安徽 尉言勛 房興禮

以硫及其化合物為例的“知識脈絡(luò)”法應(yīng)用

“元素及其化合物”知識是高考化學(xué)命題的重要載體，掌握好元素化合物知識，有利于高考取得理想的成績。硫是一種重要的非金屬元素，相關(guān)化合物的性質(zhì)及氧化還原反應(yīng)的方程式較多，內(nèi)容豐富，知識點多，涉及面廣，學(xué)生難以系統(tǒng)掌握和運用。為幫助同學(xué)們鞏固學(xué)習(xí)，現(xiàn)對硫及其化合物知識進(jìn)行歸納總結(jié)。

一、知識脈絡(luò)

等于224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)Cl2完全轉(zhuǎn)化為Cl-時得到的電子，設(shè)最終生成S元素的化合價為+x價，即0.025 L×0.100 mol·L-1×2×(x-2)=0.224 L/22.4 L·mol-1×2。解得x=6。D正確。

【答案】D

【解答策略】與氧化還原反應(yīng)有關(guān)的計算都以化合價升降守恒(電子轉(zhuǎn)移守恒)為依據(jù)進(jìn)行計算。即還原劑化合價升高總數(shù)(失電子總數(shù))等于氧化劑化合價降低總數(shù)(得電子總數(shù))。

(3)運用守恒思想進(jìn)行配平

①直接對氧化還原反應(yīng)進(jìn)行配平

【例13】(試題節(jié)選)配平下面的化學(xué)方程式(將有關(guān)的化學(xué)計量數(shù)填入方框中)：

【解析】在反應(yīng)中，KMnO4中錳元素化合價降低，F(xiàn)eSO4中鐵元素化合價升高，根據(jù)化合價升降守恒和元素守恒配平該方程式。

②補寫反應(yīng)物或生成物，并進(jìn)行配平

【例14】(試題節(jié)選)請將5種物質(zhì)：N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分別填入下面對應(yīng)的橫線上，組成一個配平的化學(xué)方程式。

【解析】通過分析可知，N2O為還原產(chǎn)物，F(xiàn)eSO4為還原劑、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3為氧化產(chǎn)物，HNO3為氧化劑。根據(jù)化合價升降守恒可得結(jié)果。

二、知識梳理

1.硫單質(zhì)

(1)物理性質(zhì)：游離態(tài)的硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層里，淡黃色固體，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2(用于洗去試管壁上的硫)；硫有多種同素異形體：如單斜硫、斜方硫、彈性硫等。

(2)化學(xué)性質(zhì)：硫原子最外層有6個電子，較易得電子，表現(xiàn)較強的氧化性。

①與金屬反應(yīng)(與變價金屬反應(yīng)，均是將金屬氧化成低價態(tài))

②與非金屬反應(yīng)

③與化合物的反應(yīng)

(3)用途：用于制造硫酸、硫化天然橡膠，也用于制造“三藥一柴”(醫(yī)藥、火藥、農(nóng)藥和火柴)的原料。

2.硫的氫化物

(1)物理性質(zhì)：無色、有臭雞蛋氣味的有毒氣體，能溶于水，密度比空氣略大。

(2)化學(xué)性質(zhì)

①弱酸性：二元弱酸，能與NaOH溶液反應(yīng)。

②可燃性

③強還原性：可被常見氧化劑氧化。

3.二氧化硫

(1)物理性質(zhì)

SO2是無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，容易液化，易溶于水(1∶40)。

(2)化學(xué)性質(zhì)

①酸性氧化物通性：與水、堿性氧化物以及某些弱酸鹽溶液反應(yīng)。

②還原性：能被O2、X2(Cl2、Br2、I2)、KMnO4(H+)溶液等強氧化劑氧化。

④漂白性：與有色物質(zhì)化合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)而起漂白作用(可逆、非氧化還原反應(yīng)),但見光、加熱或長時間放置，不穩(wěn)定物質(zhì)又分解為原有色物質(zhì)和SO2。

4.三氧化硫

(1)物理性質(zhì)

SO3的熔點16.8℃，沸點44.8℃，標(biāo)準(zhǔn)狀況下SO3為晶體。具有酸性氧化物的通性，遇水劇烈反應(yīng)生成硫酸并放出大量的熱,氣態(tài)SO3是具有強刺激性臭味的有毒氣體。

(2)化學(xué)性質(zhì)

SO3是一種酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，與H2O、CaO、Ca(OH)2等發(fā)生反應(yīng)。

5.硫酸

(1)物理性質(zhì)：純硫酸是一種無色粘稠的液體，常用的濃硫酸中H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3%，其密度為 1.84 g·cm-3，物質(zhì)的量濃度為18.4 mol·L-1。硫酸是一種高沸點、難揮發(fā)的強酸。

