2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第四章第7课时　重要含硫化合物探究实验

第7课时　重要含硫化合物探究实验

[课型标签:实验课　提能课]

考点一　二氧化硫性质的实验探究

1.二氧化硫的实验室制备与探究流程

[提醒] 用70%左右的浓硫酸而不用98.3%的浓硫酸或稀硫酸的原因:若用98.3%的浓硫酸,因其含水少,硫酸主要以分子形式存在,H+浓度很小,难以反应。若用稀硫酸,则含水量多,因SO2易溶于水,不利于SO2的逸出。

2.检验SO2和CO2同时存在的一般流程

[说明] (1)为了简化装置,可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置,用较浓的酸性KMnO4溶液,现象是酸性 KMnO4溶液颜色变浅(不能褪色)。

(2)确定混合气体中含有CO2的实验现象是装置C中的品红溶液不褪色,装置D中澄清石灰水变浑浊。

考向一　SO2的性质探究

[典例1] (北京卷)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,用如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。

①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 

　　　　　　　　　。 

②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 

　。 

解析:(1)Cu与浓硫酸加热条件下生成SO2。

(2)白色沉淀均不溶于稀盐酸,所以B、C中沉淀均为BaSO4;C瓶上方气体略显浅棕色,说明N被还原为NO,NO与O2反应生成红棕色NO2,同时说明SO2有还原性。

(3)2NO+O22NO2。

(4)甲同学设计实验排除O2影响,可通入N2一段时间,排出空气,乙同学设计实验排除白雾SO3影响,可增加饱和NaHSO3溶液的洗气瓶。结果都得到了沉淀,且甲中沉淀多于乙中沉淀量,说明两者均会产生BaSO4沉淀,但主要是由白雾SO3生成的,少量沉淀为O2氧化所得。

(5)两因素都排除后,B中无沉淀,说明不能产生BaSO3沉淀,而C中是由于SO2溶于水与水反应生成H2SO3,H2SO3电离出H+与Ba(NO3)2电离出的N构成HNO3,HNO3具有氧化性将H2SO3氧化为H2SO4,从而发生Ba2++SBaSO4↓。

答案:(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O

(2)BaSO4　还原　(3)2NO+O22NO2

(4)①通N2一段时间,排出装置中的空气　饱和 NaHSO3溶液

②甲:S+Ba2+BaSO4↓,

乙:2Ba2++2SO2+O2+2H2O2BaSO4↓+4H+,

白雾产生沉淀的量多于O2产生沉淀的量

(5)SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀

[对点精练1] (2019·陕西西安远东一中期中)某研究性学习小组在研究二氧化硫的漂白作用时,从“氯气的漂白作用实际上是氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白作用”得到启发。为了探究具有漂白作用的到底是二氧化硫本身还是二氧化硫与水作用的产物,该小组设计了如下实验。请回答相关问题。

(1)实验室用亚硫酸钠粉末跟硫酸制取二氧化硫,现有下列三种硫酸溶液,应选用　　　　(填字母)。 

A.98%浓硫酸

B.70%硫酸

C.10%稀硫酸

(2)为了探究SO2能否使品红褪色,该同学选择了正确的药品后设计了如图所示实验装置,请指出实验装置设计中的不合理之处。

①　; 

②　。 

(3)该同学选择了正确装置后,实验中控制二氧化硫以大约每秒3个气泡的速度通过品红的酒精溶液时,经过一小时后,品红仍不褪色。为此,你认为使品红的水溶液褪色的微粒可能是　。 

(4)该同学进一步实验如下:取等量相同浓度的品红水溶液于两支试管中,再分别加入少量亚硫酸钠固体和亚硫酸氢钠固体,两支试管中的品红都褪色,他得出的结论:使品红褪色的微粒肯定是HS或S。你认为他的结论是否正确　　　　,其理由是　 

　。 

解析:(1)硫酸和亚硫酸钠固体制取二氧化硫发生的是离子反应,如果硫酸浓度过大,硫酸主要是以分子形式存在,H+浓度小,难以反应生成SO2;如果硫酸浓度过低,二氧化硫易溶于水,不利于二氧化硫逸出,所以选取70%硫酸,故选B。

