2019高考化學(xué) 難點剖析 專題22 SO2性質(zhì)探究實驗講解.doc

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專題22 SO2性質(zhì)探究實驗 一、高考題再現(xiàn) 1．（2018課標(biāo)Ⅱ）NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是 A. 常溫常壓下，124 g P4中所含P—P鍵數(shù)目為4NA B. 100 mL 1molL?1FeCl3溶液中所含F(xiàn)e3+的數(shù)目為0.1NA C. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氫原子數(shù)目為2NA D. 密閉容器中，2 mol SO2和1 mol O2催化反應(yīng)后分子總數(shù)為2NA 【答案】C 2．（2017北京）根據(jù)SO2通入不同溶液中實驗現(xiàn)象，所得結(jié)論不正確的是 溶液 現(xiàn)象 結(jié)論 A 含HCl、BaCl2的FeCl3溶液 產(chǎn)生白色沉淀 SO2有還原性 B H2S溶液 產(chǎn)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(chǎn)生膠狀沉淀 酸性：H2SO3>H2SiO3 【答案】C 【解析】A、混合溶液中SO2被FeCl3氧化生成SO42-，再與BaCl2反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，體現(xiàn)了SO2的還原性，A正確；B、SO2與H2S在溶液發(fā)生反應(yīng)SO2+2H2S=3S↓+2H2O，體現(xiàn)了SO2的氧化性，B正確；C、SO2使酸性KMnO4溶液褪色，這是SO2在酸性溶液中還原KMnO4生成Mn2+，體現(xiàn)了SO2的還原性，C錯誤；D、SO2與Na2SiO3溶液產(chǎn)生膠狀沉淀，根據(jù)較強(qiáng)酸制較弱酸，可得結(jié)論酸性：H2SO3>H2SiO3，D正確。答案選C。 3．（2018課標(biāo)Ⅰ）焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}： （1）生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式__________。 （2）利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為： ①pH=4.1時，Ⅰ中為__________溶液（寫化學(xué)式）。 ②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是__________。 （3）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_____________。電解后，__________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。 （4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00 mL葡萄酒樣品，用0.01000 molL?1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，消耗10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_____________，該樣品中Na2S2O5的殘留量為____________gL?1（以SO2計）。 【答案】 2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O NaHSO3 得到NaHSO3過飽和溶液 2H2O－4e－＝4H＋+O2↑ a S2O52－+2I2+3H2O＝2SO42－+4I－+6H＋ 0.128 【解析】（1）亞硫酸氫鈉過飽和溶液脫水生成焦亞硫酸鈉，根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的方程式為2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O； （3）陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，陽極區(qū)是稀硫酸，氫氧根放電，則電極反應(yīng)式為2H2O－4e－＝4H＋+O2↑。陽極區(qū)氫離子增大，通過陽離子交換膜進(jìn)入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸鈉。陰極是氫離子放電，氫氧根濃度增大，與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。 （4）單質(zhì)碘具有氧化性，能把焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，反應(yīng)的方程式為S2O52－+2I2+3H2O＝2SO42－+4I－+6H＋；消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001mol，所以焦亞硫酸鈉的殘留量（以SO2計）是0.0001mol64g/mol0.05L=0.128g/L。 4．（2018江蘇）以高硫鋁土礦（主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽）為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下： （1）焙燒過程均會產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為______________________。 （2）添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如題16圖所示。 已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600 ℃ 硫去除率=（1—焙燒后礦粉中硫元素總質(zhì)量焙燒前礦粉中硫元素總質(zhì)量）100% ①不添加CaO的礦粉在低于500 ℃焙燒時，去除的硫元素主要來源于__________________。 ②700℃焙燒時，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是______________________________________________________。 （3）向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在的形式由_______________（填化學(xué)式）轉(zhuǎn)化為_______________（填化學(xué)式）。 （4）“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應(yīng)消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。 【答案】 （1）SO2+OH?HSO3? （2）①FeS2 ②硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中 （3）NaAlO2 Al(OH)3 （4）1∶16 【解析】（1）過量SO2與NaOH反應(yīng)生成NaHSO3和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+NaOH=NaHSO3，離子方程式為SO2+OH-=HSO3-。 （3）“堿浸”時Al2O3、SiO2轉(zhuǎn)化為溶于水的NaAlO2、Na2SiO3，向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，CO2與NaAlO2反應(yīng)生成NaHCO3和Al（OH）3，反應(yīng)的離子方程式為CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，即Al元素存在的形式由NaAlO2轉(zhuǎn)化為Al（OH）3。 （4）Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑，理論上完全反應(yīng)消耗的n（FeS2）：n（Fe2O3）=1:16。 5．（2018江蘇）堿式硫酸鋁溶液可用于煙氣脫硫。室溫下向一定濃度的硫酸鋁溶液中加入一定量的碳酸鈣粉末，反應(yīng)后經(jīng)過濾得到堿式硫酸鋁溶液，反應(yīng)方程式為 （2?x）Al2(SO4)3+3xCaCO3+3xH2O2[（1?x）Al2(SO4)3xAl(OH)3]+3xCaSO4↓+3xCO2↑ 生成物（1?x）Al2(SO4)3xAl(OH)3中x值的大小影響堿式硫酸鋁溶液的脫硫效率。 （1）制備堿式硫酸鋁溶液時，維持反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間不變，提高x值的方法有___________________。 （2）堿式硫酸鋁溶液吸收SO2過程中，溶液的pH___________（填“增大”、“減小”、“不變”）。 （3）通過測定堿式硫酸鋁溶液中相關(guān)離子的濃度確定x的值，測定方法如下： ①取堿式硫酸鋁溶液25.00 mL，加入鹽酸酸化的過量BaCl2溶液充分反應(yīng)，靜置后過濾、洗滌，干燥至恒重，得固體2.3300 g。 ②取堿式硫酸鋁溶液2.50 mL，稀釋至25 mL，加入0.1000 molL?1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00 mL，調(diào)節(jié)溶液pH約為4.2，煮沸，冷卻后用0.08000 molL?1CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的EDTA至終點，消耗CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL（已知Al3+、Cu2+與EDTA反應(yīng)的化學(xué)計量比均為1∶1）。 計算（1?x）Al2(SO4)3xAl(OH)3中的x值（寫出計算過程）。 【答案】（1）適當(dāng)增加CaCO3的量或加快攪拌速率 （2）減小 （3）25mL溶液中：n(SO42?)= n(BaSO4) =2.3300g233g?mol-1=0.0100 mol 2.5 mL溶液中： n(Al3+) = n(EDTA)?n(Cu2+)=0.1000molL?125.00 mL10?3LmL?1?0.08000 molL?120.00 mL 10?3 LmL?1=9.00010?4 mol 25 mL溶液中：n(Al3+)=9.00010?3 mol 1 mol (1?x)Al2(SO4)3xAl(OH)3中 n(Al3+)=(2?x)mol；n(SO42?)=3(1?x)mol n（Al3+）n（SO42-）=2-x3（1-x）=9.00010-3mol0.0100mol，解得x=0.41 【解析】（1）制備堿式硫酸鋁溶液，維持反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間不變，提高x的值，即促進(jìn)Al3+的水解和CaSO4的生成，可以采取的方法是：適當(dāng)增加CaCO3的量、加快攪拌速率。 （2）堿式硫酸鋁溶液吸收SO2，溶液堿性減弱，pH減小。 （3）25mL溶液中：n（SO42-）= n（BaSO4）=2.3300g233g?mol-1=0.0100 mol 2.5 mL溶液中：n（Al3+） = n（EDTA）?n（Cu2+）=0.1000 molL?125.00 mL10?3LmL?1?0.08000 molL?120.00 mL10?3 LmL?1=9.00010?4 mol 25 mL溶液中：n（Al3+）=9.00010?3 mol 1 mol （1-x）Al2（SO4）3xAl（OH）3中n（Al3+）=（2-x）mol；n（SO42-）=3（1-x）mol n（Al3+）n（SO42-）=2-x3（1-x）=9.00010-3mol0.0100mol，解得x=0.41。 二、考點突破 1、考查SO2的密度 典例1可用如圖裝置制取、凈化、收集氣體的是 選項 氣體 ① ② ③ A NH3 濃氨水 生石灰 濃硫酸 B SO2 濃硫酸 Na2SO3 濃硫酸 C NO2 濃硝酸 銅屑 H2O D Cl2 濃鹽酸 MnO2 H2O 【答案】B 【解析】A. 氨氣不能用濃硫酸干燥，且氨氣的密度比空氣小，應(yīng)使用向下排空氣法收集氨氣，故A錯誤； B. 濃硫酸和Na2SO3反應(yīng)生成SO2氣體，用濃硫酸吸收混有的水蒸氣，SO2密度大于空氣，使用向上排空氣法收集SO2，故B正確；C. NO2可以和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，所以不能用水洗氣，故C錯誤；D. 濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)制取氯氣需要加熱，且除去氯氣中混有的HCl氣體時應(yīng)使用飽和食鹽水，故D錯誤。 2、考查SO2是酸性氧化物 典例2（2018屆江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市高三調(diào)研）下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系的是 A． 氫氟酸呈酸性，可用于在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記 B． CaO能與SO2反應(yīng)，可作工業(yè)廢氣脫硫劑 C． Na的熔點很低，可用于高溫下與TiCl4反應(yīng)制備Ti D． Na2S具有還原性，可作廢水中Cu2+和Hg2+的沉淀劑 【答案】B 3、考查SO2的氧化性、還原性 典例3下列溶液中通入足量SO2，根據(jù)其實驗現(xiàn)象，所得結(jié)論不正確的是 溶液 現(xiàn)象 結(jié)論 A 含HCl、BaCl2和FeCl3的溶液 產(chǎn)生白色沉淀 SO2有還原性 B H2S溶液 產(chǎn)生黃色沉淀 SO2有氧化性 C 酸性KMnO4溶液 紫紅色溶液褪色 SO2有漂白性 D 加有酚酞的NaOH溶液 褪色 SO2是酸性氧化物 【答案】C 【解析】 FeCl3將SO2氧化成硫酸根離子,硫酸根離子與BaCl2反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀,該反應(yīng)中二氧化硫被氧化,表現(xiàn)了還原性,A正確； SO2與 H2S溶液反應(yīng)生成S單質(zhì),該反應(yīng)中 SO2中+4價S元素被還原生成0價的單質(zhì)S,二氧化硫被還原,做氧化劑,B正確；酸性KMnO4溶液能夠氧化SO2,導(dǎo)致溶液褪色, SO2表現(xiàn)了還原性,C錯誤；加有酚酞的NaOH溶液中通入二氧化硫生成亞硫酸鈉，溶液堿性減弱，紅色褪去，體現(xiàn)了SO2是酸性氧化物的性質(zhì)，D正確。 