【注意】濃硫酸溶解時放出大量的熱，稀釋時應(yīng)將濃硫酸沿器壁慢慢加入水中，邊加邊攪拌。

(2)濃H2SO4的特性

①吸水性(常用作干燥劑)

a.中學(xué)化學(xué)中常用濃H2SO4干燥的氣體有：H2、O2、CO2、SO2、Cl2、HCl等。

b.不能用濃硫酸干燥的氣體有：堿性氣體，如NH3；還原性氣體，如H2S等。

②脫水性：指濃H2SO4將有機物里的氫、氧元素按原子個數(shù)2∶1的比例脫去水的性質(zhì)。

③強氧化性

a.常溫下，鐵、鋁遇濃H2SO4發(fā)生“鈍化”，因為表面生成一層致密的氧化膜，所以常溫下可用鋁槽車裝運濃硫酸。

6.酸雨的形成和防治

酸雨危害：①直接引起人的呼吸系統(tǒng)疾病；②使土壤酸化，損壞森林；③腐蝕建筑結(jié)構(gòu)、工業(yè)裝備，電信電纜等。

酸雨防治：要防治酸雨的污染，最根本的途徑是減少人為的污染物排放。因此研究煤炭中硫資源的綜合開發(fā)與利用、采取排煙脫硫技術(shù)回收二氧化硫、尋找替代能源、城市煤氣化、提高燃煤效率等都是防止和治理酸雨的有效途徑。

三、典型例題解析

1.硫的氧化物性質(zhì)的考查

例1(改編)下列有關(guān)硫的氧化物性質(zhì)的說法中錯誤的是

( )

A.SO2和SO3混合氣體通入Ba(NO3)2溶液均可得到BaSO3和BaSO4

B.二氧化硫的水溶液中滴加氯化鋇無現(xiàn)象，再加入 0.5 mL 3%的過氧化氫后產(chǎn)生沉淀

C.將足量二氧化硫通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液褪色，說明二氧化硫具有還原性

D.二氧化硫能漂白某些有色物質(zhì)，是因為與有色物質(zhì)化合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)

【解析】SO2和SO3混合氣體通入Ba(NO3)2溶液中，由于硝酸根在酸性情況下具有強氧化性，所以產(chǎn)物只有BaSO4，A錯誤。SO2被H2O2氧化為H2SO4，然后與BaCl2反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，B正確；SO2被酸性高錳酸鉀溶液氧化為K2SO4，KMnO4轉(zhuǎn)化為MnSO4，故溶液褪色，C正確； SO2的漂白具有可逆、非氧化還原反應(yīng)的特點，與有色物質(zhì)化合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，D正確。

【答案】A

2.硫的氫化物性質(zhì)的考查

例2(2012上海)和氫硫酸反應(yīng)不能產(chǎn)生沉淀的是

( )

A.Pb(NO3)2溶液 B.Na2S溶液

C.CuSO4溶液 D.H2SO3溶液

【答案】B

3.濃硫酸的性質(zhì)考查

例3將一定量的鋅與100 mL 18.5 mol·L-1濃硫酸充分反應(yīng)后，鋅完全溶解，同時生成氣體A 33.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。將反應(yīng)后的溶液稀釋至1 L，測得溶液的pH=1，則下列敘述中錯誤的是

( )

A.氣體A為SO2和H2的混合物

B.氣體A中SO2與H2的體積比為5∶1

C.反應(yīng)中共消耗Zn 97.5 g

D.反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移電子3 mol

【答案】B

4.工業(yè)制硫酸原理的考查

例4(2016上海)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。下列說法錯誤的是

( )

A.a、b兩處的混合氣體成分含量相同，溫度不同

B.c、d兩處的混合氣體成分含量相同，溫度不同

C.熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的氣體，冷卻反應(yīng)后的氣體

D.c處氣體經(jīng)熱交換后再次催化氧化的目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率

【解析】根據(jù)裝置圖可知，從a進(jìn)入的氣體含有SO2、O2、N2等的冷氣，經(jīng)過熱交換器后從b處出來的是熱的氣體，成分與a處相同，A正確；在c處出來的氣體SO2、O2在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的含有SO3及未反應(yīng)的SO2、O2等氣體，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)經(jīng)過熱交換器后被冷的氣體降溫，SO3變?yōu)橐簯B(tài)，故c、d兩處含有的氣體的成分不相同，B錯誤；熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的冷的氣體，同時冷卻反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，為SO3的吸收創(chuàng)造條件，C正確；c處氣體經(jīng)過熱交換器后再次被催化氧化，目的就是使未反應(yīng)的SO2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生SO3，從而可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率，D正確。

(作者單位：安徽省碭山四中，安徽省碭山二中)

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