1、专题十六 氧、硫及其化合物,高考化学 (北京市专用),考点一 氧、硫及其化合物 A组 自主命题北京卷题组 1.(2017北京理综,10,6分)根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论 的是 ( ),五年高考,答案 C SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,与KMnO4发生了氧化还原反 应。,易混易错 A项有一定的干扰性,有些考生会误认为白色沉淀为BaSO3而错选A。,2.(2016北京理综,28,16分)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性 质和盐溶液间反应的多样性。,(1)经检验,现象中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象: 。 (2
2、)经检验,现象的棕黄色沉淀中不含S ,含有Cu+、Cu2+和S 。 已知:Cu+ Cu+Cu2+,Cu2+ CuI(白色)+I2。 用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu+的实验现象是 。,通过下列实验证实,沉淀中含有Cu2+和S 。a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是 。 b.证实沉淀中含有Cu2+和S 的理由是 。 (3)已知:Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验,现象的白色沉淀中无S ,该白色沉淀既能溶 于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。 推测沉淀中含有亚硫酸根和 。 对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:.被Al(OH)3所吸附;.存在于铝的碱式盐 中。对假设设计
3、了对比实验,证实了假设成立。 a.将对比实验方案补充完整。,步骤一: 步骤二: (按上图形式呈现)。 b.假设成立的实验证据是 。 (4)根据实验,亚硫酸盐的性质有 。盐溶液间反应的多样性与 有关。,答案 (1)2Ag+S Ag2SO3 (2)析出红色固体 a.HCl和BaCl2溶液 b.在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI,S 转化为S (3)Al3+、OH- a. b.V1明显大于V2 (4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性 两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件,解析 (2)题中明确告知棕黄色沉淀中含有Cu+、Cu2+和S ,证实含有Cu+的实验现象不能 答溶液出
4、现蓝色,因沉淀中的Cu2+在稀H2SO4作用下,也进入了溶液。A是BaSO4沉淀,则试剂1 的作用是检验上层清液中是否含有S ,但检验S 时要防止S 的干扰,所以试剂1应是HCl 和BaCl2溶液;上层清液中没有检出I2,可知I2和S 反应生成了I-和S 。 (3)由题中信息可推知,沉淀中还含有Al3+、OH-。在对比实验中要将Na2SO3溶液更换成一 种碱,这样就不会生成碱式盐,考虑到Al(OH)3的两性特征,NH3H2O是最好的选择,步骤一中白 色沉淀的成分是碱式亚硫酸铝,在其中加入NaOH溶液,沉淀不会马上溶解,而是先与OH-反应 生成Al(OH)3沉淀,这就导致了V1大于V2,通过这一
5、实验事实,即可证实假设成立。,思路分析 (3)设计实验方案时,注意控制变量思想的应用。,评析 该题将离子反应、氧化还原反应及实验中的物质检验等考点综合在一起,综合性强,思 维容量大,试题也存在一定的难度,实验过程由定性到定量,难度梯度明显,具有很好的区分 度。,3.(2011北京理综,27,15分)甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色 BaSO3沉淀,用下图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验)。,实验操作和现象:,(1)A中反应的化学方程式是 。 (2)C中白色沉淀是 ,该沉淀的生成表明SO2具有 性。 (3)C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式
6、是 。 (4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因,甲认为是空气参与反应,乙认为是白雾参与反 应。 为证实各自的观点,在原实验基础上: 甲在原有操作之前增加一步操作,该操作是 ; 乙在A、B间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是 。 进行实验,B中现象:,检验白色沉淀,发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因: 。 (5)合并(4)中两同学的方案进行实验。B中无沉淀生成,而C中产生白色沉淀,由此得出的结论 是 。,答案 (1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O (2)BaSO4 还原 (3)2NO+O2 2NO2 (4)通N2一段时间,排除装置中的空气 饱和NaH
