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第五章 化工生产中的重要非金属元素
实验活动5 不同价态含硫物质的转化
分层作业
基础达标
1.关于反应HSO ＋NaSO =Na SO ＋SO ↑＋HO所涉及的物质，下列说法错误的是（
2 4 2 3 2 4 2 2
）
A．浓HSO 能与SO 发生氧化还原反应 B．NaSO 容易被空气中的O 氧化变质
2 4 2 2 3 2
C．浓硫酸与铜在常温下反应生成SO D．SO 是导致酸雨的主要有害污染物
2 2
【答案】A
【解析】A．反应中元素化合价不变，属于非氧化还原反应，故A错误； B． NaSO
2 3
具有还原性，容易被空气中的O 氧化为 NaSO ，故B正确；C． 浓硫酸具有强氧化性与
2 2 4
铜在常温下反应生成SO ，故C正确；D． SO 能和水反应生成HSO ，是导致酸雨的主要
2 2 2 3
有害污染物，故D正确；选A。
2.一密闭试管中装有 ，加入少量 稀溶液，震荡后没有明显现象。那么溶液中S
元素存在的主要形式为（ ）
A．S2- B．HS C．S D．SO
2
【答案】D
【解析】向盛有Cl 的密闭试管中注入少量NaS稀溶液，充分振荡，无明显现象，因
2 2
氯气具有氧化性，则硫离子被氧化，S元素的化合价升高，溶液中S元素存在的主要形式
为SO，故选：D。
3.在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（ ）
A．SO CaSO CaSO
2 3 4
B．Fe Fe O FeCl
2 3 3
C．HCl(aq) Cl Ca(ClO)
2 2
D．Cu (OH) CO CuO CuCl (aq)
2 2 3 2【答案】D
【解析】A、二氧化硫与氯化钙溶液不能反应生成亚硫酸钙，物质间转化不能实现，
选项A错误；B、铁在氧气中点燃反应生成四氧化三铁而不能直接转化为氧化铁，物质间
转化不能实现，选项B错误；C、盐酸溶液与二氧化锰共热反应不能生成氯气，应该为浓
盐酸与二氧化锰共热才能得到氯气，物质间转化不能实现，选项C错误；D、碱式碳酸铜
受热分解生成氧化铜，氧化铜与盐酸反应生成氯化铜，物质间转化能均能实现，选项D正
确 。答案选D。
4.已知物质X在一定条件下能发生如图所示转化。下列说法错误的是（ ）
A．反应①②③均为氧化还原反应 B．X可能与 反应
C．物质A可以是 或 D．若不考虑反应③，X也可以是有机物
【答案】A
【解析】X连续和氧气反应生Z，Z和水生成A，A．若X为碳，Y为一氧化碳、Z为
二氧化碳，二氧化碳和水生成碳酸，反应③不是氧化还原反应，A错误；B．若X为硫化
氢，硫化氢和氧气生成二氧化硫、二氧化硫和氧气转化为三氧化硫、三氧化硫和水生成硫
酸；则硫化氢和氯气生成硫和氯化氢，能反应，B正确；C．若X为硫化氢，由B分析可
知，A为硫酸；若X为氨气，氨气和氧气生成一氧化氮、一氧化氮和氧气生成二氧化氮、
二氧化氮和水生成硝酸，C正确； D．若不考虑反应③，X也可以是有机物乙醇、乙醇和
氧气氧化为乙醛、乙醛和氧气氧化为乙酸，D正确；故选A。
5.在实验探究课上，同学们积极思考，共设计出如图所示四种实验方案用以验证浓硫
酸的吸水性，其中在理论上可行的是 ( )
A．①②③④ B．仅①②③
C．仅①③④ D．仅②③④
【答案】A
【解析】图①梨失水变干表现出浓硫酸的吸水性；图②可通过胆矾晶体变白说明浓硫
酸具有吸水性；图③通过观察KNO 晶体析出说明浓硫酸具有吸水性；图④浓硫酸的液面
3
