非金属氧、硫及其化合物
突破训练(六)
1.宋代《图经本草》中有记载:“取此一物,置于铁板上,聚炭封之。囊袋吹令火炽,其矾即沸流出,色赤如融金汁者,是其也。看沸定汁尽,去火待冷,取出按为末,色似黄丹。”文中“矾”的化学式是( )
A.ZnSO4·7H2O B.FeSO4·7H2O
C.KAl(SO4)2·12H2O D.CaSO4·2H2O
解析:选B 由题给信息知,文中的“矾”为FeSO4·7H2O,B正确。
2.下列关于硫酸的叙述中,正确的是( )
A.浓硫酸具有脱水性,因而能使蔗糖炭化
B.浓硫酸有强氧化性,不可贮存在铝、铁容器中
C.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨气、氢气等气体
D.稀释浓硫酸时,应将水沿着器壁慢慢加入到浓硫酸中,并用玻璃棒不断搅拌
解析:选A 使蔗糖炭化,表现浓硫酸的脱水性,A正确;浓硫酸虽具有强氧化性,但可与铝、铁在常温下发生钝化反应,在表面生成一层致密的氧化膜,故可贮存在铝、铁容器中,B错误;浓硫酸与氨气反应,不能用于干燥氨气,C错误;浓硫酸密度比水大,稀释浓硫酸时,应防止酸液飞溅,应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入到水中,并用玻璃棒不断搅拌,D错误。
3.在某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则下列关于该溶液所含离子的推断中正确的是( )
A.一定含有SO
B.含有SO和Ag+
C.可能含有SO、Ag+、SO中的一种或两种
D.可能含有SO或CO
解析:选C A项错误,C项正确,不能排除Ag+、SO的干扰;B项错误,因为溶液中SO与Ag+反应不能大量共存;D项错误,由“
加入稀硝酸,沉淀不溶解”可以判断不可能含有CO。
4.用硫及其化合物制硫酸有下列三种反应途径,某些反应条件和产物已省略。下列有关说法不正确的是( )
途径①:SH2SO4
途径②:SSO2SO3H2SO4
途径③:FeS2SO2SO3H2SO4
A.途径①的反应中体现了浓HNO3的强氧化性
B.途径②、③的第二步反应在实际生产中可以通过增大O2的浓度来降低成本
C.由途径①、②、③分别制取1 mol H2SO4,理论上各消耗1 mol S,各转移6 mol e-
D.途径②、③比途径①污染相对小且原子利用率高,更能体现“绿色化学”的理论
解析:选C 途径①属于浓硝酸和非金属单质的反应,表现了浓硝酸的强氧化性,A项正确;途径②、③的第二步反应为可逆反应,通过增大O2的浓度来提高SO2的转化率,降低成本,B项正确;由途径①、②分别制取1 mol H2SO4,理论上各消耗1 mol S,各转移6 mol e-,而途径③转移7 mol e-,C项错误。
5.根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论不正确的是( )
选项
溶液
现象
结论
A
含HCl、BaCl2的FeCl3溶液
产生白色沉淀
SO2有还原性
B
H2S溶液
产生黄色沉淀
SO2有氧化性
C
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
SO2有漂白性
D
Na2SiO3溶液
产生胶状沉淀
酸性:
H2SO3>H2SiO3
解析:选C 产生的白色沉淀为BaSO4,SO2中硫元素的化合价从+4升高到+6,被Fe3+氧化,体现了SO2的还原性,A项正确;黄色沉淀为硫单质,SO2中硫元素的化合价从+4降低为0,被H2S还原,体现了SO2的氧化性,B项正确;紫色溶液褪色,是因为酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能将SO2氧化,自身被还原为无色的Mn2+,体现了SO2的还原性而不是漂白性,C项错误;胶状沉淀为硅酸,发生的反应为SO2+H2O+SiO===H2SiO3↓+SO,原理为强酸制弱酸,因此H2SO3的酸性强于H2SiO3,D项正确。
6.如图是硫在自然界的循环,相关说法不正确的是( )
A.大气中的硫可能以酸雨的形式进入土壤
B.煤和石油中的硫燃烧生成三氧化硫进入大气
C.化石燃料中的硫来自于形成化石燃料的生物体
D.煤和石油燃烧产生的颗粒物可能是导致雾霾的成因之一
解析:选B 大气中硫主要是SO2,SO2溶于水生成H2SO3,H2SO3被氧气氧化为硫酸,或SO2被空气中氧气氧化为SO3,溶于水生成硫酸形成酸雨,进入土壤,A正确;煤和石油中的硫燃烧生成SO2,不能直接生成SO3,SO2需要催化剂加热反应生成SO3,B错误;化石燃料中的硫元素是生物体内硫元素形成化石燃料过程中形成,C正确;煤和石油、生物质燃料燃烧时,产生颗粒物,简称雾霾颗粒,可能是导致雾霾的成因之一,D正确。
7.某硫酸厂废气中SO2的回收利用方案如图所示。下列说法不正确的是( )
A.X可能含有2种盐
B.a是SO3
C.Y可能含有(NH4)2SO4
D.(NH4)2S2O8中S的化合价不可能为+7
解析:选B X中含有亚硫酸铵或亚硫酸氢铵中的一种或两种盐,故A正确;气体a为二氧化硫,故B错误;X中加过量硫酸生成硫酸铵或硫酸氢铵,故C正确;S的最高化合价是+6,不可能为+7,故D正确。
