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第17講 氧、硫及其化合物 環(huán)境保護與綠色化學
考綱解讀
考點
考綱內容
高考示例
預測熱度
氧、硫及其重要化合物
1.了解硫及其氧化物的主要性質及其應用
2.了解濃硫酸的主要性質及其應用
3.了解SO42-的檢驗方法
4.了解臭氧、過氧化氫的主要性質及其應用
2017天津理綜,10,14分
2016江蘇單科,18,12分
2015福建理綜,23,15分
★★☆
環(huán)境保護與綠色化學
了解硫的氧化物對環(huán)境的影響
2017課標Ⅲ,7,6分
2016課標Ⅱ,7,6分
2015江蘇單科,20,14分
★★☆
分析解讀 以環(huán)境保護及綠色化學為載體,綜合考查氧、硫及其化合物的性質,化學基本概念,化學反應原理將是今后高考對本專題內容進行考查的重要方式。
命題分析
高考真題
考點一 氧、硫及其重要化合物
1.(2017北京理綜,10,6分)根據SO2通入不同溶液中的實驗現象,所得結論不正確的是( )
溶液
現象
結論
A
含HCl、BaCl2的FeCl3溶液
產生白色沉淀
SO2有還原性
B
H2S溶液
產生黃色沉淀
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
產生膠狀沉淀
酸性:H2SO3>H2SiO3
答案 C
2.(2016四川理綜,1,6分)化學與生產和生活密切相關。下列過程中沒有發(fā)生化學變化的是( )
A.氯氣作水的殺菌消毒劑 B.硅膠作袋裝食品的干燥劑
C.二氧化硫作紙漿的漂白劑 D.肥皂水作蚊蟲叮咬處的清洗劑
答案 B
3.(2016課標Ⅰ,13,6分)短周期元素W、X、Y、Z的原子序數依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物。n是元素Z的單質,通常為黃綠色氣體,q的水溶液具有漂白性,0.01 molL-1r 溶液的pH為2,s通常是難溶于水的混合物。上述物質的轉化關系如圖所示。下列說法正確的是( )
A.原子半徑的大小W
X>Y
C.Y的氫化物常溫常壓下為液態(tài) D.X的最高價氧化物的水化物為強酸
答案 C
4.(2015重慶理綜,2,6分)下列說法正確的是( )
A.I的原子半徑大于Br,HI比HBr的熱穩(wěn)定性強
B.P的非金屬性強于Si,H3PO4比H2SiO3的酸性強
C.Al2O3和MgO均可與NaOH溶液反應
D.SO2和SO3混合氣體通入Ba(NO3)2溶液可得到BaSO3和BaSO4
答案 B
5.(2013四川理綜,1,6分)化學與生活密切相關,下列說法不正確的是( )
A.二氧化硫可廣泛用于食品的增白 B.葡萄糖可用于補鈣藥物的合成
C.聚乙烯塑料制品可用于食品的包裝 D.次氯酸鈉溶液可用于環(huán)境的消毒殺菌
答案 A
6.(2017天津理綜,10,14分)H2S和SO2會對環(huán)境和人體健康帶來極大的危害,工業(yè)上采取多種方法減少這些有害氣體的排放,回答下列各方法中的問題。
Ⅰ.H2S的除去
方法1:生物脫H2S的原理為:
H2S+Fe2(SO4)3 S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O
(1)硫桿菌存在時,FeSO4被氧化的速率是無菌時的5105倍,該菌的作用是 。
(2)由圖1和圖2判斷使用硫桿菌的最佳條件為 。若反應溫度過高,反應速率下降,其原因是 。
方法2:在一定條件下,用H2O2氧化H2S
(3)隨著參加反應的n(H2O2)/n(H2S)變化,氧化產物不同。當n(H2O2)/n(H2S)=4時,氧化產物的分子式為 。
Ⅱ.SO2的除去
方法1(雙堿法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生
NaOH溶液 Na2SO3溶液
(4)寫出過程①的離子方程式: ;CaO在水中存在如下轉化:
CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)
從平衡移動的角度,簡述過程② NaOH再生的原理 。
方法2:用氨水除去SO2
(5)已知25 ℃,NH3H2O的Kb=1.810-5,H2SO3的Ka1=1.310-2、Ka2=6.210-8。若氨水的濃度為2.0 molL-1,溶液中的c(OH-)= molL-1。將SO2通入該氨水中,當c(OH-)降至1.010-7 molL-1時,溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)= 。
答案 (14分)(1)降低反應活化能(或作催化劑)
(2)30 ℃、pH=2.0 蛋白質變性(或硫桿菌失去活性)
(3)H2SO4
(4)2OH-+SO2 SO32-+H2O SO32-與Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移動,有NaOH生成
(5)6.010-3 0.62
7.(2016江蘇單科,18,12分)過氧化鈣(CaO28H2O)是一種在水產養(yǎng)殖中廣泛使用的供氧劑。
(1)Ca(OH)2懸濁液與H2O2溶液反應可制備CaO28H2O。
Ca(OH)2+H2O2+6H2O CaO28H2O
反應時通常加入過量的Ca(OH)2,其目的是 。
(2)向池塘水中加入一定量CaO28H2O后,池塘水中濃度增加的離子有 (填序號)。
A.Ca2+ B.H+ C.CO32- D.OH-
