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第二節    硫和硫的化合物

CO↑+H₂O

【易錯指津】

   1．掌握常見物質的俗名、組成、用途，防止張冠李戴。

   本章中出現的物質俗名比較多，有些名稱之間又特別容易混淆，如冰晶石和重晶石、芒硝和硝石、大蘇打和蘇打或小蘇打等，還有名目繁多的礬鹽。這些雖屬識記性的知識，但也應做到在理解的基礎上進行記憶，注意它們的性質和用途，對記憶其化學組成有幫助。同時要及時歸納和比較，以便清楚地區別它們。

2．熟悉有關各種價態的硫元素性質及轉化，以作推斷題（主要是框圖型）。

牢固掌握各種代表物性質及它們之間的知識網絡和反應原理，就可避免死搬硬套。對于框圖型等推斷題，也要善于找“題眼”，挖掘題中隱含的提示，注意對題設條件的充分應用，盡量縮小范圍。推斷時不僅要關注網絡的結構，還要注意題干提供的不起眼的信息，如顏色、狀態、式量、用途等都可能成為突破的切入口。

3．二氧化硫和氯氣的漂白性

2SO₃，SO₂+H₂O=H₂SO₃，2H₂SO₃+O₂=H₂SO₄。溶于雨水中的酸性物質，使雨水中pH在4.5左右。光化學類霧由氮氧化物造成；臭氧空洞主要由氯氟烴、一氧化氮等造成；溫室氣體主要為二氧化碳等。

答案：A

方法要領：這是一道有關環境保護問題的試題，SO₂等氣體引發酸雨，O₃、氮氧化物、有機烴等引發光化學類煙霧，氟利昂、氮氧化物等造成臭氧空洞，CO₂氣體導致的溫室效應。這些導致環境污染的熱點問題，復習中應予以重視。

例2  在硫酸工業生產中，為了有利于SO₂的轉化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室（見右圖）。按此密閉體系中氣體的流向，則在A處流出的氣體為（1999年上海高考題）

A.SO₂            B.SO₃  O₂            C.SO₂  O₂          D.SO₂  SO₃

思路分析：本題是聯系生產實際的題目，結合硫酸工業生產，考核學生對工業生產中的熱交換原理的理解。

答案：C

方法要領：對教材中工業生產中典型設備的結構（包括進出口方向）、原理及發生的反應必須有足夠的重視。通入接觸室的氣體主要是SO₂和O₂，經過熱交換后從A處流出，然后才能接觸催化劑，反應后的氣體經過內管又從下口通出。故A處流出的氣體仍為SO₂和O₂。

例3  過氧化氫的沸點比水高，但受熱容易分解。某試劑廠制得7%～8%的過氧化氫溶液，再濃縮成30%的溶液時，可采用的適宜方法是（上海市高考題）

A.常壓蒸餾          B.減壓蒸餾          C.加生石灰常壓蒸餾          D.加壓蒸餾

思路分析：液態物質的沸點與壓強有關，減小壓強，能降低其沸點，這樣就能在溫度不高的情況下使水蒸發而H₂O₂又不會分解。

答案：B

方法要領：要從混合液中分離出受熱易分解的液體物質，一般采用減壓蒸餾或減壓分餾。防止選A，在常壓下蒸餾，H₂O₂受熱分解。

例4 下列反應中，調節反應物用量或濃度不會改變反應產物的是（1998年上海高考題）

A.硫化氫在氧氣中燃燒                             B.鐵在硫蒸氣中燃燒

C.二氧化硫通入石灰水                             D.硫酸中加入鋅粉

思路分析：A中O₂少量生成S，O₂過量生成SO₂；B中產物唯一；C中可生成CaSO₄或Ca(HSO₄)₂；D中濃硫酸生成SO₂，稀硫酸生成H₂。

答案：B

方法要領：復習中應注意反應條件對產物的影響，與外界條件有關的反應如下：

1．反應溫度

①4Na+O₂(常溫)=4Na₂O、2Na+O₂(加熱)= Na₂O₂；②乙醇+濃硫酸

2．反應物的用量或濃度

①酸式鹽+堿；②鋁鹽+堿；③偏鋁酸鹽+酸或CO₂；④硝酸銀+氨水；⑤FeBr₂（FeI₂）+Cl₂；⑥C+ O₂；⑥P+ Cl₂等。

例5   標準狀況下H₂S和O₂混合氣體100mL，經點燃后反應至完全，所得氣體經干燥后，恢復到原來狀況時體積為10mL，該10mL氣體可能是（2001年上海市高考題）

