第40讲　硫酸　含硫物质间的转化

第40讲硫酸含硫物质间的转化复习要求1.掌握硫酸的主要性质及应用；2.知道常见硫酸盐及SO42-的检验；3.认识硫及其化合物的多样性，考点一硫酸硫酸根离子的检验【知识梳理】1.硫酸的物理性质H2SO4是无色液体，能与水以任意比互溶，密度较大，98.3%浓硫酸密度为1.84g·mL－1，浓硫酸稀释时放出大量的热。小题对点过(1)如何用最简单方法区别两瓶体积相同的无色液体(浓、稀)硫酸__________________________。

(2)简述浓硫酸稀释操作:_______________________________。

答案(1)方法一:用手掂量一下，质量较大者为浓硫酸；方法二:用滴管分别吸取两种液体少许，沿试管内壁滴入盛少量水的试管中，放出热量较多的是浓硫酸(2)将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌2.浓硫酸的三大特性小题对点过下列有关硫酸的实验或用途中用了硫酸的哪些性质?(1)用浓硫酸作干燥剂干燥CO、SO2、Cl2等气体:________________。

(2)用浓硫酸与NaCl(s)反应制取HCl:________________。

(3)用铝或铁制容器贮存或运输浓硫酸:________________。

(4)实验室用硫酸与亚硫酸钠制取SO2:________________。

(5)实验室用铜与浓硫酸反应制取SO2:________________。

(6)实验室用甲酸与浓硫酸作用制取CO:HCOOHCO↑＋H2O:________________。

(7)浓硫酸与蔗糖制取“黑面包”的实验:________________。

答案(1)浓硫酸的吸水性(2)沸点高(3)浓硫酸的强氧化性(4)硫酸的强酸性(5)浓硫酸的酸性、强氧化性(6)浓硫酸的脱水性(7)浓硫酸的脱水性、强氧化性3.硫酸的工业制法小题对点过完成相关反应的化学方程式:①SO2的获取:________________、

________________。

②SO2转化为SO3:________________。

③SO3的吸收和硫酸的生成:________________。

(2)用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用水的原因:________________。

答案①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2S＋O2SO2②2SO2＋O22SO3③SO3＋H2O===H2SO4(2)用水吸收SO3反应会放出大量的热，易产生大量酸雾，吸收效率低4.硫酸根离子的检验(1)检验SO42-的正确操作方法取清液有无白色沉淀产生(判断有无SO42-)。(2)先加稀盐酸的目的是排除CO32-、SO32-、Ag＋等离子的干扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生。整个过程中可能发生反应的离子方程式:CO32-＋2H＋===CO2↑＋H2O、SO32-＋2H＋===SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2小题对点过判断正误。(1)先加Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀，再加盐酸，白色沉淀不溶解则原溶液中含有SO42-。((2)先加Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀，再加稀硝酸，白色沉淀不溶解则原溶液中含有SO42-。((3)先用盐酸酸化无明显现象，再加BaCl2溶液，若有白色沉淀则原溶液中含有SO42-。((4)先用硝酸酸化无明显现象，再加BaCl2溶液，若有白色沉淀则原溶液中含有SO42-。(答案(1)×(2)×(3)√(4)×【知能通关】(一)SO41.有一瓶Na2SO3溶液，试设计实验探究Na2SO3是否被氧化。取样品溶液于试管中，滴加足量稀盐酸酸化。(1)________________，则Na2SO3未被氧化。

