第5章　第19讲　硫及其化合物的相互转化

第19讲硫及其化合物的相互转化[复习目标]1.通过完成不同价态、不同类别含硫物质的转化关系，进一步提升从价、类不同视角探究物质性质的学科素养。2.进一步巩固硫及其典型代表物的性质及应用。1.在下面空白处，将S、FeS、SO2、Na2SO3、NaHSO3、SO3、H2SO4等物质的相互转化建构成一张关系图。答案2.按要求用化学方程式实现不同价态含硫物质的转化(溯源教材人教必修第二册P8)(1)写出由FeS2(黄铁矿)转化为SO3的化学方程式：①，②。(2)写出H2SSSO2H2SO4每步反应的化学方程式：①，②，③。答案(1)①4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3②2SO2+O22SO3(2)①2H2S+O2(不足)2S+2H2O(或2H2S+SO2=3S+2H2O)②S+O2SO2③SO2+H2O2=H2SO4(或2SO2+O2+2H2O=2H2SO4)3.写出实现+4价硫不同类别物质之间转化的试剂和条件：。答案一、“价—类”二维图中含硫物质的转化1.(2025·长春十一中模拟)硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法错误的是()A.硫在过量的氧气中燃烧只能生成X，不可能生成YB.X通入BaCl2溶液中，不会有白色沉淀生成C.H2S与X反应的还原产物和氧化产物的物质的量之比为1∶2D.N可由其相应单质在加热条件下化合生成答案D解析硫在过量氧气中燃烧只能生成SO2，不可能生成SO3，A正确；X是SO2，SO2与溶液中的水反应生成H2SO3，由于盐酸的酸性大于亚硫酸的酸性，则SO2通入BaCl2溶液中，不会与BaCl2发生反应产生白色沉淀，B正确；H2S与SO2发生的反应为2H2S+SO2=3S+2H2O，SO2中的+4价硫得到电子被还原为S，SO2作氧化剂；H2S中的-2价硫失去电子被氧化产生S，H2S作还原剂，则还原产物和氧化产物的物质的量之比为1∶2，C正确；由图中元素的化合价及物质类别可知，M为CuSO4，CuSO4溶液与H2S反应生成的盐N为CuS，S单质的氧化性较弱，S与Cu在加热条件下化合只能生成Cu2S，不能生成CuS，D错误。二、不同类别物质的转化与物质推断2.(2025·郑州模拟)已知M是一种常见酸的浓溶液，可使蔗糖变黑，Y是一种单质，构成Y的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍。它们之间的转化关系如图所示(反应条件及部分产物已略去)。下列说法正确的是()A.M与Y反应中，M起氧化作用B.金属钠着火可以用X扑灭C.将W气体通入石蕊溶液，溶液先变红后褪色D.工业上用水吸收Z制备M答案A解析由题中“M是一种常见酸的浓溶液，可使蔗糖变黑”判断M是浓H2SO4，“Y的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍”，Y为C，结合图中转化关系，推断出W为SO2，X为CO2或H2O，Z为SO3，据此分析解题。C与浓硫酸反应时，浓硫酸中的S从+6价变为SO2中的+4价，浓硫酸起氧化作用，A正确；钠可与CO2、H2O反应，金属钠着火应用干燥的沙土扑灭，B错误；将SO2气体通入石蕊溶液，溶液只变红并不褪色，C错误；工业上用98.3%的硫酸吸收SO3制备H2SO4，D错误。三、含硫物质的转化及机理分析3.(2025·北京丰台模拟)在光照条件下，空气中的二氧化硫在二氧化钛颗粒物表面发生催化氧化生成硫酸气溶胶，下列说法不正确的是()A.TiO2受到光激发产生的空穴(h+)带正电，能将H2O氧化成·OHB.SO2在TiO2颗粒物表面形成SO42-有多种途径，其中一种为SO2+2·OH=SOC.上述形成硫酸气溶胶的总反应为2SO2+O2+2H2O2SO42-+4HD.