A.H₂S、SO₂              B.O₂                C.H₂S              D.SO₃

思路分析：H₂S和O₂反應后的氣體產物可能為①H₂S；②SO₂；③SO₂和O₂。

如為情況①，說明H₂S過量。

則由：2H₂S+O₂=2H₂O+2S體積減少

2   1            3

       60   30          100-10=90  

參加反應的H₂S和O₂的總體積為60+30=90，則余下的10mL氣體為H₂S。

若為情況②或③，說明O₂過量。

則由：2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂體積減少

       2    3         2     3

       60   90              90

則參加反應的H₂S和O₂的總體積為60+90=150>100，所以這兩種情況不存在。

答案：C

方法要領：本題為過量計算，由于只告訴兩氣體的總體積，因此按兩種反應恰好發生的兩反應分別討論，具體計算中注意氣體體積的計算可用差量法技巧。

例6  向50mL18mol/LH₂SO₄溶液中加入足量的銅片并加熱。充分反應后，被還原的H₂SO₄的物質的量（1997年全國高考題）

A.小于0.45mol    B.等于0.45mol      C.在0.45mol和0.90mol之間     D.大于0.90mol

思路分析：本題考查了氧化還原反應的條件的重要性。Cu和H₂SO₄反應的前提條件是濃H₂SO₄，開始18mol/L為濃的，但隨著Cu參加反應，H₂SO₄被消耗變稀，此時反應已終止。其次，考查了氧化性酸在與金屬發生反應時，其作用分兩部分：一部分充當氧化劑，使其得電子數與金屬失電子數相同，另一部分是生成的金屬陽離子與酸根結合生成鹽。由Cu+2H₂SO₄=Cu SO₄+SO₂↑+2H₂O可知如果H₂SO₄完全反應，也只有一半充當氧化劑被還原，故被還原18mol/L H₂SO₄的最大量為(18mol/L×0.05L)÷2=0.45mol。

答案：A

方法要領：該類題的解答關鍵是判明充當氧化劑的那部分量的確切值。本題如果改成熾熱的碳與上述量的濃H₂SO₄作用，被還原的H₂SO₄的物質的量的多少又該如何考慮？因此，做題時應看清單質的類別：即是否已告知為金屬單質，或為非金屬單質，或者為單質？常見氧化劑的酸為濃H₂SO₄、濃HNO₃或稀HNO₃。另MnO₂只與濃HCl反應，與稀HCl是不反應的。

例7  為防治酸雨，降低煤燃燒時向大氣排放的SO₂，工業上將生石灰和含硫煤混合后使用。請寫出燃燒時，有關“固硫”（不使硫化合物進入大氣）反應的化學方程式              （1996年上海市高考題）

思路分析：煤中含硫，硫燃燒時生成的酸性氧化物SO₂與堿性氧化物CaO作用生成含氧酸鹽CaSO₃，CaSO₃易被空氣中的O₂氧化成CaSO₄。

答案：CaO+SO₂=CaSO₃，2CaSO₃+O₂=2CaSO₄

方法要領：上述方法稱為“鈣基固硫法”。這種方法實際上是把生石灰或石灰石的粉粒摻入煤中，再進行燃燒。利用石灰石分解生成的CaO也能吸收SO₂，但因石灰石分解是吸熱反應，所以用CaCO₃固硫比用CaO固硫多消耗部分熱量。

2CaSO₃+O₂=2CaSO₄這反應易漏寫，在有空氣存在和高溫條件下，CaSO₃易被氧化為CaSO₄，這可以得出一條規律：溫度高時，熱穩定性不夠好的物質將向熱穩定性好的物質轉化，如本題涉及CaCO₃→CaSO₃→CaSO₄的轉化。以防漏寫其中一個方程式。