7、SO3溶液 甲:S +Ba2+ BaSO4,乙:2Ba2+2SO2+O2+2H2O 2BaSO4+4H+,白雾的量远多于装 置中O2的量 (5)SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀,解析 (2)SO2进入C中,在酸性条件下N 将SO2氧化成S ,所以C中的沉淀是BaSO4。 (3)N 将SO2氧化成S 的同时,本身被还原成NO,NO与O2反应生成NO2而使气体呈浅棕色。 (4)甲认为是空气参与了反应,要证明这个问题需要将装置中的空气排走;乙认为是白雾(硫 酸酸雾)参与了反应就需要除去白雾。 由B中的现象可知甲、乙两同学的观点都是正确的,两实验产生白色沉淀的量不同说明氧 气和白雾的
8、量不同,白雾的量多于O2的量。 (5)合并(4)中两同学的方案进行实验,B中无沉淀,证明了SO2不与BaCl2发生反应。,评析 确定白雾的成分是解题的关键,这个问题解决不了,后面几问就很难突破。另外,在定性 实验中引入定量因素是该题的一个亮点。,4.(2018课标,27,14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回 答下列问题: (1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式 。 (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:pH=4.1时,中为 溶液(写化学式)。 工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入
9、SO2的目的是 。 (3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和 Na2SO3。阳极的电极反应式为 。电解后, 室的NaHSO3浓度 增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样 品,用0.010 00 molL-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为 ,该样品中Na2S2O5的残留量为 gL-1(以SO2计)。,答案 (1)2NaHSO3 Na2S2O5+
10、H2O (2)NaHSO3 得到NaHSO3过饱和溶液 (3)2H2O-4e- O2+4H+ a (4)S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+ 0.128,解析 (1)NaHSO3与Na2S2O5中硫元素化合价均为+4价,根据观察法配平反应方程式:2NaHSO3 Na2S2O5+H2O。 (2)中所得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式应为HS ,故中为NaHSO3溶液。 过程是利用Na2CO3与NaHSO3反应转化为Na2SO3,过程利用SO2与Na2SO3反应生成NaH- SO3:Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3,制得高浓度的NaHSO3,更有利于Na2S2O5的制备
11、。 (3)根据装置图可知左侧为阳极,溶质为H2SO4,实际放电的是水电离出的OH-,电极反应式为 2H2O-4e- O2+4H+。电解过程中,阳离子(H+)向右侧移动,则a室中S +H+ HS ,NaHSO 3浓度增大。 (4)Na2S2O5作食品的抗氧化剂,则具有强还原性,被氧化为S ;S2 2S ,I2 2I-, 依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可配平反应的离子方程式:S2 +2I2+3H2O 2S+4I-+6H+。,m(SO2) 0.010 00 molL-10.010 00 L m(SO2)=6.410-3g 则样品中Na2S2O5的残留量为 =0.128 gL-1。,根据滴定反应
12、的离子方程式及硫原子守恒可得如下关系式: 2SO2 S2 2I2 64 g 1 mol,5.(2017天津理综,10,14分)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方 法减少这些有害气体的排放,回答下列各方法中的问题。 .H2S的除去 方法1:生物脱H2S的原理为: H2S+Fe2(SO4)3 S+2FeSO4+H2SO4 4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O (1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5105倍,该菌的作用是 。 (2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为 。若反应温度过高,反应速率 下降,其原因是 。,方法2:
13、在一定条件下,用H2O2氧化H2S (3)随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的分 子式为 。 .SO2的除去 方法1(双碱法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生 NaOH溶液 Na2SO3溶液 (4)写出过程的离子方程式: ;CaO在水中存在如下转化:,CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq) 从平衡移动的角度,简述过程 NaOH再生的原理 。 方法2:用氨水除去SO2 (5)已知25 ,NH3H2O的Kb=1.810-5,H2SO3的 =1.310-2、 =6.
