《2025年步步高大二轮专题复习化学》

例4 硫酸是一种重要的大宗工业化学品，应用广泛，可实现下列转化：
　　
(1) 过程Ⅰ的化学方程式为______________________。
(2) 已知硫酸分子的结构为$HO - \overset{\overset{O}{\vert \vert }}{S} - OH$，过程Ⅱ生成了焦硫酸钠$Na_{2}S_{2}O_{7}$，写出其阴离子的结构式：____________________；推测焦硫酸钠水溶液呈______(填“酸性”“中性”或“碱性”)，用离子方程式表明原因：______________________________。
(3)$Na_{2}S_{2}O_{7}$高温下具有强氧化性，受热分解产生$SO_{3}$气体。过程Ⅲ是将过量$Na_{2}S_{2}O_{7}$固体与磁铁矿熔融反应，产生了混合气体。写出$Na_{2}S_{2}O_{7}$只与磁铁矿发生反应的总化学方程式：__________________。
(4) 过量的焦硫酸($H_{2}S_{2}O_{7}$)和苯在加热条件下反应得到苯磺酸，写出反应的化学方程式：____________。

答案：
(1)$NaCl+H_{2}SO_{4}(浓)\xlongequal{\triangle }NaHSO_{4}+HCl\uparrow$
(2)$[O-\overset{O}{\overset{||}{S}}-O-\overset{O}{\overset{||}{S}}-O]^{2 -}$ 酸性 $S_{2}O_{7}^{2 -}+H_{2}O=2H^{+}+2SO_{4}^{2 -}$
(3)$10Na_{2}S_{2}O_{7}+2Fe_{3}O_{4}\xlongequal{高温}10Na_{2}SO_{4}+3Fe_{2}(SO_{4})_{3}+SO_{2}\uparrow$
(4)$\bigcirc +H_{2}S_{2}O_{7}\xlongequal{\triangle }\bigcirc -SO_{3}H+H_{2}SO_{4}$
解析 浓硫酸与氯化钠固体在加热条件下反应生成硫酸氢钠和氯化氢气体,反应的化学方程式为 $NaCl+H_{2}SO_{4}(浓)\xlongequal{\triangle }NaHSO_{4}+HCl\uparrow$,硫酸氢钠固体在加热条件下生成焦硫酸钠和水,焦硫酸钠和磁铁矿(四氧化三铁)在加热条件下发生反应:$10Na_{2}S_{2}O_{7}+2Fe_{3}O_{4}\xlongequal{高温}10Na_{2}SO_{4}+3Fe_{2}(SO_{4})_{3}+SO_{2}\uparrow$。
(2)由硫酸的结构知,$Na_{2}S_{2}O_{7}$ 中阴离子 $S_{2}O_{7}^{2 -}$ 的结构式为 $[O-\overset{O}{\overset{||}{S}}-O-\overset{O}{\overset{||}{S}}-O]^{2 -}$;由于 $S_{2}O_{7}^{2 -}$ 与水发生反应:$S_{2}O_{7}^{2 -}+H_{2}O=2H^{+}+2SO_{4}^{2 -}$,故溶液显酸性。
(4)过量的焦硫酸和苯在加热条件下发生取代反应得到苯磺酸,反应的化学方程式为 $\bigcirc +H_{2}S_{2}O_{7}\xlongequal{\triangle }\bigcirc -SO_{3}H+H_{2}SO_{4}$。

例5 $NaClO_{2}$是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如图所示：
　　　
(1) 写出“反应”步骤中生成$ClO_{2}$的化学方程式：______________________________。
(2) “尾气吸收”是吸收电解过程排出的少量$ClO_{2}$。写出此吸收反应的化学方程式：__________________。
解题思路 (1) 结合图示可知$NaClO_{3}$与$SO_{2}$在$H_{2}SO_{4}$作用下反应生成$ClO_{2}$和$NaHSO_{4}$，根据氧化还原反应配平的一般方法，即可顺利写出化学方程式。
(2) 结合图示可知尾气中的$ClO_{2}$在反应中被还原为$ClO_{2}^{-}$，则$H_{2}O_{2}$被氧化，氧化产物应为$O_{2}$，即可写出化学方程式。

答案：
(1)$2NaClO_{3}+SO_{2}+H_{2}SO_{4}=2ClO_{2}+2NaHSO_{4}$
(2)$2ClO_{2}+H_{2}O_{2}+2NaOH=2NaClO_{2}+O_{2}+2H_{2}O$

1. [2024·浙江6月选考，18(1)]矿物资源的综合利用有多种方法，如铅锌矿(主要成分为$PbS$、$ZnS$)的利用有火法和电解法等。
　　
已知：①$PbCl_{2}(s)\underset{冷却}{\overset{热水}{\rightleftharpoons }}PbCl_{2}(aq)\xrightarrow{HCl}H_{2}[PbCl_{4}]$。②电解前后$ZnS$总量不变；③$AgF$易溶于水。
根据富氧煅烧(在空气流中煅烧)和通电电解(如图)的结果，$PbS$中硫元素体现的性质是________________(选填“氧化性”“还原性”“酸性”“热稳定性”之一)。产物$B$中有少量$Pb_{3}O_{4}$，该物质可溶于浓盐酸，$Pb$元素转化为$[PbCl_{4}]^{2 - }$，写出该反应的化学方程式：____________________；从该反应液中提取$PbCl_{2}$的步骤如下：加热条件下，加入__________(填一种反应试剂)，充分反应，趁热过滤，冷却结晶，得到产品。

答案： 还原性 $Pb_{3}O_{4}+14HCl(浓)=3H_{2}[PbCl_{4}]+4H_{2}O+Cl_{2}\uparrow$ $PbO$ [或 $Pb(OH)_{2}$ 或 $PbCO_{3}$]
解析 根据富氧煅烧和通电电解的结果,$PbS$ 中硫元素化合价升高,体现的性质是还原性。产物 $B$ 中有少量 $Pb_{3}O_{4}$,该物质可溶于浓盐酸,$Pb$ 元素转化为 $[PbCl_{4}]^{2 -}$,该反应的化学方程式:$Pb_{3}O_{4}+14HCl(浓)=3H_{2}[PbCl_{4}]+4H_{2}O+Cl_{2}\uparrow$;根据已知①可判断要从该反应液中提取 $PbCl_{2}$,则所加试剂应能消耗 $H^{+}$ 使平衡逆向移动,且不引入杂质,则步骤为加热条件下,加入 $PbO$ 或 $Pb(OH)_{2}$ 或 $PbCO_{3}$,充分反应,趁热过滤,冷却结晶。

2. [2024·北京，18(1)(2)]利用黄铜矿(主要成分为$CuFeS_{2}$，含有$SiO_{2}$等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。
　　
(1) 矿石在焙烧前需粉碎，其作用是______________________________。
(2)$(NH_{4})_{2}SO_{4}$的作用是利用其分解产生的$SO_{2}$使矿石中的铜元素转化为$CuSO_{4}$。$(NH_{4})_{2}SO_{4}$发生热分解的化学方程式是______________________________。

答案：
(1)增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(2)$(NH_{4})_{2}SO_{4}\xlongequal{\triangle }2NH_{3}\uparrow +SO_{3}\uparrow +H_{2}O$
解析
(2)$(NH_{4})_{2}SO_{4}$ 不稳定,易分解,产物中有 $NH_{3}$ 和 $SO_{3}$,发生热分解的化学方程式为 $(NH_{4})_{2}SO_{4}\xlongequal{\triangle }2NH_{3}\uparrow +SO_{3}\uparrow +H_{2}O$。