盘点高考中硫及其化合物的常见问题

张凤菊

(山东省菏泽市定陶区第一中学)

硫元素是高中阶段重要的非金属元素,硫单质及其化合物具备多样的性质,综观近年新高考化学试题,硫单质及其化合物相关试题以深度思维为基本理念成为新高考的热点和难点,考生在解答此类问题时较易出错.本文盘点了高考中硫及其化合物的常见问题,以引导学生进行针对性的学习,避免失分.

1 硫单质的弱氧化性

S元素位于元素周期表第三周期第ⅥA 族,在化学反应中容易得到两个电子,具有氧化性,在加热情况下可与大多数金属单质发生反应生成金属硫化物,但由于S元素的氧化性较弱,当和变价金属发生反应时,一般生成低价态的金属硫化物.

例1中医用药讲究“十八反”和“十九畏”,其中有“硫黄原是火中精,朴硝一见便相争”,硫黄即硫单质.下列说法中正确的是( ).

A.硫在空气中燃烧生成二氧化硫,在过量氧气中燃烧生成三氧化硫

B.过量的硫与铁反应生成Fe2S3,表现了硫单质的氧化性

C.试管内壁上的硫黄可用二硫化碳清洗

D.游离态的硫存在于岩层深处和海底的无氧环境中

分析硫在氧气中燃烧生成二氧化硫,但不会直接生成三氧化硫,选项A 错误.硫与铁反应生成FeS(与S的量无关),硫元素化合价降低,表现硫单质的氧化性,选项B错误.硫易溶于二硫化碳,故试管内壁上的硫黄可用二硫化碳清洗,选项C 正确.硫在自然界的存在形式有游离态和化合态,游离态的硫存在于火山口处,选项D 错误.答案为C.

S单质的氧化性比Cl2、O2的弱.加热S与Fe时生成FeS,加热S与Cu时生成Cu2S,命题者常在此处设置陷阱.此外,在比较非金属元素的氧化性时,不仅可以通过与金属单质反应的产物进行比较,还可以通过氧化还原反应规律进行比较,即氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性.

2 SO2 的还原性与漂白性

SO2中硫元素显＋4价,处于中间价态,既具有氧化性又具有还原性,同时SO2还具有独特的性质——漂白性,在不清楚SO2还原性与漂白性的区别时很容易出现错误,此点也正是命题者考查学生深度思维和辩证思维的重要方式.

例2食用SO2漂白过的食品,对人体的肝脏、肾脏等有严重损害.某科研小组设计实验检验SO2的漂白性.

Ⅰ.二氧化硫的制备:科研小组采用铜与浓硫酸反应制取二氧化硫(装置如图1).

图1

(1)在加热的条件下,浓H2SO4可将铜氧化,写出该反应的化学方程式:_______.

(2)实验中使用可抽动的铜丝,其优点是_________.

Ⅱ.二氧化硫性质的检验:将上述收集到的SO2通入图2所示装置中,在一定温度下进行实验.

图2

(3)反应后,装置B中产生的现象是溶液褪色,反应的离子方程式为_________.

(4)装置C 中的现象是________,表现了SO2的_________.

(5)装置D 中的现象是出现黄色浑浊,发生反应的化学方程式为________.

(6)装置E 中的现象是_________,表现了SO2的_________.

分析(1)在加热的条件下,浓H2SO4可将铜氧化,化学反应方程式为Cu＋2 H2SO4(浓)Cu SO4＋2 H2O＋SO2↑.(2)实验中使用可抽动的铜丝,可以控制反应的发生和停止.(3)反应后,装置B中溶液褪色,反应的离子方程式为Cl2＋SO2＋2 H2O＝4 H＋＋＋2Cl－.(4)装置C 中的现象是高锰酸钾溶液褪色,反应的离子方程式为5SO2＋2 H2O＋,表现了SO2的还原性.(5)装置D 中的现象是出现黄色浑浊,发生反应的化学方程式为SO2＋2 H2S＝3S↓＋2 H2O.(6)装置E中的现象是品红溶液褪色,表现了SO2的漂白性.

例3化学小组实验探究SO2与Ag NO3溶液的反应.

实验1:用如图3 所示装置制备SO2,并将足量SO2通入Ag NO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B(省略夹持、加热仪器).

图3

(1)制备的SO2中会混有少量的SO3,原因可能为_________.为了排除SO3的干扰,试剂M 可以为_________(填字母).

a.浓硫酸 b.饱和Na2SO3溶液

c.饱和Na HS溶液 d.饱和Na HSO3溶液

实验2:验证白色沉淀B的成分.

沉淀B 可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者的混合物.滴加氨水可释放出阴离子,便于后续检验.相关反应为

实验流程如图4所示.

(2)欲检验溶液C 中加入的Ba(NO3)2是否过量,请简述实验方法:_______.

(3)沉淀D 中主要含BaSO3,理由是_________.向滤液E 中加入H2O2溶液,产生的现象是________,可进一步证实B中含Ag2SO3.

分析(1)制备的SO2中会混有少量的SO3,烧瓶内没有催化SO2氧化的催化剂,因此不是SO2氧化生成,原因可能为浓硫酸或硫酸铜受热分解产生SO3.为了排除SO3的干扰,试剂M 可以为浓硫酸或饱和Na HSO3溶液.(2)欲检验溶液C 中加入的Ba(NO3)2是否过量,可检验溶液中是否含有,实验方法:往上层清液中继续滴加Ba(NO3)2,若无沉淀产生,表明Ba(NO3)2已过量,否则未过量.(3)从加入盐酸后剩余沉淀的量分析,沉淀D 中主要含BaSO3,理由是:BaSO3易溶于盐酸,而BaSO4不溶于盐酸,加入盐酸后,只有少量沉淀剩余,则表明大部分沉淀为BaSO3.滤液E 中含有亚硫酸,加入H2O2溶液后,被氧化为硫酸,与Ba2＋反应生成BaSO4白色沉淀,则产生的现象是:有白色沉淀生成.

硫元素的学习贯穿整个中学阶段,学生的知识虽然在增加,但是命题者设置问题的难度也在增加,对于此类问题的解决,掌握扎实的理论知识是基础,具备较强的综合运用能力和深度思维能力是关键.

(完)