(3)水中溶解氧的測定方法如下:向一定量水樣中加入適量MnSO4和堿性KI溶液,生成MnO(OH)2沉淀,密封靜置;加入適量稀H2SO4,待MnO(OH)2與I-完全反應生成Mn2+和I2后,以淀粉作指示劑,用Na2S2O3標準溶液滴定至終點。測定過程中物質的轉化關系如下:
O2MnO(OH)2I2S4O62-
①寫出O2將Mn2+氧化成MnO(OH)2的離子方程式: 。
②取加過一定量CaO28H2O的池塘水樣100.00 mL,按上述方法測定水樣的溶解氧,消耗0.010 00 molL-1Na2S2O3標準溶液13.50 mL。計算該水樣中的溶解氧(以mgL-1表示),寫出計算過程。
答案 (12分)(1)提高H2O2的利用率 (2)AD
(3)①2Mn2++O2+4OH- 2MnO(OH)2↓
②在100.00 mL水樣中
I2+2S2O32- 2I-+S4O62-
n(I2)=c(Na2S2O3)V(Na2S2O3)2
=0.010 00molL-113.50 mL10-3LmL-12
=6.75010-5 mol
n[MnO(OH)2]=n(I2)=6.75010-5 mol
n(O2)=12n[MnO(OH)2]=126.75010-5 mol=3.37510-5 mol
水中溶解氧=3.37510-5mol32 gmol-11 000 mgg-1100.00 mL10-3LmL-1=10.80 mgL-1
8.(2015福建理綜,23,15分)研究硫元素及其化合物的性質具有重要意義。
(1)①硫離子的結構示意圖為 。
②加熱時,硫元素的最高價氧化物對應水化物的濃溶液與木炭反應的化學方程式為 。
(2)25 ℃,在0.10 molL-1H2S溶液中,通入HCl氣體或加入NaOH固體以調節(jié)溶液pH,溶液pH與c(S2-)關系如圖(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā))。
①pH=13時,溶液中的c(H2S)+c(HS-)= molL-1。
②某溶液含0.020 molL-1 Mn2+、0.10 molL-1 H2S,當溶液pH= 時,Mn2+開始沉淀。[已知:Ksp(MnS)=2.810-13]
(3)25 ℃,兩種酸的電離平衡常數如下表。
Ka1
Ka2
H2SO3
1.310-2
6.310-8
H2CO3
4.210-7
5.610-11
①HSO3-的電離平衡常數表達式K= 。
②0.10 molL-1 Na2SO3溶液中離子濃度由大到小的順序為 。
③H2SO3溶液和NaHCO3溶液反應的主要離子方程式為 。
答案 (15分)(1)①
②C+2H2SO4(濃) 2SO2↑+CO2↑+2H2O
(2)①0.043?、?
(3)①c(H+)c(SO32-)c(HSO3-)或[H+][SO32-][HSO3-]
②c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)
或[Na+]>[SO32-]>[OH-]>[HSO3-]>[H+]
③H2SO3+HCO3- HSO3-+CO2↑+H2O
9.(2013廣東理綜,23,6分)下列實驗的現象與對應結論均正確的是(雙選)( )
選項
操作
現象
結論
A
將濃硫酸滴到蔗糖表面
固體變黑膨脹
濃硫酸有脫水性和強氧化性
B
常溫下將Al片放入濃硝酸中
無明顯現象
Al與濃硝酸不反應
C
將一小塊Na放入無水乙醇中
產生氣泡
Na能置換出醇羥基中的氫
D
將水蒸氣通過灼熱的鐵粉
粉末變紅
鐵與水在高溫下發(fā)生反應
答案 AC
10.(2015安徽理綜,28,14分)某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 molL-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀。為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2,該小組提出了如下假設:
假設一:溶液中的NO3-
假設二:溶液中溶解的O2
(1)驗證假設一
該小組設計實驗驗證了假設一。請在下表空白處填寫相關實驗現象。
實驗步驟
實驗現象
結論
實驗1:在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL-1 BaCl2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體
假設一成立
實驗2:在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL-1 Ba(NO3)2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體
(2)為深入研究該反應,該小組還測得上述兩個實驗中溶液pH隨通入SO2體積的變化曲線如圖。
實驗1中溶液pH變小的原因是 ;V1時,實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是(用離子方程式表示) 。
(3)驗證假設二
請設計實驗驗證假設二,寫出實驗步驟、預期現象和結論。
實驗步驟、預期現象和結論(不要求寫具體操作過程):
(4)若假設二成立,請預測:在相同條件下,分別用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計),充分反應后兩溶液的pH前者 (填“大于”或“小于”)后者,理由是 。
答案 (14分)(1)無明顯現象 有白色沉淀
(2)SO2溶于水生成H2SO3 3SO2+2NO3-+2H2O 3SO42-+4H++2NO(或3H2SO3+2NO3- 3SO42-+4H++2NO+H2O)
(3)
實驗步驟、預期現象和結論(不要求寫具體操作過程):
實驗1作為參照實驗