上升，水的液面下降，说明浓硫酸具有吸水性。6.硫在空气中燃烧生成气体A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，
B变成C，向C中加NaS产生气体D，把D通入B溶液得浅黄色沉淀E。A、B、C、D、E
2
都含同一种元素。按A、B、C、D、E顺序排列的是( )
A．SO 、HSO 、HSO 、HS、S B．SO 、HSO 、HSO 、HS、S
2 2 4 2 3 2 2 2 3 2 4 2
C．SO 、HSO 、HSO 、SO 、NaSO D．SO 、HSO 、HSO 、SO 、NaSO
2 2 3 2 4 3 2 2 3 3 2 4 2 3 2 2 2 3
【答案】B
【解析】硫在空气中燃烧生成SO ，SO 溶于水得HSO ，向HSO 中滴加溴水生成
2 2 2 3 2 3
HSO 和HBr，向HSO 溶液中加NaS产生气体HS，HS与HSO 反应产生浅黄色沉淀
2 4 2 4 2 2 2 2 3
S，故B项正确。
7.硫是生物必需的营养元素之一，下列关于自然界中硫循环(如图所示)的说法正确的
是( )
A．含硫杆菌及好氧/厌氧菌促进了硫的循环
B．硫循环中含硫化合物均为无机物
C．上述硫循环中硫元素均被氧化
D．烧煤时加石灰石，可减少酸雨及温室气体的排放
【答案】A
【解析】硫酸盐和亚硫酸盐等在含硫杆菌及好氧/厌氧菌作用下缓慢转化成植物R —S
1
—R ，含硫杆菌及好氧/厌氧菌促进了硫的循环，故A正确；硫循环中含硫化合物有有机
2
物，如R —S—R ，也有无机物，如SO ，故B错误；硫循环中硫元素有的被氧化，有的被
1 2 2
还原，故C错误；烧煤时加石灰石，可减少SO 的排放，但不会减少温室气体的排放，故
2
D错误。
8.如图所示是硫及其部分化合物的“价——类”二维图。下列说法正确的是（ ）
A．X点对应的物质只有一种
B．Z点对应物质的化学式为
C．W点对应的物质在空气中易被氧化
D．X点对应的物质与足量 在点燃条件下经一步反应可以转化为Y
【答案】C
【解析】A．X点对应的物质可以是S、S、S，故A错误；B．Z点对应物质为+4的
2 6 8
酸，其化学式为HSO ，故B错误；C．W点对应的物质为+4价的盐，可以在空气中被氧
2 3
气氧化为硫酸盐，故C正确；D．硫单质与足量O 在点燃条件下经一步反应可以转化为
2
SO ，SO 转化为SO 需要在催化剂的作用下完成，故D错误；故选：C。
2 2 3
9．已知含硫元素的几种物质间具有如图转化关系。N 表示阿伏加德罗常数值，下列
A
说法正确的是（ ）
A．反应①中3.2gS充分燃烧后生成2.24L
B．N 个SO 分子与足量氧气经反应③可以制得N 个SO 分子
A 2 A 3
C．反应②中若转移2N 个电子，生成1.5molS
A
D．只要氧气过量，硫可以一步转化为SO
3
【答案】C
【解析】A．温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，则无法计算反应①中3.2gS充分
燃烧后生成的SO2体积，选项A错误；B．③为可逆反应，反应物不能完全转化为生成
物，所以NA个SO 分子与足量氧气经反应③不能制得NA个SO 分子，选项B错误；
2 2C．反应②的方程式为2H2S+SO2=3S+2H2O，生成3molS转移电子的物质的量为4mol，转
移2NA个电子时，转移电子的物质的量为2mol，生成S的物质的量=(3mol/
4mol)×2mol=1.5mol，选项C正确；D．硫与氧气反应只能生成二氧化硫，不能一步转化为
三氧化硫，选项D错误；答案选C。
