第二節(jié)    硫和硫的化合物

CO↑+H₂O

【易錯指津】

   1．掌握常見物質(zhì)的俗名、組成、用途，防止張冠李戴。

   本章中出現(xiàn)的物質(zhì)俗名比較多，有些名稱之間又特別容易混淆，如冰晶石和重晶石、芒硝和硝石、大蘇打和蘇打或小蘇打等，還有名目繁多的礬鹽。這些雖屬識記性的知識，但也應做到在理解的基礎上進行記憶，注意它們的性質(zhì)和用途，對記憶其化學組成有幫助。同時要及時歸納和比較，以便清楚地區(qū)別它們。

2．熟悉有關各種價態(tài)的硫元素性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，以作推斷題（主要是框圖型）。

牢固掌握各種代表物性質(zhì)及它們之間的知識網(wǎng)絡和反應原理，就可避免死搬硬套。對于框圖型等推斷題，也要善于找“題眼”，挖掘題中隱含的提示，注意對題設條件的充分應用，盡量縮小范圍。推斷時不僅要關注網(wǎng)絡的結(jié)構，還要注意題干提供的不起眼的信息，如顏色、狀態(tài)、式量、用途等都可能成為突破的切入口。

3．二氧化硫和氯氣的漂白性

2SO₃，SO₂+H₂O=H₂SO₃，2H₂SO₃+O₂=H₂SO₄。溶于雨水中的酸性物質(zhì)，使雨水中pH在4.5左右。光化學類霧由氮氧化物造成；臭氧空洞主要由氯氟烴、一氧化氮等造成；溫室氣體主要為二氧化碳等。

答案：A

方法要領：這是一道有關環(huán)境保護問題的試題，SO₂等氣體引發(fā)酸雨，O₃、氮氧化物、有機烴等引發(fā)光化學類煙霧，氟利昂、氮氧化物等造成臭氧空洞，CO₂氣體導致的溫室效應。這些導致環(huán)境污染的熱點問題，復習中應予以重視。

例2  在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于SO₂的轉(zhuǎn)化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室（見右圖）。按此密閉體系中氣體的流向，則在A處流出的氣體為（1999年上海高考題）

A.SO₂            B.SO₃  O₂            C.SO₂  O₂          D.SO₂  SO₃

思路分析：本題是聯(lián)系生產(chǎn)實際的題目，結(jié)合硫酸工業(yè)生產(chǎn)，考核學生對工業(yè)生產(chǎn)中的熱交換原理的理解。

答案：C

方法要領：對教材中工業(yè)生產(chǎn)中典型設備的結(jié)構（包括進出口方向）、原理及發(fā)生的反應必須有足夠的重視。通入接觸室的氣體主要是SO₂和O₂，經(jīng)過熱交換后從A處流出，然后才能接觸催化劑，反應后的氣體經(jīng)過內(nèi)管又從下口通出。故A處流出的氣體仍為SO₂和O₂。