14、210-8。若氨水的浓度为2.0 molL-1,溶液中的c(OH-)= molL-1。将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.010-7 molL-1 时,溶液中的c(S )/c(HS )= 。,答案 (14分)(1)降低反应活化能(或作催化剂) (2)30 、pH=2.0 蛋白质变性(或硫杆菌失去活性) (3)H2SO4 (4)2OH-+SO2 S +H2O S 与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成 (5)6.010-3 0.62,解析 (1)催化剂可降低反应的活化能,大大加快反应速率。 (2)由题图可得使用硫杆菌的最佳条件为30 、pH=2;温度过高易使蛋白质变
15、性而失去活 性。 (3)当n(H2O2)/n(H2S)=4时,反应的化学方程式为4H2O2+H2S H2SO4+4H2O,氧化产物为 H2SO4。 (5)由Kb=1.810-5= ,得c(OH-)=6.010-3 molL-1; =6.210-8=,25 时c(OH-)=1.010-7 molL-1的溶液呈中性,则c(H+)=1.010-7 molL-1,解得 c(S )/c(HS )=0.62。,知识拓展 使蛋白质变性的因素 物理因素:加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射等。 化学因素:强酸、强碱、重金属盐、甲醛、乙醇、丙酮等。,6.(2014四川理综,9,13分)硫代硫酸钠是一种重要的化工产
16、品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠 晶体(Na2S2O35H2O)。 .【查阅资料】 (1)Na2S2O35H2O是无色透明晶体,易溶于水,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。 (2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。 (3)Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。 .【制备产品】 实验装置如图所示(省略夹持装置):实验步骤: (1)检查装置气密性,按图示加入试剂。仪器a的名称是 ;E中的试剂是 (选填 下列字母编号)。 A.稀H2SO4 B.NaOH溶液 C.饱和NaHSO3溶液,(2)先向C中烧
17、瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。 (3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。过滤C中混合物,滤液经 (填写操作名 称)、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品。 .【探究与反思】 (1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。(所 需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择) 取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成, , 若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。 (2)为减少装置C中生成Na2SO4的量,在不改变原有装置的
18、基础上对实验步骤(2)进行了改进,改 进后的操作是 。 (3)Na2S2O35H2O的溶解度随温度升高显著增大,所得产品通过 方法提纯。,答案 .(1)分液漏斗 B (3)蒸发 .(1)过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,向沉淀中加入足量稀HCl (2)先向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和 Na2CO3混合溶液 (3)重结晶,解析 .(1)E中溶液用于吸收多余的SO2气体,防止污染空气,故应盛放NaOH溶液。(3)滤液 经蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥,即可得到产品。 .(1)向用产品配制成的稀溶液中滴加足量BaCl2溶液,产生的白色沉淀是BaSO3或BaS
19、O4或二 者的混合物,向沉淀中加入足量稀HCl,沉淀未完全溶解且产生刺激性气味气体,可确定产品中 同时含有Na2SO3和Na2SO4杂质。(2)C中Na2SO4产生的原因是Na2SO3被氧化,先通入SO2可排出 装置中的空气,防止Na2SO3被氧化。(3)对于溶解度受温度影响较大的物质的分离或提纯,可以 采用重结晶的方法。,评析 本题以制备Na2S2O35H2O为题材,考查了物质的制备、分离、提纯和离子检验等知识, 题目难度中等。,7.(2013广东理综,11,4分)下列措施不合理的是 ( ) A.用SO2漂白纸浆和草帽辫 B.用硫酸清洗锅炉中的水垢 C.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 D.