例8    對下列事實的解釋錯誤的是（2000年上海高考題）

A.在蔗糖中加入濃硫酸后出現發黑現象，說明濃硫酸具有脫水性

B.濃硝酸在光照下顏色變黃，說明濃硝酸不穩定

C.常溫下，濃硝酸可以用鋁貯存，說明鋁與濃硝酸不反應

D.反應CuSO₄+H₂S→CuS↓+H₂SO₄能進行，說明硫化銅既不溶于水，也不溶于稀硫酸

思路分析：本題旨在考查一些常見的化學反應原理。Al與冷、濃硝酸發生鈍化，屬化學反應，因表面迅速形成致密的氧化膜而不呈明顯的反應現象。

答案：C

方法要領：本題提醒我們在復習中要注意物質的特殊性，并注意總結歸納，從而全面掌握知識。

例9  針對以下A～D四個涉及H₂O₂的反應（未配平），填寫空白：（1999年廣東省高考題）

A.Na₂O₂+HCl――H₂O₂+NaCl           B.Ag₂O+H₂O₂――Ag+O₂+H₂O

C.H₂O₂――H₂O+O₂                    D.H₂O₂+Cr₂(SO₄)₃+KOH――K₂CrO₄+K₂SO₄+H₂O

（1）H₂O₂僅體現氧化性的反應是（填代號）    ，該反應配平的化學方程式為         

（2）H₂O₂既體現氧化性又體現還原性的反應是（填代號）   

（3）H₂O₂體現弱酸性的反應是（填代號）     ，其理由為                         

思路分析：H₂O₂中氧元素的化合價為-1價，在氧化還原反應中既可升高成0價（表現還原性），又可降到-2價（表現氧化性）。在四個反應中，只有D中的H₂O₂中O的價態降為-2價，表現氧化性；C中的H₂O₂中O的價態既升高又降低，表現出氧化性和還原性；B中的H₂O₂中O由-1升為0價，表現還原性；只有A中Na₂O₂的跟強酸鹽酸反應生成了H₂O₂和NaCl，這可看作是一個“強酸跟弱酸的鹽反應，生成弱酸和強酸鹽”的反應，認為在此反應中H₂O₂體現了弱酸性。

答案：（1）D，3H₂O₂+Cr₂(SO₄)₃+10KOH=2K₂CrO₄+3K₂SO₄+8H₂O（2）C（3）A，此反應可看作是強酸制弱酸的反應。

方法要領：這是一個以H₂O₂的性質為載體，考查無機化學基本原理等方面知識的題目。題目中提出了三個問題：氧化性、還原性的含義，方程式的配平和強酸制弱酸的規律。只要緊緊扣住價態的變化進行分析，就可準確解答。對第3問，在判斷了B、C、D均是氧化還原反應后，“酸性”則應體現于非氧化還原反應中，然后再從反應物強酸（HCl）制得H₂O₂，聯系強酸制弱酸原理作答。

例10  某學生課外活動小組利用右圖所示裝置分別做如下實驗：(2000年全國高考題)

（1）在試管中注入某紅色溶液，加熱試管，溶液顏色逐漸變淺，冷卻后恢復紅色，則原溶液可能是________________溶液；加熱時溶液由紅色逐漸變淺的原因是：                                         ，（2）在試管中注入某無色溶液，加熱試管，溶液變為紅色，冷卻后恢復無色，則此溶液可能是________________溶液；加熱時溶液由無色變為紅色的原因______________________。

思路分析：題設情境有三大特點：①反應裝置由常見的“開放型”到了“封閉型”；②溶液顏色由常見的“靜態穩定型”到了“動態變化型”；③溶液成分由常見的“單一溶質型”到了“多種溶質型”。根據這些情境特點，進行思維發散：

解題的關鍵是要認真觀察實驗裝置的特點：試管口上套有氣球，說明加熱時會氣體逸出，一下就使“紅色溶液”的范圍縮小：溶有酸性氣體的石蕊溶液或溶有堿性氣體的酚酞溶液。而前者中加熱后，紅色變為紫色，不符合“溶液顏色逐漸變淺”的條件，結論只有稀氨水和酚酞。

由無色溶液氣體+溶液變紅氣體溶+溶液無色。聯想無色溶液雖多，但加熱后放出氣體且溶液變紅不多，又冷卻后該氣體可使紅色溶液褪色――顯然該氣體有漂白作用，并是一可逆過程，符合條件的無色溶液只能是SO₂漂白過的品紅溶液。

答案：（1）稀氨水和酚酞、稀氨水中的NH₃氣逸出，所以溶液的顏色變淺；（2）溶有SO₂的品紅、SO₂氣體逸出，品紅溶液恢復紅色

方法要領：此題要求考生調用平時積累的所有實驗感性認識和各種實驗經驗與知識，用發散即就中學范圍內的紅色物質找出，再收斂（根據題意確定適當物質），做出題設情境的知識歸納、方案設計、結論評判。

