2019-2020年高考化学一轮复习专题十八氧、硫及其化合物和环境保护考点一氧、硫及其化合物教学案.doc

2019-2020年高考化学一轮复习专题十八氧、硫及其化合物和环境保护考点一氧、硫及其化合物教学案1氧元素的单质及化合物性质(1)O3组成：臭氧的分子式为O3，与O2互为同素异形体。产生方式：在放电条件下空气中的O2可以转化为O3，反应的化学方程式为3O22O3。物理性质：常温常压下，O3是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，它的密度比O2大。化学性质a不稳定性：O3不稳定，容易分解，反应的化学方程式为2O3=3O2。b强氧化性：O3容易使湿润的KI淀粉试纸变蓝，反应的化学方程式为O32KIH2O=2KOHI2O2。c漂白和消毒：有些染料受到臭氧的强烈氧化会褪色，臭氧还可以杀死许多细菌，因此臭氧是一种很好的脱色剂和消毒剂。臭氧层能吸收来自太阳的大部分紫外线，是人类和其他生物的保护伞。氟氯代烷是破坏臭氧层的“元凶”。(2)过氧化氢结构化学式：H2O2，电子式：，结构式：HOOH，H、O原子个数比为11，是既含极性键又含非极性键的共价化合物。化学性质a不稳定性：加热、加催化剂都能使分解加快。2H2O22H2OO2b弱酸性：相当于二元弱酸。H2O2HHO，HOHO。c强氧化性.用10%的双氧水漂白羽毛及丝织品；.氧化Fe2、SO等还原性物质：H2O22Fe22H=2Fe32H2O，H2O2SO=SOH2O；.使湿润的淀粉KI试纸变蓝：H2O22I2H=I22H2O。d弱还原性：遇强氧化剂时作还原剂。2KMnO45H2O23H2SO4=K2SO42MnSO45O28H2O。学霸巧学卡(1)在MnO2或FeCl3催化下，H2O2分解加快，常用于实验室制O2。(2)H2O2中O的化合价为1，处于氧元素的中间价态，因而既有氧化性，又有还原性，但以氧化性为主。(3)H2O2常用于杀菌消毒、漂白，是H2O2的氧化性所致。(4)H2O2体现氧化性时，被还原为无污染的H2O，因而常用于除去还原性的杂质离子。2硫元素的单质(1)硫的原子结构及存在形态硫元素位于元素周期表中第三周期第A族，原子结构示意图为，最外层有6个电子，在化学反应中易获得2个电子而呈现出2价。 (2)硫的性质物理性质硫俗称硫黄，淡黄色固体，熔沸点很低，难溶于水，可溶于酒精，易溶于二硫化碳。化学性质学霸巧学卡(1)硫在过量、纯净的O2中燃烧的产物是SO2而不是SO3。(2)硫单质呈0价，处于硫元素的中间价态，既有氧化性又有还原性。(3)硫与变价金属反应时，生成低价态金属硫化物，和变价金属与Cl2的反应情况不同，可对比记忆。(3)硫的应用制农药：如石硫合剂(石灰、硫黄)用于杀死果树的害虫。制黑火药：“一硫二硝三木炭”反应原理为：S2KNO33CK2SN23CO2消除汞蒸气：实验室里不慎洒落一些汞，可撒上硫粉处理。3二氧化硫、三氧化硫(1)SO2的性质物理性质颜色气味毒性密度溶解性无刺激性有毒比空气大易溶于水化学性质学霸巧学卡(1)二氧化硫中的硫元素为4价，处于中间价态，因此，SO2既有氧化性，又有还原性，但主要表现还原性。(2)SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，体现了SO2的还原性，而不是漂白性。(3)SO2与氢硫酸反应产生浑浊，体现了SO2的氧化性。(2)SO3的性质物理性质熔点16.8 ，沸点44.8 ，常温下为液态，标准状况下为固态。化学性质三氧化硫具有酸性氧化物的通性，主要反应如下：4硫酸及硫酸根离子的检验(1)硫酸的物理性质纯硫酸是一种无色油状液体，沸点高，难挥发。溶解性：浓H2SO4与水以任意比互溶，溶解时可放出大量的热，浓H2SO4稀释的方法是：将浓H2SO4沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。(2)稀H2SO4具有酸的通性硫酸是强电解质，在水溶液中的电离方程式为H2SO4=2HSO，能与指示剂、金属、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应。(3)浓H2SO4具有的特性吸水性：常用作干燥剂，但不能干燥NH3、H2S、HI、HBr等。脱水性：将有机物中的H、O元素按水的组成(H、O原子个数21)比脱去，如蔗糖脱水生成炭黑。强氧化性a氧化金属：浓硫酸可以氧化大多数金属(除Pt和Au外)，如铜在加热条件下与浓硫酸的反应方程式：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。