- 硫和氮的氧化物
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已知盐酸加到品红溶液中，使品红溶液的红色加深。试推测：
(1)向品红溶液中通过量SO2的过程中的现象为__________；加热后的现象为___________。
(2)向品红溶液中通入过量Cl2的过程中，观察到的现象为___________。
(3)向品红溶液中通入物质的量比为1∶1且足量的SO2和Cl2后现象为______________。
正确答案
(1)溶液颜色先变深后又逐渐褪去 逐渐恢复原来的红色
(2)溶液的颜色先变深后又逐渐褪去 不再恢复红色(或仍为无色)
(3)溶液的红色比原来加深
当向品红溶液中通入过量的SO2时，发生如下反应：SO2+H2OH2SO3，生成的酸能使品红溶液红色加深，因SO2过量，SO2与品红溶液结合成不稳定的无色物质而褪色，加热，无色物质分解又逐渐恢复到原来的红色。当向品红溶液中通入Cl2,因Cl2+H2OHClO+HCl，同样生成了酸，品红溶液红色加深，因Cl2过量，Cl2氧化有色物质而褪色，加热后不再恢复红色，当向品红溶液中通入1∶1的SO2和Cl2时，两者发生以下反应：Cl2+SO2+2H2O
(1)写出上述两个反应的化学方程式：①_____________；②_________________。
（2）试说明用熟石灰的悬浊液，而不用澄清石灰水洗涤废气的理由：________。
（3）在英国进行的一个研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地表面二氧化硫的浓度。在二十世纪六七十年代的10年间，由发电厂排放出的二氧化硫增加了35%，但由于建造高烟囱的结果使地面二氧化硫的浓度降低了30%之多。请从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取？答____________________。
正确答案
（1）①2SO2+O2+2CaCO3=2CaSO4+2CO2
或2SO2+O2+2CaCO3+4H2O=2[CaSO4·2H2O]+2CO2
① 2SO2+O2+2Ca(OH)2=2CaSO4+2H2O
或2SO2+O2+2Ca(OH)2+2H2O=2[CaSO4·2H2O]
（2）氢氧化钙微溶于水，澄清的石灰水中氢氧化钙的浓度小，不利于二氧化硫的吸收。
（3）不可取，因为二氧化硫的排放总量没有减少，进一步形成酸雨仍会造成对全球环境的危害。
（1）①2SO2+O2+2CaCO3=2CaSO4+2CO2
或2SO2+O2+2CaCO3+4H2O=2[CaSO4·2H2O]+2CO2
② 2SO2+O2+2Ca(OH)2=2CaSO4+2H2O
或2SO2+O2+2Ca(OH)2+2H2O=2[CaSO4·2H2O]
（2）氢氧化钙微溶于水，澄清的石灰水中氢氧化钙的浓度小，不利于二氧化硫的吸收。
（3）不可取，因为二氧化硫的排放总量没有减少，进一步形成酸雨仍会造成对全球环境的危害。
评注：工业上处理尾气二氧化硫的方法有多种，在学习这一知识时要注意不要思维定势，要学会多向思考，从二氧化硫是酸性氧化物、具有氧化性和还原性等角度去理解。
（1）每天消耗含95%的固体硫多少吨？
（2）理论上应安装多少台送风机？
（3）固体硫充分燃烧后的混合气体中氧气的体积分数ф（O2）的下限为多少？
（4）实际安装送风机的台数应略多于理论数（不考虑损坏），为什么？能否过分增加送风机的台数，为什么？（转化过程不考虑损耗；固体硫中杂质与空气不反应；空气中氧气的体积分数为21%）。
正确答案
（1）设需固体硫的质量为x。由关系式法：
S——————H2SO4
32 98
x×95% 50t×98% 得x=16.8t
（2）由反应原理：S+O2=SO2, SO2+1/2O2≒ SO3，SO3+H2O=H2SO4，可得总反应式：S+3/2O2+H2O=H2SO4,n(O2)=n(H2SO4) ×3/2=50×106g×98%÷98g·mol-1×3/2=7.5×105mol。故理论上需安装送风机的台数为：
（7.5×105mol×22.4L·mol-1）×10-3m3·L-1÷（5000m3/台×21%）=16台。
（3）硫充分燃烧后，混合气体中氧气的体积至少要保证反应SO2+1/2O2≒ SO3所需的氧气。设S燃烧生成的二氧化硫为1体积，则需消耗氧气1体积；催化氧化为三氧化硫需氧气0.5体积；空气带入的氮气为1.5体积×79/21=5.64体积，故混合气体中ф（O2）=(0.5/0.5+1+5.64)×100%=7%(下限)
