反应的化学方程式是________。 （2）滴加浓硫酸之前，打开弹簧夹，通入一段时间 N2，再关闭弹簧夹。此操作的目的 是________。 （3）实验过程中装置 B 中没有明显变化。实验结束后取下装置 B，从中分别取少量溶 液于两支洁净试管中，向第 1 支试管中滴加适量氨水出现白色沉淀________（填化学式）； 向第 2 支试管中滴加适量新制氯水，仍然出现白色沉淀，该反应的离子方程式是________。 （4）装置 C 中的溶液中出现淡黄色浑浊，该实验证明 SO2 具有________性。 （5）装置 D 的作用是________。 （6）实验后，测定装置 D 中溶液呈碱性。溶液为什么呈碱性呢？大家有两种不同的假 设：①是生成的 Na2SO3 水解；②是氢氧化钠剩余。请设计实验方案证明哪种假设成立。可 任选下列试剂进行实验：Na2SO3 溶液、酚酞溶液、氯水、BaCl2 溶液、稀硫酸。 实验步骤 实验操作 预期现象与结论 1 取少量溶液于试管，滴入几滴酚酞 溶液变红 2 ________ ________15 （7）另一小组利用装置 E 进行实验：SO2 性质实验之后，用注射器对实验室内空气进行 取样，并向装置 E 中注入 V mL（已折算为标准状况下体积）的空气，当溶液刚好褪色时， 停止实验？请计算该空气中 SO2 的体积分数（用含 V 的代数式表示）________。 3．（1）浓硫酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为 ________ 。 （2）试用图表中各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。这些装置的 连接顺序（按产物气流从左到右的方向）是（填装置的编号）：________→________→ ________→________。 编 号 ① ② ③ ④ 装 置 （3）实验时可观察到装置①中 A 瓶的溶液褪色，C 瓶的溶液不褪色。A 瓶溶液的作用 是 ________ ， B 瓶 溶 液 的 作 用 是 ________ ， C 瓶 溶 液 的 作 用 是 ________ 。 （4）装置②中所加的固体药品是________，可确定的产物是________，确定装置②在 整套装置中位置的理由是________。 （5）装置③中所盛溶液是________，可验证的产物是________。16 【巩固练习】 一、选择题 1．B 【解析】①滴有石蕊的 H2SO4 溶液显示红色，加热以后，溶液颜色不变，错误；②滴有酚酞 的氨水溶液显示红色，因为氨水显碱性，加热后，氨水受热容易分解放出氨气，导致溶液的 碱性减弱，溶液颜色逐渐变浅，正确；③滴有酚酞的氢氧化钠溶液显示红色，氢氧化钠受热 稳定，加热后碱性几乎不变，溶液颜色不变，错误；④滴有酚酞的饱和氢氧化钙溶液显示红 色，加热后，氢氧化钙的溶解度随着温度的升高而降低，所以溶液碱性减弱，溶液颜色逐渐 变浅，正确；⑤滴有酚酞的 Na2CO3 溶液显示红色，其中碳酸根离子水解程度受温度的影响， 温度升高，CO32-水解程度大，溶液的碱性增强，所以溶液颜色逐渐变深，错误；⑥二氧化硫 有漂白性，使品红溶液褪色，但加热后，其与品红结合生成的无色物质不稳定，分解，二氧 化硫从溶液中逸出，品红又显红色，错误。故符合题意的是②④，选项 B 正确。 2．D 3．C 4．D 5．B 【解析】A 中还可能是银离子；C 中气体也许是氯气；D 中离子可能是碳酸根、碳酸氢根、 亚硫酸根、亚硫酸氢根。 6．A 7．B 8．B 9．B 【解析】NO2 通入后和水反应生成具有强氧化性的硝酸，其将亚铁盐氧化为铁盐，溶液颜色 由浅绿色变为黄色，排除 A；SO2 和 BaCl2 不反应，无明显现象，符合题意，选 B；NH3 通 入后转化为氨水，其和 AlCl3 反应生成氢氧化铝沉淀，排除 C；SO2 通入酸化的硝酸钡中， 其被氧化为硫酸，生成硫酸钡沉淀，排除 D。 10．D 【解析】由于浓硫酸过量，所以向①中加水可能发生危险，应待反应液冷却后，慢慢倒入盛 水的小烧杯中，并不断搅拌，观察颜色。 11．C 【解析】某氧化变质的亚硫酸钠样品成分为 Na2SO3 和 Na2SO4，混合物含氧量为 a％，则钠 和硫的含量为（1－a％），观察二者化学式可知，混合物中钠和硫的物质的量之比为 2∶1， 质量之比为 23∶16，则含硫量为 ，选 C。 12．B 【解析】向 CuSO4 溶液中加入过量 KI 溶液，溶液变成棕色，说明有 I2 生成，则 CuSO4 必做 氧化剂生成白色沉淀为 CuI，反应方程式为：2Cu2++4I―==2CuI↓+I2，反应中转移 2 mol 电 子，生成 2 mol 白色沉淀。往溶液中通入 SO2 气体发生反应：I2+SO2+ 2H2O==H2SO4+2HI， 反应中 I2 作氧化剂，由以上两个反应可知：物质的氧化性：Cu2+＞I2＞SO2。 13．