b浓硫酸能氧化某些非金属：如碳、硫、磷等。如在加热条件下木炭与浓硫酸反应的化学方程式：C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O。学霸巧学卡(1)浓硫酸的强腐蚀性是脱水性、吸水性、强氧化性的综合表现。(2)浓硫酸的还原产物一般是SO2，但浓硫酸遇到强还原剂，会被还原生成H2S。(3)常温下铁、铝遇冷的浓硫酸发生“钝化”，但加热时剧烈反应。(4)稀H2SO4与浓H2SO4氧化性的比较(5)SO、SO离子的检验SO的检验方法向溶液中加入盐酸，将产生的气体通入品红溶液中，红色褪去，相应的离子方程式为SO2H=SO2H2O；加入氯化钡溶液生成白色沉淀，加入盐酸，沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体，相应的离子方程式为SOBa2=BaSO3，BaSO32H=Ba2SO2H2O。SO的检验方法a原理Ba2SO=BaSO4(白色)，BaSO4具有不溶于稀盐酸、稀硝酸的特性。b检验方法待测液无现象有白色沉淀生成有SO存在。学霸巧学卡(1)检验SO时要防止其他离子的干扰。Ag干扰：用稀盐酸酸化防止Ag干扰，同理所用钡盐若是BaCl2也要防止Ag干扰：AgCl=AgCl。CO、SO干扰：因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀。但这些沉淀都溶于强酸，因此检验SO时，必须用强酸盐酸酸化(不能用硝酸、硫酸酸化)。(2)钡盐的选择。所用的钡盐不能是Ba(NO3)2，一般用BaCl2，因为在酸性条件下，SO、HSO、SO2等会被溶液中的NO氧化为SO，从而得出错误的结论。1.思维辨析(1)O2与O3互为同素异形体，它们之间的转化属于物理变化。()(2)H2O2是绿色氧化剂，只有氧化性。()(3)SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色，体现了SO2的漂白性。()(4)SO2与漂白粉的漂白原理相同。()(5)Cu与硫粉加热条件下生成CuS。()(6)浓H2SO4使胆矾(CuSO45H2O)变成白色粉末，体现了浓H2SO4的脱水性。()(7)浓H2SO4具有强氧化性，不能用于干燥还原性气体SO2。()(8)浓H2SO4与Cu、C的反应中，都体现了H2SO4的酸性和强氧化性。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2下列化学实验事实及解释都正确的是 ()A向Na2SO3溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀出现，说明Na2SO3溶液已经变质B某溶液中加入盐酸产生无色气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊，说明该溶液中一定有COC某溶液中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，加稀硝酸后，白色沉淀不溶解，也无其他现象，说明该溶液中一定含有SOD取少量久置的Na2SO3样品溶于水，加过量盐酸有气体产生，然后加BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明Na2SO3样品已部分变质答案D解析在A中SO被H、NO氧化生成SO，故A错误；在B中可能为HCO、SO、HSO，B错误；在C中可能为Ag，C错误。考法综述由于S元素的多种价态及各种化合物的相互转化内容丰富，也是氧化还原反应的重要素材。命题空间广阔，且与生产、生活及社会实际联系紧密，是考查元素化合物知识的热点，同学们应熟练掌握SO2的性质，制法及相关实验，以及硫酸和硫的其他化合物的性质和用途。命题法1过氧化氢、臭氧的性质典例1H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。某小组拟在同浓度Fe3的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30% H2O2、0.1 molL1 Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。(1)写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：_。