- 硫和氮的氧化物
- 共10865题
硫化碱法是工业上制备Na2S2O3的方法之一，反应原理为：2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2（该反应△H＞0）。某研究小组在实验室用硫化碱法制备Na2S2O3·5H2O流程如下。
（1）吸硫装置如图所示。
①装置B的作用是检验装置A中SO2的吸收效率，B中试剂是 ，表明SO2吸收效率低的实验现象是B中溶液 。
②为了使SO2尽可能吸收完全，在不改变A中溶液浓度、体积的条件下，除了及时搅拌反应物外，还可采取的合理措施是 、 。（写出两条）
（2）假设本实验所用的Na2CO3含少量NaCl、NaOH，设计实验方案进行检验。（室温时CaCO3饱和溶液的pH＝10．2）
限选试剂及仪器：稀硝酸、AgNO3溶液、CaCl2溶液、Ca(NO3)2溶液、酚酞溶液、蒸馏水、pH计、烧杯、试管、滴管
（3）Na2S2O3溶液是定量实验中的常用试剂，测定其浓度的过程如下：准确称取a g KIO3（化学式量：214）固体配成溶液，加入过量KI固体和H2SO4溶液，滴加指示剂，用Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为V mL。则c(Na2S2O3)＝_________mol·L－1。（只列出算式，不作运算）
已知：Cr2O72－＋6I－+14H+= 2Cr3+＋3I2＋7H2O 2S2O32－＋I2=S4O62－＋2I－
（4）某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的Na2S2O3浓度可能 （填“无影响”、“偏低”或“偏高”），原因是 。
正确答案
（1）①品红、溴水或KMnO4溶液；溶液颜色很快褪色或指出相应试剂的正确颜色（红色、黄色等）很快褪色也可得分。 （2分，每个1分）
②增大SO2的接触面积、控制SO2的流速、适当升高温度（答其中二条即可）（4分，每个2分）
（2）（8分，每个2分）
（3）6000a/214V 或3000a/107V (其它正确答案也给分) （2分）
（4）偏高；4I—+4H++O2＝2I2+2H2O
试题分析：（1）①由于SO2具有还原性、漂白性，因此若 装置B的作用是检验装置A中SO2的吸收效率，则B中试剂可以是品红、溴水或KMnO4溶液，表明SO2吸收效率低的实验现象是B中溶液溶液颜色很快褪色。
②要使SO2尽可能吸收完全，在不改变A中溶液浓度、体积的条件下，除了及时搅拌反应物外，还可采取的合理措施是增大SO2的接触面积、控制SO2的流速、适当升高温度等。
（2）氯离子的检验可以利用硝酸酸化的硝酸银溶液；由于饱和碳酸钙溶液的pH＝10．2，所以可以先进入氯化钙溶液，然后测量溶液的pH值进行对比即可，因此答案为：
（3）ag硝酸钾的物质的量是
1mol 6mol
所以c(Na2S2O3)＝
（4）由于碘离子易被氧化：4I—+4H++O2＝2I2+2H2O，因此如果第三步滴速太慢，则导致消耗的硫代硫酸钠溶液的体积增加，从而导致其浓度偏高。
A、B、C、D为中学化学四种常见物质，A为红棕色气体，它们之间的相互转化关系如右图。已知：A+H2O→M+C；D+H2O→N，M、N是酸雨的主要成分。
（1）写出下列反应化学方程式
①A+H2O→M+C 。
②A+B→C+D 。
（2）下列哪些物质不能与N的浓溶液反应 。
a．NH3 b．H2 c．SO2 d．H2S
（3）下列实验方案可以用于在实验室制取B的是 。
a．Na2SO3溶液与HNO3 b．Na2SO3固体与浓硫酸
c．固体硫在纯氧中燃烧 d．铜与浓H2SO4加热
（4）某同学认为：将A通入到Na2S溶液中能够证明A的氧化性，此说法是否正确 （填“是”或“否”），请说明理由 。
正确答案
（1）①3NO2 +H2O＝2HNO3+NO②NO2+ SO2＝NO+ SO3（2）b c（3）b d （4）否（；NO2和水反应生成的HNO3是一种氧化性酸，也能将Na2S氧化，使溶液变浑浊.