實驗3:將純凈的SO2氣體緩慢通入未經脫O2處理的25 mL 0.1 molL-1BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假設二成立,否則不成立。
(4)小于 反應的離子方程式表明,足量的O2和NO3-分別氧化相同的H2SO3,生成H+的物質的量前者多于后者
(本題部分小題屬于開放性試題,合理答案均給分)
11.(2014福建理綜,25,15分)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化劑之一。某研究小組進行如下實驗:
實驗一 焦亞硫酸鈉的制取
采用下圖裝置(實驗前已除盡裝置內的空氣)制取Na2S2O5。裝置Ⅱ中有Na2S2O5晶體析出,發(fā)生的反應為:
ZNa2SO3+SO2 Na2S2O5
(1)裝置Ⅰ中產生氣體的化學方程式為 。
(2)要從裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體,可采取的分離方法是 。
(3)裝置Ⅲ用于處理尾氣,可選用的最合理裝置(夾持儀器已略去)為 (填序號)。
實驗二 焦亞硫酸鈉的性質
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)證明NaHSO3溶液中HSO3-的電離程度大于水解程度,可采用的實驗方法是 (填序號)。
a.測定溶液的pH b.加入Ba(OH)2溶液 c.加入鹽酸 d.加入品紅溶液e.用藍色石蕊試紙檢測
(5)檢驗Na2S2O5晶體在空氣中已被氧化的實驗方案是 。
實驗三 葡萄酒中抗氧化劑殘留量的測定
(6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化劑。測定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)的方案如下:
(已知:滴定時反應的化學方程式為SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI)
①按上述方案實驗,消耗標準I2溶液25.00 mL,該次實驗測得樣品中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)為 gL-1。
②在上述實驗過程中,若有部分HI被空氣氧化,則測定結果 (填“偏高”“偏低”或“不變”)。
答案 (1)Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO4 2NaHSO4+SO2↑+H2O)
(2)過濾
(3)d
(4)a、e
(5)取少量Na2S2O5晶體于試管中,加適量水溶解,滴加足量鹽酸,振蕩,再滴入氯化鋇溶液,有白色沉淀生成
(6)①0.16?、谄?
12.(2014江蘇單科,16,12分)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)x(OH)6-2x]溶液,并用于煙氣脫硫研究。
(1)酸浸時反應的化學方程式為 ;濾渣Ⅰ的主要成分為 (填化學式)。
(2)加CaCO3調節(jié)溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3轉化為Al2(SO4)x(OH)6-2x。濾渣Ⅱ的主要成分為 (填化學式);若溶液的pH偏高,將會導致溶液中鋁元素的含量降低,其原因是 (用離子方程式表示)。
(3)上述流程中經完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量,其主要原因是 ;與吸收SO2前的溶液相比,熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將 (填“增大”“減小”或“不變”)。
答案 (12分)(1)Al2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O SiO2
(2)CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O 2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑
(3)溶液中的部分SO32-被氧化成SO42- 減小
13.(2014江蘇單科,20,14分)硫化氫的轉化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質有多種方法。
(1)將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖所示的電解池的陽極區(qū)進行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應:
S2--2e- S
(n-1)S+S2- Sn2-
①寫出電解時陰極的電極反應式: 。
②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質,其離子方程式可寫成 。
(2)將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反應回收S,其物質轉化如圖所示。
①在圖示的轉化中,化合價不變的元素是 。
②反應中當有1 mol H2S轉化為硫單質時,保持溶液中Fe3+的物質的量不變,需消耗O2的物質的量為 。
③在溫度一定和不補加溶液的條件下,緩慢通入混合氣體,并充分攪拌。欲使生成的硫單質中不含CuS,可采取的措施有 。
(3)H2S在高溫下分解生成硫蒸氣和H2。若反應在不同溫度下達到平衡時,混合氣體中各組分的體積分數如圖所示,H2S在高溫下分解反應的化學方程式為 。
