- 硫和氮的氧化物
- 共10865题
某兴趣小组欲在绿色环保的条件下探究大气污染物SO2的性质，设计如下图实验装置。请回答：
（1）B、C、D分别用于检验SO2的漂白性、还原性和氧化性，则B中所盛试剂为 ； C中反应的离子方程式为
（2）为了实现绿色环保的目标，某同学设计了上图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
（3）试验中发现Na2SO3可能部分被氧化，现需测定Na2SO3的纯度：称取10.00g产品，配成100ml溶液，移取25.00ml溶液，用0.20mol/L酸性KMnO4溶液进行滴定，消耗KMnO4溶液20.00mL,产品中Na2SO3质量分数的计算表达式为 ，计算结果为 。（保留两位小数）
正确答案
（1）品红溶液
SO2 + I2 + 2H2O ="=" SO42- +2 I- +4 H+
（2）不用加热；相对安全；易于控制反应进行；反应更充分。（任何合理的一点均给分）
（3）
试题分析：（1）B中是检验SO2的漂白性用的是品红溶液；C中检验SO2的还原性，反应的离子方程式为SO2 + I2 + 2H2O ="=" SO42- +2 I- +4 H+。
（2）A2与启普发生器的原理相似，优点为不用加热；相对安全；易于控制反应进行；反应更充分。
（3）考查的是滴定实验及相关计算。
点评：本题主要考查计算能力、分析能力、实验设计能力，要求较高，需要扎实的基础知识作依托，尤其是检验从接触室出来的气体成分需要有对知识的综合运用和迁移能力。
二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用。二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要气体。无论是实验室制备还是工业生产，二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要。完成下列填空：
(1)实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。
如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，上图中可选用的发生装置是 (填写字母)。
(2)若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L(标准状况)二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠 g(保留一位小数)；如果已有4.0%亚硫酸钠(质量分数)，被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠 g(保留一位小数)。
(3)实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。
石灰—石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。石灰-石膏法的吸收反应为：SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为2CaSO3+O2+4H2O=2CaSO4·2H2O。其流程如下图：
碱法的吸收反应为SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图：
已知：
石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是 。和碱法相比，石灰-石膏法的优点是 ，缺点是 。
(4)在石灰-石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案(用流程图表示)。
正确答案
(1)用硫酸和亚硫酸钠制取SO2的试剂为固态和液态，反应条件不需加热，可通过控制添加硫酸的速率来控制反应速率，结合装置可知a、e可达到目的；
(2) H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2+H2O
126g 22.4L
m 3.36L
m=18.9g
4g亚硫酸钠被氧化为硫酸钠后的质量变为4.5g，则有4.0%亚硫酸钠被氧化为硫酸钠的样品中，亚硫酸钠的质量分数为95.5%，因此称取样品的质量为19.8g。
(3)石灰-石膏法与碱法吸收SO2都是利用SO2是酸性氧化物可与碱反应的性质来吸收SO2的；利用题中已知和有关信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等，但因Ca(OH)2碱性弱，导致吸收速率慢、效率低；
(4)依据上述流程操作存在的缺点，能实现物料循环的烟气脱硫方案
（16分）某研究性学习小组为研究铁粉与浓硫酸反应所生成气体的成份并测定各气体的含量，进行了如下实验：
【实验推测】足量的铁粉与浓硫酸反应能生成SO2和H2两种气体。
(1)该小组作出此推测的理由是： 。
【实验准备】a．供选择的药品：铁粉、浓硫酸、氧化铜粉末、0.2 mol/L的H2C2O4标准溶液、0.1 mol/L的酸性KMnO4标准溶液、酸碱指示剂。
b．实验装置设计及组装(加热及夹持装置均已略去)
【实验过程及数据处理】
(2)B中发生反应的离子方程式为： 。
(3)实验前先通入一段时间的N2，其目的是 。
(4)B、C、D中所盛试剂均足量，则证实生成的气体中同时存在SO2和H2的现象是
。
