資源簡介

2025屆高三化學一輪專題復習講義（19）
專題四 元素及其化合物
4-4 非金屬及其化合物（二、硫及其重要化合物）（1課時，共3課時）
【復習目標】
1．掌握硫及其化合物的主要性質和應用。
2．掌握硫及其化合物的轉化關系
3．了解SO2 、H2SO4等物質對環境的影響。
【重點突破】
1．掌握硫及其化合物的轉化關系
2．理解硫及其化合物在化工流程中的應用及轉化條件
【真題簡析】
例題1．（2020江蘇）吸收工廠煙氣中的SO2，能有效減少SO2對空氣的污染。氨水、ZnO懸濁液吸收煙氣中SO2后經O2催化氧化，可得到硫酸鹽。已知：室溫下，ZnSO3微溶于水，Zn(HSO3)2易溶于水；溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物質的量分數隨pH的分布如圖-1所示。
（1）氨水吸收SO2。向氨水中通入少量SO2，主要反應的離子方程式為_____________；當通入SO2至溶液pH=6時，溶液中濃度最大的陰離子是__________（填化學式）。
（2）ZnO水懸濁液吸收SO2。向ZnO水懸濁液中勻速緩慢通入SO2，在開始吸收的40mim內，SO2吸收率、溶液pH均經歷了從幾乎不變到迅速降低的變化（見圖-2）。溶液pH幾乎不變階段，主要產物是____________（填化學式）；SO2吸收率迅速降低階段，主要反應的離子方程式為__________________________________。
（3）O2催化氧化。其他條件相同時，調節吸收SO2得到溶液的pH在4.5~6.5范圍內，pH越低SO42-生成速率越大，其主要原因是____________；隨著氧化的進行，溶液的pH將__________（填“增大”、“減小”或“不變”）。
解析：（1）向氨水中通入少量SO2時，SO2與氨水反應生成亞硫酸銨，反應的離子方程式為2NH3+H2O+SO2=2NH4++SO32-（或2NH3·H2O +SO2=2NH4++ SO32-+H2O）；根據圖-1所示，pH=6時，溶液中不含有亞硫酸，僅含有HSO3-和SO32-，根據微粒物質的量分數曲線可以看出溶液中陰離子濃度最大的是HSO3-；（2）反應開始時，懸濁液中的ZnO大量吸收SO2，生成微溶于水的ZnSO3，此時溶液pH幾乎不變；一旦ZnO完全反應生成ZnSO3后，ZnSO3繼續吸收SO2生成易溶于水的Zn(HSO3)2，此時溶液pH逐漸變小，SO2的吸收率逐漸降低，這一過程的離子方程式為ZnSO3+SO2+H2O=Zn2++2 HSO3-（或ZnO+2SO2+H2O=Zn2++2 HSO3-）（3）pH值大于6.5時，SO2以微溶物ZnSO3形式存在，使SO2不利于與O2接觸，反應速率慢；pH降低，SO2主要以HSO3-形式溶于水中，與O2充分接觸。因而pH降低，SO42-生成速率增大；隨著反應的不斷進行，大量的HSO3-反應生成SO42-，反應的離子方程式為2HSO3-+O2=2SO42-+2H+，隨著反應的不斷進行，有大量的氫離子生成，導致氫離子濃度增大，溶液pH減小。
答案：
（1）2NH3+H2O+SO2===2NH4++ SO32-或2NH3·H2O+SO2===2 NH4++ SO32-+H2O
HSO3-
（2）ZnSO3
ZnSO3+SO2+H2O===Zn2++2 HSO3-或ZnO+2SO2+H2O===Zn2++2 HSO3-
（3）隨著pH降低，HSO濃度增大 減小
小結：向氨水中通入少量的SO2，反應生成亞硫酸銨，結合圖像分析pH=6時溶液中濃度最大的陰離子；通過分析ZnO吸收SO2后產物的溶解性判斷吸收率變化的原因；通過分析HSO3-與氧氣反應的生成物，分析溶液pH的變化情況。
【知識整合】
（1）理清知識主線
H2 → →O2→O3(H2O4)
（2）形成網絡構建
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（3）價類二維圖的構建
【體系再構】
【隨堂反饋】
基礎訓練
1．下列制取SO2、驗證其漂白性、收集并進行尾氣處理的裝置和原理能達到實驗目的的是
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2．根據SO2通入不同溶液中的實驗現象,所得結論不正確的是
選項 溶液 現象 結論
A 含HCl、BaCl2的FeCl3溶液 產生白色沉淀 SO2有還原性
B H2S溶液 產生黃色沉淀 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 產生膠狀沉淀 酸性:H2SO3>H2SiO3
3．室溫下，通過實驗探究亞硫酸鹽的性質。
已知：Ka1(H2SO3)＝1.54×10－2、Ka2(H2SO3)＝1.02×10－7
實驗 實驗操作和現象
1 向 10mL1.0mol·L－1NaOH 溶液通入 112mL（標準狀況）SO2
2 向 10mL1.0mol·L－1NaOH 溶液通入 SO2 至溶液 pH＝7
3 向 10mL1.0mol·L－1NaOH 溶液通入 224mL（標準狀況）SO2
4 向實驗 3 所得溶液中加入少量的 1.0mol·L－1Ba(OH)2 溶液
下列說法正確的是
A．實驗1得到的溶液中有 c(SO)+c(OH-)===c(H2SO3)+ c(H+)
