3.硫酸工業(yè)
(1)硫酸的工業(yè)制法(接觸法)
系統(tǒng)地學習掌握某一物質(zhì)的工業(yè)制法，一般要從所用原料、化學反應(yīng)、適宜條件、生產(chǎn)過程、主要設(shè)備、環(huán)境保護等角度去分析理解。按照上述要求，工業(yè)上接觸法制硫酸概括為“五個三”，即三種原料、三個反應(yīng)、適宜生產(chǎn)條件中的三個問題、三個生產(chǎn)過程、三個主要設(shè)備等：
二氧化硫的制取和凈化
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2 (沸騰爐)
二氧化硫氧化成三氧化硫
2SO2+O2
2SO3 (接觸室)
三氧化硫的吸收和硫酸的生成 SO3+H2O===H2SO4 (吸收塔)
(2)關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的討論
①環(huán)境保護與原料的綜合利用�；どa(chǎn)必須保護環(huán)境，嚴格治理“三廢”，并盡可能把“三廢”變?yōu)橛杏玫母碑a(chǎn)品，實現(xiàn)原料的綜合利用。硫酸廠的“三廢”經(jīng)處理后，不僅消除了污染，而且也使SO2和黃鐵礦礦渣得到合理利用。
②能量的充分利用。許多化學反應(yīng)是放熱反應(yīng)�；どa(chǎn)中應(yīng)充分利用反應(yīng)熱，這對于降低成本具有重要意義。硫酸生產(chǎn)中的反應(yīng)熱得到充分利用后，不僅不需要由外界向硫酸廠供應(yīng)能量，而且還可以由硫酸廠向外界輸出大量能量。
③生產(chǎn)規(guī)模和廠址選擇�，F(xiàn)代化工生產(chǎn)要求有較大的生產(chǎn)規(guī)模；廠址選擇涉及原料、水源、能源、土地供應(yīng)、市場需求、交通運輸、環(huán)境保護等因素，應(yīng)對這些因素綜合考慮，作出合理的抉擇。由于硫酸是腐蝕性液體，不便貯存和運輸，因此要求把硫酸廠建在靠近硫酸消費中心的地區(qū)，廠址應(yīng)避開人口稠密的居民區(qū)和環(huán)境保護要求高的地區(qū)。工廠規(guī)模的大小，主要由硫酸用量的多少來決定。
(3)環(huán)境保護
環(huán)境污染主要包括大氣污染、水污染、土壤污染、食品污染，此外還包括固體廢棄物、放射性、噪聲等污染。大氣污染物是指粉塵、煤煙、硫的氧化物、氮的化合物、碳氫化合物等，其中二氧化硫是污染大氣的主要有害物質(zhì)之一，易形成酸雨，對人體、生物、物品有嚴重的危害性；其來源除硫酸廠的尾氣中含有二氧化硫外，大量的二氧化硫來源于煤和石油的燃燒、金屬礦石的冶煉。消除大氣污染的主要方法之一是減少污染物的排放。
2.氧族元素
(1)氧族元素的相似性
①最外層都有6個電子，負化合價都為－2價，除氧外，最高正價為+6價。(除H2O2、OF2及FeS2外)
②氣態(tài)氫化物通式為H2R，除H2O，對熱穩(wěn)定性都較差，如H2S 300℃以上即分解，H2Te 0℃即分解。除氧外，都有氧化物(RO2、RO3)，對應(yīng)的水化物都是含氧酸。
(2)氧族元素的遞變性
①熔沸點：O2→Te逐漸升高
②氧化性：O2＞S＞Se＞Te
③氫化物穩(wěn)定性：H2O＞H2S＞H2Se＞H2Te
④含氧酸酸性：H2SeO4＞H2SO4(特殊)
(3)氧和硫的對比
①Na2S與Na2O都呈堿性，CS2與CO2一樣呈酸性。堿性氧化物與酸性氧化物可反應(yīng)生成鹽，堿性硫化物與酸性硫化物亦可反應(yīng)生成鹽。如：Na2S+CS2===Na2CS3
②含氧酸鹽中的氧可部分或全部被硫取代，如Na2S2O3可看作硫取代Na2SO4中的部分氧。
③在FeS2中S為－1價，在Na2O2、H2O2中O為－1價。
1.硫及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系
(1)硫和硫的化合物及不同價態(tài)的含硫物質(zhì)是通過氧化還原規(guī)律聯(lián)系在一起的。