例3  過氧化氫的沸點比水高，但受熱容易分解。某試劑廠制得7%～8%的過氧化氫溶液，再濃縮成30%的溶液時，可采用的適宜方法是（上海市高考題）

A.常壓蒸餾          B.減壓蒸餾          C.加生石灰常壓蒸餾          D.加壓蒸餾

思路分析：液態(tài)物質(zhì)的沸點與壓強有關，減小壓強，能降低其沸點，這樣就能在溫度不高的情況下使水蒸發(fā)而H₂O₂又不會分解。

答案：B

方法要領：要從混合液中分離出受熱易分解的液體物質(zhì)，一般采用減壓蒸餾或減壓分餾。防止選A，在常壓下蒸餾，H₂O₂受熱分解。

例4 下列反應中，調(diào)節(jié)反應物用量或濃度不會改變反應產(chǎn)物的是（1998年上海高考題）

A.硫化氫在氧氣中燃燒                             B.鐵在硫蒸氣中燃燒

C.二氧化硫通入石灰水                             D.硫酸中加入鋅粉

思路分析：A中O₂少量生成S，O₂過量生成SO₂；B中產(chǎn)物唯一；C中可生成CaSO₄或Ca(HSO₄)₂；D中濃硫酸生成SO₂，稀硫酸生成H₂。

答案：B

方法要領：復習中應注意反應條件對產(chǎn)物的影響，與外界條件有關的反應如下：

1．反應溫度

①4Na+O₂(常溫)=4Na₂O、2Na+O₂(加熱)= Na₂O₂；②乙醇+濃硫酸

2．反應物的用量或濃度

①酸式鹽+堿；②鋁鹽+堿；③偏鋁酸鹽+酸或CO₂；④硝酸銀+氨水；⑤FeBr₂（FeI₂）+Cl₂；⑥C+ O₂；⑥P+ Cl₂等。

例5   標準狀況下H₂S和O₂混合氣體100mL，經(jīng)點燃后反應至完全，所得氣體經(jīng)干燥后，恢復到原來狀況時體積為10mL，該10mL氣體可能是（2001年上海市高考題）

A.H₂S、SO₂              B.O₂                C.H₂S              D.SO₃

思路分析：H₂S和O₂反應后的氣體產(chǎn)物可能為①H₂S；②SO₂；③SO₂和O₂。

如為情況①，說明H₂S過量。

則由：2H₂S+O₂=2H₂O+2S體積減少

2   1            3

       60   30          100-10=90  

參加反應的H₂S和O₂的總體積為60+30=90，則余下的10mL氣體為H₂S。

若為情況②或③，說明O₂過量。

則由：2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂體積減少

       2    3         2     3

       60   90              90

則參加反應的H₂S和O₂的總體積為60+90=150>100，所以這兩種情況不存在。

答案：C

方法要領：本題為過量計算，由于只告訴兩氣體的總體積，因此按兩種反應恰好發(fā)生的兩反應分別討論，具體計算中注意氣體體積的計算可用差量法技巧。

例6  向50mL18mol/LH₂SO₄溶液中加入足量的銅片并加熱。充分反應后，被還原的H₂SO₄的物質(zhì)的量（1997年全國高考題）

A.小于0.45mol    B.等于0.45mol      C.在0.45mol和0.90mol之間     D.大于0.90mol

思路分析：本題考查了氧化還原反應的條件的重要性。Cu和H₂SO₄反應的前提條件是濃H₂SO₄，開始18mol/L為濃的，但隨著Cu參加反應，H₂SO₄被消耗變稀，此時反應已終止。其次，考查了氧化性酸在與金屬發(fā)生反應時，其作用分兩部分：一部分充當氧化劑，使其得電子數(shù)與金屬失電子數(shù)相同，另一部分是生成的金屬陽離子與酸根結(jié)合生成鹽。由Cu+2H₂SO₄=Cu SO₄+SO₂↑+2H₂O可知如果H₂SO₄完全反應，也只有一半充當氧化劑被還原，故被還原18mol/L H₂SO₄的最大量為(18mol/L×0.05L)÷2=0.45mol。

答案：A

方法要領：該類題的解答關鍵是判明充當氧化劑的那部分量的確切值。本題如果改成熾熱的碳與上述量的濃H₂SO₄作用，被還原的H₂SO₄的物質(zhì)的量的多少又該如何考慮？因此，做題時應看清單質(zhì)的類別：即是否已告知為金屬單質(zhì)，或為非金屬單質(zhì)，或者為單質(zhì)？常見氧化劑的酸為濃H₂SO₄、濃HNO₃或稀HNO₃。另MnO₂只與濃HCl反應，與稀HCl是不反應的。