(2)________________，则Na2SO3被氧化。

答案(1)加入BaCl2溶液，未产生白色沉淀(2)加入BaCl2溶液，产生白色沉淀(二)浓硫酸与金属反应的实验探究根据下列实验装置及现象解答2~3题:①②铜丝表面无明显现象；铁丝表面迅速变黑，之后无明显现象铜丝或铁丝逐渐溶解，产生大量气体，品红溶液褪色2.下列说法正确的是()A.常温下不能用铁制容器盛放浓硫酸，可用铜制容器盛放浓硫酸B.②中铜丝或铁丝均有剩余时，产生气体的物质的量相等C.依据②，可推断出铜和铁与浓硫酸在加热条件下反应可生成SO2D.①②中现象的差异仅是由于温度改变了化学反应速率答案C解析常温下铁遇冷浓硫酸发生钝化，可以用铁制容器盛放浓硫酸，故A错误；随着反应的进行浓硫酸的浓度逐渐降低，Cu与稀硫酸不反应，而Fe能与稀硫酸反应生成氢气，则②中铜丝或铁丝均有剩余时，产生气体的物质的量不可能相等，故B错误；②中在加热条件下，铜丝或铁丝逐渐溶解，产生大量气体，品红溶液褪色，说明反应中生成SO2，故C正确。3.若实验②选用铁丝，发现铁丝完全溶解，并产生大量的气体X。该兴趣小组的同学猜测气体X的成分如下:(1)甲同学认为气体X为SO2。(2)乙同学认为气体X为H2。(3)丙同学认为气体X为________________。

猜测含有H2的理由是_______________________________。

答案H2和SO2的混合气体随着反应的进行，硫酸的浓度变小，铁与稀硫酸反应生成氢气考点二含硫物质的转化及其应用【知识梳理】1.硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系2.相同价态硫的化合物之间的转化关系(1)＋4价硫的化合物之间的转化小题对点过按要求书写上图中序号对应离子(或化学)方程式①________________；

②________________；

③________________；

④________________。

答案①HSO3-＋H＋===SO2↑＋H②HSO3-＋OH－===SO32-③2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O④SO32-＋SO2＋H2O===(2)－2价硫的化合物之间的转化氢硫酸(H2S)是二元酸，与酸式盐(NaHS)、正盐(Na2S)之间的转化关系，跟H2SO3、亚硫酸氢盐、亚硫酸盐之间的转化关系相似。小题对点过按要求书写下列反应的离子方程式。(1)硫氢化钠(NaHS)与NaOH反应:_______________________________。

(2)NaHS与HCl反应:________________。

答案(1)HS－＋OH－===H2O＋S2－(2)HS－＋H＋===H2S↑3.不同价态含硫物质的转化含硫物质的连续氧化小题对点过用化学方程式实现上图标有序号的转化。①________________；

②________________；

③________________；

④________________。

答案①2H2S＋O2(不足)2S＋2H2O②2H2S＋3O2(足量)2SO2＋2H2O③2H2S＋SO2===3S＋2H2O④Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋H2O【知能通关】(一)硫及其化合物的“价—类”二维图1.在学习了硫的转化后，某学生绘制了如图转化关系。(1)写出指定物质的化学式:A________，B________，D________。

(2)写出“H2SO4→C”的化学方程式:_______________________________(写一个即可)。

(3)写出A与SO2相互转化的化学方程式:_______________________________。

(4)写出一个由SO2直接生成H2SO4的化学方程式:_______________________________。

答案(1)SO3H2SH2SO3(2)H2SO4＋Na2CO3===Na2SO4＋CO2↑＋H2O(合理即可)(3)2SO2＋O22SO3(4)SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr(合理即可)解析(1)A中S元素为＋6价且可以转化为H2SO4，又可以和二氧化硫相互转化，因此A为SO3；B中硫元素为－2价且为气态氢化物，因此B为H2S；D中S元素为＋4价，且是酸，故D为H2SO3。(2)C中S元素为＋6价，且由H2SO4制得，则“H2SO4→C”的化学方程式可为H2SO4＋Na2CO3===Na2SO4＋CO2↑＋H2O。(3)SO3与SO2相互转化的化学方程式为2SO2＋O22SO3。(二)重要含硫物质的相互转化2.已知X、Y都为有刺激性气味的气体，且几种物质间有以下转化关系，部分产物未标出。回答下列问题:(1)写出下列各物质的化学式:X________、Y________、A________、B________、C________。