（4）实际安装送风机台数略多于理论数的原因是：增大空气（氧气）的量，有利于平衡2SO2+O2≒ 2 SO3向右移动，从而提高二氧化硫的转化率。但过分增加空气的量，会带走热交换器的热量，降低反应的速率，不利于工业生产。
（1）设需固体硫的质量为x。由关系式法：
S——————H2SO4
33 98
x×95% 50t×98% 得x=16.8t
（2）由反应原理：S+O2=SO2, SO2+1/2O2≒ SO3，SO3+H2O=H2SO4，可得总反应式：S+3/2O2+H2O=H2SO4,n(O2)=n(H2SO4) ×3/2=50×106g×98%÷98g·mol-1×3/2=7.5×105mol。故理论上需安装送风机的台数为：
（7.5×105mol×22.4L·mol-1）×10-3m3·L-1÷（5000m3/台×21%）=16台。
（3）硫充分燃烧后，混合气体中氧气的体积至少要保证反应SO2+1/2O2≒ SO3所需的氧气。设S燃烧生成的二氧化硫为1体积，则需消耗氧气1体积；催化氧化为三氧化硫需氧气0.5体积；空气带入的氮气为1.5体积×79/21=5.64体积，故混合气体中ф（O2）=(0.5/0.5+1+5.64)×100%=7%(下限)
（4）实际安装送风机台数略多于理论数的原因是：增大空气（氧气）的量，有利于平衡2SO2+O2≒ 2 SO3向右移动，从而提高二氧化硫的转化率。但过分增加空气的量，会带走热交换器的热量，降低反应的速率，不利于工业生产。
本题涉及到化工生产的反应原理、条件控制及计算，具有一定的开放性和研究性，代表了新教材的新理念。
现有硫酸和硫酸钠的混合溶液200 mL，其中硫酸的浓度为0.4 mol·L-1，硫酸钠的浓度为0.5mol·L-1。若使硫酸和硫酸钠的浓度分别为2mol·L-1。和0.2 mol·L-1，现有98％的密度为1.84g·cm-3。的浓硫酸和蒸馏水，配制完成后能得到多少毫升新的混合液?需98%的浓硫酸多少毫升？
正确答案
500ml 50ml
略
有下列三组固体混合物：
①Na2O2、NaOH混合物，含Na元素58%
②FeSO4、Fe2(SO4)3混合物，含Fe元素31%
③Na2S、Na2SO3、Na2SO4混合物，含S元素25.6%(以上均为质量分数）
则上述固体混合物中氧元素的质量分数分别是_______、_______、_______。
正确答案
40.35% 46% 37.6%
先仔细观察化学式的特征及已知数据：①中Na2O2、NaOH两种物质中Na、O原子个数比均为1∶1，则m(Na)∶m(O)=23∶16（质量比）；②中两组分含三种元素，已知含Fe为31%,那么S、O两种元素的含量共为69%，而S、O原子个数比为1∶4，则其质量比为1∶2；③中三种物质中，Na、S原子个数比为2∶1，则其质量比为46∶32,已知混合物含S元素25.6%,由此可知含Na、O元素的质量分数，通过观察、分析，便可计算出结果。
（1）按要求写出下列各类具体反应的例子：
①两种弱酸相互反应生成两种强酸： 。
②两种弱酸盐相互反应生成两种强酸盐： 。
③两种酸溶液相互反应后溶液酸性减弱： 。
④一种酸与一种盐溶液反应后溶液酸性增强。 。
（2）广西盛产重晶石矿，其主要成分是 ；以BaSO4为原料通过如下反应可制得BaS：
BaSO4+4C 
①上述反应中， 元素被氧化， 是氧化剂。
②BaS与盐酸反应可制得BaCl2，在此过程中会产生污染环境的物质，消除污染的方法是 ，有关的化学反应方程式是 。
正确答案
（1）①H2SO3+HClO 
②Na2SO3+NaClO
③H2SO3+2H2S
④H2S+CuSO4
（2）BaSO4 ①碳 硫酸钡 ②将产生的气体通入NaOH溶液中 H2S+2NaOH
（1）按题目要求，选择合适的反应物并写出化学方程式，如:①H2SO3与HClO；②Na2SO3与NaClO;③H2SO3与H2S；④H2S与CuSO4。
（2）重晶石的主要成分为BaSO4;①分析所给氧化还原反应中有关元素化合价的变化可知：BaSO4中+6价的硫变为BaS中的-2价，被还原；而单质碳由0价变为CO中的+2价，被氧化；②BaS与盐酸反应制得BaCl2的同时，会产生污染环境的H2S气体，可以用NaOH溶液吸收。
（16分）Y是由硫的含氧酸盐组成的纯净物或者混合物，该物质可溶于水，食品工业常将它用作漂白剂、防腐剂、疏松剂、护色剂及保鲜剂等。化学兴趣小组在实验室对Y中硫元素的价态进行探究：①将过量的稀硝酸加入少量样品中，振荡；②取少许反应后的溶液，滴加硝酸钡溶液，出现白色沉淀。甲认为不能由此确定Y中硫的价态为+6价。
（1）上述实验中产生的沉淀是 。