8.将一定量的SO2通入FeCl3溶液中,取混合溶液,分别进行下列实验,能证明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应的是( )
选项
操作
现象
A
加入NaOH溶液
有红褐色沉淀
B
加入Ba(NO3)2溶液
有白色沉淀
C
加入酸性KMnO4溶液
紫色褪去
D
加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液
有蓝色沉淀
解析:选D 将一定量的SO2通入FeCl3溶液中,加入NaOH溶液有红褐色沉淀生成,不能证明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,A错误;加入Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀,NO在酸性条件下具有强的氧化性,能够氧化二氧化硫生成SO,SO与Ba2+反应生成BaSO4沉淀,即使二氧化硫与Fe3+不发生氧化还原反应,也可产生白色沉淀,所以不能证明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,B错误;加入酸性KMnO4溶液,紫色褪去,因为二氧化硫具有还原性能够还原酸性KMnO4,即使二氧化硫与Fe3+不发生氧化还原反应,也可使其溶液褪色,所以不能证明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,C错误;加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液生成Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀),则可证明溶液中存在Fe2+,说明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,D正确。
9.下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( )
解析:选B 需用浓H2SO4与Cu反应制取SO2,A项不能达到实验目的;SO2可以使品红溶液褪色,以验证其具有漂白性,B项能达到实验目的;SO2的密度比空气大,应用向上排空气法收集,导气管应“长进短出”,C项不能达到实验目的;SO2与饱和NaHSO3溶液不反应,应用碱液(NaOH溶液)吸收,D项不能达到实验目的。
10.为确定某纯净的气体X的成分,进行了如下几种实验,其中不正确的是( )
选项
操作(现象)
结论
A
闻X气味(有刺激性) 酸性KMnO4溶液(褪色)
X一定是SO2
B
闻X气味(有刺激性) 澄清石灰水(变浑浊)
X一定是SO2
C
X品红溶液(褪色) 变红色
X一定是SO2
D
X紫色石蕊溶液(先变红色后褪色)
X一定不是SO2
解析:选A 能使酸性KMnO4溶液褪色且有刺激性气味的气体还有HCl等,A项错误;能使澄清石灰水变浑浊的有CO2、SO2,但前者无气味,B项正确;使品红溶液褪色且加热又恢复红色的只有SO2,C项正确;SO2不能漂白紫色石蕊溶液,D项正确。
11.以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验
试剂
现象
滴管
试管
0.2
饱和Ag2SO4溶液
Ⅰ.产生白色沉淀
mol·L-1 Na2SO3溶液
0.2 mol·L-1CuSO4溶液
Ⅱ.溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1 mol·L-1Al2(SO4)3溶液
Ⅲ.开始无明显变化,继续滴加产生白色沉淀
(1)经检验,现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ:________________________________________________________________________。
(2)经检验,现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO,含有Cu+、Cu2+和SO。
已知:Cu+Cu+Cu2+,Cu2+CuI↓(白色)+I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu+的实验现象是___________________________
________________________________________________________________________。
②通过下列实验证实,沉淀中含有Cu2+和SO。
a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是________。
b.证实沉淀中含有Cu2+和SO的理由是_____________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知:Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验,现象Ⅲ的白色沉淀中无SO,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和__________。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:ⅰ.被Al(OH)3所吸附;ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比实验,证实了假设ⅱ成立。