(2)为控制硫酸的流量应选取分液漏斗,该实验是探究干燥的SO2能不能使品红褪色,所以二氧化硫通入品红溶液前要进行干燥。

(3)二氧化硫和水反应生成亚硫酸,二氧化硫和酒精不反应,二氧化硫能使品红的水溶液褪色而不能使品红的酒精溶液褪色,由此得出SO2的漂白作用是SO2与水作用的产物导致的,二氧化硫和水反应生成亚硫酸、亚硫酸电离生成亚硫酸氢根离子、亚硫酸氢根离子电离生成亚硫酸根离子,所以使品红的水溶液褪色的微粒可能是HS、S、H2SO3。

(4)亚硫酸钠和亚硫酸氢钠都能水解生成亚硫酸,且亚硫酸氢根离子能电离生成亚硫酸根离子,所以两种溶液中都含有HS、S、H2SO3,所以不能确定使品红褪色的微粒肯定是HS或S。

答案:(1)B　(2)不能用长颈漏斗,应改用分液漏斗　缺少二氧化硫的干燥装置

(3)HS、S、H2SO3

(4)不正确　因为亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子都会水解生成亚硫酸

考向二　排除干扰,探究SO2和CO2同时存在

[典例2] 已知:2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O。如图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物,填写下列空白:

(1)如果将装置中①②③三部分仪器的连接顺序变为②①③,则可以检出的物质是　　　　;不能检出的物质是　　　　。 

(2)如果将仪器的连接顺序变为①③②,则可以检出的物质是　　　　;不能检出的物质是　　　　。 

(3)如果将仪器的连接顺序变为②③①,则可以检出的物质是　　　　;不能检出的物质是　　　　。 

解析:装置①为检验产物H2O,只能放在装置②③之前,因为若放在装置②③之后或装置②③之间,气流通过装置②或③溶液后会带出水蒸气,则无法验证使CuSO4变蓝的水蒸气是否是反应的生成物。装置③和装置②位置也不得变更,因为SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊,故在用澄清石灰水验证CO2前一定要排除SO2的干扰。

答案:(1)SO2、CO2　H2O　(2)H2O、SO2　CO2　

(3)SO2、CO2　H2O

[对点精练2] 如图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图,按要求回答下列问题。

(1)B中加入的试剂是　　　　　　,作用是　 

　　　　　　　　　　　　　。 

(2)C中加入的试剂是　　　　　　,作用是　 

　　　　　　　　　　　　　。 

(3)D中加入的试剂是　　　　　　,作用是　 

　　　　　　　　　　　　　。 

(4)实验时,C中应观察到的现象是 

　。 

解析:检验二氧化硫用品红溶液,吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液,检验二氧化碳用澄清石灰水;在检验二氧化碳之前,必须除尽二氧化硫,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽,所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色不能证明二氧化硫已除尽。

答案:(1)品红溶液　检验SO2

(2)酸性KMnO4溶液　除去SO2并检验SO2是否除尽

(3)澄清石灰水　检验CO2

(4)酸性KMnO4溶液的颜色不褪尽(或不褪色,或不褪成无色)

考点二　亚硫酸钠质量分数测定探究

方案一:沉淀法(沉淀S)

称样品m1 g溶于蒸馏水加入足量的盐酸酸化加入足量BaCl2溶液过滤洗涤干燥或烘干称量沉淀质量为m2 g

w(Na2SO3)=×100%。

方案二:氧化还原滴定法

称m1 g样品溶于水于锥形瓶用c mol/L的酸性KMnO4溶液滴定根据实验现象判定滴定终点测实际所用酸性KMnO4溶液体积为V mL

w(Na2SO3)=×100%。

方案三:气体法(测SO2的质量)

称m1 g样品加入过量浓硫酸(H2SO4)用碱石灰吸收SO2气体测定SO2的质量为m2 g

w(Na2SO3)=×100%。

方案四:气体法(测标准状况下SO2气体的体积)

称m1 g固体样品加入过量浓硫酸(H2SO4)SO2通入某溶液测定排出液的体积为V mL

w(Na2SO3)=×100%。

[典例] 若Na2SO3已部分被氧化变质,某探究实验小组同学为测定Na2SO3样品的质量分数,设计如下实验方案:

[方案一] 沉淀法

称样品m1 g溶于蒸馏水加入足量的盐酸酸化加入足量BaCl2溶液①②③称量沉淀质量为m2 g

[方案二] 滴定法

称m1 g 样品溶于蒸馏水并置于锥形瓶中用c mol/L的KMnO4标准溶液滴定根据实验现象判定滴定终点测实际所用KMnO4溶液体积为V mL

[方案三] 测SO2质量法(实验步骤装置如图)