试题分析：（1）根据图可知：A是红棕色的气体，它与水反应生成酸雨的主要成分，则A：NO2， M ：HNO3：C是NO. N也是酸雨的主要成分，则N是H2SO4。则D是SO3.B是SO2.反应的相应方程式为：①3NO2 +H2O＝2HNO3+NO ②NO2+ SO2＝NO+ SO3。浓H2SO4有强氧化性与硫化氢反应，有酸性与氨气反应，不能反应的选项是bc. （3）在实验室SO2是用Na2SO3固体与浓硫酸反应制取的，铜与浓H2SO4加热也可用于制取。HNO3有强氧化性，它与Na2SO3溶液反应时产生的二氧化硫会被氧化成硫酸，固体硫在纯氧中燃烧造价太大，也不环保、安全。选项为：b d。（4）将NO2通入到Na2S溶液中不能够证明它的氧化性，因为二氧化氮与水反应产生的硝酸也有强的氧化性，可以把硫化氢氧化。故此说法不正确。
某研究性学习小组拟用铜屑与氧化铜混合物与硫酸和硝酸组成的混酸反应来制取CuSO4·5H2O晶体，混酸中硝酸的还原产物为NO，反应过程中不产生SO2,反应后的溶液中不含Cu(NO3)2，反应中固体完全溶解，两种酸均恰好完全反应。设固体混合物的总质量为480 g，其中铜的质量分数为x，试回答下列。
（1）所得硫酸铜晶体的质量y为： g（用x表示）；
（2）若x =0.4,混酸中HNO3与H2SO4的物质的量之比为： ；
（3）若x=0.4,480g固体混合物与一定量混酸微热后，充分反应，冷却恰好只得到CuSO4·5H2O,试求原混酸中H2SO4的质量分数。
正确答案
（1）375x + 1500 （2）1∶3.3
(3)n(Cu)=
n(CuO)=
m(H2SO4)=(3mol+3.6mol)×98g/mol=646.8g
m(NO)="2/3" n(Cu)×30g/mol=60g
ω(H2SO4)=
（结果在52%-53%不扣分，其余不给分）
考查根据方程式进行的有关计算。
（1）根据铜原子守恒可知，生成硫酸铜晶体的质量是
（2）X＝0.4，则铜和氧化铜的物质的量分别是n(Cu)=
n(CuO)=
根据原子守恒可知，硫酸的物质的量是3mol＋3.6mol＝6.6mol
根据电子得失守恒可知，硝酸的物质的量是
所以混酸中HNO3与H2SO4的物质的量之比为1∶3.3
（3）见答案。
（10分）SO2是一种大气污染物，某兴趣小组欲探究SO2的性质及绿色实验方法，设计如下方案：
⑴ B、C、D分别用于检验SO2的漂白性、还原性和氧化性。其中C、D分别为碘水和硫化氢的水溶液，则B中所盛试剂为______________，C中反应的离子方程式为：____________________________________________。
⑵为了实现绿色实验的目标，某同学重新设计了如上右图A2的制取装置来代替A1装置，与A1装置相比，A2装置的优点是：____________________________________________________（任写一点即可）。
⑶ E中用氨水吸收尾气中的SO2，“吸收液”中可能含有OH－、SO32－、SO42－、HSO3－等阴离子。已知亚硫酸氢盐一般易溶于水，SO2也易溶于水。现有仪器和试剂为：小烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸；2mol/L盐酸、2mol/L HNO3、1mol/L BaCl2溶液、1mol/L Ba(OH)2溶液、品红溶液、蒸馏水。请设计实验证明“吸收液”中存在SO32－和HSO3－，完成下表的实验操作、预期现象和结论：
正确答案
⑴品红溶液 （1分）
SO2 + I2 + 2H2O = SO42－ +2I－ + 4H+（2分，电荷不守恒0分；化学式任错一个0分）
⑵①不用加热，安全性能高。②易于控制反应进行，反应更充分。（任写一个，合理答案均给1分）
（1）根据C和D中的试剂可知，碘水是检验SO2的还原性的，而H2S是检验SO2的氧化性的，所以装置B是检验SO2的漂白性的，盛放的试剂是品红溶液。碘水氧化SO2的离子方程式是SO2 + I2 + 2H2O = SO42－ +2I－ + 4H+。
（2）根据装置的特点可判断，和装置A相比，其优点是①不用加热，安全性能高。②易于控制反应进行，反应更充分。
（3）由于亚磷酸盐能和和乙酸反应生成SO2，而SO2可以使品红溶液褪色，据此可以鉴别SO32-；亚硫酸氢盐一般易溶于水，所以如果滤液中加入氢氧化钡能生成白色沉淀，即能证明溶液中含有HSO3-。所以正确的操作是
用下图装置进行实验。
回答有关问题：
（1）玻璃管E内发生反应的化学方程式是 。
（2）小试管C的作用是 。
（3）广口瓶D内盛的试剂是 ，装置D的3个作用是① , ② , ③ 。
（4）从管E导出的气体成分是 。
（5）装置F中U形管观察到所收集物质的颜色状态是 。