（2）你认为甲的判断是否正确 （填“是”或“否”），作出这种判断的依据是 。
（3）请完成对硫元素价态的探究：
限定实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管和试管架；1mol·L-1H2SO4、2mol·L-1 HCl、2mol·L-1HNO3、3%H2O2、0.5mol·L-1BaCl2、品红试纸、蒸馏水。
①提出合理假设
假设1，硫的价态是+4价
假设2，硫的价态是+6价
假设3，
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②的实验方案，进行实验。请写出实验步骤、预期现象与结论。
正确答案
（1）BaSO4（2分）
（2）是（2分）；SO42-被HNO3氧化为S
（3）①硫的价态既有+4价也有+6价（2分）
③
（每空2分，其它合理答案也对）
略
亚硫酸钠中有+4价的硫，它既有氧化性又有还原性。现有试剂：溴水、硫化钠溶液、Na2SO4、稀H2SO4、NaOH溶液、氨水。
(1)要证明Na2SO3具有还原性，应选用的试剂有________；看到的现象是________；反应的离子方程式为_______________。
(2)要证明Na2SO3具有氧化性________，应选用的试剂有_________；看到的现象是_______；反应的离子方程式为_______________。
正确答案
(1)溴水 溴水褪色 
(2)Na2S、稀H2SO4溶液变浑浊2S2-+
(1)欲证明Na2SO3具有还原性，需用一种氧化剂与之反应，还要产生明显现象。(2)欲证明Na2SO3具有氧化性，需用一种还原剂与之反应，并且也产生明显现象，+4价硫只有与-2价硫作用时才表现氧化性。
某无色气体可能含HCl、HBr、SO2、CO2、H2S、Cl2中的一种或几种，将气体通入到适量的氯水中，恰好完全反应，不再剩余气体。将得到的无色溶液分装在两支试管中，分别加入酸化的AgNO3溶液，酸化的BaCl2溶液，均生成白色沉淀，则原气体中肯定含有______气体，肯定没有______，________气体不能确定。
正确答案
SO2HBr、H2S、CO2、Cl2HCl
无色气体可排除Cl2的存在，通入适量氯水中，不再有气体剩余说明没有CO2气体，得到无色溶液，说明气体中不含HBr(2HBr+Cl2
某研究性学习小组欲开展一次以化学为主题的活动，确定的课题是“研究浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的产物”。
（1）假如你是小组成员，根据你的推测，浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的产物的可能是。
（2）为了验证你的推测，小组讨论确定用以下装置进行实验：
①你认为装置b中所加的固体是_____________；装置C中所加的溶液是_____________。
②甲、乙、丙三位同学分别设计了三套不同的装置如下：
甲的装置顺序：d a b c
乙的装置顺序：d b a c
丙的装置顺序：d c a b
你认为谁设计的顺序合理？为什么？推测合理的顺序中的a、b、c装置中可能出现的实验现象。
正确答案
（1）CO2、SO2、H2O
（2）①无水硫酸铜 澄清石灰水
②乙。甲只能检出二氧化硫和二氧化碳，丙只能检出二氧化碳，而乙既能检出二氧化硫，又能检出二氧化碳，还能检出水。b处变蓝色；a处的A瓶中品红溶液褪色，B瓶中颜色变浅或刚好褪色，C瓶中的品红不褪色；c处的溶液变浑浊。
木炭与浓硫酸加热反应生成CO2和SO2。CO2和SO2在化学性质上的相同点都是酸性氧化物，都跟澄清石灰水中的Ca(OH)2反应，使澄清石灰水变浑浊，这会相互干扰鉴别。CO2和SO2在化学性质上的明显不同点为SO2有漂白性，CO2则不然；SO2有较强的还原性，CO2则不然。在SO2、CO2混合气体中，首先用品红检验SO2的存在，然后将SO2氧化除去，再用澄清石灰水检验CO2的存在，是一种确认SO2和CO2共存的好方案。
由于对CO2、SO2的确认都是在水溶液中进行的，所以应在确认CO2和SO2之前确认H2O。与H2O发生作用并伴有明显现象的物质，中学生应该熟知的是无水CuSO4。白色的CuSO4粉末与H2O反应生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体。CuSO4与CO2和SO2都不发生任何作用。
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