10．天然气是一种重要的化工原料和燃料。常含有少量 HS。一种在酸性介质中进行
2
天然气脱硫的原理示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A．整个脱硫过程中Fe (SO ) 溶液并未参与反应
2 4 3
B．整个脱硫过程中参加反应的n(H S)∶n(O )＝2∶1
2 2
C．脱硫过程需不断补充FeSO
4
D．CH 是天然气脱硫过程的催化剂
4
【答案】B
【解析】在脱硫过程中Fe (SO ) 与HS发生反应：Fe (SO ) ＋HS===2FeSO ＋HSO
2 4 3 2 2 4 3 2 4 2 4
＋S↓，A错误；脱硫过程中Fe (SO ) 与HS发生反应：Fe (SO ) ＋HS===2FeSO ＋HSO
2 4 3 2 2 4 3 2 4 2 4
＋S↓，然后发生反应：4FeSO ＋O ＋2HSO ===2Fe (SO ) ＋2HO，总反应方程式为2HS
4 2 2 4 2 4 3 2 2
＋O===2S↓＋2HO，故参加反应的n(H S)∶n(O )＝2∶1，B正确；脱硫过程反应产生中间产
2 2 2 2
物FeSO ，后该物质又反应被消耗，FeSO 的物质的量不变，其在流程中循环利用，因此不
4 4
需补充FeSO ，C错误；CH 在反应过程中没有参加反应，因此不是天然气脱硫过程的催化
4 4
剂，D错误。
能力提升
11.硫元素的价类二维图如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．a与c、d、e都有可能反应生成b
B．d溶液久置于空气中会生成eC．盐g与盐f之间也可能发生反应
D．铜与e的浓溶液共热产生的气体通入BaCl 溶液中，无明显现象
2
【答案】D
【解析】根据化合价以及物质的类别可知a为H2S、b为S、c为SO2、d为H2SO3、e
为H2SO4、f为 亚硫酸盐、g为硫酸盐 。A．a为H2S，可以和SO2、H2SO3、H2SO4发
生归中反应生成硫单质，A正确；B．H2SO3具有较强的还原性，在空气久置会被氧气氧
化成硫酸，B正确；C．g为硫酸盐或酸式盐，f为亚硫酸盐，可能会发生反应生成二氧化
硫，C正确；D．铜与浓硫酸共热产生的气体SO2，SO2通入 BaCl2 溶液中，SO2先与水
反应生成亚硫酸，亚硫酸易被空气中的氧气氧化为硫酸，硫酸与BaCl2反应生成硫酸钡白
色沉淀，D错误；答案选D。
12.在一定条件下进行的下列化学反应，已知A、B、C中均含有同种元素，则下列对
应物质不正确的是（ ）
选项 A物质 B物质 C物质 D物质
A NaOH溶液 NaCO 溶液 NaHCO 溶液 CO
2 3 3 2
B Fe FeCl FeCl Cl
2 3 2
C AlCl 溶液 Al(OH) NaAlO 溶液 NaOH溶液
3 3 2
D HS S SO O
2 2 2
【答案】B
【解析】【详解】A.若A为NaOH溶液，D为CO，则NaOH可与CO 反应生成
2 2
NaCO，NaCO 可与HO和CO 反应生成NaHCO ，NaOH可与NaHCO 反应生成
2 3 2 3 2 2 3 3
NaCO，故A正确；B.若A为Fe，D为Cl，则Fe 与Cl 反应生成FeCl 而不是FeCl ，故
2 3 2 2 3 2
B错误；C.若A为AlCl 溶液，D为NaOH溶液，则AlCl 可与NaOH反应生成Al(OH)
3 3 3，
Al(OH) 可与NaOH反应生成NaAlO ，AlCl 可与NaAlO 反应生成Al(OH) ，故C正确；D.