a.将对比实验方案补充完整。
步骤一:
步骤二:__________________(按上图形式呈现)。
b.假设ⅱ成立的实验证据是____________________________________________。
(4)根据实验,亚硫酸盐的性质有______________________________________。
盐溶液间反应的多样性与______________________________________________有关。
解析:(1)现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3,故反应的离子方程式为2Ag++SO===
Ag2SO3↓。
(2)①根据反应Cu+Cu+Cu2+,若沉淀中含有Cu+,加入稀硫酸会发生歧化反应生成单质铜,实验现象是析出红色固体。
②分析实验流程知实验原理为2Cu2++4I-===2CuI↓+I2、I2+SO+H2O===SO+2I-+2H+,SO+Ba2+===BaSO4↓。
a.白色沉淀A是BaSO4,为排除其他离子的干扰,所以试剂1是盐酸酸化的BaCl2溶液。
b.棕黄色沉淀与KI溶液反应生成白色沉淀(CuI),在I-的作用下Cu2+转化为白色沉淀CuI,SO转化为SO。
(3)①根据题意知实验Ⅲ的白色沉淀中无SO,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色,推测沉淀中含有SO和Al3+、OH-。
②步骤二的目的是作对比实验,如果SO存在于铝的碱式盐中,消耗的NaOH的量大。
若V1明显大于V2,则证明假设ⅱ成立。
(4)根据实验,亚硫酸盐具有溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性。盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件有关。
答案:(1)2Ag++SO===Ag2SO3↓
(2)①析出红色固体 ②a.HCl和BaCl2溶液 B.在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI,SO转化为SO
(3)①Al3+、OH-
②a.
b.V1明显大于V2
(4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性 两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
12.某化学兴趣小组在实验室用除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)与浓硫酸共热制取SO2并完成相关性质探究(不考虑水蒸气)。
(1)有同学认为制得的SO2中可能混有杂质,其化学式为________和________,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为验证气体成分,兴趣小组同学设计了下图所示装置进行了实验探究。
①为验证并吸收SO2
,装置B中加入的试剂为__________,装置C中品红溶液的作用是________________________________________________________________________;
②装置D中加入的试剂为_______________________________________________;
③装置G中可能出现的现象为__________________________________________;
④装置H的作用为____________________________________________________。
(3)兴趣小组设计如图装置验证二氧化硫的化学性质。
①能验证SO2具有氧化性的实验现象为__________________________________
________________________________________________________________________;
②为验证SO2的还原性,取试管b中充分反应后的溶液分成三份,分别进行如下实验:
方案Ⅰ:向第一份溶液加入品红溶液,红色褪去
方案Ⅱ:向第二份溶液加入BaCl2溶液,产生白色沉淀
方案Ⅲ:向第三份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”);试管b中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
解析:(1)铁钉中含有的C在加热条件下会和浓硫酸反应生成CO2;随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生氢气,故制得的SO2中可能混有的杂质为CO2和H2。
(2)①装置B中加入酸性KMnO4溶液能检验并吸收SO2,若SO2被吸收完全,装置C中品红溶液不褪色;②装置D中加入澄清石灰水,可检验气体中是否有CO2;③装置E中浓硫酸可干燥气体,装置F中CuO与H2反应生成H2