例7  為防治酸雨，降低煤燃燒時向大氣排放的SO₂，工業(yè)上將生石灰和含硫煤混合后使用。請寫出燃燒時，有關“固硫”（不使硫化合物進入大氣）反應的化學方程式              （1996年上海市高考題）

思路分析：煤中含硫，硫燃燒時生成的酸性氧化物SO₂與堿性氧化物CaO作用生成含氧酸鹽CaSO₃，CaSO₃易被空氣中的O₂氧化成CaSO₄。

答案：CaO+SO₂=CaSO₃，2CaSO₃+O₂=2CaSO₄

方法要領：上述方法稱為“鈣基固硫法”。這種方法實際上是把生石灰或石灰石的粉粒摻入煤中，再進行燃燒。利用石灰石分解生成的CaO也能吸收SO₂，但因石灰石分解是吸熱反應，所以用CaCO₃固硫比用CaO固硫多消耗部分熱量。

2CaSO₃+O₂=2CaSO₄這反應易漏寫，在有空氣存在和高溫條件下，CaSO₃易被氧化為CaSO₄，這可以得出一條規(guī)律：溫度高時，熱穩(wěn)定性不夠好的物質(zhì)將向熱穩(wěn)定性好的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，如本題涉及CaCO₃→CaSO₃→CaSO₄的轉(zhuǎn)化。以防漏寫其中一個方程式。

例8    對下列事實的解釋錯誤的是（2000年上海高考題）

A.在蔗糖中加入濃硫酸后出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象，說明濃硫酸具有脫水性

B.濃硝酸在光照下顏色變黃，說明濃硝酸不穩(wěn)定

C.常溫下，濃硝酸可以用鋁貯存，說明鋁與濃硝酸不反應

D.反應CuSO₄+H₂S→CuS↓+H₂SO₄能進行，說明硫化銅既不溶于水，也不溶于稀硫酸

思路分析：本題旨在考查一些常見的化學反應原理。Al與冷、濃硝酸發(fā)生鈍化，屬化學反應，因表面迅速形成致密的氧化膜而不呈明顯的反應現(xiàn)象。

答案：C

方法要領：本題提醒我們在復習中要注意物質(zhì)的特殊性，并注意總結(jié)歸納，從而全面掌握知識。

例9  針對以下A～D四個涉及H₂O₂的反應（未配平），填寫空白：（1999年廣東省高考題）

A.Na₂O₂+HCl――H₂O₂+NaCl           B.Ag₂O+H₂O₂――Ag+O₂+H₂O

C.H₂O₂――H₂O+O₂                    D.H₂O₂+Cr₂(SO₄)₃+KOH――K₂CrO₄+K₂SO₄+H₂O

（1）H₂O₂僅體現(xiàn)氧化性的反應是（填代號）    ，該反應配平的化學方程式為         

（2）H₂O₂既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)還原性的反應是（填代號）   

（3）H₂O₂體現(xiàn)弱酸性的反應是（填代號）     ，其理由為                         

思路分析：H₂O₂中氧元素的化合價為-1價，在氧化還原反應中既可升高成0價（表現(xiàn)還原性），又可降到-2價（表現(xiàn)氧化性）。在四個反應中，只有D中的H₂O₂中O的價態(tài)降為-2價，表現(xiàn)氧化性；C中的H₂O₂中O的價態(tài)既升高又降低，表現(xiàn)出氧化性和還原性；B中的H₂O₂中O由-1升為0價，表現(xiàn)還原性；只有A中Na₂O₂的跟強酸鹽酸反應生成了H₂O₂和NaCl，這可看作是一個“強酸跟弱酸的鹽反應，生成弱酸和強酸鹽”的反應，認為在此反應中H₂O₂體現(xiàn)了弱酸性。

