- 二氧化硫的制取
- 共1464题
浓硫酸有强氧化性,铁在冷的浓硫酸中能发生钝化。某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时,观察到铁完全溶解,并产生大量气体。请你协助他们探究所得气体的成分。
Ⅰ【提出猜想】
猜想1:所得气体中可能是SO2。 猜想2:所得气体中可能是__________。
猜想3:所得气体中可能是_______的混合气体。
Ⅱ【实验探究】
(1)将所得气体通入如下装置
证明猜想3正确的实验现象是___________、______________、________________。
(2)点燃余下的气体前,必须要进行的操作是_________________________________。
(3)写出浓硫酸表现出强氧化性的化学反应方程式_____________________________。
(4)如果把一定量的铁与浓硫酸加热时产生的气体通过装有过量Na2O2粉末的玻璃管,则玻璃管中反应的生成物可能含有(填化学式)__________________ ___________ _。
正确答案
Ⅰ猜想2:H2 猜想3:SO2和H2
Ⅱ(1)甲中KMnO4溶液褪色,乙中KMnO4溶液颜色不变(或变浅但不完全褪色);试管中收集到无色气体
(2)验纯
(3)2Fe+6H2SO4Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O (4)Na2SO4、Na2SO3、NaOH、O2
试题分析:Ⅰ:铁是比较活泼的金属。比较活泼的金属与酸反应置换出氢气。所以猜想2的气体可能是H2。浓硫酸是氧化性的酸,反应开始时首先是浓硫酸与铁发生氧化还原反应2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。随着反应的进行,硫酸变为稀硫酸这时发生反应:Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑。所以猜想3:所得气体中可能是SO2和H2的混合物。Ⅱ:二氧化硫可以与酸性高锰酸钾发生反应使之褪色。利用这一点可以检验二氧化硫的存在。将混合气体先通过酸性高锰酸钾溶液来验证然后再通过酸性高锰酸钾溶液来除去二氧化硫气体。最后用排水法收集氢气。由于氢气是可燃性气体。所以在点燃前首先要验证纯度。否则发生危险。一定量的铁与浓硫酸加热时产生的气体中含有H2、 SO2及水蒸气。当通过装有过量Na2O2粉末的玻璃管,可能发生反应:SO2+Na2O2=Na2SO4;2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。故玻璃管中反应的生成物可能含有Na2SO4、Na2SO3、NaOH、O2。
(13分)硫及其化合物有广泛的应用,对SO2性质的研究是高中化学教学的一项重要内容。
(1)对比研究是一种重要的研究方法。若将硫的单质及部分化合物按如下表所示分成3组,则第2组中物质M的化学式是 。
(2)某校化学学习小组用下图所示的实验装置研究SO2的性质。
①在装置Ⅰ中发生SO2的催化氧化反应,其化学方程式是 。
②若按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的顺序连接装置,(已知:SO3熔点 16.8℃; SO2沸点—10℃。)装置Ⅱ的作用是 ;装置Ⅲ中溶液逐渐褪色,生成Mn2+的同时pH降低,则该反应的离子方程式是 。
③若按Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的顺序连接装置,如果装置Ⅳ中有30mL 2.5mol/LNaOH溶液,反应后增重4.8g,则装置Ⅳ中发生反应的化学方程式是 。
正确答案
(13分)
(1)Na2SO3。(2分)
(2)①2SO2+O2 2SO3(2分,没标条件或没配平扣1分,二者都有只扣1分)
②使SO3凝结成固体与SO2分离;(2分,只要合理即给分)
5SO2+2MnO4—+2H2O=5SO42—+2Mn2++4H+(3分,没配平扣1分)
③SO2+NaOH=NaHSO3(4分)
试题分析:(1)根据第3组的化学式判断,M是Na2SO3;
(2)①装置I发生的二氧化硫的催化氧化反应,化学方程式为2SO2+O22SO3
②三氧化硫的熔点较低,二氧化硫的沸点较低,所以装置Ⅱ的作用是使SO3凝结成固体与SO2分离;二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,生成硫酸根离子和Mn2+、水,离子方程式为5SO2+2MnO4—+2H2O=5SO42—+2Mn2++4H+;
③30mL 2.5mol/LNaOH溶液中氢氧化钠的物质的量是0.075mol,反应后增重4.8g,即二氧化硫的质量是4.8g,物质的量是0.075mol,二者的物质的量之比是1:1,所以生成的产物是亚硫酸氢钠,化学方程式为SO2+NaOH=NaHSO3。
(11分)某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况,设计了下图所示装置进行有
关实验:
(1)先关闭活塞a,将6.4 g铜片和12 mL 18 mol/L的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热至反应完成,发现烧瓶中还有铜片剩余.再打开活塞a,将气球中的氧气缓缓挤入圆底烧瓶,最后铜片完全消失.