O,G中无水硫酸铜吸收水蒸气后变蓝色;④装置H装有干燥剂,其作用为防止空气中H2O进入干燥管而影响H2的检验。
(3)①Na2S和SO2发生氧化还原反应生成S,故a试管中有淡黄色沉淀生成;②方案Ⅱ合理,SO2被氧化生成SO,和Ba2+反应生成白色沉淀,据此能证明SO2的还原性,试管b中发生反应的离子方程式为Cl2+SO2+2H2O===4H++2Cl-+SO。
答案:(1)CO2 H2 铁钉中含有的C在加热条件下会和浓硫酸反应生成CO2;随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生氢气
(2)①酸性KMnO4溶液(或其他合理答案也可) 验证SO2是否吸收完全
②澄清石灰水
③无水硫酸铜变蓝色
④防止空气中H2O进入干燥管而影响H2的检验
(3)①a试管中有淡黄色沉淀生成
②Ⅱ Cl2+SO2+2H2O===4H++2Cl-+SO
13.在下列物质转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,E是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如下的转化关系:
当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答:
(1)A是________,Y是________,Z是________。
(2)当X是强酸时,E是________,写出B生成C的化学方程式:______________________。
(3)当X是强碱时,E是________,写出B生成C的化学方程式:___________________。
解析:因D的相对分子质量比C大16,则Y为O2,进而推知C、D为氧化物,BCD为连续氧化的过程。因E为酸,故C、D均为非金属氧化物,Z为H2O。当X为强碱时,该连续氧化关系为NH3NONO2
HNO3,进而推知A为铵盐;当X为强酸时,该连续氧化关系为H2SSO2SO3H2SO4,进而推知A为硫化物。综上所述A为(NH4)2S。
答案:(1)(NH4)2S O2 H2O
(2)H2SO4 2H2S+3O22SO2+2H2O
(3)HNO3 4NH3+5O24NO+6H2O
14.硒(Se)、碲(Te)为ⅥA族元素,是当今新材料的主要成分之一,电解精炼铜的阳极泥主要成分为Cu2Te、Ag2Se,还有少量金属单质及其他化合物,工业上从阳极泥中回收碲、硒的一种工艺流程如图所示:
已知:
Ⅰ.TeO2难溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。
Ⅱ.元素碲在溶液中主要以Te4+、TeO、HTeO等形式存在。
Ⅲ.25 ℃时,亚硒酸(H2SeO3)的Ka1=3.5×10-3,Ka2=5.0×10-8。
Ⅳ.Se和TeO2的物理性质如表所示:
化学式
熔点
沸点
水溶性
Se
217 ℃
685 ℃
难溶于水
TeO2
733 ℃
1 245 ℃
难溶于水
回答下列问题:
(1)Se的氢化物的电子式是________,其酸性比H2S____(填“强”或“弱”)。常温下,NaHSeO3溶液的pH______7(填“>”“=”或“SeO2>SO2
。(3)阳极泥粉碎后,与浓硫酸的接触面积增大,则反应速率加快。由表中信息知,Se难溶于水,故制得的Se只要通过过滤操作即可得到。(4)Se与浓硝酸反应,Se被氧化为H2SeO3,HNO3被还原为NO与NO2,利用得失电子守恒和限定条件(生成的NO与NO2的物质的量之比为1∶1,即二者化学计量数之比为1∶1)可得方程式。(5)TeO2类似于SO2,与足量NaOH反应后生成Na2TeO3和H2O。溶液①中存在TeO,电解时生成单质Te,得电子,在阴极反应,电极反应式为TeO+3H2O+4e-===Te+6OH-。(6)反应物为TeCl4和SO2,生成物有Te单质,根据得失电子守恒可知,生成物中还应有H2SO4;根据原子守恒可知,反应物中应有H2O,生成物中有HCl。(7)由(6)可知,TeO2生成Te单质的过程中生成了HCl和H2SO4,且SeO2和SO2生成Se的过程中也生成了H2SO4;由流程图可知,反应需要用到H2SO4和HCl,故可循环利用的物质是H2SO4和HCl。
答案:(1)HH 强 SeO2>SO2
(3)增大接触面积,提高反应速率 过滤
(4)Se+2HNO3(浓)===H2SeO3+NO↑+NO2↑
(5)Na2TeO3 TeO+3H2O+4e-===Te+6OH-
(6)Te4++2SO2+4H2O===Te+8H++2SO
(7)H2SO4、HCl
15.高锰酸钾(KMnO4)和过氧化氢(H2O2)是两种典型的氧化剂。
请回答下列问题:
(1)H2O2的结构式为________________________________________________________。
(2)下列物质中能使酸性KMnO4溶液褪色的是________(填字母)。
A.臭碱(Na2S) B.小苏打(NaHCO3)
C.水玻璃(Na2SiO3) D.酒精(C2H5OH)
(3)高锰酸钾、双氧水、活性炭常用于饮用水的处理,但三者联合使用时必须有先后顺序。