(2)反应①的化学方程式为________________。

反应②的离子方程式为________________。

答案(1)Cl2SO2HClH2SO4FeCl3(2)Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO42Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO42-＋解析A与硝酸酸化的AgNO3溶液反应产生白色沉淀，A中含Cl－；B与盐酸酸化的BaCl2溶液反应产生白色沉淀，B中含SO42-；又根据X、Y均为有刺激性气味的气体，且X能与Fe反应，则X为Cl2，Y为SO2，A为HCl，B为H2SO4，C为FeCl(三)含硫物质之间转化的微观探析3.含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品，该工艺流程如图所示，下列叙述不正确的是()A.该过程中可得到化工产品H2SO4B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2C.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和SD.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4答案C解析根据工艺流程图可知，该工艺中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4，该工艺不仅吸收了二氧化硫，还得到了化工产品硫酸，A、B、D正确；该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫，C错误。(四)实验探究重要含硫物质之间的相互转化4.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＋4ⅱ①③④淡黄色沉淀ⅲS＋6②⑥⑦(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和－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▶我的收获知识建构感悟笔记1.方法规律:

2.盲点误区:

体验真题感知高考1.下列叙述不正确的是()A.(2024·河北卷)待测液中滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀，则待测液含有SOB.(2024·贵州卷)向BaCl2溶液中先通入适量SO2，无明显现象，再加入稀HNO3，有白色沉淀生成，则稀HNO3有氧化性C.(2023·浙江1月选考)工业上煅烧黄铁矿(FeS2)生产SO2D.(2023·广东卷)将浓硫酸加入蔗糖中形成多孔炭，是因为浓硫酸具有氧化性和脱水性答案A2.(2025·陕晋青宁卷)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含SO42-，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23.(2024·北京卷)硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如下。下列说法不正确的是()A.Ⅰ的化学方程式:3FeS2＋8O2Fe3O4＋6SO2B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO2平衡转化率C.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生D.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收答案B解析由题图知，Ⅰ中黄铁矿和空气中的O2在加热条件下反应生成SO2和Fe3O4，反应的化学方程式为3FeS2＋8O2Fe3O4＋6SO2，A正确；2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是熵减的放热反应，高压、低温有利于平衡正向移动，Ⅱ中采用400~500℃、催化剂，均是为了提高反应速率，常压则是为了兼顾生产成本，故Ⅱ中的反应条件并不是为了提高SO2平衡转化率，B错误；若将黄铁矿换成硫黄，则无Fe3O4产生，即可以减少废渣的产生，C正确；生产过程中产生的SO2、SO3尾气均为酸性气体，可用碱液吸收，D正确。4.(2021·山东卷)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解析根据工艺流程逆向分析可知，以二氧化硫和纯碱为原料，得到结晶成分为NaHSO3，则母液为饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸，溶液呈酸性，所以加入纯碱进行中和，涉及的反应为:H2SO3＋2Na2CO3===Na2SO3＋2NaHCO3，NaHSO3＋Na2CO3===Na2SO3＋NaHCO3，所以调节pH为8进行中和后得到Na2SO3和NaHCO3，通入二氧化硫气体进行混合吸收，此时吸收过程中发生反应为:Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3↓，SO2＋NaHCO3===CO2＋NaHSO3↓，此时会析出大量NaHSO3晶体，经过离心分离，将得到的湿料再进行气流干燥，最终得到NaHSO3产品，据此分析解答。A.根据上述分析可知，吸收过程中有二氧化碳生成，A正确；B.结晶后母液中含饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸，没有NaHCO3，假设产物中存在NaHCO3，则其会与生成的NaHSO3发生反应，且NaHCO3溶解度较低，若其残留于母液中，会使晶体不纯，假设不成立，B错误；C.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；D.结合上述分析可知，中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3，D正确。5.(2020·浙江7月选考)某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验，如图。实验中观察到的现象有:蒸馏烧瓶内有白雾，烧杯中出现白色沉淀。请回答:(1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是_______________________________。