4、考查SO2轉(zhuǎn)化為SO3 典例4（2018屆山東省天成大聯(lián)考高三理綜）由SO2和O2制備SO3（熔點16.8℃，沸點44.8℃）的模擬裝置如下圖所示）（加熱和夾持裝置省略）： 下列說法正確的是 A． 裝置①中的試劑為飽和NaHSO3溶液 B． 實驗室可用銅與稀硫酸在加熱條件下制取SO2 C． 裝置③反應(yīng)管中的鉑石棉用作反應(yīng)的催化劑 D． 從裝置⑤逸出的氣體有過量的SO2和O2 【答案】C 【解析】A項，進(jìn)入高溫反應(yīng)管的氣體必須干燥，①應(yīng)是濃硫酸，A項錯誤；B項，銅與稀硫酸不反應(yīng)，B項錯誤；C項，通常情況下，SO2和O2反應(yīng)很慢，需用催化劑催化，C項正確；D項，該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，④中逸出的氣體主要是SO2和O2及少量的SO3氣體，則⑤中應(yīng)盛放堿石灰，可除去SO2、SO3，D項錯誤。 5、考查SO2的還原性 典例5（2019屆廣東省中山市第一中學(xué)高三入門考試）下列實驗中，對應(yīng)的現(xiàn)象以及結(jié)論都正確且兩者具有因果關(guān)系的是 選項 實驗操作 現(xiàn)象 結(jié)論 A 向某無色溶液中先加入氯化鋇溶液，再加入足量鹽酸 生成白色沉淀，沉淀不溶解。 該溶液中有SO42－ B 用坩堝鉗夾住點燃的鎂條伸入二氧化碳?xì)怏w中 鎂條劇烈燃燒 二氧化碳作還原劑 C 將二氧化硫氣體通人Ba(NO3)2溶液中 有白色沉淀生成 H2SO3與Ba(NO3)2發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成BaSO3 D 向盛有1mLO.lmolFeBr2溶液的試管中滴入幾滴KSCN溶液和1 mL苯，然后加入幾滴氯水，并緩緩振蕩 下層溶液變紅，上層溶液無明顯變化 還原性：Fe2+＞Br- 【答案】D 6、考查SO2的漂白性 典例6（2018屆山西省高三第一次模擬考試）下圖是SO2制取、性質(zhì)檢驗、收集、尾氣處理的裝置，有關(guān)說法正確的是 A． 上圖中有兩處錯誤 B． 裝置①也可以用于制取氨氣、氯氣 C． 在②中加入品紅或紫色石蕊試液都可以驗證SO2的漂白性 D． 在②中加入BaCl2溶液，先生成白色沉淀，隨后沉淀慢慢消失 【答案】B 7、考查SO2的制備 典例7（2018年山東省青島市高三第一次模擬考試）如圖是實驗室進(jìn)行二氧化硫制備與性質(zhì)實驗的組合裝置，部分固定裝置未畫出。下列有關(guān)說法正確的是 A． 關(guān)閉 K2，打開 K1，滴加硫酸，則裝置 B 中每消耗 1molNa2O2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA B． 關(guān)閉 K1，打開 K2，試劑 X 是酸性 KMnO4 或 FeCl3 溶液，均可證明 SO2 有還原性 C． 為防止環(huán)境污染，裝置C和E中的試劑均取用飽和的石灰水 D． 實驗過程中體現(xiàn)了硫酸的酸性、吸水性、難揮發(fā)性、強(qiáng)氧化性 【答案】B 【解析】A.裝置 B 中發(fā)生的反應(yīng)為SO2 + Na2O2= Na2SO4，則每消耗 1molNa2O2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA，選項A錯誤；B、關(guān)閉 K1，打開 K2，試劑 X 是酸性 KMnO4 或 FeCl3 溶液，產(chǎn)生的二氧化硫能被氧化而使溶液褪色，均可證明 SO2 有還原性，選項B正確；C、為防止環(huán)境污染，裝置C和E中的試劑均取用濃的氫氧化鈉溶液，保證將未反應(yīng)的二氧化硫吸收完全，避免造成污染，選項C錯誤；D、實驗過程中體現(xiàn)了硫酸的強(qiáng)酸性、難揮發(fā)性，二氧化硫的還原性，選項D錯誤。 8、考查SO2的用途 典例8（2018屆湖北省鄂東南省級市范高中教育教學(xué)改革聯(lián)盟學(xué)校高三五月聯(lián)考）POCl3是重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛用于制藥、染料、表面活性劑等行業(yè)。一種制備POCl3的原理為：PCl3+Cl2+SO2=POCl3+SOCl2。某化學(xué)學(xué)習(xí)小組擬利用如下裝置在實驗室模擬制備POCl3。