(5)A中反应结束后，继续通N2使A中生成的气体全部赶出，待B、D中反应完全后，先后三次取用B中反应后的溶液于锥形瓶中，每次取用25 mL，用H2C2O4标准溶液进行滴定。
①H2C2O4标准溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式如下，请将该方程式完成并配平。
( )H2C2O4+( )MnO4- +( )H+ ＝( )Mn2+ +( ) H2O+( ) ( )
②滴定达到终点时的现象是 。
③重复滴定两次，平均每次耗用H2C2O4标准溶液15.63 mL，则铁与浓硫酸反应产生的SO2气体的物质的量为 ；经称量，实验前后装置D的质量减少0.9 g，则产生的气体中SO2的体积分数为 。
正确答案
（16分）(1)在加热的条件下浓硫酸与Fe反应生成SO2，随着反应的进行，硫酸浓度变稀，与Fe反应生成H2
(2) 5SO2+2MnO4-+2H2O＝5SO42-+2Mn2++4H+
(3) 排除装置中的空气，防止H2与空气混合受热发生爆炸。
(4) B瓶中溶液紫红色变浅说明生成了SO2，D中黑色粉末变红说明生成了H2。(答对一种得1分)
(5) ①5、2、6、2、8、10CO2
②滴入最后一滴H2C2O4溶液时KMnO4溶液的紫红色褪去且半分钟之内不恢复。
③0.025 mol， 33.3%
（1）由于在加热的条件下浓硫酸与Fe反应生成SO2，随着反应的进行，硫酸浓度变稀，
与Fe反应生成H2。
（2）酸性高锰酸钾溶液具有氧化性，能氧化SO2，所以方程式为5SO2+2MnO4-+2H2O＝5SO42-+2Mn2++4H+。
（3）由于空气中含有氧气，在加热的条件下容易和氢气发生爆炸，所以通入氮气是为了排除装置中的空气，防止H2与空气混合受热发生爆炸。
（4）SO2具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色。氢气具有还原性，能使黑色氧化铜还原成红色的铜。
（5）①在反应中1mol高锰酸钾得到5mol电子，草酸中碳的化合价是＋3价，氧化产物是CO2，所以1mol草酸能失去2mol电子，因此氧化剂和还原剂的物质的量之比是2︰5，所以方程式为5H2C2O4+2MnO4- +6H+ ＝2Mn2+ +8H2O+10CO2。
②由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以终点时的现象是滴入最后一滴H2C2O4溶液时KMnO4溶液的紫红色褪去且半分钟之内不恢复。
③消耗草酸的物质的量是0.01563L×0.2 mol/L=0.003126mol，所以消耗高锰酸钾是
0.0012504mol，所以剩余高锰酸钾是0.0012504mol×8＝0.01mol，则与SO2反应的高锰酸钾
是0.02mol－0.01mol＝0.01mol，所以SO2是0.025mol。D的质量减少0.9 g，则根据反应式
CuO＋H2
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＋6H2SO4
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）
(17分)Na2SO3固体在空气中久置容易变质 。
(I)Na2SO3固体在空气中变质的主要原因，用化学方程式表示为 。
(II)为探究Na2SO3样品的变质情况，现提出以下假设：
假设1：Na2SO3样品完全变质； 假设2：Na2SO3样品完全没有变质；假设3： 。
补充完成以下实验过程及现象和结论，完成探究。
(III)为测定某无水Na2SO3固体样品的纯度，甲同学设计了下图实验。
检查B装置气密性的操作为 。
（2）实验中待锥形瓶中不再产生气体后，打开活塞P从导管左端缓缓鼓入一定量的空气，这样做的目的是 。
（3）除已称量的a g Na2SO3样品外，实验中还应测定的数据是 处(填图中字母)装置实验前后的质量差。
正确答案
(I) 2Na2SO3+ O2 ==2Na2SO4。
(II)假设3： Na2SO3部分变质 。①SO32-离子， ②5SO32-+2MnO4-+ 6H+ =5SO42- +2Mn2++3H2O；
③现象：若加盐酸产生气体，加BaCl2无白色沉淀生成 ；
(III)（1） 关闭开关P和分液漏斗活塞，往C中加水至淹没导管口，微热B，C导管口有气泡冒出，停止加热一会儿后导管中形成倒吸的水柱，则气密性良好。
（2） 将装置中的SO2全部排入U形管中吸收。 （3） D 。
试题分析：(I)在Na2SO3中S的化合价为+4价，容易被空气中的氧气氧化为+6价的Na2SO4.反应的方程式是2Na2SO3+ O2 ==2Na2SO4。(II)根据题目已经给定的知识可知：假设3是Na2SO3部分变质；①H2SO4酸化的KMnO4溶液有强氧化性，能与还原性的离子发生反应而褪色；结论：样品中有SO32-离子；证明假设1不成立。②发生褪色的离子方程式为：5SO32-+2MnO4-+ 6H+ =5SO42- +2Mn2++3H2O；另取少许样品于试管中，加入适量蒸馏水充分溶解，再滴加稀HCl，使溶液呈酸性，再滴加适量BaCl2溶液；③若加盐酸产生气体，加BaCl2无白色沉淀生成，就证明含有SO32-和SO42-离子.假设2成立。(III)（1）检查B装置气密性的操作为关闭开关P和分液漏斗活塞，往C中加水至淹没导管口，微热B，C导管口有气泡冒出，停止加热一会儿后导管中形成倒吸的水柱，则气密性良好。（2）实验中待锥形瓶中不再产生气体后，打开活塞P从导管左端缓缓鼓入一定量的空气，这样做的目的是将装置中的SO2全部排入U形管中吸收，以减小实验误差。（3）除已称量的a g Na2SO3样品外，实验中还应测定的数据是D处U形管吸收气体前后的质量差值。