答案 (14分)(1)①2H2O+2e- H2↑+2OH-
②Sn2-+2H+ (n-1)S↓+H2S↑
(2)①Cu、H、Cl(或銅、氫、氯)?、?.5 mol
③提高混合氣體中空氣的比例
(3)2H2S 2H2+S2
考點二 環(huán)境保護與綠色化學
1.(2016課標Ⅱ,7,6分)下列有關燃料的說法錯誤的是( )
A.燃料燃燒產物CO2是溫室氣體之一
B.化石燃料完全燃燒不會造成大氣污染
C.以液化石油氣代替燃油可減少大氣污染
D.燃料不完全燃燒排放的CO是大氣污染物之一
答案 B
2.(2015江蘇單科,1,2分)“保護環(huán)境”是我國的基本國策。下列做法不應該提倡的是( )
A.采取低碳、節(jié)儉的生活方式 B.按照規(guī)定對生活廢棄物進行分類放置
C.深入農村和社區(qū)宣傳環(huán)保知識 D.經常使用一次性筷子、紙杯、塑料袋等
答案 D
3.(2013山東理綜,7,4分)化學與生產和生活密切相關,下列說法正確的是( )
A.聚乙烯塑料的老化是因為發(fā)生了加成反應
B.煤經過氣化和液化等物理變化可轉化為清潔燃料
C.合成纖維、人造纖維及碳纖維都屬于有機高分子材料
D.利用糧食釀酒經歷了淀粉→葡萄糖→乙醇的化學變化過程
答案 D
4.(2015江蘇單科,20,14分)煙氣(主要污染物SO2、NOx)經O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收,可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為:
NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) ΔH=-200.9 kJmol-1
NO(g)+12O2(g) NO2(g) ΔH=-58.2 kJmol-1
SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) ΔH=-241.6 kJmol-1
(1)反應3NO(g)+O3(g) 3NO2(g)的ΔH= kJmol-1。
(2)室溫下,固定進入反應器的NO、SO2的物質的量,改變加入O3的物質的量,反應一段時間后體系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)隨反應前 n(O3)∶n(NO)的變化見下圖。
①當n(O3)∶n(NO)>1時,反應后NO2的物質的量減少,其原因是 。
②增加n(O3),O3氧化SO2的反應幾乎不受影響,其可能原因是 。
(3)當用CaSO3水懸浮液吸收經O3預處理的煙氣時,清液(pH約為8)中SO32-將NO2轉化為NO2-,其離子方程式為 。
(4)CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液,達到平衡后溶液中c(SO32-)= [用c(SO42-)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示];CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率,其主要原因是 。
答案 (14分)(1)-317.3
(2)①O3將NO2氧化為更高價氮氧化物(或生成了N2O5)
②SO2與O3的反應速率慢
(3)SO32-+2NO2+2OH- SO42-+2NO2-+H2O
(4)Ksp(CaSO3)Ksp(CaSO4)c(SO42-) CaSO3轉化為CaSO4使溶液中SO32-的濃度增大,加快SO32-與NO2的反應速率
5.(2015浙江理綜,7,6分)下列說法不正確的是( )
A.液晶態(tài)介于晶體狀態(tài)和液態(tài)之間,液晶具有一定程度的晶體的有序性和液體的流動性
B.常壓下,0 ℃時冰的密度比水的密度小,水在4 ℃時密度最大,這些都與分子間的氫鍵有關
C.石油裂解、煤的干餾、玉米制醇、蛋白質的變性和納米銀粒子的聚集都是化學變化
D.燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和NOx的催化轉化都是減少酸雨產生的措施
答案 C
6.(2014四川理綜,11,16分)污染物的有效去除和資源的充分利用是化學造福人類的重要研究課題。某研究小組利用軟錳礦(主要成分為MnO2,另含有少量鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物)作脫硫劑,通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2,又制得電池材料MnO2(反應條件已省略)。
請回答下列問題:
(1)上述流程脫硫實現了 (選填下列字母編號)。
A.廢棄物的綜合利用 B.白色污染的減少 C.酸雨的減少
(2)用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,其原因是 。
(3)已知:25 ℃、101 kPa時,Mn(s)+O2(g) MnO2(s) ΔH=-520 kJ/mol
S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-297 kJ/mol
Mn(s)+S(s)+2O2(g) MnSO4(s)
ΔH=-1 065 kJ/mol
SO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是 。
(4)MnO2可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,其陽極的電極反應式是 。