20、用Na2S作沉淀剂,除去废水中的Cu2+和Hg2+,C组 教师专用题组,答案 B SO2有漂白性,能漂白纸浆等物质,A项正确;水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2, CaCO3+H2SO4 CaSO4+CO2+H2O,CaSO4是一种微溶物,会覆盖在水垢的表面阻碍反应进 一步进行,B项错误;2C+SiO2 Si+2CO是工业上制粗硅的主要反应,C项正确;S2-能与Cu2+、 Hg2+反应生成沉淀,D项正确。,8.(2016浙江理综,27-,12分)磁性材料A是由两种元素组成的化合物,某研究小组按如图流程 探究其组成:请回答: (1)A的组成元素为 (用元素符号表示),化学式为 。 (2)
21、溶液C可溶解铜片,例举该反应的一个实际应用 。 (3)已知化合物A能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为1.518 g L-1), 该气体分子的电子式为 。写出该反应的离子方程式 。 (4)写出FG反应的化学方程式 。 设计实验方案探究溶液G中的主要微粒(不考虑H2O、H+、K+、I-) 。,答案 (1)S,Fe Fe3S4 (2)制印刷电路板 (3) Fe3S4+6H+ 3H2S+3Fe2+S (4)H2SO3+I2+H2O H2SO4+2HI 取溶液G,加入过量BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则有S ; 过滤后取滤液,滴加H2O2溶液,若再产生白色沉淀,则有H2SO
22、3,解析 (1)根据D为血红色溶液及A、B、C、D间的转化可推知A中含有铁元素;根据F与I2的 KI溶液反应生成无色溶液(酸性变强),F为无色气体E与H2O反应得到的无色酸性溶液知F为 H2SO3溶液,则A中另一元素为硫元素;再根据A与B的质量关系求出A的化学式是Fe3S4。 (2)Cu可溶于含有Fe3+的溶液,其典型应用是制印刷电路板。 (3)H2S的电子式是H H;由生成淡黄色不溶物可知发生了氧化还原反应,反应的离子方程式 是Fe3S4+6H+ 3H2S+3Fe2+S。 (4)FG的过程中发生了I2氧化H2SO3的反应;为不干扰剩余的H2SO3的检验,应用过量BaCl2溶 液先检验S 的存
23、在,之后取滤液加H2O2溶液,检验H2SO3的存在。,9.(2016江苏单科,18,12分)过氧化钙(CaO28H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。 (1)Ca(OH)2悬浊液与H2O2溶液反应可制备CaO28H2O。 Ca(OH)2+H2O2+6H2O CaO28H2O 反应时通常加入过量的Ca(OH)2,其目的是 。 (2)向池塘水中加入一定量CaO28H2O后,池塘水中浓度增加的离子有 (填序号)。 A.Ca2+ B.H+ C.C D.OH- (3)水中溶解氧的测定方法如下:向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液,生成MnO (OH)2沉淀,密封静置;加入适量稀H2SO4
24、,待MnO(OH)2与I-完全反应生成Mn2+和I2后,以淀粉作指 示剂,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。测定过程中物质的转化关系如下: O2 MnO(OH)2 I2 S4 写出O2将Mn2+氧化成MnO(OH)2的离子方程式: 。 取加过一定量CaO28H2O的池塘水样100.00 mL,按上述方法测定水样的溶解氧,消耗0.010 0 0 molL-1Na2S2O3标准溶液13.50 mL。计算该水样中的溶解氧(以mgL-1表示),写出计算过程。,答案 (1)提高H2O2的利用率 (2)AD (3)2Mn2+O2+4OH- 2MnO(OH)2 在100.00 mL水样中 I2+2S2 2
25、I-+S4 n(I2)= = =6.75010-5 mol nMnO(OH)2=n(I2)=6.75010-5 mol n(O2)= nMnO(OH)2= 6.75010-5 mol=3.37510-5 mol 水中溶解氧= =10.80 mgL-1,解析 (1)Ca(OH)2过量可提高H2O2的利用率。 (2)CaO28H2O加入水中可生成Ca(OH)2。 (3)1 mol O2得4 mol e-,1 mol Mn2+失2 mol e-,故O2与Mn2+按物质的量之比12反应。,10.(2015江苏单科,20,14分)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,
26、可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为: NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) H=-200.9 kJmol-1 NO(g)+ O2(g) NO2(g) H=-58.2 kJmol-1 SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) H=-241.6 kJmol-1 (1)反应3NO(g)+O3(g) 3NO2(g)的H= kJmol-1。 (2)室温下,固定进入反应器的NO、SO2的物质的量,改变加入O3的物质的量,反应一段时间后 体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前 n(O3)n(NO)的变化见下图。,当n(