答案：（1）D，3H₂O₂+Cr₂(SO₄)₃+10KOH=2K₂CrO₄+3K₂SO₄+8H₂O（2）C（3）A，此反應可看作是強酸制弱酸的反應。

方法要領：這是一個以H₂O₂的性質(zhì)為載體，考查無機化學基本原理等方面知識的題目。題目中提出了三個問題：氧化性、還原性的含義，方程式的配平和強酸制弱酸的規(guī)律。只要緊緊扣住價態(tài)的變化進行分析，就可準確解答。對第3問，在判斷了B、C、D均是氧化還原反應后，“酸性”則應體現(xiàn)于非氧化還原反應中，然后再從反應物強酸（HCl）制得H₂O₂，聯(lián)系強酸制弱酸原理作答。

例10  某學生課外活動小組利用右圖所示裝置分別做如下實驗：(2000年全國高考題)

（1）在試管中注入某紅色溶液，加熱試管，溶液顏色逐漸變淺，冷卻后恢復紅色，則原溶液可能是________________溶液；加熱時溶液由紅色逐漸變淺的原因是：                                         ，（2）在試管中注入某無色溶液，加熱試管，溶液變?yōu)榧t色，冷卻后恢復無色，則此溶液可能是________________溶液；加熱時溶液由無色變?yōu)榧t色的原因______________________。

思路分析：題設情境有三大特點：①反應裝置由常見的“開放型”到了“封閉型”；②溶液顏色由常見的“靜態(tài)穩(wěn)定型”到了“動態(tài)變化型”；③溶液成分由常見的“單一溶質(zhì)型”到了“多種溶質(zhì)型”。根據(jù)這些情境特點，進行思維發(fā)散：

解題的關鍵是要認真觀察實驗裝置的特點：試管口上套有氣球，說明加熱時會氣體逸出，一下就使“紅色溶液”的范圍縮小：溶有酸性氣體的石蕊溶液或溶有堿性氣體的酚酞溶液。而前者中加熱后，紅色變?yōu)樽仙�，不符合“溶液顏色逐漸變淺”的條件，結(jié)論只有稀氨水和酚酞。

由無色溶液氣體+溶液變紅氣體溶+溶液無色。聯(lián)想無色溶液雖多，但加熱后放出氣體且溶液變紅不多，又冷卻后該氣體可使紅色溶液褪色――顯然該氣體有漂白作用，并是一可逆過程，符合條件的無色溶液只能是SO₂漂白過的品紅溶液。

答案：（1）稀氨水和酚酞、稀氨水中的NH₃氣逸出，所以溶液的顏色變淺；（2）溶有SO₂的品紅、SO₂氣體逸出，品紅溶液恢復紅色

方法要領：此題要求考生調(diào)用平時積累的所有實驗感性認識和各種實驗經(jīng)驗與知識，用發(fā)散即就中學范圍內(nèi)的紅色物質(zhì)找出，再收斂（根據(jù)題意確定適當物質(zhì)），做出題設情境的知識歸納、方案設計、結(jié)論評判。

引申發(fā)散：

溶液的組成

加熱后的現(xiàn)象

分析

稀氨水和酚酞溶液

紅色變淺

氨氣逸出后，溶液中[OH^-]下降

滴有酚酞的氫氧化鈣飽和溶液

紅色變淺

溫度升高，氫氧化鈣溶解度降低

滴有石蕊的CO₂（或SO₂）溶液

紅色變紫色（不變淺）

氣體逸出后，[H⁺]降低

滴有甲基橙的CO₂（或SO₂）溶液

紅色變橙色或黃色

氣體逸出后，[H⁺]降低

滴有酚酞的Na₂CO₃（或NaHCO₃）溶液

紅色變深

溫度升高，促進水解，pH增大

滴有石蕊的氯化銨溶液

紅色變深

溫度升高，促進水解，pH減小

滴有石蕊的硫酸溶液

紅色，無變化

穩(wěn)定的強酸溶液

滴有酚酞的氫氧化鈉溶液

紅色，無變化

穩(wěn)定的強堿溶液

Fe(SCN)₃溶液

紅色，無變化

穩(wěn)定的配位化合物溶液

溶有SO₂的品紅溶液

無色變紅色

SO₂氣體逸出，品紅恢復原色

例11  將8.8 g FeS固體置于200 ml 2.0 mol/L的鹽酸中，以制備H₂S氣體。反應完全后,若溶液中H₂S的濃度為0.10 mol/L，假定溶液體積不變,試計算:（1997年全國高考題）
    (1)收集到的H₂S氣體的體積(標準狀況)。(2)溶液中Fe²⁺和H⁺的物質(zhì)量濃度。