(5)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時,正極的電極反應式是 。
(6)假設脫除的SO2只與軟錳礦漿中MnO2反應。按照圖示流程,將a m3(標準狀況)含SO2的體積分數為b%的尾氣通入礦漿,若SO2的脫除率為89.6%,最終得到MnO2的質量為c kg,則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時,所引入的錳元素相當于MnO2 kg。
答案 (16分)(1)A、C
(2)消耗溶液中的酸,促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀
(3)MnO2(s)+SO2(g) MnSO4(s) ΔH=-248 kJ/mol
(4)Mn2++2H2O-2e- MnO2+4H+
(5)MnO2+H2O+e- MnO(OH)+OH-
(6)1 500c-87ab2 500
模擬演練
夯實基礎
考點一 氧、硫及其重要化合物
1.[2018河北“名校聯盟”質監(jiān)(一),6]下列物質性質和用途都正確且相關的是( )
選項
性質
用途
A
HF溶液具有酸性
HF溶液能在玻璃上刻圖案
B
SO2具有氧化性
SO2常用于漂白秸稈、織物
C
CuSO4具有氧化性
CuSO4常和熟石灰一起用來配波爾多液
D
CH3CH2OH完全燃燒生成二氧化碳和水并放出大量熱量
乙醇常作清潔能源
答案 D
2.(2017廣東中山一中二測,4)下列變化的實質相似的是( )
①用濃硫酸能在白紙上寫字,用氫氟酸能在玻璃上刻字
②二氧化硫和氯氣均能使品紅溶液褪色
③二氧化硫能使高錳酸鉀溶液、溴水褪色
④氨氣和碘化氫氣體均不能用濃硫酸干燥
⑤常溫下濃硫酸可用鐵制容器存放,加熱條件下濃硫酸能與木炭反應
⑥濃硫酸和濃鹽酸在空氣中敞口放置時濃度均減小
A.只有②③④ B.只有③⑤
C.只有③④⑥ D.全部
答案 B
3.(2017遼寧沈陽東北育才高中一模,19)將一定量的SO2通入FeCl3溶液中,取混合溶液分別進行下列實驗,能證明SO2與FeCl3溶液發(fā)生氧化還原反應的是( )
操作
現象
A
加入NaOH溶液
有紅褐色沉淀
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](鐵氰化鉀)溶液
有藍色沉淀
答案 D
4.(2017河北衡水中學期中,29)某興趣小組探究SO2氣體還原Fe3+,他們使用的藥品和裝置如下圖所示,下列說法不合理的是( )
A.能表明I-的還原性弱于SO2的現象是B中藍色溶液褪色
B.裝置C的作用是吸收SO2尾氣,防止污染空氣
C.為了驗證A中發(fā)生了氧化還原反應,加入用稀鹽酸酸化的BaCl2溶液,產生白色沉淀
D.為了驗證A中發(fā)生了氧化還原反應,加入KMnO4溶液,紫紅色褪去
答案 D
5.(2016河南豫南九校聯考,5)美國通用原子能公司(GA)提出的碘硫熱化學循環(huán)是由反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反應組成的(如下圖所示),下列有關說法正確的是( )
A.設計該循環(huán)是為了制取能源氣體O2
B.整個循環(huán)過程中產生1 mol O2的同時產生44.8 L H2
C.圖中反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均為氧化還原反應
D.圖中反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均可在常溫常壓下進行
答案 C
6.(2018山東省實驗中學一診,23)CaO2難溶于水,溶于酸生成過氧化氫,在醫(yī)藥上用作殺菌劑、防腐劑等。
Ⅰ.CaO2制備原理:Ca(OH)2(s)+H2O2(aq) CaO2(s)+2H2O(l) ΔH<0
不同濃度的H2O2溶液對反應生成CaO2產率的影響如下表:
H2O2溶液/%
5
10
15
20
25
30
CaO2/%
62.40
63.10
63.20
64.54
62.42
60.40
(1)分析題給信息,解釋H2O2濃度大于20%后CaO2產率反而下降的原因: 。
Ⅱ.過氧化鈣中常含有CaO雜質,實驗室可按以下步驟測定CaO2含量。
步驟1:準確稱取0.36 g過氧化鈣樣品,置于250 mL的錐形瓶中;
步驟2:分別加入10 mL蒸餾水和20 mL鹽酸(3 molL-1),振蕩使過氧化鈣樣品溶解;
步驟3:向錐形瓶中加入適量KI溶液;
步驟4:用0.20 molL-1硫代硫酸鈉標準溶液滴定,至溶液呈淺黃色,然后 ,用硫代硫酸鈉標準溶液繼續(xù)滴定, ,記錄數據;
步驟5:平行測定3次,計算樣品中CaO2的質量分數。滴定時發(fā)生的反應為2Na2S2O3+I2 Na2S4O6+2NaI。
(2)加入KI溶液后發(fā)生反應的離子方程式為 。
(3)請補充完整實驗步驟4中的內容: ; 。
(4)若三次滴定消耗硫代硫酸鈉溶液平均體積為20.00 mL,則該樣品中CaO2的質量分數是 。
答案 (1)H2O2濃度增大,反應速率加快,反應放熱使體系溫度迅速升高,H2O2發(fā)生分解,使CaO2產率下降
(2)H2O2+2I-+2H+ I2+2H2O
(3)加入指示劑淀粉溶液 直至溶液的藍色恰好消失且半分鐘內顏色不變
(4)40%
7.(2016江西紅色七校一聯,18)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)為白色或黃色結晶粉末或小結晶,其性質活潑,具有強還原性,在食品加工中作防腐劑、漂白劑、疏松劑。某實驗小組擬采用如圖1所示裝置(實驗前已除盡裝置內的空氣)來制取焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)。
