必修一专题四硫、氮和可持续发展知识点

1、专题四硫、氮和可持续发展一、含硫化合物的性质和应用：1、S02的性质及其应用：（1）物理性质：通常为无色、具有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水（常温常压下一体积水能溶解40体积SO2）,易液化（沸点为-10C）。是严重的大气污染物。备注：大气污染物通常包括：S02、C0、氮的氧化物、烃、固体颗粒物（飘尘）等。（2）化学性质： SO2是酸性氧化物:SO, + H2OH占6Ca(OH)2 = CaSO3l H20； CaSO , + SOj 4- Hjp = Ca(HSOj)2SOj + TNaOll = Nd + lhO 宝验室用 KdOH 溶浊來吸收 SO2H)SQ 汁2NuHCO

2、尸 N悶S6 + COi + H2O (常Tfltfi和 NaHCOi 除去 CO2 中的 SOi) 还原性：SO2中S为+4价，可与强氧化剂（如氧气等）反应生成+6价的S：1)催化剂S。2 + 02 <加=> 2SO2） 能使溴水褪色：SO2 + Br2 + 2H 2O =H 2SO4 +2HBr3） 与 H 202 反应：SO2 + H 2O2 = H 2SO44） S02在水溶液中能被 KMnO 4 （ H+）、Cg Fe3+、HNO 3等氧化，归纳如下（都在通常条件下进行）KMnO 4 （ H + ）、CI2、Fe3+、Br2、H2O2、HNO 3SO2 H2SO4KMnO

3、 4 （ H+） 氧化性：S02中S为+4价，可以降低，表现出氧化性，但氧化性很弱：S02 + 2H 2 S =3SJ + 2H 20 漂白性：S0 2可与某些有色物质反应，生成不稳定的无色物质，加热时这些无色物质又会发生分解，从而恢复原来的颜色，即漂白作用是可逆的（S02不能漂白酸碱指示剂）。常用于实验室对 SO2气体的检验（品红溶液）备注：漂白原理类型：吸附型：活性炭漂白一一活性炭吸附色素（包括胶体） 强氧化型：HCI0、03、 H202、Na202等强氧化剂漂白一一将有色物质氧化，不可逆化合型：S02漂白一一与有色物质化合，可逆（3）酸雨一一硫酸型酸雨：1）硫酸型酸雨的形成：PH值小于5

4、.6（酸雨的pH V 5.6）的雨水叫酸雨。含硫酸的酸雨称硫酸型酸雨；含硝酸的酸雨称硝酸型 酸雨。（正常的雨水由于溶解 C02形成弱酸H2C03，pH约为5.6。）硫酸型酸雨的形成途径： 空气中的二氧化硫，在光照、烟尘中的金属氧化物等作用下，和氧气生成三氧化硫，溶于水后形成硫酸：催化剂SO2 + O 2 <= > 2SO 3SO3 + H 2O = H 2SO4加热 空气中的二氧化硫直接溶于水并生成亚硫酸，亚硫酸具有较强的还原性，在空气中的氧气作用下生成硫酸：S02 + H 20一 H2S032H2S03 + 02 = 2H 2S042 )空气中二氧化硫的来源：主要是化石燃料的燃烧

5、。另外还来源于含硫金属矿石的冶炼、硫酸工厂释放的尾气等，SO2直接危害人体健康，发生呼吸道疾病，直至人死亡。3)脱硫措施： 石灰石-石膏法脱硫(钙基固硫法)：CaO + SO2 = CaSQ, SO 2 + Ca(OH) 2 = CaSO 3 + H 2O,2CaSO3 + O 2 = 2CaSO4 氨水脱硫：SO2 + 2NH 3+H2O= (NH4) 2SO3,2(NH 4)2SO3 + O2 = 2(NH 4)2SO4上述方法既可除去二氧化硫，还可以得到副产品石膏(CaSO4 2H2O)和硫酸铵(一种化肥)2、硫酸的制备和性质：(1)硫酸的工业制法：接触法制硫酸三原料、三阶段、三反应、三

6、设备：三原料三阶段三反应三设备黄铁矿或S造气：SO2高温4FeS + 11C2 = 2FeO3 + 8SQ点燃S + O2= SQ沸腾炉空气SO2 接触氧化催化剂S6+02 <=加=热=> 2SQ接触室 (含热交换器)98.3%浓硫酸吸收SO3SO3 + H2O = H2SQ吸收塔热交换器的作用：预热SO2和。2,降低SO3的温度，便于被吸收。98.3%浓硫酸的作用：如果直接用水吸收SO3，SO3与水反应放热，会形成酸雾，不利于SO3的吸收。所以用98.3%的浓硫酸吸收SO3，得到发烟硫酸。尾气中SO2的处理：用氨水处理后，再用硫酸处理：SO2 + 2NH 3+h2O = (NH4

7、)2SO3，SO2 + NH3+H2O = NH4HSO3古代制硫酸的方法是：用绿矶(FeSO4 7H2O)为原料，放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸.在煅烧过程中，绿矶发生 分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝，便可得到硫酸。2(FeSO4 7H2O) =Fe2O3+ SO2 + SO3 + 14H?O(2) 硫酸的物理性质：无色、黏稠、油状液体。硫酸易溶于水，溶解时放出大量的热。98.3%的浓硫酸沸点为338 'C,属于典型的难挥发性酸，密度为 1.84g cm3。浓硫酸稀释方法：把浓硫酸沿杯壁倒进水中，并用玻璃棒搅拌，因为浓硫酸密度大，若把水倒进浓硫酸中，稀释放岀的