空气的湿度越大，硫酸气溶胶的形成速率越快答案D解析观察可知，TiO2受到光激发产生的空穴(h+)带正电，H2O中氧元素为-2价，具有还原性，空穴(h+)能将H2O氧化成·OH，A正确；从图中反应过程可以看出，SO2在TiO2颗粒物表面形成SO42-有多种途径，其中一种途径中·OH具有强氧化性，能将SO2氧化，根据得失电子守恒和原子守恒可得反应为SO2+2·OH=SO42-+2H+，B正确；由图中整个反应过程可知，二氧化硫、氧气和水在TiO2作催化剂、光照的条件下反应生成硫酸根离子和氢离子，总反应为2SO2+O2+2H2O2SO42-+4H+4.(2025·广东湛江模拟)某兴趣小组利用如图装置探究硫及其化合物的相互转化，下列说法正确的是()A.Ⅰ的试管内的反应，只体现Na2S2O3的还原性B.Ⅱ的试管内的石蕊溶液先变红后褪色，体现SO2的漂白性C.只有Ⅲ的试管中会出现浑浊现象D.Ⅳ中加入用盐酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀答案D解析Ⅰ的试管内的反应：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O，为歧化反应，体现Na2S2O3的还原性和氧化性，A不正确；SO2不能漂白酸碱指示剂，石蕊溶液会变红但不会褪色，B不正确；Ⅲ中可能发生反应：2Na2S+3SO2=3S↓+2Na2SO3，Ⅰ和Ⅲ的试管中，都会出现浑浊现象，C不正确；酸性KMnO4溶液可以将SO2氧化成SO42-，加入用盐酸酸化的氯化钡溶液，会产生白色沉淀，5.某小组同学设计实验实现几种价态硫元素的转化。可选用的实验药品如下：①Na2SO3溶液②浓硫酸③Na2S溶液④稀硫酸⑤酸性KMnO4溶液⑥品红溶液⑦铜片实验序号预期转化选择试剂(填序号)证明实现转化的现象ⅰS+4→ⅱ①③④淡黄色沉淀ⅲS+6→②⑥⑦(1)实验ⅰ选择的试剂是①和(填序号)，证明实现转化的现象是，该转化利用了Na2SO3的性。(2)实验ⅱ实现了价S向价S的转化。(3)实验ⅲ中发生反应的化学方程式是，证明实现转化的现象是。答案(1)⑤酸性KMnO4溶液褪色还原(2)+4、-20(3)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O将产生的气体通入品红溶液，品红溶液褪色1.(2025·陕晋青宁，11)某元素的单质及其化合物的转化关系如图。常温常压下G、J均为无色气体，J具有漂白性。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是()A.G、K均能与NaOH溶液反应B.H、N既具有氧化性也具有还原性C.M和N溶液中的离子种类相同D.1molG与足量的J反应，转移电子数为NA答案D解析根据G、J常温常压下为无色气体且J具有漂白性可知，J为SO2，则G为H2S，H为S，K为SO3，L为Na2SO4，N为Na2SO3，M为NaHSO3，H2S、SO3均能与NaOH溶液反应，A正确；S、Na2SO3中S均处于中间价态，二者既具有氧化性也具有还原性，B正确；NaHSO3、Na2SO3溶液中所含离子种类相同，均为Na+、H+、OH-、SO32-、HSO3-，C正确；H2S与SO2发生反应：2H2S+SO2=3S+2H2O，因此1molG与足量的J反应，转移电子数为2N2.(2021·辽宁，8)含S元素的某钠盐a能发生如图转化。下列说法错误的是()A.a可能为正盐，也可能为酸式盐B.c为不溶于盐酸的白色沉淀C.d为含极性键的非极性分子D.反应②中还可能生成淡黄色沉淀答案C解析由题干信息可知，盐a溶液与足量的稀盐酸反应产生刺激性气味气体d，d能使KMnO4溶液褪色，故d为SO2，则盐a为Na2SO3或者NaHSO3，也可能是Na2S2O3，盐a溶液与足量Cl2反应后生成SO42-，与BaCl2溶液反应得到沉淀c，故c为BaSO4，据此分析解题。由分析可知，a可能为正盐，也可能为酸式盐，A正确；c为BaSO4，故c为不溶于盐酸的白色沉淀，B正确；d为SO2，是含有极性键的极性分子，C错误；盐a为Na2SO3或者NaHSO3，也可能是Na2S2O3，Na2S2O3与稀盐酸可发生反应：Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S↓+SO2↑+H2O，故反应②中还可能生成淡黄色沉淀，3.(2021·山东，8)工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图，下列说法错误的是()A.