①在稀硫酸中,KMnO4和H2O2能发生氧化还原反应:
氧化反应:H2O2-2e-===2H++O2↑
还原反应:MnO+5e-+8H+===Mn2++4H2O
写出该氧化还原反应的离子方程式: ____________________________________
________________________________________________________________________。
②在处理饮用水时,活性炭应在高锰酸钾反应结束后投加,否则会发生反应:KMnO4+C+H2O―→MnO2+X+K2CO3(未配平),其中X的化学式为_________________________
________________________________________________________。
解析:(1)H2O2中每个原子都达到了稳定结构,结构式为H—O—O—H。(2)A项中的S2-、D项中的酒精(碳元素是-2价)都具有还原性,都能使酸性KMnO4溶液褪色;B、C项中的物质不与酸性KMnO4溶液反应。(3)②KMnO4~3e-~MnO2,C~4e-~K2CO3,根据得失电子守恒有4KMnO4~12e-~3C,再结合原子守恒可得X是KHCO3。
答案:(1)H—O—O—H (2)AD
(3)①5H2O2+2MnO+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O
②KHCO3
16.硫及其化合物在生产及生活中有着广泛的应用。
(1)硫能形成分子组成不同的多种单质,其中一种分子组成为S8,它与KOH溶液反应时可得到两种钾盐,其中一种为K2SO3,写出该反应的离子方程式: _______________
________________________________________________________________________。
(2)H2S是一种可燃性气体,与O2反应时可转化为单质S或者SO2,标准状况下将2.24 L H2S与2.24 L O2混合于一容积恒定的密闭容器中并引燃,则生成S的物质的量是________mol,待温度恢复到原温度时,容器中气体密度是原来的________倍。
(3)向MnSO4溶液中加入无色的过二硫酸钾(K2S2O8)可发生反应:2Mn2++5S2O
+8H2O===2MnO+10SO+16H+,若反应过程中转移5 mol 电子,则生成MnO的物质的量为________________。
(4)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是一种常用的食品抗氧化剂,工业上制备Na2S2O5的方法有多种,其中的一种生产工艺流程如图所示。
①操作Ⅱ包括过滤、洗涤和干燥,干燥时需要在还原性气体或惰性气体氛围下进行干燥,其原因是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②写出反应釜中反应的化学方程式: _____________________________________
____________________。
③在0.01 mol·L-1的CuSO4溶液中加入等体积0.03 mol·L-1Na2S溶液,有黑色CuS沉淀生成,反应后溶液中c(Cu2+)=__________。[已知:Ksp(CuS)=6.3×10-36]
解析:(1)依据题意可知单质硫与氢氧化钾发生歧化反应生成硫化钾、亚硫酸钾和水,化学方程式:3S8+48KOH===16K2S+8K2SO3+24H2O,离子方程式:3S8+48OH-===24H2O+16S2-+8SO。
(2)标准状况下2.24 L H2S与2.24 L O2物质的量都是0.1 mol,硫化氢与氧气反应先生成硫单质,硫单质再与氧气反应生成二氧化硫,则:
2H2S+O2(少量)2S+2H2O
2 1 2
0.1 0.05 0.1
S+O2SO2
1 1 1
0.05 0.05 0.05
所以生成硫的物质的量为0.1 mol-0.05 mol=0.05 mol;反应前气体为0.1 mol H2S和0.1 mol O2,总质量为6.6 g,反应后气体为0.05 mol SO2,质量为3.2 g,因容积恒定,/=倍,则待温度恢复到原温度时,容器中气体密度是原来的倍。
(3)由反应可知生成MnO,Mn元素化合价由+2价升高为+7价,共升高5价,O元素化合价由-1价降低为-2价,2个O共降低2价,故反应过程中转移5 mol电子,则生成MnO的物质的量为=1 mol。
(4)①干燥时需要在还原性气体或惰性气体氛围下,其原因是Na2S2O5晶体在空气中易被氧化生成Na2SO4,②反应釜中反应的化学方程式为2NaHCO3+2SO2===Na2S2O5+2CO2+H2O,③反应后溶液中c(S2-)=0.01 mol·L-1,又知Ksp(CuS)=6.3×10-36,故c(Cu2+)==6.3×10-34 mol·L-1。
答案:(1)3S8+48OH-===24H2O+16S2-+8SO
(2)0.05
(3)1 mol
(4)①Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成Na2SO4
②2NaHCO3+2SO2===Na2S2O5+2CO2+H2O
③6.3×10-34 mol·L-1