27、O3)n(NO)1时,反应后NO2的物质的量减少,其原因是 。 增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其可能原因是 。 (3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为8)中S 将NO2转化为N ,其 离子方程式为 。,(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液,达到平衡后溶液中c(S )= 用 c(S )、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示;CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收 速率,其主要原因是 。,答案 (1)-317.3 (2)O3将NO2氧化为更高价氮氧化物(或生成了N2O5) SO2与O3的反应速率慢 (3)S
28、+2NO2+2OH- S +2N +H2O (4) c(S ) CaSO3转化为CaSO4使溶液中S 的浓度增大,加快S 与NO2的反 应速率,解析 (1)NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) H=-200.9 kJmol-1 ,NO(g)+ O2(g) NO2(g)H=-58.2 kJmol-1 ,运用盖斯定律+2可得出3NO(g)+O3(g) 3NO2(g) H=-200.9kJmol-1+(-58.2 kJmol-12)=-317.3 kJmol-1。 (2)由图中信息可知,当n(O3)n(NO)1时,SO2、NO的量都不随n(O3)n(NO)的改变而改变, 只有NO2的量在
29、减小,说明NO2与过量的O3发生了反应,NO2被O3氧化生成了更高价氮氧化物。 由题中信息可知SO2与O3能发生反应,但题图信息显示,随O3含量的增加,SO2的量基本不变, 说明二者的反应速率很慢,短时间内测不出SO2的量在改变。 (3)依题给信息可知NO2被还原生成N ,则S 被氧化生成S ,二者在弱碱性环境中反应。 (4)达平衡后,c(Ca2+)c(S )=Ksp(CaSO3)、c(Ca2+)c(S )=Ksp(CaSO4),同一溶液中c(Ca2+)相等, 则有 = ,故c(S )= c(S );Na2SO4溶液的加入会使 CaSO3的溶解 平衡正向移动,致使c(S )增大,吸收NO2的速
30、率加快。,11.(2015福建理综,23,15分)研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。(1)硫离子的结构示意图为 。 加热时,硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为 。 (2)25 ,在0.10 molL-1H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与 c(S2-)关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)= molL-1。,某溶液含0.020 molL-1 Mn2+、0.10 molL-1 H2S,当溶液pH= 时,Mn2+开始沉淀。已 知:Ksp(MnS)=2.810-13 (3)
31、25 ,两种酸的电离平衡常数如下表。,HS 的电离平衡常数表达式K= 。 0.10 molL-1 Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。 H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要离子方程式为 。,答案 (1) C+2H2SO4(浓) 2SO2+CO2+2H2O (2)0.043 5 (3) 或 c(Na+)c(S )c(OH-)c(HS )c(H+) 或Na+S OH-HS H+ H2SO3+HC HS +CO2+H2O,解析 (1)硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液为浓H2SO4,其具有强氧化性,与木炭 发生反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O。
32、(2)观察图像知,pH=13 时,c(S2-)=5.710-2molL-1,由硫原子守恒知,c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1 molL-1,代入数据得c(H2S)+ c(HS-)=0.1 molL-1-c(S2-)=0.1 molL-1-5.710-2 molL-1=0.043 molL-1;当Mn2+开始沉淀时,溶液中 c(S2-)= = molL-1=1.410-11 molL-1,观察图像知,此时pH=5。(3)在0.10 molL-1 Na2SO3溶液中存在:S +H2O HS +OH-(主要),HS +H2O H2SO3+OH-(次要),H2OH+OH-(水的电离平衡
33、),故离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)c(S )c(OH-)c(HS ) c(H+);结合表中数据知,酸性:H2SO3H2CO3HS HC ,故H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应 的主要离子方程式为H2SO3+HC HS +CO2+H2O。,12.(2014江苏单科,16,12分)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含 Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝Al2(SO4)x(OH)6-2x溶液,并用于烟气脱硫研究。(1)酸浸时反应的化学方程式为 ;滤渣的主要成分为 (填化学式)。 (2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3