(1)裝置Ⅰ是用亞硫酸鈉固體和濃硫酸制備二氧化硫氣體,該裝置中反應的化學方程式為 。如果想控制反應速率,圖2中可選用的發(fā)生裝置是 (填寫字母)。
(2)裝置Ⅱ中發(fā)生反應的化學方程式為Na2SO3+SO2Na2S2O5;當有Na2S2O5晶體析出,要獲得已析出的晶體可采取的分離方法是 ;某同學需要420 mL 0.1 mol/L焦亞硫酸鈉溶液來研究其性質,配制時需稱量焦亞硫酸鈉的質量為 ;配制時除用到托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒等儀器外,還必須用到的玻璃儀器是 。
(3)裝置Ⅲ用于處理尾氣,下圖中最合理的裝置(夾持儀器已略去)為 (填序號)。
答案 (1)Na2SO3+H2SO4(濃) Na2SO4+SO2↑+H2O ac
(2)過濾 9.5 g 500 mL容量瓶、膠頭滴管 (3)d
考點二 環(huán)境保護與綠色化學
8.(人教必1,四-3-1,變式)下列關于石灰法脫硫的說法不正確的是( )
A.石灰法脫硫中的生石灰可用煅燒石灰石的方法得到
B.石灰法脫硫是目前應用最廣泛的工業(yè)廢氣脫硫方法
C.石灰法脫硫過程中不涉及氧化還原反應
D.石灰法脫硫得到的產物可作建筑材料
答案 C
9.(2018山東省實驗中學一診,1)以下非金屬元素氧化物與其引起的環(huán)境問題及主要來源對應正確的是( )
選 項
氧化物
環(huán)境問題
主要來源
A
CO2
酸雨
化石燃料的燃燒
B
SO2
光化學煙霧
汽車尾氣的排放
C
NO2
溫室效應
工廠廢氣的排放
D
CO
煤氣中毒
煤炭的不完全燃燒
答案 D
10.(2018吉林四盟校期中聯考,22)使用單質銅制硝酸銅,耗用原料最經濟,而且對環(huán)境幾乎沒有污染的是( )
A.Cu+HNO3(稀) B.Cu CuO Cu(NO3)2
C.Cu+HNO3(濃) D.Cu CuCl2 Cu(NO3)2
答案 B
11.(2017山西臨汾五校聯考,1)下列關于化學與環(huán)境的敘述中錯誤的是( )
A.燃煤時鼓入過量的空氣可以減少酸雨的產生
B.利用汽車尾氣催化裝置可將尾氣中的NO和CO轉化為無害氣體
C.“煤改氣”“煤改電”等工程有利于減少霧霾
D.工業(yè)廢氣排放之前必須回收處理以防污染大氣
答案 A
12.(2017廣東惠州二模,27)運用化學反應原理知識研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意義。
(1)用CO可以合成甲醇。
已知:
CH3OH(g)+32O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
CO(g)+12O2(g) CO2(g) ΔH2
H2(g)+12O2(g) H2O(l) ΔH3
則反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的ΔH= 。
(2)一定壓強下,在容積為2 L的密閉容器中充入1 mol CO與2 mol H2,在催化劑作用下發(fā)生反應:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH,CO轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。
①下列說法正確的是 。
A.若容器內氣體密度恒定,反應達到平衡狀態(tài)
B.若容器內各氣體濃度恒定,反應達到平衡狀態(tài)
C.上述反應的ΔH>0
D.反應中,催化劑使平衡向正反應方向移動
②p2 p1(填“大于”“小于”或“等于”)。
③100 ℃時,該反應的化學平衡常數K= 。
(3)某科研小組以SO2為原料制取硫酸。
①利用原電池原理,用SO2、O2和H2O來制備硫酸,該電池用多孔材料作電極,它能吸附氣體,同時也能使氣體與電解質溶液充分接觸。請寫出該電池負極的電極反應式: 。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后電解該溶液可制得硫酸。電解原理示意圖如下。請寫出開始時陽極的電極反應式: 。
答案 (1)2ΔH3+ΔH2-ΔH1
(2)①B 大于 ②4
(3)①SO2+2H2O-2e- SO42-+4H+
②HSO3-+H2O-2e- SO42-+3H+
13.(2016河北百校聯盟一聯,17)工業(yè)制硫酸尾氣中的SO2是一種空氣污染物,同時也是一種重要的化工原料,采用氨吸收法進行循環(huán)利用,便可以變廢為寶。
(1)用氨水吸收尾氣中的SO2可生成亞硫酸銨,發(fā)生反應的化學方程式為 ;
隨著SO2的吸收會生成NH4HSO3,NH4HSO3的濃度達到一定程度后,再向其中加入稀硫酸,放出SO2循環(huán)使用,同時生成另一種副產物 (填化學式)可用作化肥。
(2)在城市的污水處理中,SO2可用于處理排放前的氯化污水,則氯化污水中的氯氣與SO2反應的化學方程式為 。
(3)二氧化硫通常作為保護劑添加到葡萄酒中,有殺菌、抗氧化、澄清、溶解、改善風味和增酸的作用,但吸入過量的二氧化硫對人體有害。我國國家標準規(guī)定葡萄酒中SO2的最大使用量為0.25 g/L。如圖為某興趣小組對葡萄酒中的SO2進行收集與測量的裝置。
①冷凝管中水的進口為 (填“a”或“b”)。
②A中加入300.00 mL葡萄酒和適量鹽酸,加熱使SO2全部逸出并與B中H2O2完全反應,其化學方程式為 。