（6）若U形管内收集到的物质很少，分析其原因不可能是 （填标号）。
a．装置气密性不好； b．制得的SO2中混有少量H2S杂质使催化剂中毒；c．气流速度过快。
（7）从U形管导出的尾气的处理方法是 。
正确答案
（1）2SO2＋O2 2SO3 (2分)
（2）防止倒吸 (2分)
（3）浓硫酸；①干燥SO2；②使SO2和O2两种气体混合均匀；③通过观察气泡控制气体比例和气流速度(各1分)
（4）SO3、SO2、O2 (3分)
（5）无色固体（或白色固体）(2分)
（6）b (2分)
（7）用NaOH溶液吸收（或用Na2CO3溶液吸收）(2分)
试题分析：（1）A装置产生O2，B装置为SO2。在E装置中SO2与O2催化氧化。（2）小试管中短管，可以作为缓冲瓶，有效防倒吸。（3）依据通入E装置，D中应放入浓硫酸。作用①干燥SO2；②使SO2和O2两种气体混合均匀；③通过观察气泡控制气体比例和气流速度（4）依据化学反应限度，可以推出应有SO3、SO2、O2（5）SO3在0 0C时凝结为固态。（6）在浓硫酸的作用下不可能有H2S气体，选择b（7）SO2可以被碱液吸收。
近年，为提高能利用率，西方提出共生理念——为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化．共生工程将会大大促进化学工业的发展．
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO2制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4，该电池电动势为1.06V．实际过程中，将SO2通入电池的 极（填“正”或“负”），负极反应式为 ．用这种方法处理SO2废气的优点是 ．
（2）以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质．合成路线如下：
①生产中，向反应Ⅱ中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是 ．
②下列有关说法正确的是 (填序号)。
③反应Ⅴ中选用了40%的乙二醇溶液做溶剂，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是 ．
④（NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统．写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式 ．
正确答案
（共15分）（1） 负（2分） SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋（2分）
利用上述电池，可回收大量有效能，副产品为H2SO4，减少环境污染，实现（能质）共生。（2分）
（2）①防止亚硫酸铵被氧化（1分） ②ABCD（4分）
③K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小，能充分析出（2分）
④4(NH4)2SO3＋2NO2＝4(NH4)2SO4＋N2（2分）
试题分析：（1）利用发电厂产生的SO2制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，原电池反应是负极发生氧化反应，正极发生还原反应，依据元素化合价变化可知，二氧化硫中硫元素化合价升高，失去电子发生氧化反应，过程中，将SO2通入电池的负极，电极反应为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；此方法的优点是污染小，生成产物可以循环利用，可以回收有效能。
（2）①向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，防止亚硫酸根被氧化，以更好的得到亚硫酸铵晶体。
②A、依据流程图结合反应生成物分析，过量的空气把亚硫酸钙氧化为硫酸钙；正确；B、依据流程图中的反应物和生成物，结合元素化合价变化分析写出反应的化学方程式为CaSO4+4C
③反应V中选用了40%的乙二醇溶液，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液原因是利用乙二醇降低硫酸钾溶解度，有利于析出。
④（NH4）2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统，二氧化氮与亚硫酸铵反应，二氧化氮具有强氧化性能氧化亚硫酸铵反应，生成硫酸铵，本身被还原为氮气，原子守恒配平书写出的化学方程式为：4（NH4）2SO3+2NO2=4（NH4）2SO4+N2。