34、转化为Al2(SO4)x(OH)6- 2x。滤渣的主要成分为 (填化学式);若溶液的pH偏高,将会导致溶液中铝元素的含 量降低,其原因是 (用离子方程式表示)。 (3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量,其主要原因是,;与吸收SO2前的溶液相比,热分解后循环利用的溶液的pH将 (填 “增大”“减小”或“不变”)。,答案 (1)Al2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O SiO2 (2)CaSO4 3CaCO3+2Al3+3S +3H2O 2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2 (3)溶液中的部分S 被氧化成S 减小,解析 (1)酸浸时Al2O3与H2SO4
35、发生反应,SiO2不溶于H2SO4溶液,形成滤渣。 (2)依题意,滤渣的主要成分是CaSO4;若溶液pH偏高,会使Al3+水解程度增大,生成Al(OH)3,导 致溶液中铝元素的含量降低。 (3)过滤所得滤液用于吸收含SO2的烟气,反应得H2SO3,热分解时部分H2SO3被氧化成H2SO4, 导致经完全热分解放出的SO2量小于吸收的SO2量,且热分解后循环利用的溶液的pH减小。,13.(2014江苏单科,20,14分)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢 获得硫单质有多种方法。,(1)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区 发生如下反
36、应: S2-2e- S (n-1)S+S2- 写出电解时阴极的电极反应式: 。,电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成 。 (2)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如 图所示。在图示的转化中,化合价不变的元素是 。 反应中当有1 mol H2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的物质的量不变,需消耗O2的物质的 量为 。 在温度一定和不补加溶液的条件下,缓慢通入混合气体,并充分搅拌。欲使生成的硫单质中 不含CuS,可采取的措施有 。,(3)H2S在高温下分解生成硫蒸气和H2。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气
37、体中各组分 的体积分数如图所示,H2S在高温下分解反应的化学方程式为 。,答案 (1)2H2O+2e- H2+2OH- +2H+ (n-1)S+H2S (2)Cu、H、Cl(或铜、氢、氯) 0.5 mol 提高混合气体中空气的比例 (3)2H2S 2H2+S2,解析 (1)由电解原理知,阴极发生还原反应,又因为是碱性溶液中,所以电极反应式为2H2O+ 2e- H2+2OH-。由题意知, 在酸性条件下生成单质S,所以离子方程式为 +2H+ (n-1)S+H2S。(2)由题中图示知,在该转化过程中,溶液中的H+和Cl-的化合价未变,Cu2+ CuSCu2+,Cu元素化合价没有变化。由题意知,O2氧
38、化H2S,根据得失电子守恒有:n(O2)= n (S)= n(H2S)= 1 mol=0.5 mol。欲使生成的硫单质中不含CuS,可增加O2的量。,考点二 环境污染与保护 A组 自主命题北京卷题组 1.(2012北京理综,25,13分)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱 除烟气中的SO2。 (1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应: 。 (2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程 式是 。 (3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(S )n(HS )变化关系如下表:,由上表判断,NaHSO3溶液显 性
39、,用化学平衡原理解释: 。 当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母) 。 a.c(Na+)=2c(S )+c(HS ) b.c(Na+)c(HS )c(S )c(H+)=c(OH-) c.c(Na+)+c(H+)=c(S )+c(HS )+c(OH-) (4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:,HS 在阳极放电的电极反应式是 。 当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理: 。,答案 (1)SO2+H2O H2SO3、 2H2SO3+O2 2H2SO4 (2)2OH-+SO2 H2O+S (3)酸 HS 存在:HS H+S 和
40、HS +H2O H2SO3+OH-,HS 的电离程度强于水解程度 ab (4)HS +H2O-2e- S +3H+ H+在阴极得电子生成H2,溶液中c(H+)降低,促使HS 电离生成S ,且Na+进入阴极室,吸收 液得以再生,解析 (3)当n(S )n(HS )=991时,对应的pH为6.2,可知NaHSO3溶液显酸性。原因是 HS 的电离程度强于水解程度。 当吸收液呈中性时,c(H+)=c(OH-),由电荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(S )+c(HS )+c(OH-)得a正 确;当pH=7.2时,n(S )n(HS )=11,则当pH=7时,n(S )n(HS )11,则b正确。 (