③除去B中過量的H2O2,然后用0.090 0 mol/L NaOH標準溶液進行滴定,滴定至終點時,消耗NaOH溶液25.00 mL,該葡萄酒中SO2含量為 g/L。
答案 (1)2NH3H2O+SO2 (NH4)2SO3+H2O (NH4)2SO4
(2)Cl2+SO2+2H2O H2SO4+2HCl
(3)①b?、赟O2+H2O2 H2SO4 ③0.24
能力提升
(滿分65分 時間:25分鐘)
一、選擇題(每小題6分,共36分)
1.(人教必1,四-3-5,變式)下列五種有色溶液與SO2作用均能褪色,其實質相同的是( )
①品紅溶液?、谒嵝訩MnO4溶液 ③溴水?、艿斡蟹犹腘aOH溶液 ⑤含I2的淀粉溶液
A.①④ B.①②③ C.②③⑤ D.③⑤
答案 C
2.[2018河北“名校聯盟”質監(jiān)(一),20]為了測定a g Na2SO3、Na2SO4混合物樣品中Na2SO3的質量分數,設計了如下方案,其中明顯不合理的是( )
A.將樣品配制成溶液V1 L,取其中25.00 mL用標準KMnO4溶液滴定,消耗標準KMnO4溶液V2 mL
B.向樣品中加足量H2O2,再加足量BaCl2溶液,過濾,將沉淀洗滌、干燥,稱量其質量為b g
C.將樣品與足量稀鹽酸充分反應后,再加入足量BaCl2溶液,過濾,將沉淀洗滌、干燥,稱量其質量為c g
D.將樣品與足量稀鹽酸充分反應,生成的氣體依次通過盛有飽和NaHSO3溶液的洗氣瓶、盛有濃H2SO4的洗氣瓶、盛有堿石灰的干燥管Ⅰ、盛有堿石灰的干燥管Ⅱ,測得干燥管Ⅰ增重d g
答案 D
3.(2017河北唐山一中調研,1)化學與材料、能源、環(huán)境等密切相關。下列說法不正確的是( )
A.研發(fā)光電轉換材料,充分利用太陽能
B.包裝材料聚氯乙烯屬于烴,會造成環(huán)境污染
C.用石灰對煤燃燒形成的煙氣脫硫,并回收石膏
D.研發(fā)高效生物生長調節(jié)劑,減少對化肥的使用
答案 B
4.(2017湖南三湘名校第三次聯考,13)[Fe(CN)6]3-可將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫轉化為可利用的硫,自身被還原為[Fe(CN)6]4-。工業(yè)上常采用如圖所示的電解裝置,通電電解,然后通入H2S 加以處理。下列說法不正確的是( )
A.電解時陽極反應式為[Fe(CN)6]4--e- [Fe(CN)6]3-
B.電解時陰極反應式為2HCO3-+2e- H2↑+2CO32-
C.當電解過程中有標準狀況下 22.4 L 的H2生成時,溶液中有 32 g S析出(溶解忽略不計)
D.整個過程中需要不斷補充K4[Fe(CN)6]與KHCO3
答案 D
5.(2016河北衡水中學二調,4)下列關于硫及其化合物的說法中正確的是( )
A.自然界中不存在游離態(tài)的硫
B.二氧化硫的排放會導致光化學煙霧和酸雨的產生
C.二氧化硫能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液褪色,體現了其漂白性
D.濃硫酸可用來干燥SO2、CO、Cl2等氣體
答案 D
6.(2016河南中原名校一聯,8)下列實驗操作正確且能達到實驗目的的是( )
A.將銅絲插入濃硫酸中并加熱,反應后再加入水,觀察硫酸銅溶液的顏色
B.向盛有20 g蔗糖的燒杯中加入幾滴水,攪拌均勻;再加入少許濃硫酸,迅速攪拌,探究濃硫酸的吸水性
C.制備氫氧化亞鐵時,向硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液,邊加邊攪拌,即可制得白色的氫氧化亞鐵
D.將表面有銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅器放入鹽酸中浸泡,除去銅綠
答案 D
二、非選擇題(共29分)
7.(2018湖北部分重點中學聯考,19)(14分)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的抗氧化劑,在空氣中、受熱時均易分解。實驗室制備少量Na2S2O5的方法為在不斷攪拌下,控制反應溫度在40 ℃左右,向Na2CO3過飽和溶液中通入SO2,實驗裝置如圖所示。
當溶液pH約為4時,停止反應。在20 ℃靜置結晶,生成Na2S2O5的化學方程式為2NaHSO3 Na2S2O5+H2O。
回答下列問題:
(1)SO2與Na2CO3溶液反應生成NaHSO3和CO2,其離子方程式為 。
(2)裝置Y的作用是 。
(3)實驗制得的Na2S2O5固體中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4,其可能的原因是 。
(4)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化劑。測定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)的方案如下:
(已知:滴定時反應的化學方程式為SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI)
①按上述方案實驗,消耗標準I2溶液25.00 mL,該次實驗測得樣品中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)為
gL-1。
②在上述實驗過程中,若有部分HI被空氣氧化,則測定結果 (填“偏高”“偏低”或“不變”)。
答案 (1)2SO2+CO32-+H2O 2HSO3-+CO2
(2)安全瓶,防止倒吸
(3)在制備過程中Na2S2O5分解生成Na2SO3,Na2S2O5被氧化生成Na2SO4
(4)①0.16?、谄?