吸收过程中有气体生成B.结晶后母液中含有NaHCO3C.气流干燥湿料时温度不宜过高D.中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3答案B解析制取NaHSO3需通入足量的SO2，发生反应：2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2，A正确；结晶后母液中含饱和NaHSO3和亚硫酸，没有NaHCO3，B错误；NaHSO3高温时易分解变质，所以气流干燥过程中温度不宜过高，C正确；中和过程中NaHSO3与Na2CO3会反应生成Na2SO3和NaHCO3，D正确。4.[2025·浙江6月选考，17(4)]有同学以Cu3FeS4为原料，设计如下转化方案：①步骤Ⅰ的化学方程式：。②步骤Ⅱ中，溶液E中铜元素全部转化为难溶性CuBr。气体X为(要求不引入其他新的元素)；溶液F中除K+、H+、Br-外，浓度最高的两种离子：(按浓度由高到低顺序)。答案①4Cu3FeS4+33O2+2H2SO4=12CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O②SO2SO42-解析②步骤Ⅱ中要将溶液E(含Cu2+等)中的铜元素全部转化为CuBr，且不引入新元素，结合反应中元素化合价变化，Cu2+被还原为Cu+(存在于CuBr中)，需要加入具有还原性的气体，所以气体X为SO2。溶液E中的Fe2(SO4)3与SO2发生反应：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，所以溶液F除含K+、H+、Br-外，浓度最高的两种离子为SO42-课时精练[分值：100分](1～10题，每小题7分)1.硫循环对动植物和人类的生存意义重大，硫元素在自然界中的部分循环示意图如图，已知甲和乙分别表示两种氧化物。下列说法正确的是()A.硫元素在自然界中只能以化合态的形式存在B.反应1中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2C.乙能使品红溶液褪色D.芒硝的化学式为Na2SO3·10H2O答案B解析硫元素在自然界中以游离态和化合态的形式存在，A错误；反应1：2H2S+H2SO3=3H2O+3S↓，H2S为还原剂，H2SO3为氧化剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，B正确；乙能与水反应生成硫酸，为三氧化硫，三氧化硫不能使品红褪色，C错误；芒硝的化学式为Na2SO4·10H2O，D错误。2.(2026·安徽高三开学考试)硫及其化合物在工业生产中应用广泛。SO2是常见的酸性氧化物，具有漂白性和还原性。二氧化硫与水反应生成亚硫酸(H2SO3，为二元弱酸)。在催化剂和加热条件下，SO2可与O2反应生成SO3。SO2通入NaOH溶液中，可生成Na2SO3或NaHSO3。Na2SO3与SO2均可使酸性高锰酸钾溶液褪色，Na2SO3固体在空气中易被氧化为Na2SO4。下列有关反应的化学方程式或离子方程式错误的是()A.SO2在加热条件下被催化氧化成SO3：2SO2+O22SO3B.SO2与过量NaOH溶液反应：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2OC.Na2SO3使酸性高锰酸钾溶液褪色：5SO32-+2MnO4-+3H2O=5SOD.Na2SO3固体在空气中被氧化为Na2SO4：2Na2SO3+O2=2Na2SO4答案C解析SO2在加热条件下被催化氧化成SO3，化学方程式为2SO2+O22SO3，A正确；SO2与过量NaOH溶液反应生成亚硫酸钠和水，化学方程式为SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，B正确；在酸性条件下，MnO4-被还原为Mn2+，SO32-被氧化为SO42-，酸性条件不存在OH-，离子方程式为5SO32-+2MnO4-+6H+=5SO42-+2Mn2++3H2O，C错误；Na2SO3中+4价S不稳定，易被氧化为Na2SO4，化学方程式为2Na2SO3.