某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，进行了如下实验，实验装置如图所示。
实验步骤：
①先连接如图所示的装置，检查好气密性，再加入试剂；
②加热A试管，待B试管中品红溶液退色后，熄灭酒精灯；
③将Cu丝向上抽动离开液面。
请回答下列问题：
(1)A试管中发生反应的化学方程式为 。
(2)能够证明铜与浓硫酸反应生成气体的实验现象是 。
(3)在盛有BaCl2溶液的C试管中，除了导管口有气泡外，无其他明显现象，若将其中的溶液分成两份，分别滴加下列溶液，将产生沉淀的化学式填入表中对应的位置。
写出其中SO2表现还原性的离子反应方程式： 。
(4)实验完毕后，先熄灭酒精灯，由于导管E的存在，试管B中的液体不会倒吸入试管A中，其原因是 。
(5)实验完毕后，装置中残留的气体有毒，不能打开导管上的胶塞。为了防止该气体排入空气中污染环境，拆除装置前，应当采取的操作是 。
(6)将SO2气体通入含有n mol Na2S的溶液中，充分反应后，溶液中出现黄色浑浊，试分析该溶液最多能吸收SO2气体 mol(不考虑溶解的SO2)。
正确答案
(1)Cu＋2H2SO4(浓) 
(2)B试管中品红溶液退色
(3)BaSO4 BaSO3 SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋SO42-＋2Cl－(或Ba2＋＋SO2＋Cl2＋2H2O=BaSO4↓＋4H＋＋2Cl－)
(4)当A试管内气体压强减小时，空气从E导管进入A试管中，维持A试管中压强平衡
(5)从E导管口向A试管中缓慢地鼓入足量的空气，将残留的SO2气体赶入NaOH溶液中，使之被完全吸收
(6)2.5n
(1)A试管中发生的是Cu与浓硫酸生成SO2的反应：Cu＋2H2SO4(浓)
某同学用如图一所示的装置来探究CO2、SO2与澄清石灰水的反应，结果通入CO2可以看到先浑浊后澄清的现象，但通入SO2没有看到浑浊现象。经过思考分析，该同学改用图二的装置，将气体收集在注射器中，缓慢地将气体一个气泡一个气泡地通入澄清石灰水中，结果都能看到石灰水先变浑浊再澄清的现象，且通入SO2产生的现象明显比通入CO2快。
（1）若锥形瓶内装的是亚硫酸钠，写出锥形瓶内反应的化学方程式：_______________________________。
（2）对比分析两组实验，你认为用图一装置实验时，通入SO2不能出现浑浊的原因可能是_________________。写出此时试管内发生反应的总化学方程式：_____________________。
（3）用图二装置实验时，以相同速率通入CO2或SO2，SO2产生浑浊再变澄清的现象比CO2快，其原因是____________________________________。
（4）用图一进行SO2与石灰水反应的实验时，为防止SO2污染空气，应用盛有过量浓烧碱溶液的容器吸收SO2，写出容器内发生反应的离子方程式： 。
正确答案
（1）Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2
（2）反应时直接生成了酸式盐而看不到沉淀 Ca(OH)2+2SO2=Ca(HSO3)2
（3）SO2溶解度大，且对应的亚硫酸酸性比碳酸强，通入的SO2与石灰水反应快
（4）SO2+2OH－=SO32－+H2O
试题分析：CO2跟石灰水反应生成白色沉淀CaCO3，SO2跟石灰水反应生成白色沉淀CaSO3，当气体过量时白色沉淀又溶解，所以，一般认为不能用石灰水来区别CO2和SO2。然而本题给出的结论是：通入SO2没有看到浑浊现象。这要从CO2和SO2性质的区别上来分析原因，二者在水中的溶解度及对应酸的酸性不同。防止SO2污染空气，要增加尾气吸收装置，烧碱过量时生成的盐为Na2SO3。
点评：化学是一门以实验为基础的学科，所以有化学实验即科学探究之说法。纵观近几年高考，主要以考察探究性实验和物质制备实验为主。这些探究性和制备性实验的试题，综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。探究性实验的一般思路是：1.准确地把握实验目的；2.利用已学知识，分析如何实现这个目的——实验原理；3.结合实验材料，初步确定设计对策——实验方案。
工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
【探究一】
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是__________________。
（2）另取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后收集到气体Y。
甲同学取336 mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4
然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为______。
【探究二】
分析上述实验中SO2体积分数的结果，乙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。
（3）装置B中试剂的作用是_________________________________________。
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是______________________________。（用化学方程式表示）。