8.(2017河南開封定位考試,15)(15分)Ⅰ.磁性材料A是由兩種元素組成的化合物,某研究小組按如圖流程探究其組成:
請回答:
(1)A的化學式為 。A燃燒生成B和E的化學方程式為 。
(2)已知化合物A能與稀硫酸反應,生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標準狀況下的密度為1.518 g/L),該氣體分子的電子式為 。該反應的離子方程式為 。
(3)溶液C可溶解銅片,反應的離子方程式為 ,該反應的一個實際應用是 。
Ⅱ.某同學用副產品FeCl3溶液吸收H2S,得到單質硫;過濾后,再以石墨為電極,在一定條件下電解濾液。
(1)FeCl3與H2S反應的離子方程式為 。
(2)電解池中H+在陰極放電產生H2,陽極的電極反應為 。
(3)綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應,可知該實驗有兩個顯著優(yōu)點:①H2S的原子利用率為100%;② 。
答案?、?(1)Fe3S4 4Fe3S4+25O2 6Fe2O3+16SO2
(2) Fe3S4+6H+ 3H2S↑+3Fe2++S
(3)2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+ 制印刷電路板
Ⅱ.(1)2Fe3++H2S 2Fe2++S↓+2H+
(2)Fe2+-e- Fe3+
(3)FeCl3可以循環(huán)利用
方法技巧
方法 SO42-的檢驗
1.(2018甘肅天水一中月考,9)下列離子檢驗的方法正確的是( )
A.向某無色溶液中加入BaCl2溶液,產生不溶于稀HNO3的白色沉淀,則原溶液中一定有SO42-
B.向某無色溶液中加入鹽酸,有無色、無味的氣體產生,則說明原溶液中一定有CO32-
C.向某無色溶液中加入氫氧化鈉溶液并加熱,產生無色氣體,該氣體可使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅,則說明原溶液中一定有NH4+
D.向某溶液中滴加硫氰化鉀溶液,溶液不變紅,再滴加氯水溶液變紅,說明原溶液中一定有Fe2+
答案 D
2.[2018陜西渭南質量檢測(Ⅰ),9]下列有關實驗敘述正確的是( )
A.用廣范pH試紙測出氯水的pH為4
B.將某氣體通入溴水中,溴水顏色褪去,該氣體一定是乙烯
C.向某溶液中加入稀鹽酸,產生的氣體通入澄清石灰水中,石灰水變渾濁,則該溶液一定是碳酸鹽溶液
D.向某溶液中加入BaCl2溶液有白色沉淀生成,再加入稀鹽酸,沉淀不消失,則該溶液中可能存在SO42-或Ag+
答案 D
3.(2017河北唐山一中調研,6)下列實驗操作及現象與實驗結論一致的是( )
選項
實驗操作及現象
實驗結論
A
SO2通入Ba(NO3)2溶液中,有白色沉淀生成
發(fā)生復分解反應生成難溶物質BaSO3
B
向某溶液中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,生成白色沉淀
該溶液中可能不含SO42-
C
將FeCl3溶液分別滴入NaBr、NaI溶液中,再分別滴加CCl4,振蕩,靜置,下層分別呈無色和紫紅色
氧化性:Fe3+>Br2>I2
D
向2 mL濃度均為0.1 molL-1的KCl、KI混合溶液中滴加1~2滴0.01 molL-1 AgNO3溶液,沉淀呈黃色
Ksp(AgCl)Fe2+
B
向某無色溶液中滴加稀鹽酸酸化的BaCl2溶液
產生白色沉淀
該溶液中一定存在SO42-
C
某鉀鹽溶于鹽酸,將產生的無色無味氣體通入澄清石灰水
石灰水變渾濁
該鉀鹽是K2CO3
D
在兩支試管中各加入2 mL 5% H2O2溶液,向其中一支試管中滴入2滴0.1 mol/L FeCl3溶液
加FeCl3溶液的試管中產生氣泡快
催化劑能增大化學反應速率
答案 D
5.(2016山東師大附中一測,13)下列描述正確的是( )
A.氯氣、活性炭都能使品紅溶液褪色,它們的漂白原理相同
B.滴加石蕊試液顯紅色的溶液,Fe3+、NH4+、I-可能大量共存
C.某溶液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液產生白色沉淀,原溶液中一定含有SO42-
D.Fe(NO3)2溶液中滴加少量稀硫酸會變黃色
答案 D
6.(2017安徽安慶二模,26)SO2雖是大氣污染物之一,但也是重要的工業(yè)原料,某同學在實驗室設計如下實驗,對SO2的部分性質進行了探究。
(1)二氧化硫的水溶液
①SO2易溶于水,常溫常壓下溶解度為1∶40,其中有H2SO3生成。向SO2的飽和溶液中加入NaHSO3固體,有氣體冒出,原因是 。(結合有關化學平衡的方程式簡要說明)
②欲驗證酸性:H2SO3>HClO,選用下面的裝置,其連接順序為:A→ (按氣流方向用大寫字母表示即可)。能證明H2SO3的酸性強于HClO的實驗現象為 。
(2)二氧化硫的還原性
已知SO2具有還原性,可以還原I2,可以與Na2O2發(fā)生反應,按圖示裝置進行實驗。(部分固定裝置未畫出)
操作步驟
實驗現象
解釋原因
關閉彈簧夾2,打開彈簧夾1,注入硫酸溶液至浸沒三頸燒瓶中的固體
若將帶火星的木條放在D試管口處,木條不復燃
SO2與Na2O2反應無O2生成,可能發(fā)生反應的化學方程式為
①
若將帶火星的木條放在D試管口處,木條復燃
SO2與Na2O2反應有O2生成,發(fā)生反應的化學方程式為:2SO2+2Na2O2 2Na2SO3+O2
關閉彈簧夾1,打開彈簧夾2,殘余氣體進入E、F中
E中②
E中反應的離子方程式為③
F中④
F中反應為2OH-+SO2 SO32-+H2O
答案 (1)①SO2的水溶液中存在如下平衡:SO2+H2O H2SO3 H++HSO3-,加入NaHSO3固體增大了c(HSO3-),平衡左移,降低了SO2的溶解度 ②C→B→E→D→F D中品紅溶液不褪色,F中產生白色沉淀
(2)①Na2O2+SO2 Na2SO4?、谌芤核{色褪去?、跾O2+I2+2H2O 2I-+SO42-+4H+ ④紅色變淺或溶液褪色
2019高考化學一輪復習 第17講 氧、硫及其化合物 環(huán)境保護與綠色化學講練結合學案.doc
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