部分含硫物质的“价—类”关系如图所示。下列叙述错误的是()A.一定条件下，能实现a→b→c→d的转化B.a和c反应中，氧化产物、还原产物的质量之比为2∶1C.具有漂白性的c能使品红、石蕊溶液褪色D.利用b和e可以制备大苏打(Na2S2O3)答案C解析一定条件下，能实现H2S→S→SO2→H2SO4的转化，例如，H2SSSO2H2SO4，A项正确；H2S和SO2反应的化学方程式为2H2S+SO2=S(还原产物)+2S(氧化产物)+2H2O，氧化产物、还原产物的质量之比为2∶1，B项正确；SO2不能漂白石蕊溶液，即向石蕊溶液中通入二氧化硫，溶液只变红色不褪色，C项错误；Na2SO3和S反应生成Na2S2O3，化学方程式为Na2SO3+SNa2S2O3，D项正确。4.几种含硫物质的转化如图(部分反应条件略去)，下列说法错误的是()A.①中试剂a可以是CuB.②中需要确保NaOH溶液足量C.③中将S换为Cl2，氧化产物为Na2SO4D.反应④中生成的S既是氧化产物，也是还原产物答案D解析Cu与浓H2SO4在加热条件下发生氧化还原反应，生成硫酸铜、二氧化硫和水，A正确；将S换为Cl2，Na2SO3被氧化生成Na2SO4，C正确；反应④中Na2S2O3在酸性条件下发生歧化反应，生成S和SO2，S是还原产物，D错误。5.实验室进行含硫化合物性质探究的装置(夹持装置省略)如图所示，分液漏斗①中盛有浓硫酸，将其逐滴加入盛有固体的试管②中。下列说法正确的是()A.若②中为Na2SO3固体，③中盛石蕊溶液，则③中溶液先变红后褪色B.若②中为蔗糖，③中盛有溴水，能说明浓硫酸具有脱水性和强氧化性C.若②中为Na2SO3固体，③中盛有氯化钡溶液，则③中生成白色沉淀D.若②中为铜单质，③中盛有硫化氢水溶液，则③中生成黄色沉淀答案B解析若②中为Na2SO3固体，浓硫酸与Na2SO3反应生成SO2，SO2通入石蕊溶液会使溶液变红，但SO2不能漂白指示剂，因此不会褪色，SO2也不能与BaCl2溶液反应，A、C错误；浓硫酸具有脱水性，蔗糖脱水炭化，生成的C被浓硫酸氧化生成CO2，浓H2SO4被还原为SO2，SO2使溴水褪色，因此证明浓硫酸具有脱水性和强氧化性，B正确；Cu与浓硫酸在加热的条件下反应生成SO2，常温下不反应，D错误。6.实验小组研究不同价态硫元素之间的转化，装置如图。下列说法正确的是()A.①处未生成蓝色固体，证明浓硫酸没有被还原B.②处棉花褪色，证明SO2具有漂白性C.③处淡黄色粉末变白，证明SO2具有氧化性D.④处产生淡黄色沉淀，证明S2-被氧化答案D解析①处浓硫酸与铜片反应生成二氧化硫，说明浓硫酸被还原，故A错误；②处棉花褪色，是因为二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，证明SO2具有还原性，故B错误；③处淡黄色粉末变白，是因为过氧化钠和二氧化硫反应生成硫酸钠，证明SO2具有还原性，故C错误；④处产生淡黄色沉淀，是二氧化硫和硫离子反应生成的硫单质，硫化钠中硫元素化合价升高，证明S2-被氧化，故D正确。7.红树林沉积物主要由黄铁矿(FeS2)和硫酸盐组成。红树林沉积物中微生物驱动的硫循环过程如图。已知：在有氧层，有机物通过微生物有氧呼吸来分解；在无氧层，有机物通过微生物驱动硫酸盐发生还原反应来分解。下列叙述错误的是()A.海洋中S元素的主要存在形式为SB.过程①中，还原剂和氧化剂的物质的量之比为3∶1C.过程②中，Fe3+与HS-的反应为2Fe3++2HS-=FeS2+Fe2++2H+D.循环过程中，随沉积物深度增加，硫元素可被还原至更低价态答案B解析过程①中，S单质转化为SO42-失去6个电子，S单质转化为HS-或S2-得到2个电子，则根据得失电子守恒可知，还原剂和氧化剂的物质的量之比为1∶3，B错误；过程②中，Fe3+与HS-反应生成FeS2，铁元素得电子化合价降低，硫元素失电子化合价升高，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得离子方程式为2Fe3++2HS-=FeS2+Fe2++2H+，C正确；根据图示，随沉积物深度增加，SO42-转化为有机S，S单质转化为HS-或S2-，并与Fe3+反应转化为8.