如图是某研究性学习小组设计的SO2与Na2O2反应的探究装置．
（1）实验开始时，打开旋塞K，通入N2排尽整套装置中的空气，关闭旋塞K。点燃酒精灯，A中反应的化学方程式是 。
（2）B装置的作用是 。
（3）反应过程中，观察到：A中出现黑色不溶物；C中固体由淡黄色逐渐至完全转化为白色；若将带火星木条伸入D试管口内，火星显得更明亮。
①停止加热后，再通入N2至整套装置冷却，其目的是 。
②取少量C中白色固体，溶于蒸馏水得无色溶液W 。若向W中滴加几滴酸性KMnO4溶液，振荡，紫色褪去；若向W中加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，出现大量白色沉淀；则说明C中白色固体有 。
③D装置中发生反应的离子方程式是 。
④过滤出A装置中的黑色不溶物，洗涤后将其溶于浓硝酸，得到蓝色溶液并产生红棕色气体；向蓝色溶液中滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀；则黑色物质可能是___________。
a．Cu b． CuO c．CuS d．Cu2S
正确答案
（1）Cu + 2H2SO4
试题分析：（1）浓硫酸和铜屑在加热条件下制备二氧化硫，化学方程式Cu + 2H2SO4
现有如下仪器，仪器中已注入溶液，回答下列问题。
（1）加热装置A，写出铜与浓硫酸反应的化学方程式： ，烧瓶中的实验现象为 。
（2）验证碳、硅非金属性的相对强弱(已知酸性：H2SO3>H2CO3)，若选择仪器A、B、C、D并相连接，则B、C、D中所选择的试剂分别为 、 、 。能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是 。
（3）验证SO2的氧化性、还原性。若选择A、E、F仪器，并按A、E、F顺序连接。
①则证明SO2有氧化性的实验现象是 ，反应方程式为：
。
②若证明SO2具有还原性，在E中采取的实验操作为 ，其实验现象为 ，反应原理为 。
正确答案
（1）Cu+2H2SO4(浓) 
铜片变灰黑色表面有气泡生成，烧瓶中可能有白色物质生成 2分
（2）B：Na2CO3溶液或 NaHCO3 溶液 C：KMnO4溶液 D：Na2SiO3溶液 ；
C中KMnO4溶液不褪色（或品红不褪色），D中出现白色沉淀。 各1分，共4分
（3）①H2S溶液中有浅黄色混浊出现 2H2S+SO2=3S↓+2H2O 各1分共2分
②通入氯气或加入氯水或加入过氧化氢溶液，或高锰酸钾溶液等氧化剂（其中一种或其它合理答案均可）；现象是有白色沉定生成。 各1分共2分
根据所加入试剂写出方程式 Ba2++SO2+Cl2+2H2O=BaSO4↓+4H++2Cl‑ 2分
试题分析：（1）铜与浓硫酸反应的化学方程式Cu+2H2SO4(浓)
（2）因为酸性：H2SO3>H2CO3> H2SiO3，若选择仪器A、B、C、D，A中产生二氧化硫气体，需和碳酸盐反应产生二氧化碳气体，在通入硅酸钠溶液之前应把二氧化硫除去以免给实验带来干扰。所以B、C、D依次放Na2CO3溶液或 NaHCO3 溶液、KMnO4溶液（或品红溶液）、Na2SiO3溶液，能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是C中KMnO4溶液不褪色（或品红不褪色），D中出现白色沉淀。
（3） ①则证明SO2有氧化性的实验是将二氧化硫气体通入硫化氢溶液中，有淡黄色浑浊产生，对应的化学方程式为2H2S+SO2=3S↓+2H2O，在该反应中二氧化硫作氧化剂，显示氧化性，
②若将二氧化硫直接通入氯化钡溶液中无现象，需将二氧化硫进一步氧化，氧化剂可选氯气、氯水、过氧化氢溶液、高锰酸钾溶液、铁盐溶液等，对应的现象是有白色沉淀产生，反应原理是：根据所加入试剂写出离子方程式 Ba2++SO2+Cl2+2H2O=BaSO4↓+4H++2Cl‑
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10 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写出上述过程中圆底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甲学生设计的方案是：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(已折算成标准状况下)。你认为甲学生设计的实验方案中D装置中的试剂为______________________(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) 