3 2 3 2 3
若A为HS，D为O，则HS可与O 反应生成S，S可与O 生成SO ，HS可与SO 生成
2 2 2 2 2 2 2 2
S，故D正确；故选：B。
13．三大化石燃料燃烧会产生大气污染物，特别是含硫煤燃烧后产生的 SO 危害巨
2
大。为了保护环境，科学家提出了下列解决方法，同时还能获得某种重要的工业产品。下
列说法错误的是( )A．不用O 直接氧化SO 是因为氧化速率太慢
2 2
B．图中涉及的反应之一为4FeSO ＋O＋2HSO ===2Fe (SO )＋2HO
4 2 2 4 2 4 3 2
C．反应一段时间后，溶液中Fe (SO ) 的浓度会减小
2 4 3
D．理论上每吸收标况下224 mL SO 可以获得0.98 g H SO
2 2 4
【答案】C
【解析】图示中使用硫酸铁作催化剂，目的是加快反应速率，故不用 O 直接氧化SO
2 2
是因为氧化速率太慢，A正确；图示中有FeSO 和氧气在酸性环境中生成Fe (SO ) ，该反
4 2 4 3
应为4FeSO ＋O ＋2HSO ===2Fe (SO ) ＋2HO，B正确；Fe (SO ) 在整个循环中作催化
4 2 2 4 2 4 3 2 2 4 3
剂，反应一段时间后，溶液中Fe (SO ) 的浓度不变，C错误；根据总反应：2SO ＋O ＋
2 4 3 2 2
2HO=====2HSO ，n(H SO )＝n(SO )，理论上每吸收标况下224 mL SO 获得HSO 的质
2 2 4 2 4 2 2 2 4
量为0.98 g，D正确。
14．I.某兴趣小组用如图所示装置进行实验探究铁和浓硫酸反应的产物及性质。
(夹持装置已略，气密性已检验)
已知：①SO 气体能使品红溶液褪色，这是SO 漂白性的表现；
2 2
②在含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液，反应混合液立刻变成了血红色，而Fe2+遇
KSCN溶液不显色。
实验开始前，先打开活塞K通一段时间N。关闭活塞K后，向A中滴加一定量的浓硫
2
酸，加热观察到A中铁片上有气泡产生。请回答下列问题：
(1)仪器a的名称是__________________。实验开始前，先通一段时间N 的目的是
2
____________________。
(2)加热一段时间后发现B装置中溶液褪色，说明有__________(填化学式)生成。再取出A中反应后的溶液少许，加入KSCN溶液未出现血红色，浓硫酸与铁反应的化学方程式
_______________________________。
(3)C装置中_________(填“有”或“无”)沉淀生成。D中溶液紫色褪去，体现气体产
物的_________性(填“氧化”、“还原”或“漂白性”)。
(4)E装置的作用是______________________________________。(用离子方程式表示)
II.硫有多种化合物，如HS、COS(羰基硫)、SO 等，它们对环境均有一定的影响。
2 2
(5)COS(羰基硫，其中硫为-2价)燃烧时有SO 生成，其原理为：
2
2COS+3O =====2CO+2SO。若有60gCOS(羰基硫)参加反应，则参加反应的O 在标准状
2 2 2 2
况下的体积约为___________L。
(6)电厂排出的烟气中含有CO、SO 等。CO在催化剂存在时可与SO 反应，转化为一
2 2
种固体和一种无害气体。该反应的化学方程式是
_____________________________________________。
【答案】(1) 分液漏斗 排除装置中的空气
(2) SO Fe+2H SO (浓)====FeSO +SO↑+2H O
2 2 4 4 2 2
(3) 无 还原
(4)SO +2OH-=SO+H O
2 2
(5)33.6
(6)SO +2CO S+2CO
2 2
【解析】实验开始前，先打开弹簧夹通一段时间N，先排出装置中的空气，A中滴加
2
一定量的浓硫酸，加热，取出A中的溶液少许，加入KSCN溶液未出现血红色，A中发生
Fe+2H SO (浓)====FeSO +SO↑+2H O，B中品红可检验二氧化硫的生成，C中二氧化硫与
2 4 4 2 2