B．實驗2得到的溶液中有c(HSO)＜c(SO)
C．實驗 3 得到的溶液中有c(Na+)＜c(H+)+ c(HSO)+2c(H2SO3)
D．實驗 4 中反應的離子方程式為HSO + OH-+ Ba2+===BaSO3↓+H2O
4．過氧化氫(H2O2)是重要的化工產品，廣泛應用于綠色化學合成、醫療消毒等領域?；卮鹣铝袉栴}：
（1）已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) △H1＝－286 kJ·mol 1
H2(g)＋O2(g) ===H2O2(l) △H2＝－188 kJ·mol 1
過氧化氫分解反應2H2O2(l) ===2H2O(l)＋O2(g)的△H＝______kJ·mol 1。不同溫度下過氧化氫分解反應的平衡常數K(313K)_____K(298K) （填大于、小于或等于）。
（2）100℃時，在不同金屬離子存在下，純過氧化氫24 h的分解率見下表：
離子 加入量(mg·L 1) 分解率% 離子 加入量(mg·L 1) 分解率％
無 0 2 Fe3＋ 1.0 15
Al3＋ 10 2 Cu2＋ 0.1 86
Zn2＋ 10 10 Cr3＋ 0.1 96
由上表數據可知，能使過氧化氫分解反應活化能降低最多的離子是_______。貯運過氧化氫時，可選用的容器材質為_________（填標號）。
A．不銹鋼 B．純鋁 C．黃銅 D．鑄鐵
（3）過氧化氫的Ka1＝2.24×10-12，H2O2的酸性________H2O（填大于、小于或等于）。研究表明，過氧化氫溶液中HO2-的濃度越大，過氧化氫的分解速率越快。常溫下，不同濃度的過氧化氫分解率與pH的關系如圖所示。一定濃度的過氧化氫，pH增大分解率增大的原因是___________________；相同pH下，過氧化氫濃度越大分解率越低的原因是__________________________________________。
拓展訓練
5．焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛。回答下列問題：
（1）生產Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經結晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式 。
（2）利用煙道氣中的SO2生產Na2S2O5的工藝為：
①pH=4.1時，Ⅰ中為__________溶液（寫化學式）。
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，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應式為__________________________。電解后，________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結晶脫水，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 mol·L 1的碘標準液滴定至終點，消耗10.00 mL。滴定反應的離子方程式為 ，該樣品中Na2S2O5的殘留量為____________g·L 1（以SO2計）。
【鞏固練習答案】
1．B 2．C 3．C
4．（1）－196 小于 （2）Cr3＋ B
（3）大于 pH升高，c(HO2-)增大，分解速率加快
H2O2濃度越大，其電離度越小，分解率越小
5．（1）2NaHSO3===Na2S2O5+H2O
（2）①NaHSO3 ②得到NaHSO3過飽和溶液
（3）2H2O－4e－===4H++O2↑ a
（4）S2O52-+2I2+3H2O===2SO42-+4I－+6H+ 0.128
【課后作業】
1．以黃鐵礦（主要成分為FeS2）為原料生產硫酸的工藝流程圖如下，在沸騰爐中發生的主要反應為：FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。
下列有關說法錯誤的是
A．在吸收塔中可將加入的濃H2SO4改為水
B．接觸室中運用熱交換技術可充分利用能源
C．粉碎黃鐵礦可以提高原料的利用率
D．從沸騰爐中排出的礦渣可供煉鐵
2．下列四套裝置用于實驗室制二氧化硫并回收硫酸銅的實驗,其中不能達到實驗目的的是
3．（2022·徐州打靶卷）通過如下實驗進行濃硫酸性質的探究。
步驟Ⅰ：取2 g蔗糖放入大試管中，加入2～3滴水，向試管中再加入約3 mL濃硫酸，迅速攪拌，然后塞緊帶玻璃導管的橡皮塞，觀察現象。
步驟Ⅱ：將玻璃導管的另一端插入盛有品紅溶液的試管中，觀察現象。
下列說法錯誤的是
A．步驟Ⅰ中加入少量水的目的利用了濃硫酸遇水放熱的性質
B．步驟Ⅱ中品紅溶液褪色體現了SO2的漂白性
C．蔗糖變黑說明濃硫酸可使有機化合物炭化，有脫水性
D．如圖是一種碳單質的晶胞結構，每個C原子周圍最近的C原子為12個
4．（2022·七市二模）下列有關H2S、SO2、SO、SO的說法正確的是
A．H2S的穩定性比H2O的強
B．SO2與H2S反應體現SO2的還原性
C．SO的空間結構為平面三角形