(2)①饱和NaHSO3 ②甲基橙 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
(1)①浓硫酸具有强氧化性，加热条件下与Cu反应：Cu＋2H2SO4(浓)
②SO2的密度大于空气的密度，用向上排空气法收集，所以B装置中导管应长进短出。
(2)①用排液体法测气体体积，为了减小误差，气体的溶解度应尽可能的小，选择饱和NaHSO3溶液。
②由于Cu(OH)2开始沉淀的pH约为5，应选择变色范围接近的指示剂，以减小滴定误差，故选择甲基橙作指示剂。设余酸的物质的量为n，消耗NaOH的物质的量为：a mol/L×b×10－3 L＝ab×10－3 mol。
H2SO4 ＋ 2NaOH=Na2SO4＋2H2O
1 2
n×
故n＝
I、二氧化硫是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。
（1）工业上用黄铁矿（FeS2，其中S元素为－l价）在高温下和氧气反应制备SO2：
（2）一化学研究性学习小组设计用如下装置验证二氧化硫的化学性质．
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为________________________________。
②为验证二氧化硫的还原性，充分反应后，取试管b中的溶液分成三份，分别进行如下实验：
方案Ⅰ：向第一份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品红溶液，红色褪去
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaC!：溶液，产生白色沉淀上述方案合理的是方案______（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）；试管b中发生反应的离子反应方程式为____________________。
③当通入二氧化硫至试管c中溶液显中性时，溶液中c（Na+）＝________________（用含硫元素微粒浓度的代数式表示）。
Ⅱ、另一化学研究性学习小组在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。
步骤一：电解精制：
电解时，粗铜应与电源的______极相连。阴极上的电极反应式为____________。
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请写出该反应的离子方程式：
____________________________________________________________。
正确答案
Ⅰ（1）Fe S
（2）①试管a中出现淡黄色浑浊 ②Ⅲ SO2 + Cl2 +2H2O = 4H+ + SO42- + 2Cl- (3分)
③2c（SO32-）+ c（HSO3-）
Ⅱ、步骤一： 正 Cu2+ + 2e- = Cu
步骤二： 3Ag + 4H+ + NO3- = 3Ag+ + NO↑+2H2O (3分)
试题分析：
I、（1）氧化还原反应4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3中，化合价升高的Fe、S元素在反应中被氧化；
（2）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低价的硫化钠发生氧化还原反应，生成淡黄色的沉淀S，
②方案I：向第一份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，可能是氯水中氯离子产生的作用，
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品红溶液，红色褪去，可以是氯水中含有的漂白性物质次氯酸起的作用；
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，证明溶液汇总出现硫酸根离子，是二氧化硫在酸性环境下和氯水反应生成的，即SO2+Cl2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-，
③将二氧化硫通入到盛有氢氧化钠的试管c中，所得溶液中存在电荷守恒：
c（Na+）+c（H+）=2c（SO32-）+c（HSO3-）+c（OH-），溶液显示中性，所以：
c（H+）=c（OH-），此时：c（Na+）=2c（SO32-）+c（HSO3-），
Ⅱ、步骤一、粗铜应该与电源的正极相连，让粗铜失电子。
步骤二、稀硝酸与银反应，生成一氧化氮。
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