高中化学二氧化硫性质实验题

高中化学二氧化硫性质实验题二氧化硫（SO₂）是高中化学中典型的非金属氧化物，其性质（酸性氧化物、还原性、氧化性、漂白性）是实验题的核心考点，频繁出现在高考及模拟题中。本文结合命题趋势、核心性质实验设计、常见陷阱及解题策略，为学生提供专业严谨的备考指导。一、二氧化硫性质实验题的命题趋势1.考查核心素养以“实验探究与创新意识”“证据推理与模型认知”为核心，要求学生通过实验现象推断性质，设计实验验证假设（如探究SO₂与Fe³⁺的反应产物）。2.命题方向从“验证性实验”转向“探究性、综合性实验”，融合环保（尾气处理）、定量分析（SO₂含量测定）、性质区分（如漂白性与还原性）等内容。3.高频考点还原性（与氧化剂如KMnO₄、Cl₂的反应）；漂白性（与品红的可逆反应）；酸性氧化物性质（与碱、水的反应）；实验装置设计（气体发生、净化、尾气处理）。二、二氧化硫核心性质的实验设计与考题分析（一）酸性氧化物性质：基于“酸碱反应”的验证1.实验原理SO₂是亚硫酸（H₂SO₃）的酸酐，具有酸性氧化物的通性：与水反应：\(\text{SO}_2+\text{H}_2\text{O}\rightleftharpoons\text{H}_2\text{SO}_3\)（可逆，亚硫酸为弱酸）；与碱反应：\(\text{SO}_2+2\text{NaOH}=\text{Na}_2\text{SO}_3+\text{H}_2\text{O}\)（过量SO₂生成NaHSO₃）；与碱性氧化物反应：\(\text{SO}_2+\text{CaO}=\text{CaSO}_3\)（工业脱硫原理）。2.典型实验设计实验操作实验现象结论将SO₂通入紫色石蕊试液试液变红（不褪色）SO₂与水反应生成弱酸，体现酸性氧化物性质将SO₂通入澄清石灰水先变浑浊（生成CaSO₃沉淀），后变澄清（CaSO₃溶于过量SO₂生成Ca(HSO₃)₂）同CO₂的酸性氧化物性质，但SO₂的还原性更强3.考题常见陷阱误区：“SO₂使紫色石蕊试液褪色”（错误）。解析：SO₂的漂白性仅针对某些有机色素（如品红），对石蕊等酸碱指示剂无漂白作用，只会因酸性使石蕊变红。（二）还原性：SO₂的核心考点（高频考查）1.实验原理SO₂中S为+4价（中间价态），还原性极强，可被多种氧化剂氧化为+6价（如SO₄²⁻）：与强氧化剂反应：\(\text{SO}_2+\text{Cl}_2+2\text{H}_2\text{O}=\text{H}_2\text{SO}_4+2\text{HCl}\)（氯水褪色）；与高锰酸钾反应：\(5\text{SO}_2+2\text{KMnO}_4+2\text{H}_2\text{O}=\text{K}_2\text{SO}_4+2\text{MnSO}_4+2\text{H}_2\text{SO}_4\)（酸性KMnO₄溶液褪色）；与过氧化氢反应：\(\text{SO}_2+\text{H}_2\text{O}_2=\text{H}_2\text{SO}_4\)（无明显现象，需用BaCl₂检验SO₄²⁻）。2.典型实验设计实验装置：气体发生装置（亚硫酸钠+浓硫酸）→干燥装置（浓硫酸）→还原性验证装置（酸性KMnO₄溶液）→尾气处理（NaOH溶液）。现象：酸性KMnO₄溶液褪色（MnO₄⁻被还原为Mn²⁺）。3.考题常见陷阱误区：“SO₂使溴水褪色是因为漂白性”（错误）。解析：溴水（Br₂）是强氧化剂，与SO₂发生氧化还原反应（\(\text{SO}_2+\text{Br}_2+2\text{H}_2\text{O}=\text{H}_2\text{SO}_4+2\text{HBr}\)），褪色是因为还原性，而非漂白性。关键区分：漂白性（针对有机色素，可逆）与还原性（针对氧化剂，不可逆）。