思路分析:根據(jù)方程式FeS+2H⁺=Fe²⁺+H₂S­可判斷鹽酸過量,計算以FeS的物質(zhì)的量為基準。N(FeS)=8.8 g÷88 mol/L=0.10mol。
    (1)共生成H₂S 0.10mol,在溶液中溶解的物質(zhì)的量為0.10L×0.20mol/L=0.02mol,所以收集到H₂S氣體的物質(zhì)的量=0.10mol-0.02mol =0.08mol,換算成體積=22.4L/mol×0.08mol=1.8L。
    (2)生成Fe²⁺0.10mol,其濃度為0.10mol/0.2L=0.5mol/L,消耗掉H⁺的物質(zhì)的量為0.20mol。反應前n(H⁺)=2.0mol/L×0.2L=0.4mol,故H⁺最后的濃度為 (0.4 mol-0.2 mol)÷0 2L=1.0 mol/L。

答案：1.8 L；0.5 mol/L、1.0 mol/L。

方法要領：H₂S可溶于水（在酸中也溶，但溶解量小），如按常規(guī)題海中的習題（一般不考慮氣體在水或酸中的溶解）將導致錯誤，因題中已明確給出的H₂S在反應后溶液中的濃度，這說明有一部分H₂S氣體并未放出，而溶解在溶液中。由于氫硫酸的電離度極小，在計算H⁺的物質(zhì)量濃度時，不必考慮H₂S的電離。

例12  某化工廠每小時生產(chǎn)at（噸）98%（質(zhì)量分數(shù)）硫酸。為使硫充分燃燒，且在下一步催化氧化時不再補充空氣，要求燃燒后的混合氣體中含氧氣的體積分數(shù)為b%。若空氣中氧氣的體積分數(shù)為21%，且不考慮各生產(chǎn)階段的物料損失，則（2001年高考試測題）

（1）該廠每小時消耗標準狀況下空氣的體積為     m³。

（2）為滿足題設要求，b%的下限等于    。

思路分析：（1）每小時生產(chǎn)的純硫酸為(a×10⁶g×98%)÷98g/mol=a×10⁴mol。生產(chǎn)過程中生成的SO₂和SO₃也都是a×10⁴mol。設每小時消耗空氣的體積為V，則由S+O₂=SO₂消耗O₂的體積等于生成的SO₂體積，即燃燒前空氣的體積等于燃燒后混合氣體的體積，據(jù)此可得以下關系：

空氣中O₂的體積=反應中消耗的O₂的體積+燃燒后混合氣體中O₂的體積，即V×21%=a×10⁴ mol×22.4L/mol×10^-3 m³/L+V×b%，V=22400a/(21-b)。

（2）“b的下限”，其含義是指燃燒后剩余的O₂在第二步催化氧化時恰好完全反應，也就是說，燃燒前空氣中的氧（空氣體積的21%）恰好滿足兩步反應。因S+O₂=SO₂和O₂+2SO₂=2SO₃兩步反應耗O₂之比為2:1，故燃燒后（第一步反應后）混合氣體中O₂的體積分數(shù)的下限是b%=(1/3)×21%=7%。

答案：（1）22400a/(21-b)；（2）7%

方法要領：根據(jù)S+O₂=SO₂反應前后氣體體積不變，求出燃燒后O₂的體積。