氯化钡不反应，D中二氧化硫与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应使溶液褪色，E为尾气处
理吸收过量的二氧化硫，以此来解答。
（1）仪器a为分液漏斗；实验开始前，先通一段时间N 的目的是除去装置内的空
2
气，防止二氧化硫被氧化；故答案为：分液漏斗；排除装置中的空气；
（2）二氧化硫具有漂白性，可使品红溶液褪色，故B中品红褪色说明有SO 生成；取
2
出A中反应后的溶液少许，加入KSCN溶液未出现血红色，说明无三价铁离子生成，浓硫
酸与铁反应的化学方程式是：Fe+2H SO (浓)====FeSO +SO↑+2H O；故答案为：SO ；
2 4 4 2 2 2
Fe+2H SO (浓)====FeSO +SO↑+2H O；
2 4 4 2 2
（3）二氧化硫与氯化钡溶液不反应，故C装置中无沉淀生成；酸性高锰酸钾具有强氧化性，通入二氧化硫溶液褪色，说明二氧化硫将高锰酸钾还原，故D中溶液紫色褪去，
体现气体产物的还原性；故答案为：无；还原；
（4）装置E的作用是尾气处理，防止污染空气，该装置中反应的离子方程式为
SO +2OH-=SO+H O；故答案为：SO +2OH-=SO+H O。
2 2 2 2
（5）60gCOS(羰基硫)参加反应，物质的量是1mol，则参加反应的O 是1.5mol，在标
2
准状况下的体积约为1.5mol×22.4L/mol＝33.6L。
（6）CO在催化剂存在时可与SO 反应，转化为一种固体和一种无害气体，依据原子
2
守恒可知固体是硫，无害气体是CO。该反应的化学方程式是SO +2CO S+2CO。
2 2 2
直击高考
15．《环境科学》曾刊发我国科研部门采用零价铁活化过二硫酸钠(Na SO ，其中S
2 2 8
为＋6价)去除废水中的正五价砷的研究成果，其反应机理模型如图，(设N 为阿伏加德罗
A
常数的值)下列说法正确的是( )
A．1 mol SO· (自由基)中含50N 个电子
A
B．pH越大，越不利于去除废水中的正五价砷
C．1 mol过二硫酸钠中含N 个过氧键
A
D．转化过程中，若共有1 mol S O被还原，则参加反应的Fe为56 g
2
【答案】C
【解析】1 mol SO·(自由基)中含1 mol×(16＋4×8＋1)N mol－1＝49N 个电子，故A错
A A
误；室温下，pH越大，亚铁离子和铁离子越容易变为氢氧化亚铁和氢氧化铁，越有利于去
除废水中的＋5价砷，故B错误；过二硫酸钠(Na SO)中S为＋6价，Na为＋1价，假设含
2 2 8
有x个O2－、含有y个O，则x＋2y＝8，(＋1)×2＋(＋6)×2＋(－2)×x＋(－2)×y＝0，则x＝
6，y＝1，因此1 mol过二硫酸钠(Na SO)中含N 个过氧键，故C正确；根据图示可知，1
2 2 8 Amol Fe和1 mol S O反应生成2 mol SO和1 mol Fe2＋，该过程转移2 mol电子，但是1 mol
2
Fe2＋还要与0.5 mol S O反应变成Fe3＋，因此1 mol铁参加反应要消耗1.5 mol S O，所以共
2 2
有1 mol S O被还原时，参加反应的Fe为×56 g·mol－1≈37.3 g，故D错误。
2
16．Ⅰ．学习小组在实验室制备SO 并探究其相关性质，装置如图所示。
2
(1)盛放70%H SO 溶液的仪器名称是_____________________。
2 4
(2)制取SO 的离子方程式为___________________________________________。
2
(3)下列溶液褪色能证明SO 具有还原性的是______________ (填标号)。
2
A．品红溶液 B．含有酚酞的NaOH溶液 C．溴水 D．酸性KMnO 溶液
4
Ⅱ．有同学提出SO 与Ba(NO ) 溶液反应时，溶液中的溶解氧也有可能起到氧化作
2 3 2
用。设计如图所示实验装置探究溶液中 与O 氧化SO 的主导作用：
2 2
(4)下列实验均计时80秒，可以选择的试剂：0.1 mol/L Ba(NO ) 溶液、0.1 mol/L KNO
3 2 3
溶液、0.1 mol/LBaCl 溶液、0.2 mol/LBaCl 溶液
2 2
实验编号 步骤操作 pH变化
取25 mL煮沸过的0.1mol/LBa(NO ) 溶液，通入V