引申發散：

溶液的組成

加熱后的現象

分析

稀氨水和酚酞溶液

紅色變淺

氨氣逸出后，溶液中[OH^-]下降

滴有酚酞的氫氧化鈣飽和溶液

紅色變淺

溫度升高，氫氧化鈣溶解度降低

滴有石蕊的CO₂（或SO₂）溶液

紅色變紫色（不變淺）

氣體逸出后，[H⁺]降低

滴有甲基橙的CO₂（或SO₂）溶液

紅色變橙色或黃色

氣體逸出后，[H⁺]降低

滴有酚酞的Na₂CO₃（或NaHCO₃）溶液

紅色變深

溫度升高，促進水解，pH增大

滴有石蕊的氯化銨溶液

紅色變深

溫度升高，促進水解，pH減小

滴有石蕊的硫酸溶液

紅色，無變化

穩定的強酸溶液

滴有酚酞的氫氧化鈉溶液

紅色，無變化

穩定的強堿溶液

Fe(SCN)₃溶液

紅色，無變化

穩定的配位化合物溶液

溶有SO₂的品紅溶液

無色變紅色

SO₂氣體逸出，品紅恢復原色

例11  將8.8 g FeS固體置于200 ml 2.0 mol/L的鹽酸中，以制備H₂S氣體。反應完全后,若溶液中H₂S的濃度為0.10 mol/L，假定溶液體積不變,試計算:（1997年全國高考題）
    (1)收集到的H₂S氣體的體積(標準狀況)。(2)溶液中Fe²⁺和H⁺的物質量濃度。

思路分析:根據方程式FeS+2H⁺=Fe²⁺+H₂S­可判斷鹽酸過量,計算以FeS的物質的量為基準。N(FeS)=8.8 g÷88 mol/L=0.10mol。
    (1)共生成H₂S 0.10mol,在溶液中溶解的物質的量為0.10L×0.20mol/L=0.02mol,所以收集到H₂S氣體的物質的量=0.10mol-0.02mol =0.08mol,換算成體積=22.4L/mol×0.08mol=1.8L。
    (2)生成Fe²⁺0.10mol,其濃度為0.10mol/0.2L=0.5mol/L,消耗掉H⁺的物質的量為0.20mol。反應前n(H⁺)=2.0mol/L×0.2L=0.4mol,故H⁺最后的濃度為 (0.4 mol-0.2 mol)÷0 2L=1.0 mol/L。

答案：1.8 L；0.5 mol/L、1.0 mol/L。

方法要領：H₂S可溶于水（在酸中也溶，但溶解量小），如按常規題海中的習題（一般不考慮氣體在水或酸中的溶解）將導致錯誤，因題中已明確給出的H₂S在反應后溶液中的濃度，這說明有一部分H₂S氣體并未放出，而溶解在溶液中。由于氫硫酸的電離度極小，在計算H⁺的物質量濃度時，不必考慮H₂S的電離。

例12  某化工廠每小時生產at（噸）98%（質量分數）硫酸。為使硫充分燃燒，且在下一步催化氧化時不再補充空氣，要求燃燒后的混合氣體中含氧氣的體積分數為b%。若空氣中氧氣的體積分數為21%，且不考慮各生產階段的物料損失，則（2001年高考試測題）

（1）該廠每小時消耗標準狀況下空氣的體積為     m³。

（2）為滿足題設要求，b%的下限等于    。

思路分析：（1）每小時生產的純硫酸為(a×10⁶g×98%)÷98g/mol=a×10⁴mol。生產過程中生成的SO₂和SO₃也都是a×10⁴mol。設每小時消耗空氣的體積為V，則由S+O₂=SO₂消耗O₂的體積等于生成的SO₂體積，即燃燒前空氣的體積等于燃燒后混合氣體的體積，據此可得以下關系：

空氣中O₂的體積=反應中消耗的O₂的體積+燃燒后混合氣體中O₂的體積，即V×21%=a×10⁴ mol×22.4L/mol×10^-3 m³/L+V×b%，V=22400a/(21-b)。

（2）“b的下限”，其含義是指燃燒后剩余的O₂在第二步催化氧化時恰好完全反應，也就是說，燃燒前空氣中的氧（空氣體積的21%）恰好滿足兩步反應。因S+O₂=SO₂和O₂+2SO₂=2SO₃兩步反應耗O₂之比為2:1，故燃燒后（第一步反應后）混合氣體中O₂的體積分數的下限是b%=(1/3)×21%=7%。

答案：（1）22400a/(21-b)；（2）7%

方法要領：根據S+O₂=SO₂反應前后氣體體積不變，求出燃燒后O₂的體積。