低價態(tài)的硫元素通過氧化劑的氧化反應(yīng)，可以變?yōu)檩^高價態(tài)的硫元素，高價態(tài)的硫元素通過還原反應(yīng)，可以轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低價態(tài)的硫元素。要能熟練寫出H2S、S、SO2、H2SO4等含硫物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的化學方程式。
(2)相同價態(tài)的含硫化合物間，是通過酸堿反應(yīng)規(guī)律聯(lián)系在一起的：
把上述含硫物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)規(guī)律和酸堿反應(yīng)規(guī)律結(jié)合在一起，便可從縱、橫兩個方面提示出硫及其化合物中的相互聯(lián)系，形成科學的知識網(wǎng)絡(luò)。
30.答案：(1)A：NH4HSO3或(NH4)2SO3 B：NH4HSO4或(NH4)2SO4 C：SO2 D：NH3 E：K2SO3 F：K2SO4
(2)SO
+Br2+H2O===SO
+2Br－+2H+
(3)通過焰色反應(yīng)鑒定K+(隔鈷玻璃火焰呈淺紫色)；取少量F的溶液加入氯化鋇和鹽酸的溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，證明SO的存在
解析：這個圖示看起來復雜，實際上若能迅速找到突破點，問題并不難解。
A溶液既能與濃硫酸反應(yīng)，又能與氫氧化鉀反應(yīng)，說明它的陰離子和陽離子為含有弱電解質(zhì)的離子或能被氧化的離子。反應(yīng)中都有氣體產(chǎn)生，說明陰、陽離子都具揮發(fā)性。無色氣體C與氨水反應(yīng)，D又與C的溶液反應(yīng)，可見D為NH3，C為CO、HCO
或SO、HSO等。E與溴水反應(yīng)，所以排除CO，E是K2SO3，F(xiàn)即為K2SO4。這樣其他問題均可得出答案。
●命題趨向與應(yīng)試策略
29.答案：(1)AB
(2)非金屬 只有非金屬元素才既能呈正價又能呈負價
(3)S H2S
解析：本題的設(shè)置意在考查考生對非金屬元素的單質(zhì)及化合物性質(zhì)的綜合認識水平，與之相結(jié)合，還考查了考生的分析、推理、正向思維與逆向思維、抽象思維和發(fā)散思維的能力。解本題的關(guān)鍵在于進行邏輯推理。
化合物A既然是由甲、乙兩種單質(zhì)化合而成的，則化合物A中一定含有乙元素。再看框圖的左邊縱行，單質(zhì)甲不含乙元素，而A中含乙元素，則A中的乙元素必來自于B中。至于C是否含有乙元素從題給條件上無法判斷，這樣一定含乙元素的應(yīng)是A、B兩種化合物。由框圖的右側(cè)縱行可以看出，由于反應(yīng)物A、B都含乙元素，而其產(chǎn)物為單質(zhì)乙，則A、B中的乙元素必有一種呈正價，另一種呈負價，只有非金屬才有這種性質(zhì)。所以乙為非金屬。對第(3)問，要求對元素化合物知識十分熟悉，而且習慣于發(fā)散思維。本題應(yīng)從兩種含有相同元素的化合物反應(yīng)生成該元素的單質(zhì)作為思維的出發(fā)點。再思考能在二元化合物中呈正、負兩種價態(tài)的非金屬最常見的就是硫，2H2S+SO2===3S↓+2H2O。將這幾種物質(zhì)放到所給出的反應(yīng)關(guān)系中去試驗，就可得出結(jié)論：乙為S，B為H2S。
本題在整體設(shè)計上由易到難，考查的層次逐步深入。將化合價的基本概念與具體反應(yīng)相結(jié)合，考查了邏輯思維和發(fā)散思維的能力，表明了高考的方向。
28.答案：(1)M(Na2SO4)＝0.40 mol·L－1 M(Na2CO3)＝1.00 mol·L－1
(2)1.12 L
解析：(1)14.51 g白色沉淀是BaCO3和BaSO4的混合物。
M(Na2SO4)＝
=0.40 mol·L－1
M(Na2CO3)＝
=1.00 mol·L－1
(2)設(shè)生成的氣體在標準狀況下的體積為x，
BaCO3+2HNO3===Ba(NO3)2+H2O+CO2↑
1 mol 22.4 L
mol
x
x=
=1.12 L。
27.答案：(1)a≤2/3 (2)a≥2 大于
(3)2/3＜a＜2 1－
1+
解析：反應(yīng)為：2H2S+3O2===2SO2+2H2O(g) ①