ⅰ 3 2 pH轻微减小
mLSO
2
ⅱ 取25 mL未煮沸的①______________，通入V mLSO pH减小2.5
2
ⅲ 取25 mL煮沸过的0.1 mol/LBaCl 溶液，通入V mLSO pH几乎不变
2 2ⅳ 取25 mL未煮沸的②______________，通入V mLSO pH减小2
2
(5)由上述实验可得出：溶液中 与O 氧化SO 占主导作用的是__________ (填“
2 2
”或“O”)。
2
(6)写出在有氧气的条件下，SO 与BaCl 反应的离子方程式：
2 2
________________________。
【答案】(1)分液漏斗
(2)2H++ SO=H O+SO ↑
2 2
(3)CD
(4) 0.1 mol/L Ba(NO ) 溶液 0.1 mol/LBaCl 溶液
3 2 2
(5)O
2
(6)2SO +O +2H O+2Ba2+=2BaSO ↓+4H+
2 2 2 4
【分析】Ⅰ．在圆底烧瓶中70%的浓硫酸与NaSO 发生复分解反应制取SO 气体，装
2 3 2
置A中品红溶液用于检验SO 的漂白性，看到的实验现象是溶液红色褪色；装置B可证明
2
SO 检验还原性，现象是产生白色难溶性沉淀；装置C中SO 与NaOH反应导致溶液碱性
2 2
减弱，因而酚酞试液红色变浅甚至褪色，说明SO 是酸性氧化物；装置D中SO 与Br 水反
2 2 2
应产生HBr、HSO ，使溴水褪色，证明SO 检验还原性；装置E中SO 与酸性KMnO 溶
2 4 2 2 4
液发生氧化还原反应，使溶液的紫色褪色，多余的SO 气体被收集、经尾气处理后再进行
2
排放。
Ⅱ．在探究SO 与Ba(NO ) 溶液反应时，溶液中的溶解氧是否发生反应时，要采用控制变
2 3 2
量方法，只改变一个外界条件，根据溶液的pH改变情况进行分析和判断，从而可确定溶
液中NO -与O 氧化SO 占主导作用的微粒的种类，并可得到相应的离子方程式。
3 2 2
（1）根据图示可知盛放70%H SO 溶液的仪器名称是分液漏斗；
2 4
（2）在圆底烧瓶中HSO 与NaSO 发生复分解反应产生NaSO 、HO、SO ，该反应
2 4 2 3 2 4 2 2
的离子方程式为：2H++ SO=H O+SO ↑；
2 2
（3）A．SO 气体通入品红溶液中看到品红溶液褪色，证明SO 具有漂白性，A不符
2 2
合题意；B．SO 与NaOH反应产生NaSO 、HO，导致溶液碱性减弱，因而酚酞试液红色
2 2 3 2
变浅，说明SO 是酸性氧化物，B不符合题意；C．SO 与溴水发生反应产生HBr、
2 2
HSO ，反应方程式为：SO +Br +2H O=2HBr+HSO ，在该反应中S元素化合价升高，失
2 4 2 2 2 2 4
去电子被氧化表现还原性，故SO 表现还原性，C符合题意；D．SO 与酸性KMnO 溶液
2 2 4发生氧化还原反应，SO 被氧化为HSO ，KMnO 被还原为无色Mn2+，因而使溶液的紫色
2 2 4 4
褪色，SO 表现还原性，D符合题意；故合理选项是CD；
2
（4）为便于对照实验，只改变一个外界条件，由于实验i是取25 mL煮沸过的0.1
mol/LBa(NO) 溶液，通入V mLSO ，则实验ii应该取25 mL未煮沸的①0.1 mol/LBa(NO )
3 2 2 3 2
溶液通入V mLSO ；实验iii是取25 mL煮沸过的0.1 mol/LBaCl 溶液，通入V mLSO ，实
2 2 2
验iv就应该是取25 mL未煮沸的0.1 mol/LBaCl 溶液；
2
（5）根据实验i与ii及实验iii与实验iv对比可知：煮沸过几乎不含O 的溶液中溶液
2
pH变化非常小，而未煮沸过含O 的溶液中溶液pH变化较大，说明在溶液中NO -与O 氧
2 3 2
化SO 占主导作用的微粒是O；
2 2
（6）在有O 存在的条件下SO 与水反应产生的HSO 被氧化为HSO ，HSO 与
2 2 2 3 2 4 2 4
BaCl 发生复分解反应产生BaSO 沉淀和HCl，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得
2 4
总反应的离子方程式为：2SO +O +2H O+2Ba2+=2BaSO ↓+4H+。
2 2 2 4