（三）氧化性：弱氧化性的实验验证1.实验原理SO₂的氧化性极弱，仅能与强还原剂（如H₂S、金属单质）反应：与H₂S反应：\(\text{SO}_2+2\text{H}_2\text{S}=3\text{S}↓+2\text{H}_2\text{O}\)（生成淡黄色硫沉淀）。2.典型实验设计操作：将SO₂气体与H₂S气体混合（或向H₂S溶液中通入SO₂）。现象：产生淡黄色浑浊（硫单质）。3.考题常见陷阱误区：“SO₂是强氧化剂”（错误）。解析：SO₂的氧化性远弱于还原性，仅在与H₂S等强还原剂反应时体现氧化性，此反应常作为硫元素归中反应的典型案例。（四）漂白性：可逆漂白的实验特征1.实验原理SO₂与某些有机色素（如品红）结合生成不稳定的无色物质，加热后无色物质分解，色素恢复原色（区别于HClO的永久漂白）。2.典型实验设计操作：将SO₂通入品红溶液，观察现象；加热褪色后的溶液，再次观察。现象：品红溶液褪色（漂白）；加热后恢复红色（可逆）。3.考题常见陷阱误区：“SO₂能漂白所有有色物质”（错误）。解析：SO₂的漂白性具有选择性，仅对品红、纸浆等有机色素有效，对石蕊、酚酞等酸碱指示剂无作用，对金属氧化物（如Fe₂O₃）也无漂白效果。三、二氧化硫实验题的解题策略1.明确实验目的，关联性质实验题的核心是“性质→现象→结论”的逻辑链。解题时需先明确实验目的（如验证SO₂的还原性），再回忆对应性质的实验现象（如酸性KMnO₄褪色），最后得出结论。2.区分易混淆性质（关键技巧）性质实验试剂现象本质区别还原性酸性KMnO₄、Br₂褪色氧化还原反应（不可逆）漂白性品红溶液褪色，加热恢复红色结合无色物质（可逆）酸性氧化物紫色石蕊、澄清石灰水变红、变浑浊后澄清酸碱反应3.关注实验装置的作用气体发生装置：亚硫酸钠与浓硫酸反应（固液不加热型），方程式：\(\text{Na}_2\text{SO}_3+\text{H}_2\text{SO}_4(\text{浓})=\text{Na}_2\text{SO}_4+\text{SO}_2↑+\text{H}_2\text{O}\)；干燥装置：浓硫酸（干燥SO₂，防止水对实验的干扰）；尾气处理：NaOH溶液（吸收SO₂，防止污染空气，方程式：\(\text{SO}_2+2\text{NaOH}=\text{Na}_2\text{SO}_3+\text{H}_2\text{O}\)）。4.定量实验的计算技巧若考查SO₂含量测定（如滴定法），需利用氧化还原反应的关系式计算。例如，用酸性KMnO₄滴定SO₂水溶液，关系式为：\(5\text{SO}_2\sim2\text{KMnO}_4\)（根据电子转移数目：SO₂→SO₄²⁻失去2e⁻，MnO₄⁻→Mn²⁺得到5e⁻，故5:2）。四、实例演练：高考题分析（2021年全国甲卷）题目（简化版）某实验小组设计如下装置验证SO₂的性质：A（亚硫酸钠+浓硫酸）→B（浓硫酸）→C（紫色石蕊试液）→D（酸性KMnO₄溶液）→E（品红溶液）→F（NaOH溶液）。问题：（1）B装置的作用是什么？（2）C装置的现象及体现的性质？（3）D装置的现象及体现的性质？（4）E装置加热后的现象及体现的性质？（5）F装置的作用？答案与解析（1）干燥SO₂（防止水对后续实验的干扰，如C装置中石蕊的酸性检验）。（2）现象：紫色石蕊试液变红；性质：酸性氧化物（SO₂与水反应生成弱酸）。（3）现象：酸性KMnO₄溶液褪色；性质：还原性（MnO₄⁻被SO₂还原为Mn²⁺）。（4）现象：加热后品红溶液恢复红色；性质：漂白性（可逆漂白）。（5）吸收尾气（防止SO₂污染空气，体现科学态度与社会责任）。五、总结：备考建议1.牢记性质与现象的对应关系：如还原性对应酸性KMnO₄褪色，漂白性对应品红褪色且可逆。