41、4)阳极发生氧化反应,HS 被氧化,一定会生成S ,在酸性环境下,氧元素来自H2O,故有 H2O参与反应,生成物中有H+。,2.(2018课标,7,6分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶 金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:下列叙述错误的是 ( ) A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+ D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,答案 D 合理处理废旧电池可回收有关金属,达到资源再利用的目的,同时有利于环境保
42、护, A项正确;由流程图可知,“正极片”中含有的金属元素有Al、Fe、Li,B项正确;LiFePO4中铁元 素的化合价为+2价,在H2SO4、HNO3作用下转化为Fe3+,经碱液处理形成Fe(OH)3沉淀,C项正确; Li2CO3难溶于水,而Li2SO4可溶于水,故不能用Na2SO4代替Na2CO3,D错误。,3.(2017课标,7,6分)化学与生活密切相关。下列说法错误的是 ( ) A.PM2.5是指粒径不大于2.5 m的可吸入悬浮颗粒物 B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染 C.燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放 D.天然气和液化石油气是我国目前推广使用的
43、清洁燃料,答案 C 燃煤中加入CaO可以减少SO2气体的排放,减少酸雨的形成,但不能减少温室气体 CO2的排放,C错误。,知识拓展 钙基固硫 CaO+SO2 CaSO3 2CaSO3+O2 2CaSO4,4.(2016课标,27,15分)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶 液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题: (1)NaClO2的化学名称为 。 (2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323 K,NaClO2溶液浓度为510-3 molL-1。 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。,写出NaClO2溶液脱硝过程
44、中主要反应的离子方程式 。增加压强,NO的转化率 (填“提高”“不变”或“降低”)。 随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐 (填“增大”“不变”或“减小”)。 由实验结果可知,脱硫反应速率 脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因 是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是 。 (3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。,由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均 (填“增大”“不 变”或“减小”)。 反应Cl +2S 2S +Cl-的平衡常数K表达式为 。 (4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也
45、能得到较好的烟气脱硫效果。 从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是 。 已知下列反应: SO2(g)+2OH-(aq) S (aq)+H2O(l) H1 ClO-(aq)+S (aq) S (aq)+Cl-(aq) H2 CaSO4(s) Ca2+(aq)+S (aq) H3 则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq) CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的H= 。,答案 (1)亚氯酸钠(2分) (2)4NO+3Cl +4OH- 4N +2H2O+3Cl-(2分) 提高(1分) 减小(1分) 大于(1分) NO溶解度较低或脱硝反应
46、活化能较高(1分) (3)减小(1分) (2分) (4)形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高(2分) H1+H2-H3(2分),解析 (1)NaClO2的化学名称为亚氯酸钠。(2)脱硝过程就是烟气中的NO被NaClO2溶液吸 收的过程,由表中数据可知NO与Cl 在溶液中反应后主要生成N 和Cl-,离子方程式为4NO+ 3Cl +4OH- 4N +2H2O+3Cl-;增加压强,NO的转化率提高。随着吸收反应的进行, c(OH-)减小,pH逐渐减小。由表中数据可知,反应一段时间后溶液中S 的浓度大于N 的 浓度,说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率。(3)由图像可知,升高温度,气体的平衡分压增 大,说明平衡逆向移动,平衡常数减小。(4)采用Ca(ClO)2替代NaClO脱硫,反应生成CaSO4沉 淀,平衡向产物方向移动,SO2转化率提高。SO2(g)+2OH-(aq) S (aq)+H2O(l) H1(), ClO-(aq)+S (aq) S (aq)+Cl-(aq) H2(),CaSO4(s) Ca2+(aq)+S (aq) H3(), 运用盖斯定律,由()+()-()可得反应:SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq) CaSO4(s)+ H2O(l)+Cl-(aq),故H=H1+H2-H3。,
