高三化学二氧化硫人教实验版 知识精讲

高三化学高三化学二氧化硫二氧化硫人教实验版人教实验版 【本讲教育信息本讲教育信息】 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 CuSO4SO22H2O （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：SO2H2OH2SO3 SO2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。 亚硫酸是一种弱酸，在水中部分电离： 32SO H 3 HSOH 3 HSO 2 3 SOH （2）与碱反应生成盐和水： 二氧化硫与氢氧化钠溶液反应的化学方程式： SO2 （少量）2NaOHNa2SO3H2O 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 NaHSO3，1：2n（SO2）：n（NaOH） 1：1 时生成 NaHSO3和 Na2SO3。 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= NaHSO3CO2，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）： Cl2SO22H2OH2SO42HCl （3）二氧化硫与酸性高锰酸钾反应的化学方程式： 2KMnO45SO22H2OK2SO42MnSO42H2SO4 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： 2H2SO3O22H2SO4 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+H2O H2CO3 SO2+H2O H2SO3 （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：pH7，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：分析：SO2是能跟亚硫酸的正盐和碳酸盐反应的 33222 2NaHSOSONaOHSO 32 NaHCOSO 23 CONaHSO 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：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 0.02mgL1。 下列措施中能够减少 SO2排放量的是（ ） 用天然气代替煤炭作民用燃料 提高热能利用率 使用 CS2萃取煤炭中的硫 燃煤中加入石灰后使用 A、全部 B、 C、 D、 分析：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：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：2KMnO45SO22H2OK2SO42MnSO42H2SO4，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（ ） 活性炭 过氧化钠 氯水 二氧化硫 臭氧 A、 B、 C、 D、 分析：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：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/h01234 雨水的 pH4.734.624.564.554.55 分析数据，回答下列问题：（已知 Cl2SO22H2OH2SO42HCl） 雨水样品的 pH 变化的原因是（用化学反应方程式表示）_； 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_。 少用煤作燃料 把工厂烟囱造高 燃料脱硫 在已酸化的土壤中加石灰 开发新能源 A、 B、 C、 D、 （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：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：SO2SO3H2SO4；SO2H2SO3H2SO4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：答案：（1）2H2SO3O22H2SO4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。 根据反应 Na2SO3（固） + H2SO4（浓） = Na2SO4 + SO2+H2O，制备 SO2气体。 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。 实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是_ 将 SO2气体分别通入下列溶液中： 品红溶液，现象是_。 溴水溶液，现象是_。 硫化钠溶液，现象是_。 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） 原因_，验证方法_。 原因_，验证方法_。 原因_，验证方法_。 分析：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； 用的不是浓硫酸，可以用浓硫酸的脱水性等进行检验。 答案：答案：（1）如图配置（略）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）溶液褪色 溶液褪色 溶液变混浊 （3）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。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）： HISOHOHISO22 42222 （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 mLVa ，浓度为 1 Lmolc 。N2与 O2的体积为 mLVb （已折 算为标准状况下的体积） 。用c、 a V 、 b V 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：分析：（1）混合气体进入反应管中，其中 SO2与 I2发生反应： OHISO 222 2HISOH2 42 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 13 10 LmolcLVa molcVa 3 10 ，其体积为 cmLVmolLmolcVSOV aa 4 . 224 .2210)( 13 2 ， 所以2 SO 的体积分数为： %100 4 . 22 4 . 22mLVmLcVcmLV baa %100 4 . 22 4 .22 ba a VcV cV （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：答案：（1）N2、O2 （2）偏低 （3）酸性高锰酸钾溶液或溴水 （4） %100 4 .22 4 . 22 )( 2 ba a VVc Vc SO （5）b、c、e、g 或 b、e、g 或 c、e、g。 【模拟试题模拟试题】 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（ ） 干燥的 C12 Na2O2 NaClO 活性炭 HClOSO2 A、除以外 B、除以外 C、 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（ ） 饱和的 Na2SO4溶液 饱和的 NaHCO3溶液 浓硫酸灼热的铜网 碱石灰 A、 B、 C、 D、 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 a5, 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 gL B、14.4 gL C、8 gL D、5.1 gL 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） （ ） H2S H2SO3 Na2S Ca（OH）2氯水 Na2SO3 A、 13、 C、 D、 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： ； 。 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： 称量 a g 样品，置于烧杯中。加入适量蒸馏水，使样品溶解。加入稀盐酸，使 溶液呈强酸性，再加过量的 BaCl2溶液。过滤，用蒸馏水洗涤沉淀。加热干燥沉淀物。 将沉淀物冷却至室温后，称量。重复、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）步骤中加盐酸使溶液呈强酸性的目的是 。 （3）步骤的“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