有關(guān)物質(zhì)的部分性質(zhì)如下： 物質(zhì) 熔點/℃ 沸點/℃ 密度/gmL-1 其它 PCl3 -93.6 76.1 1.574 遇水強(qiáng)烈水解，易與氧氣反應(yīng) POCl3 1.25 105.8 1.645 遇水強(qiáng)烈水解，能溶于PCl3 SOCl2 -105 78.8 1.638 遇水強(qiáng)烈水解，加熱易分解 （1）儀器甲的名稱為______________，與自來水進(jìn)水管連接的接口編號是________________。(填“a”或“b”)。 （2）裝置C的作用是___________________，乙中試劑的名稱為____________________。 （3）該裝置有一處缺陷，解決的方法是在現(xiàn)有裝置中再添加一個裝置，該裝置中應(yīng)裝入的試劑為_________(寫名稱)。若無該裝置，則可能會有什么后果?請用化學(xué)方程式進(jìn)行說明_____________________。 （4）D中反應(yīng)溫度控制在60-65℃，其原因是_______________。 （5）測定POCl3含量。①準(zhǔn)確稱取30.70gPOCl3產(chǎn)品，置于盛有60.00mL蒸餾水的水解瓶中搖動至完全水解；②將水解液配成100.00mL溶液，取10.00mL溶液于錐形瓶中；③加入10.00mL3.200mol/LAgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液，并加入少許硝基苯用力搖動，使沉淀表面被有機(jī)物覆蓋；④以Fe3+為指示劑，用0.2000mol/LKSCN溶液滴定過量的AgNO3溶液，達(dá)到滴定終點時共用去10.00mLKSCN溶液。 ①滴定終點的現(xiàn)象為____________________，用硝基苯覆蓋沉淀的目的是__________________。 ②反應(yīng)中POCl3的百分含量為__________________。 【答案】 球形冷凝管 a 干燥Cl2，同時作安全瓶，防止堵塞 五氧化二磷(或硅膠) 堿石灰 POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl, SOCl2+H2O=SO2+2HCl 一是溫度過高，PCl3會大量揮發(fā)，從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低；二是溫度過低，反應(yīng)速率會變慢 當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)KSCN溶液滴入時，溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪去 使生成的沉淀與溶液隔離，避免滴定過程中SCN-與AgCl反應(yīng) 50% 【解析】（1）根據(jù)儀器甲的構(gòu)造特點，儀器甲的名稱為球形冷凝管。為了更充分的冷凝蒸氣，冷凝管中的水應(yīng)下進(jìn)上出，與自來水進(jìn)水管連接的接口的編號為a。 （2）由于PCl3、POCl3、SOCl2遇水強(qiáng)烈水解，所以制備POCl3的Cl2和SO2都必須是干燥的。根據(jù)裝置圖和制備POCl3的原理，裝置A用于制備Cl2，裝置B用于除去Cl2中HCl（g），裝置C用于干燥Cl2，裝置F用于制備SO2，裝置E用于干燥SO2，裝置D制備POCl3；裝置C的作用是干燥Cl2，裝置C中有長直玻璃管，裝置C的作用還有作安全瓶，防止堵塞。乙中試劑用于干燥SO2，SO2屬于酸性氧化物，乙中試劑為五氧化二磷（或硅膠）。 （3）由于SO2、Cl2有毒，污染大氣，最后要有尾氣吸收裝置；POCl3、SOCl2遇水強(qiáng)烈水解，在制備POCl3的裝置后要連接干燥裝置（防外界空氣中H2O（g）進(jìn)入裝置D中），該裝置缺陷的解決方法是在裝置D的球形冷凝管后連接一個既能吸收SO2、Cl2又能吸收H2O（g）的裝置，該裝置中應(yīng)裝入的試劑是堿石灰。若沒有該裝置，POCl3、SOCl2發(fā)生強(qiáng)烈水解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl、SOCl2+H2O=SO2+2HCl。 （4）D中反應(yīng)溫度控制在60~65℃，其原因是：溫度太低，反應(yīng)速率太慢；溫度太高，PCl3會大量揮發(fā)（PCl3的沸點為76.1℃），從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。 ②n（AgNO3）過量=n（KSCN）=0.2000mol/L0.01L=0.002mol，沉淀10.00mL溶液中Cl-消耗的AgNO3物質(zhì)的量為3.200mol/L0.01L-0.002mol=0.03mol，根據(jù)Ag++Cl-=AgCl↓和Cl守恒，樣品中n（POCl3）=0.03mol3100.00mL10.00mL=0.1mol，m（POCl3）=0.1mol153.5g/mol=15.35g，POCl3的百分含量為15.35g30.70g100%=50%。