(2)烧杯中出现白色沉淀的原因是_______________________________。

答案(1)浓硫酸吸水放热导致HCl挥发(2)HCl气体会将H2SO4带出，与Ba(NO3)2作用生成BaSO41.高考热点:

2.新考法新角度:

分层训练提升考能基础落实1.如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法不正确的是()A.海水中的硫元素主要以S2－形式存在B.煤中含有硫元素，燃煤中加入生石灰可脱硫C.单质硫具有弱氧化性，和变价金属反应，通常将金属氧化成低价态D.硫化氢溶于水得到氢硫酸，氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应答案A2.(2025·武汉高三模拟)硫酸钙用途广泛，下列说法不正确的是()A.CaSO4·2H2O俗名:熟石膏B.CaSO4属于强电解质C.CaSO4中既含离子键又含共价键D.石膏可用来调节水泥硬化速度答案A解析CaSO4·2H2O俗名:生石膏，A错误；CaSO4是盐，属于强电解质，B正确；水泥具有水硬性，石膏可用来调节水泥硬化速度，D正确。3.(2025·泰安肥城高三月考)硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是()A.硫在过量的氧气中燃烧直接生成YB.将X通入BaCl2溶液中有白色沉淀生成C.M的无水固体粉末显蓝色D.N与Z反应可生成X答案D解析硫燃烧只能得到SO2，A项错误；盐酸的酸性大于亚硫酸的酸性，故SO2不与BaCl2溶液反应，B项错误；无水CuSO4为白色，C项错误；Na2S2O3与H2SO4反应生成SO2、S、H2O、Na2SO4，D项正确。4.(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。下列关于该过程的分析不正确的是()A.过程①白色固体变黑，主要体现了浓硫酸的脱水性B.过程②固体体积膨胀，与产生的大量气体有关C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体，体现了浓硫酸的酸性D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂答案C解析A.浓硫酸具有脱水性，能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除，蔗糖中加入浓硫酸，白色固体变黑，体现浓硫酸的脱水性，A项正确；B.浓硫酸脱水过程中释放大量热，此时发生反应C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，产生大量气体，使固体体积膨胀，B项正确；C.结合选项B可知，浓硫酸脱水过程中生成的SO2能使品红溶液褪色，体现浓硫酸的强氧化性，C项错误；D.该过程中，蔗糖发生化学反应，发生了化学键的断裂，D项正确。5.下列过程中，最终的白色沉淀物不一定是BaSO4的是()A.Fe(NO3)2溶液白色沉淀B.Ba(NO3)2溶液白色沉淀C.无色溶液白色沉淀D.无色溶液无色溶液白色沉淀答案C解析A项，二氧化硫被硝酸氧化为硫酸，加氯化钡一定生成硫酸钡沉淀；B项，亚硫酸根离子被硝酸氧化为硫酸根离子，沉淀也是硫酸钡；C项，所得沉淀可能是氯化银；D项，先加过量盐酸无明显现象，再加氯化钡产生的白色沉淀一定是硫酸钡。6.化学小组用如图装置探究铜与浓硫酸的反应，过程中观察到，试管内壁有淡黄色固体，液面上方铜丝变黑，溶液中有白色(灰白色)固体生成。将铜丝抽至脱离溶液，继续加热，保持沸腾状态，淡黄色固体消失。将变黑的铜丝置于稀硫酸中，黑色物质不溶解。下列说法错误的是()A.实验过程中观察到石蕊溶液变红后不褪色B.试管中白色(灰白色)固体为无水硫酸铜C.铜丝上的黑色物质为氧化铜D.淡黄色固体消失的原因是硫酸蒸气将固体硫氧化答案C解析反应生成的SO2能使石蕊溶液变红但不能使石蕊溶液褪色，A正确；浓硫酸具有吸水性，所以白色固体是无水CuSO4，B正确；CuO能溶于稀硫酸，而黑色固体不溶于稀硫酸，所以黑色物体不是CuO，C错误；淡黄色固体是S，浓硫酸具有强氧化性能将S氧化为SO2，D正确。7.如图所示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，化合物D是重要的工业原料。(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式:_______________________________。