(2)设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定_(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。(3)设计实验装置，完成装置示意图。(4)参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示)。物理量实验序号V0.1 molL1 Fe2(SO4)3/mL1a2a解析(1)H2O2在Fe2(SO4)3作催化剂的条件下分解生成H2O和O2，在此反应中H2O2既作氧化剂也作还原剂。(2)反应速率是单位时间内物质的量浓度的变化量，所以要测定不同浓度的H2O2对分解速率的影响，可以比较收集到相同体积氧气所需要的时间，或比较相同时间内收集到氧气的体积。(3)收集并测量气体的体积，我们可以采用排水法收集氧气，但要用量筒代替集气瓶，可以直接读取气体的体积。答案(1) (2)收集到相同体积氧气所需要的时间(或相同时间内收集到氧气的体积) (3)(答案合理即可)(4)【解题法】掌握H2O2与O2性质的类比方法在认识过氧化氢时，可以联系对比过氧化钠，过氧化钠是离子化合物，过氧化氢是共价化合物，两者都具有氧化性和还原性，但一般作氧化剂使用。在认识臭氧时，联系对比氧气，两者是同素异形体，都具有氧化性，臭氧比氧气更活泼，氧化性更强，易分解。大气存在大量氧气，只存在极少量臭氧，这极少量臭氧对于地球非常重要。命题法2二氧化硫的特性典例2下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是()ABa(OH)2 BBa(NO3)2CNa2S DBaCl2解析SO2与Ba(OH)2可以生成BaSO3沉淀，A错误；SO2通入Ba(NO3)2溶液中，NO在酸性条件下把SO氧化为SO，最终生成BaSO4白色沉淀，B错误；SO2通入Na2S中，生成淡黄色沉淀S，C错误；SO2与BaCl2不反应，D正确。答案D【解题法】二氧化硫参与反应的现象及性质对应关系命题法3SO2与CO2的鉴别及实验探究典例3某探究性学习小组利用图中装置设计实验，证明浓硫酸和木炭粉在加热条件下反应有SO2和CO2生成。(1)实验室可观察到装置中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是_，B瓶溶液的作用是_，C瓶溶液的作用是_。(2)装置D中所盛溶液是_，可验证的产物是_。(3)若想同时验证另一种产物的存在，需使用的药品为_，该装置在整套装置中的位置是_，理由是_。解析要检验SO2，可以用品红溶液，要检验CO2，应该用澄清石灰水，但是SO2的存在会干扰对CO2的检验，所以检验CO2时必须考虑先检验SO2并且要把它彻底除去。另外生成物还有水蒸气也需要通过实验来验证。因为在检验SO2、CO2时，必须经水溶液装置，会影响水蒸气的检验，因此，这三种产物的检验顺序必须是先检验H2O，再检验SO2，最后检验CO2，并且保证每种物质检验时均不受其他物质的干扰。答案(1)验证产物中的SO2除去混合气体中的SO2验证SO2是否被B瓶溶液全部除去(2)澄清石灰水CO2(3)无水CuSO4A前气体通过A、B、C、D时会带出水蒸气，所以必须在A之前【解题法】SO2与CO2的比较与鉴别(1)二氧化硫与CO2的比较(2)检验SO2气体中是否存在CO2气体的方法(证明有SO2)(除去SO2)(验证SO2是否除净)(检验CO2)命题法4浓H2SO4性质的考查及综合实验典例4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)甲同学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_。探究二(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。乙同学取336 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO2Br22H2O=2HBrH2SO4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_。分析上述实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为气体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)。aA之前 BAB间cBC间 DCD间(6)如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是_。