D．SO中S原子軌道雜化類型為sp3
5．（2022·南師附中）下列硫及其化合物的性質與用途具有對應關系的是
A．S有氧化性，可用于生產SO2　　　
B．Na2SO3溶液顯堿性，可用于吸收少量SO2
C．硫單質呈黃色，可用作橡膠硫化劑　
D．濃硫酸有脫水性，可用作氧氣干燥劑
6．Y 形管是一種特殊的儀器，與其他儀器組合可以進行某些實驗探究。利用如圖裝置可以探究SO2與BaCl2反應生成BaSO3沉淀的條件。下列判斷正確的是
A．玻璃管的作用是連通大氣，使空氣中的氧氣進入廣口瓶，參與反應
B．c、d兩根導管都必須插入BaCl2溶液中，保證氣體與 Ba2+充分接觸
C．Y 形管乙中產生的為氧化性氣體，將BaSO3氧化為BaSO4沉淀
D．e、f兩管中的試劑可以分別是濃氨水和 NaOH 固體
7．以黃鐵礦（主要成分為FeS2）為原料生產硫酸，應資源化綜合利用產出的爐渣（主要含Fe2O3）和尾氣，減輕對環境的污染。
（1）鍛燒黃鐵礦的化學方程式為________。
（2）將尾氣凈化所得SO2，邊攪拌邊通入NaOH溶液中制備NaHSO3溶液。溶液中H2SO3、HSO、SO隨pH的分布如題圖所示，要得到較為純凈的 NaHSO3溶液，應采取的實驗操作為________。
（3）焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)與強酸反應放出SO2，加熱NaHSO3溶液可制備焦亞硫酸鈉，所得產品中可能含有Na2SO4。檢驗產品中是否含有SO的操作為________。
（4）爐渣中的Fe2O3可制備還原鐵粉。還原鐵粉純度可通過下列方法測定：稱取0.2800g樣品，溶于過量稀硫酸，平行三次用標準K2Cr2O7溶液滴定所得溶液中的Fe2＋，平均消耗0.03000 mol·L－1的K2Cr2O7溶液25.10 mL（測定過程中雜質不參與反應）。
① 寫出滴定反應的離子方程式________________________。
② 計算還原鐵粉的純度（寫出計算過程）。
8．H2S和SO2會對環境和人體健康帶來極大的危害，工業上采取多種方法減少這些有害氣體的排放，回答下列方法中的問題。
Ⅰ．H2S的除去
方法1：生物脫H2S的原理為：
H2S+Fe2(SO4)3 ===S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+ O2+2H2SO42Fe2(SO4)3 +2H2O
（1）硫桿菌存在時，FeSO4被氧化的速率是無菌時的5×105倍，該菌的作用是 。
（2）由圖3和圖4判斷使用硫桿菌的最佳條件為 。若反應溫度過高，反應速率下降，其原因是 。
方法2：在一定條件下，用H2O2氧化H2S
（3）隨著參加反應的n(H2O2)/n(H2S)變化，氧化產物不同。當n(H2O2)/n(H2S)=4時，氧化產物的分子式為__________。
Ⅱ．SO2的除去
方法1（雙減法）：用NaOH吸收SO2，并用CaO使NaOH再生
NaOH溶液Na2SO3溶液
（4）寫出過程①的離子方程式： ；CaO在水中存在如下轉化：CaO(s)+ H2O (l) ===Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH (aq)
從平衡移動的角度，簡述過程②NaOH再生的原理____________________。
方法2：用氨水除去SO2
（5）已知25℃，NH3·H2O的Kb=1.8×10 5，H2SO3的Ka1=1.3×10 2，Ka2=6.2×10 8。若氨水的濃度為2.0 mol·L 1，溶液中的c(OH )=______ mol·L 1。將SO2通入該氨水中，當c(OH )降至1.0×10 7 mol·L 1時，溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=_____。
【課后作業答案】
1．A 2．B 3．D 4．D 5．B 6．D
7．（1）4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
（2）測量溶液的pH，若pH約為4，停止通SO2
（3）取少量溶液(樣品)，加入足量稀鹽酸酸化后，再滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀產生，說明含有SO，反之則不含有。
（4）①Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
②n(Cr2O)＝0.030 00 mol·L－1×25.10 mL×10－3 L·mL－1＝7.530×10－4 mol
n(Fe2＋)＝6n(Cr2O)＝4.518×10－3 mol
還原鐵粉的純度＝×100%＝90.36%
8．（1）降低反應活化能（或作催化劑）
（2）30 ℃、pH=2.0 蛋白質變性（或硫桿菌失去活性）
（3）H2SO4
（4）2OH +SO2=== SO+H2O
SO與Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移動，有NaOH生成
（5）6.0×10 3 0.62

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