(2)写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式:_______________________________。

(3)写出一个由D生成B的化学方程式:_______________________________。

(4)将5mL0.10mol·L－1E溶液与10mL0.10mol·L－1NaOH溶液混合。①写出反应的离子方程式:_______________________________；

②反应后溶液的pH________7(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_________________________________；③加热反应后的溶液，其pH________(填“增大”“不变”或“减小”)，理由是_________________________________。答案(1)H2＋SH2S(2)H2SO3＋2H2S===3S↓＋3H2O(3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O[或Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O](4)①H2SO3＋2OH－===SO32-＋2H2O②大于Na2SO3溶液中S③增大升高温度促进Na2SO3溶液的水解解析常见的固态单质除了金属之外还有B、C、Si、P、S、I2，而能在空气中反应生成气体化合物的只有C、S，由A在加热条件下可与氢气反应推测A是单质硫，从B、C的相对分子质量之比为4∶5，确定B是SO2，C是SO3，硫酸是重要的工业原料，则D是H2SO4，化合物E应为H2SO3。(4)①将5mL0.10mol·L－1E(H2SO3)溶液与10mL0.10mol·L－1NaOH溶液混合，二者恰好完全反应，所得溶液为Na2SO3溶液。②由于SO32-＋H2OHSO3-＋OH－，所以反应后溶液显碱性。能力提升8.浓硫酸分别与三种钠盐反应，现象如图。下列分析正确的是()A.对比①和②可以说明还原性:Br－>Cl－B.①和③相比可说明氧化性:Br2>SO2C.②中试管口白雾是HCl遇水蒸气所致，说明酸性:H2SO4>HClD.③中浓H2SO4被还原成SO2答案A解析A项，反应①生成的红棕色气体是溴蒸气，反应②白雾是氯化氢遇水形成的盐酸小液滴，说明浓硫酸能将溴离子氧化成溴单质，而不能将氯离子氧化成氯气；B项，反应③生成的是二氧化硫气体，是非氧化还原反应，而且亚硫酸钠与溴化钠不是同一类型的物质；C项，有HCl生成利用浓硫酸的难挥发性；D项，反应③生成的是二氧化硫气体，是非氧化还原反应。9.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。10.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称“保险粉”，可以用作染色工艺的还原剂，纸浆、肥皂等的漂白剂。Na2S2O4易溶于水，难溶于乙醇，在碱性介质中较稳定，在空气中易被氧化。回答下列问题:(1)Na2S2O4在潮湿空气中被氧化，生成的两种常见酸式盐是________(填化学式)。

(2)锌粉法制备Na2S2O4的工艺流程如图所示:①工业上常将锌块进行预处理得到锌粉－水悬浊液，其目的是_______________________________。

②步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为_______________________________。

③在步骤Ⅲ中得到的Na2S2O4固体要用乙醇洗涤，其优点是________________，

“后续处理”最终要加入少量的Na2CO3固体，其原因是________________。

(3)目前，我国普遍采用甲酸钠法生产连二亚硫酸钠，其原理是先将HCOONa和烧碱加入乙醇水溶液中，然后通入SO2发生反应，有CO2气体放出，总反应的离子方程式是________________。

答案(1)NaHSO3和NaHSO4(2)①增大锌粉与SO2接触的表面积，加快化学反应速率②Zn＋2SO2===ZnS2O4③减少Na2S2O4的溶解损失，易于干燥Na2CO3固体为碱性物质，“保险粉”在碱性介质中较