解析(1)铁钉放入冷浓H2SO4中发生钝化，表面形成氧化膜，与CuSO4不再反应。(2)由SO2H2SO4BaSO4知n(SO2)n(BaSO4)0.01 mol，SO2体积分数为100%66.7%。(4)因铁钉是碳素钢，含有碳单质，加热时被浓H2SO4氧化生成CO2，随着反应的进行，浓H2SO4变为稀H2SO4，与Fe反应生成H2。为了防止SO2干扰CO2，B中试剂是检验SO2是否除尽。(5)为了检验CO2存在，应在完全除尽SO2以后添加M，即BC间。(6)H2还原CuO生成H2O，H2O遇无水CuSO4变蓝。答案(1)铁钉表面被钝化(或其他合理答案)(2)66.7%(或其他合理答案)(3)检验SO2是否除尽(4)C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O(5)c(6)D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝【解题法】浓H2SO4与金属、非金属反应的规律(1)浓硫酸具有强氧化性，能够和除Au、Pt以外的大多数金属发生反应在常温下，浓硫酸和金属活动顺序表中H后的金属不反应，加热才能反应，一般生成相应的硫酸盐和SO2。当随着反应的进行，浓硫酸变成稀硫酸时，反应自行停止，如Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。当浓硫酸足量时，每2 mol浓硫酸能得到1 mol SO2，而当Cu足量时，2 mol浓硫酸不能完全反应，得到的SO2的物质的量小于1 mol。在常温下，浓硫酸和金属活动顺序表中H前的金属(Al、Fe除外)发生反应。当还是浓硫酸时，H2SO4的还原产物是SO2，当浓硫酸变成稀硫酸时，H2SO4的还原产物是H2。如Zn在常温下和浓硫酸反应的过程依次为Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO22H2O和ZnH2SO4=ZnSO4H2。常温下，浓硫酸能够使Al和Fe发生钝化，但是在加热时能够剧烈反应生成SO2，如2Al6H2SO4(浓)Al2(SO4)33SO26H2O。(2)浓硫酸与不活泼金属或非金属反应的有关规律反应要加热，否则不反应。还原产物一般是SO2，一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态的氧化物或含氧酸。浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。浓硫酸与不活泼金属反应时，随着反应的进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。命题法5硫及其化合物间的相互转化典例5在下列物质转化中，A是一种正盐，D的相对分子质量比C的相对分子质量大16，E是酸，当X无论是强酸还是强碱时，都有如下转化关系。当X是强酸时，A、B、C、D、E均含同一种元素；当X是强碱时，A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答下列问题：(1)A是_，Y是_，Z是_。(2)当X是强酸时，E是_，写出BC的化学方程式：_。(3)当X是强碱时，E是_，写出BC的化学方程式：_。解析由D的相对分子质量比C的相对分子质量大16，易联想D与C相比，分子增加1个氧原子，则D可能是氧化物。E为酸，则E应为含氧酸，而Y是能提供“O”的物质，A为正盐，与碱反应生成的物质能连续两次被氧化，最后得到一种含氧酸，可推知，A可能是铵盐：ANH3NONO2HNO3。而A与强酸反应时，生成的物质也能连续两次被氧化，最后生成含氧酸，则A可能为硫化物(含S2)：AH2SSO2SO3H2SO4。综上所述，可确定A是(NH4)2S。答案(1)(NH4)2SO2H2O(2)H2SO42H2S3O22SO22H2O(3)HNO34NH35O24NO6H2O【解题法】硫元素价态转化规律及发生连续氧化的常见物质(1)硫元素价态的转化规律邻位价态转化规律a.是硫元素的最低价态，只有还原性。它与氧化剂反应，其价态一般会升至相邻的价态()。如H22FeCl3=2HCl2FeCl2bS能发生自身氧化还原反应，在反应时分别升至和降至与其相邻的价态。如36KOH=2K2K2O33H2Oc.和处于中间价态，既有氧化性又有还原性。与弱氧化剂作用时，被氧化成相邻的高价态；与弱还原剂作用时，被还原成相邻的低价态。如H2 O2O32O2O22O3O22H2 =32H2Od.