反應(yīng)為：2H2S+O2===2S+2H2O(g) ②
可由數(shù)軸分析：n(H2S)/n(O2)
(1)當全部為SO2時O2過量，或恰好發(fā)生反應(yīng)①
即n(H2S)∶n(O2)=a∶1≤2∶3 a≤2/3
(2)當全部為S時，H2S過量，或恰好發(fā)生反應(yīng)②
即n(H2S)∶n(O2)=a∶1≥2∶1 a≥2
又反應(yīng)前后等壓；密度比等于相對分子質(zhì)量之比，反應(yīng)前后氣體相對分子質(zhì)量都大于18，所以d1＞d2。
(3)當SO2、S同時有時；①、②反應(yīng)都發(fā)生，a取值必為
＜a＜2。
而后兩空的計算有兩種方法：
方法一：設(shè)反應(yīng)過程是向a L H2S中逐漸通入O2，先發(fā)生反應(yīng)②，O2未用完。所生成物量用H2S計算：即S=a mol, H2O=a
mol， 耗O2=mol,余O2=(1－) mol， 而過量O2可與S反應(yīng)：S+O2===SO2 ③
由反應(yīng)可知，生成n(SO2)＝n(O2)＝(1－) mol。
反應(yīng)生成氣體總量為n(SO2)+n(H2O)＝1－+a=(1+) mol
方法二：總反應(yīng)方程式法。因反應(yīng)物、生成物均已知，且反應(yīng)物量已知，直接寫出方程式其系數(shù)即為解：
a H2S+O2=== S+ SO2+aH2O
配平時：由H守恒得H2O系數(shù)為a;由O守恒得SO2系數(shù)為(1－),最后由S守恒得S系數(shù)為a－(1－)=(
a－1)。
22.4 L 172 g
1×104×103×0.2% L m(CaSO4·2H2O)×10－3
解之得 m(CaSO4·2H2O)=153.6 kg
(2)要運用極端假設(shè)法進行推斷，溶液中可能發(fā)生兩個反應(yīng)：
SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O ①
SO2+NaOH===NaHSO3 ②
假設(shè)按反應(yīng)①進行，產(chǎn)物為Na2SO3，m(Na2SO3)=12.6 g
假設(shè)按反應(yīng)②進行，產(chǎn)物為NaHSO3，m(NaHSO3)=20.8 g
由于20.8＞16.7＞12.6，所以溶質(zhì)成分為Na2SO3和NaHSO3的混合物。
設(shè)混合物中NaHSO3的物質(zhì)的量為x,Na2SO3的物質(zhì)的量為y
解之得x=0.1 mol, y=0.05 mol
(3)可借用數(shù)軸進行分析討論：
根據(jù)反應(yīng)(1)和(2)可確定
=
和=1兩個界點。
討論結(jié)果為
26.答案：(1)153.6 kg (2)Na2SO3 0.1 mol NaHSO3 0.05 mol
(3)
解析：本題較好地體現(xiàn)了《考試說明》的要求，側(cè)重考查學生的綜合應(yīng)用能力，設(shè)計頗具特色。本題的三大特色是：計算與推斷相結(jié)合；數(shù)學和化學的綜合應(yīng)用；化學知識與環(huán)保相互聯(lián)系。因此，反映出了高考化學計算命題的發(fā)展趨勢和特點。解題過程如下：
(1)由硫原子守恒可得關(guān)系式
SO2 - CaSO4·2H2O
25.答案：(1)1.8 L (2)c(Fe2+)=0.50 mol·L－1 c(H+)=1.0 mol·L－1
解析：(1)由FeS+2H+===Fe2++H2S↑可知HCl過量，應(yīng)以FeS的量計算。
n(FeS)= 
=0.10
mol
共生成H2S為0.10 mol。在溶液中溶解的H2S為：n(H2S)=0.10mol·L－1×0.20L=0.020mol,所以收集到的H2S體積為
V(H2S)＝22.4 L·mol－1×(0.10－0.020) mol=1.8 L
(2)生成Fe2+為0.10
mol,濃度為
=0.50 mol·L－1，消耗H+0.20
mol,反應(yīng)前
n(H+)=2.0×0.20=0.40
mol, 故c(H+)=
=1.0 mol·L－1。
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