称m1 g固体样品加入过量浓硫酸(H2SO4)用碱石灰吸收SO2气体测定SO2的质量为m2 g

[方案四] 测SO2体积法(步骤装置如下图)

称m1 g固体样品加入过量浓硫酸(H2SO4)SO2通入饱和NaHSO3溶液测定排出液的体积为V mL

请回答下列问题:

(1)方案一的反应原理为 

(用化学方程式表示)。

流程图中①、②、③的操作名称分别为①　　　　　、②　　　　　、③　　　　　。 

(2)方案二判断到达滴定终点的方法是 

　。 

若滴定前俯视刻度,滴定终点时仰视刻度所测结果将　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 

(3)方案三中

①为什么采取固体样品加浓硫酸产生二氧化硫,此处浓硫酸能否用稀硫酸? 

　。 

②该装置有何不合理之处? 

　; 

如何改进: 

　。 

③将装置改进后,测得样品中Na2SO3的质量分数的表达式为　　　　　　　　　　(用m1、m2表示)。 

(4)方案四中,导管a的作用是 

　。 

若实验条件下的气体摩尔体积为Vm mL· mol—1,样品中Na2SO3的质量分数的表达式为　　　　　　　(用m1、V、Vm表示)。[已知:M(Na2SO3)=126 g/mol] 

若读数时,液面如图所示,则所测结果　　　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 

答案:(1)2HCl+Na2SO3H2O+SO2↑+2NaCl,BaCl2+Na2SO4BaSO4↓+2NaCl

过滤　洗涤　干燥或烘干

(2)当滴入最后一滴高锰酸钾溶液后,溶液由无色变成紫红色,且半分钟内不褪色　偏大

(3)①选用浓硫酸有利于减小SO2的溶解度,不能用稀硫酸代替

②没有排除SO2中水蒸气的干扰,没有排除空气中水蒸气的干扰,生成的SO2没有被碱石灰全部吸收　锥形瓶与U形干燥管间增加一个盛浓H2SO4的洗气瓶,U形干燥管后接一个盛放碱石灰的干燥管,并在锥形瓶内反应完全后,鼓入N2将装置内的残留SO2全部赶出被碱石灰吸收　③×100%

(4)使分液漏斗和圆底烧瓶内气压相同,浓H2SO4能顺利滴下　×100%　偏小

[对点精练] 亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检验某食品中亚硫酸盐含量(通常以1 kg样品中含SO2的质量计),某研究小组用“碘氧化还原滴定法”进行测定,实验流程如下:

样品气体A溶液B数据处理

(1)碘标准液应选用　　　　　(填“酸式”或“碱式”)滴定管盛装,加注标准液之前必须对滴定管进行　　　　　、洗涤、润洗。 

(2)锥形瓶内的指示剂为　　　　　,判断达到滴定终点的依据是　。 

(3)下列操作会使测定结果偏大的有　　　　。 

A.起始读数时平视,终点读数时俯视

B.未用标准液润洗滴定管

C.步骤①中用稀盐酸代替稀硫酸

(4)若取样品w g,按乙方案测得消耗0.010 00 mol·L-1 I2溶液V mL,则1 kg样品中含SO2的质量是　　　　g(用含w、V的代数式表示)。 

解析:(1)滴定管使用前必须进行验漏、洗涤、润洗等准备工作,碘溶液具有氧化性,只能用酸式滴定管盛装。(2)碘遇淀粉变蓝,用碘水进行滴定时应选择淀粉作为指示剂,待测液变色后半分钟内不变化方达到滴定终点。(3)起始读数时平视,终点读数时俯视,会使标准液体积偏小,最终结果偏小;未用标准液润洗滴定管,会把标准液稀释,消耗标准液体积偏大,最终结果偏大;步骤①中用稀盐酸代替稀硫酸,生成的SO2气体中混有HCl,因SO2用碱液吸收后需再用盐酸调节溶液至弱酸性,因此混合气体中含有HCl,对实验结果无影响。(4)反 应为H2O+S+I2S+2I-+2H+,根据硫原子守恒及化学方程式可得n(SO2)=n(S)=n(I2)=0.010 00 mol·L-1×V×10-3 L=V×10-5 mol,因此1 kg样品中含SO2的质量为×1 000 g= g。

答案:(1)酸式　验漏(或查漏)　(2)淀粉溶液　滴最后一滴时,溶液由无色变为浅蓝色,且半分钟内不褪色　(3)B　(4)