是硫元素的最高价态，只有氧化性。遇到还原剂时，其价态一般降至相邻的价态()。如Cu2H2O4(浓)CuSO4O22H2O跳位转化规律和遇到强氧化剂时，价态会发生跳位转化。如 (2)在解答框图推断题中，若能符合ABCD转化关系，常见的有H2S(S，FeS2)SO2SO3H2SO4，NH3(N2)NONO2HNO3，CCOCO2H2CO3，NaNa2ONa2O2NaOH，FeFeOFe2O3，另外，有机反应中有醇醛羧酸。1下列说法正确的是()AI的原子半径大于Br，HI比HBr的热稳定性强BP的非金属性强于Si，H3PO4比H2SiO3的酸性强CAl2O3和MgO均可与NaOH溶液反应DSO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液可得到BaSO3和BaSO4答案B解析根据同主族元素性质的递变规律，HI的热稳定性弱于HBr，A项错误；元素非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，故H3PO4的酸性强于H2SiO3，B项正确；MgO不能与NaOH溶液反应，C项错误；SO2通入Ba(NO3)2溶液中，酸性条件下，SO2被NO氧化为SO，最终得到沉淀BaSO4，D项错误。2下列五种有色溶液与SO2作用均能褪色，其实质相同的是 ()品红溶液酸性KMnO4溶液溴水滴有酚酞的NaOH溶液含I2的淀粉溶液A BC D答案C解析中溶液褪色都是由于SO2的还原性，C项正确。3某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 molL1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2，该小组提出了如下假设：假设一：溶液中的NO假设二：溶液中溶解的O2(1)验证假设一该小组设计实验验证了假设一。请在下表空白处填写相关实验现象。实验步骤实验现象结论实验1：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体_假设一成立实验2：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1 Ba(NO3)2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体_(2)为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如图。实验1中溶液pH变小的原因是_；V1时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)_ _。(3)验证假设二请设计实验验证假设二，写出实验步骤、预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)(4)若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计，充分反应后两溶液的pH前者_(填“大于”或“小于”)后者，理由是_。答案(1)无明显现象 有白色沉淀(2)SO2溶于水生成H2SO3 3SO22NO2H2O=3SO4H2NO(或3H2SO32NO=3SO4H2NOH2O)实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：实验1作为参照实验实验3：将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立(4)小于 反应的离子方程式表明，足量的O2和NO分别氧化相同的H2SO3，生成H的物质的量前者多于后者(本题部分小题属于开放性试题，合理答案均给分)解析(1)实验1中SO2不与BaCl2溶液反应，即无明显现象，实验2中生成BaSO4沉淀，即有白色沉淀生成。(2)实验1中不断通入SO2，SO2与水化合生成H2SO3且浓度逐渐增大，从而导致溶液的pH逐渐减小，实验2中SO2会被NO氧化生成SO，同时有大量H产生，反应的离子方程式为3SO22NO2H2O=3SO4H2NO。(4)反应的离子方程式分别为O22H2SO3=4H2SO，3H2SO32NO=3SO4H2NOH2O，则1 mol H2SO3完全被O2氧化，产生2 mol H；而1 mol H2SO3完全被NO氧化，产生 mol H。即足量的O2和NO分别氧化相同的亚硫酸，生成H的物质的量前者多于后者，所以两溶液的pH前者小于后者。