干法氧化铁脱硫除去大气污染物H2S的原理如图所示。下列说法不正确的是()A.Fe2O3·H2O为该反应的催化剂B.脱硫反应为3H2S+Fe2O3·H2O=Fe2S3·H2O+3H2OC.再生过程中，硫元素被还原D.总反应为2H2S+O22S↓+2H2O答案C解析根据题图可知，Fe2O3·H2O先参与反应后又生成，为该反应的催化剂，A正确；根据题图可知，脱硫过程中H2S和Fe2O3·H2O反应生成Fe2S3·H2O和H2O，B正确；再生过程中，Fe2S3·H2O转化为S单质，硫元素的化合价升高，被氧化，C错误；根据转化关系可知，总反应为2H2S+O22S↓+2H2O，D正确。9.利用空气催化氧化法除掉电石渣浆(含CaO)上清液中的S2-，制取石膏(CaSO4·2H2O)的过程如图。下列说法错误的是()A.CaSO4·2H2O属于盐类和纯净物B.过程Ⅱ中，反应的离子方程式为4MnO32-+2S2-+9H2O=S2O32-+4Mn(OH)C.过程Ⅰ后溶液碱性增强D.将10L上清液中的S2-(S2-浓度为480mg·L-1)转化为SO42-，理论上共需要答案C解析根据转化关系图，过程Ⅱ中S2-与MnO32-生成S2O32-和Mn(OH)2，根据氧化还原反应得失电子守恒和元素守恒，反应的离子方程式为4MnO32-+2S2-+9H2O=S2O32-+4Mn(OH)2↓+10OH-，故B正确；分析可知过程Ⅰ中发生反应：2Mn(OH)2+O2+4OH-=2MnO32-+4H2O，溶液的pH减小，溶液碱性减弱，故C错误；10L上清液中的S2-的物质的量为10×480×10-3g32g·mol-1=0.15mol，根据物质转化过程可知，S2-转化为S2O32-过程中需要消耗氧气，S2O32-转化为SO42-也需要消耗氧气，在转化过程中，硫元素的化合价由-2价变成+6价，S2-共失去0.15mol×8=1.210.利用金属矿渣(含有FeS2、SiO2及Cu2O)制备(NH4)2Fe(SO4)2晶体的流程如下。已知：SiO2不与稀硫酸反应；Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。下列说法不正确的是()A.“煅烧”过程中FeS2转化为Fe2O3的反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2B.若“酸浸”后溶液中无Fe2+，说明“煅烧”过程中Cu2O全部转化为CuOC.“还原”得到溶液中的离子主要有Fe2+、SOD.“过滤”后滤渣的成分为SiO2及铁屑答案D解析矿渣在空气中煅烧时，FeS2与空气中的氧气在高温条件下反应生成Fe2O3和SO2，Cu2O与空气中的氧气在高温条件下反应转化为CuO；向煅烧渣中加入稀硫酸酸浸，金属氧化物溶于稀硫酸转化为可溶的硫酸盐，二氧化硅与稀硫酸不反应；向酸浸液中加入过量铁屑，硫酸铁溶液与铁反应生成硫酸亚铁、硫酸铜溶液与铁反应生成硫酸亚铁和铜，过滤得到含有二氧化硅、铁屑、铜的滤渣和硫酸亚铁溶液；硫酸亚铁溶液经多步转化制得硫酸亚铁铵。由分析可知，煅烧时，FeS2与空气中的氧气在高温条件下反应生成氧化铁和二氧化硫，反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，故A正确；如果煅烧过程中Cu2O没有全部转化为CuO，与酸反应之后会有单质铜生成，铜会与铁离子反应生成亚铁离子，如果没有亚铁离子，则说明煅烧过程中Cu2O全部转化为CuO，故B正确；由分析可知，还原所得溶液为硫酸亚铁溶液，所以溶液中的离子主要为Fe2+和SO42-，故C正确；由分析可知，过滤得到的滤渣的成分为二氧化硅、铁屑、铜，故D11.(18分)以黄铁矿(主要成分为FeS2，还有少量CuS、SiO2)为原料，制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下：(1)焙烧后得到的固体主要成分为Fe2O3，焙烧过程主要反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。(2)焙烧产生的SO2会污染环境，可用足量氨水吸收，写出反应的离子方程式：