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于______（选填序号）。
a.A之前 b.A、B间 c.B、C间 d.C、D间
（6）如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是____________________________。
（7）若要测定限定体积气体Y中H2的含量（标准状况下约有28 mL H2），除可用测量H2体积的方法外，可否选用质量称量的方法？做出判断并说明理由________。
正确答案
（1）铁钉表面被钝化
（2）66.7%
（3）检验SO2是否除尽
（4）C+2H2SO4（浓）
（5）c （6）D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝
（7）否，用托盘天平无法称量D或E的差量（或可以，可用分析天平称量D或E的差量）（1）铁钉在浓硫酸中发生钝化，表面生成一层致密的氧化膜。
（2）
22.4 L·mol-1="0.224" L="224" mL，SO2体积分数为
（3）铁钉为碳素钢，故加热后碳与浓硫酸反应可产生CO2、SO2，当浓硫酸变稀后，会产生H2，所以混合气体中有SO2、CO2、H2。能对品红溶液产生作用的只有SO2，所以品红溶液的作用是检验SO2是否在前一洗气瓶中被除尽。
（5）检验CO2要用澄清石灰水，应放在SO2被除尽之后进行，因SO2与澄清石灰水也可出现浑浊现象；也不能放在C、D之间，因为气体会带出水蒸气，对后面实验结果带来影响，且碱石灰能吸收CO2，故M应放于B、C之间。
（6）H2还原CuO（黑色）得Cu（红色），生成的水被无水CuSO4吸收生成蓝色的CuSO4·5H2O。
（7）由于H2量很少，微小质量变化用托盘天平无法测量，只能用更精密的分析天平称量。
（8分）已知溶液中：还原性HSO3－>I－，氧化性IO3－> I2 > SO42－。在含3 molNa
试回答下列问题：
（1）写出a点反应的离子方程式_____。
（2）写出b点到c点反应的离子方程式_________。
（3）当溶液中的I－为0．4 mol时，加入的KIO3为_________mol 。
（4）若往100 mL1mol/L的KIO3溶液中滴加NaHSO3溶液，反应开始时的离子方程式为__________。
正确答案
略
（15分）工业制硫酸的尾气中含较多的SO2，为防止污染空气，回收利用SO2，工业上常用氨水吸收法处理尾气。某校化学兴趣小组的同学为确定该方法所得固体的成分，称取该固体四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的硫酸溶液50 mL，产生SO2的体积（标准状况）如下表（实验时设法使水中溶解的SO2几乎完全逸出）：
⑴上述四组实验中，SO2体积与固体的质量之比相同的组别有__________________；由第①组实验中的SO2体积与固体的质量之比，可以推算用6.945 g该固体进行同样的实验时，产生SO2_________mL(标准状况)；根据表中 两组数据变化可确认该固体中一定含有(NH4)2SO3。
⑵另取9.260 g该固体与足量的熟石灰共热，收集到标准状况的氨气的体积为3136 mL，则该固体的成分除(NH4)2SO3外还有___________（填化学式），该实验中使用的硫酸的物质的量浓度为_______________。
正确答案
⑴①②③；1008 mL；③④；（每空3分，共9分）
⑵(NH4)2SO4、NH4HSO3； 2.5 mol•L-1（共6分）
（1）根据表中数据可知①②③中SO2体积与固体的质量之比相同，都是根据第①组实验中的SO2体积与固体的质量之比可知，6.945 g该固体生成的SO2是6.945 g/9.260g×1344ml＝1008 mL；根据③④可知，增加固体的质量，生成上网SO2反而减少，这说明固体中一定含有亚硫酸铵。由于亚硫酸铵与酸反应是分步进行的，如果酸不足，则生成的SO2就少。
（2）解法一：设9.260 g固体中(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4的物质的量分别为x、y、z
则 x ＋ y =" 0.06" 2x ＋ y ＋z = 0.14 116x ＋ 99y ＋ 132z =" 9.26" g
解得：x =" 0.04" mol y =" 0.02" mol z="0.02" mol
第④组固体质量是第①组固体质量3.5倍，则第④组固体中(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4的物质的量分别为0.14 mol、0.07 mol、0.07 mol
消耗的硫酸的物质的量：n(H2SO4)=
则c(H2SO4)=" 2.5" mol•L-1
解法二：第④组中硫酸一定没有剩余，反应后所得溶液中含(NH4)2SO4和NH4HSO3
第④组中固体含S为
反应后所得溶液中含NH4HSO3为：
则据电荷守恒得，所得溶液中含SO42—的物质的量为：（0.49 mol-0.1 mol）/2="0.195" mol
原固体中含(NH4)2SO4的0.02 mol×3.5 =" 0.07" mol
∴H2SO4的物质的量为0.195 mol－0.07 mol =" 0.125" mol ∴c(H2SO4)=" 2.5" mol•L-1（其他合理解法均给分）
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