①写出上述过程中烧瓶内发生反应的化学方程式:
打开活塞a之前 ;
打开活塞a之后 。
②B是用来收集实验中产生的气体的装置,但集气瓶内的导管未画全,请直接在图上把导管补充完整。
(2)实际上,在打开活塞a之前硫酸仍有剩余。为定量测定余酸的物质的量,甲、乙两学生进行了如下设计:
①甲学生设计方案是:先测定铜与浓硫酸反应产生SO2的量,再通过计算确定余酸的物质的量。他测定SO2的方法是将装置A产生的气体缓缓通过装置D,从而测出装置A产生气体的体积(已折算成标准状况)。你认为甲学生设计的实验方案中D装置中试剂为: (填化学式)。
②乙学生设计的方案是:将反应后的溶液冷却后全部移入到烧杯中稀释,并按正确操作配制100 mL溶液,再取20 mL于锥形瓶中,用 作指示剂,用标准氢氧化钠溶液进行滴定[已知:Cu(OH)2开始沉淀的pH约为5],选择该指示剂的理由为 ,再求出余酸的物质的量,若耗去a mol/L氢氧化钠溶液b mL,则原余酸的物质的量为 mol(用含a、b的表达式来表示)。
正确答案
(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2===2CuSO4+2H2O
②B装置中导管长进短出
(2)①饱和NaHSO3 ②甲基橙
因为Cu(OH)2开始沉淀的pH约为5,若用酚酞作指示剂时溶液中的Cu2+会和NaOH反应,Cu(OH)2的蓝色会干扰滴定终点的正确判断
试题分析:(1)①打开活塞a之前发生的是铜和浓硫酸的反应,方程式为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,随着反应进行硫酸浓度变小,反应停止发生,打开活塞a后氧气进入,在酸性条件下反应生成硫酸铜,方程式为:2Cu+2H2SO4+O2===2CuSO4+2H2O。②收集的是SO2气体,密度比空气大,所以应该用向上排空气法,因此B中导管是长进短出。
(2)①SO2在NaHSO3溶液中的溶解度最小所以D装置中的试剂应该是NaHSO3溶液。
②用NaOH滴定反应后的溶液时,由于溶液中有Cu2+所以不能让Cu2+沉淀干扰滴定终点的判断,因此pH应该控制在5之内,因此选用甲基橙做指示剂。滴定中用掉a mol/L氢氧化钠溶液b mL,则原剩余的硫酸为=。
点评:本题综合性强,主要考查学生分析问题的能力,尤其在选择指示剂的时候,要注意考虑到Cu2+会发生反应。
(15分)
S2Cl2是一种易挥发的液体(熔点:—76℃,沸点:138℃),且易与水发生水解反应,可能生成H2S、SO2、H2SO3、H2SO4等物质。它是橡胶硫化剂。在熔融的硫中通以氯气即可生成S2Cl2。下图是实验室用S和Cl2制备S2Cl2的装置 (夹持装置、加热装置均已略去)。
(1)已知S2Cl2分子结构与H2O2相似,则S2Cl2的分子中共含有 条共价键。
(2)装置a中应放试剂为 ;装置d的名称是 ,它的作用是 。
(3)该实验的操作顺序应为 (用序号表示)。
①加热装置c ②通入Cl2 ③通冷凝水 ④停止通Cl2 ⑤停止加热装置c
(4)图中f装置中应放置的试剂为 ,其作用为 。
(5)将S2Cl2的水解气体产物通入氯水中,若观察到 的现象,则可证明水解产物中有硫化氢生成。
正确答案
略
用下图所示装实验置进行铜与浓硫酸反应的实验探究,请回答下列问题:
(1)试管A中发生反应的化学方程式为 。
(2)试管B中的实验现象是 ,将试管B中反应后的溶液进行加热,观察到试管B中的实验现象是 。
(3)反应一段时间后,试管C中没有观察到沉淀生成,若往试管C中通入或加入一种物质X,即生成白色沉淀,该物质X不可能是下列的 。(填序号)
a、 b、
c、
d、
(4)试管A中的铜和硫酸充分反应后,铜和硫酸都有剩余,下列物质中能使试管A中的铜片继续溶解的是 。(填序号)
a、 b、
c、
d、
(5)试管D中的试剂是 溶液,其作用是 。
正确答案
(13分)(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑(3分)
(2)品红溶液褪色;品红溶液又恢复为原来的颜色
(3) c ;(4) b ;(5) NaOH溶液;吸收二氧化硫气体
试题分析:(1)浓硫酸具有强氧化性,能氧化金属铜,则试管A中发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑。
(2)SO2具有漂白性,则试管B中的实验现象是品红溶液褪色;由于SO2的漂白性是不稳定的,则在加热的条件下又恢复到原来的颜色,则将试管B中反应后的溶液进行加热,观察到试管B中的实验现象是品红溶液又恢复为原来的颜色。
(3)SO2溶于水生成亚硫酸,溶液显酸性,得不到亚硫酸钡白色沉淀。因此要生成白色沉淀则可以加入氧化剂或碱性气体,即选项abd都可以,其中ad生成的是硫酸钡白色沉淀,c是的亚硫酸钡白色沉淀,答案选b。
(4)在酸性条件下,硝酸盐具有强氧化性,能氧化单质铜,因此加入的物质是硝酸钠,答案选b。
(5)SO2是大气污染物,应该用氢氧化钠溶液吸收,防止污染空气。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题贴近高考,基础性强,在注重对学生基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生能力的培养。有利于培养学生的逻辑推理能力和规范严谨的实验设计能力,也有助于调动学生的学习兴趣和学习积极性。
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