D 【解析】溴水与 Na2SO3 溶液反应的离子方程式为：Br2+SO32－+H2O==2Br－+SO42－+2H+，还 16 (1 %)39 a−17 原性 SO32－＞Br－，A 正确；SO32－和 S2－在酸性条件下发生反应 SO32－+2S2－+6H+==3S↓ +3H2O 产生淡黄色沉淀，B 正确；Na2SO3 水解使溶液呈碱性，滴入酚酞溶液变红，加入 BaCl2 溶液后，Ba2+与 SO32－结合成 BaSO3 沉淀，使 SO32－的水解平衡左移，c (OH－)减小，红色 逐渐褪去，C 正确；Na2SO3 溶液中加入盐酸酸化的 Ba(NO3)2 溶液后，NO3－在酸性条件下可 将 BaSO3 氧化为不溶于盐酸的 BaSO4 沉淀，因此无法判断 Na2SO3 溶液是否变质，D 错误。 二、非选择题 1．【答案】（1）Na2SO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+SO2↑ （2）变红 酸性 （3）褪色 漂白性 （4）变浑浊 氧化 （5）褪色 还原 （6） 吸收多余的 SO2，防止污染空气 SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O 【解析】本题综合考查了 SO2 的性质：SO2 有毒，所以多余的 SO2 必须进行尾气吸收；SO2 具有酸性氧化物的通性，能使石蕊试液变红；SO2 有漂白性，使品红褪色，但不能漂白酸碱 指示剂；SO2 具有氧化性、还原性等。 2．（1）Na2SO3+H2SO4（浓）==Na2SO4+SO2↑+H2O （2）排除装置中氧气对实验的干扰 （3）BaSO3 Ba2++SO2+Cl2+2H2O==BaSO4↓+4H++2Cl （4）氧化 （5）吸收 SO2 尾气，防止污染空气 （6） 实验步骤 实验操作 预期现象与结论 2 然 后 加 入 足 量 的 BaCl2 溶液 溶液中产生白色沉淀，最后若红色褪去，则说明①正 确；若红色不能褪去，则说明②正确 （7）2.8／V 解析 （2）由于在水溶液中 O2 易把 SO2 及 H2S 氧化，因此，制备 SO2 之前先通一段 时间 N2 把装置中的空气赶走，防止空气中的 O2 对实验产生干扰。 （ 3 ） SO2 与 BaCl2 不 反 应 ， 当 加 入 氨 水 后 ， 发 生 下 列 反 应 ： SO2+2NH3 • H2O ==(NH4)2SO3+H2O，(NH4)2SO3+BaCl2==BaSO4↓+2NH4Cl，产生白色沉淀；若加入新制氯水， 则发生下列反应：SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl，H2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2HCl，也产生白 色沉淀。 （4）SO 2 与 H2S 溶液发生反应 SO2+2H2S==3S↓+2H2O 而产生淡黄色浑浊，反应中 SO2 表现了氧化性。 （5）SO2 是有毒气体，在装置的最后应用 NaOH 溶液进行尾气吸收。 （6）Na2SO3 水解或氢氧化钠剩余都能使溶液呈碱性，但 Na2SO3 的水解是一个可逆反 应，可通过使 Na2SO3 的水解平衡左移减小其溶液的碱性来达到验证的目的，如加入 BaCl2 溶液等。 （7）据 5SO2～2KMnO4，n (SO2)=2.5n (KMnO4)=1.25×10－4 mol，V (SO2)=2.8×10－3 L=2.8 mL，φ (SO2)=2.8／V。 3．【答案】（1）C+2H2SO4 (浓) 2SO2↑+CO2↑+2H2O （2）④ ② ① ③ （3）验证产物气流中有 SO2，将 SO2 全部氧化吸收，确定产物中的 SO2 已被 B 瓶溶液 全部吸收 （4）无水 CuSO4 ，水蒸气，由于产物气流通过①、③时会带出水蒸气，所以②必须在 ①、③之前 （5）澄清石灰水 CO2 △18 【解析】木炭与浓硫酸加热反应生成 CO2、SO2 和 H2O。其中 CO2、SO2 在化学性质上的相 同点都是酸性氧化物，都跟澄清石灰水中的 Ca(OH)2 反应，使澄清石灰水变浑浊，这会干扰 鉴别。SO2 和 CO2 在化学性质上的明显不同点是 SO2 有漂白性和强还原性，而 CO2 都没有。 在 SO2 和 CO2 混合气体中，首先用品红检验 SO2 的存在，然后将 SO2 氧化除去，再用澄清 石灰水检验 CO2 的存在，是一种确认 SO2 和 CO2 共存的好方案。由于对 CO2、SO2 的确认 都是在水溶液中进行的，所以应在确认 CO2 和 SO2 之前确认 H2O。与水发生作用并伴有明 显现象的物质，中学阶段熟知的是无水 CuSO4，白色的 CuSO4 粉末与 H2O 反应生成蓝色的 CuSO4·5H2O 晶体。 本题主要考查实验的总体设计，结合所给试剂的作用，判断各部分装置可验证的产物， 从而确定各装置间的连接顺序，另外知识性的问题是要区分 SO2 和 CO2 性质的异同点，确 定检验的方法和顺序。