8、热量回使水沸腾，水喷溅岀来危险.浓硫酸难挥发，故可以制取易挥发性酸，如：力口热2NaCI + H 2SO4 =Na2SO4 +HCl f(1) 稀硫酸的化学性质：具有酸的通性：使指示剂变色、与碱、碱性氧化物、活泼金属、盐都能反应。 女口： Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe%SO4)3 + 3H2O 可用于酸洗除锈(2) 浓硫酸的特性： 热点链接：如何稀释浓 H2SO4在稀释浓H2SO4时,应将浓H2SO4沿玻璃棒缓缓地倒入烧杯的水中，并不断搅拌，使产生的热量迅 速地扩散.(若将水倒入浓H2SO4中，浓H2SO4密度比水大，溶解时的放热作用使水沸腾而使H2SO4溅出)。 吸水性：浓硫酸具有

9、吸水性，通常可用作中性气体和酸性气体的干燥剂，如H2、02、CO2、CI2、HCI等。还可以夺取结晶水合物中的水。备注：浓硫酸不能干燥碱性气体（如氨气）和还原性气体（如H2s、H2I、HBr 等）。浓硫酸能干燥三类气体：一、中性气体 ，如出、O、2、CO、NO、CH4等；二、酸性气体：SO3、S02、 CO2、HCI、HF等；三、氧化性气体：O3、F2、CI2.不能干燥两类气体：一、碱性气体，如氨气（NH3）；二、 还原性气体，如 HBr、HI、H2S等.因为浓硫酸有强氧化性和酸性，所以不能干燥还原性气体和碱性气体 . 脱水性：浓硫酸能将有机物中 H、O按照2 : 1的比例脱出，生成水，是有机

10、物变黑。浓硫酸可用 作许多有机反应的脱水剂和催化剂。C12H22O1112C+11H2O 强氧化性：1）浓硫酸可以将许多金属氧化（铝、铁、铂、金除外）：金属+浓硫酸 -硫酸盐 + S02f + H20浓硫酸的氧化性比稀硫酸强：其强氧化性由 +6价的S引起，而稀硫酸的氧化性由 H+引起（故只能 氧化金属活动顺序表中 H前面的金属）。Cu + 2H2SO4（浓CuSO4 4- SO2f+ 2HjO备注：上述反应中，Cu是还原剂，H2SO4是氧化剂。H2SO4既表现了氧化性，又表现了酸性，表现氧化性 和酸性H2SO4的分子个数比为1:1。随着反应进行浓硫酸变为稀硫酸后反应就停止。2） 浓硫酸在一定条

11、件下，也可以和一些非金属反应，如C、S、P等。C + 2H2SO4（浓）=三=CO2T+ 2SO2T+ 2H2O浓h2so4的还原产物通常为 so2。正是由于浓h2so4的氧化性，所以浓 h2so4与金属反应均没有 h2 产生，也不能用浓 H2SO4制备（或干燥）一些还原性气体，如：HI、H2S等。3）与低价非金属元素的化合物反应：H 2S + H 2SO4 （浓）=SJ + S02 +2H 2O2HI + H 2SO4 （浓）=1 2 J + SO2T +2H 2O2HBr + H 2SO4 （浓）=Br2 + SO2T +2H 20（5）几种重要的硫酸盐：硫酸盐俗名颜色用途| 2CaS0A

12、 -雷0熟石膏白色CaS04 2H70生石膏白色塑像.模型.粉笔r医疗绷带等ZnSO4 7H90皓矶无色医疗上收敛剂、白色颜料（锌顿白）等FeSO4 - 7H?01绿矶浅绿色用于配制蓝黑墨水等，补血剂CuSO4 5H90胆矶蓝矶蓝色配踣波尔多液”、镀铜液BaS04重晶石白色白色颜料、医疗上做扉领餐"Na9S04 * 10H?0芒硝白色制玻璃、造纸、染色、缓泻剂KAnSO - 12H?0明矶白色浄水剂（6）浓硫酸和稀硫酸的鉴别方法：1）:取等重量的样品，放置在天平两端，并暴露在空气中，下沉一端为浓硫酸。因为浓硫酸具有吸水性， 吸收空气中的水2）:取样，将样品倒入水中，并插入温度计，升温

13、的一个是浓硫酸。3）:插入铁片，没什么现象的是浓硫酸，持续冒气泡的是稀硫酸。因为浓硫酸有强氧化性，使铁钝化，阻 止两者反应，稀硫酸则不能。所以可用铁器装浓硫酸。4) :放入炭块，膨胀的是浓硫酸，没反应的是稀硫酸。因为浓硫酸具有吸水性。5) :插入铜片，反应并生成刺激性气味的是浓硫酸，没反应的是稀硫酸。同样因为浓硫酸有强氧化性。6) :取等体积样平，密封放在天平两端，重的是浓硫酸。因为浓硫酸密度较大。7) :晃动观察，稠的是浓硫酸，透明均一的是稀硫酸。8) :放入5水硫酸铜，颜色退去的是浓硫酸，没反应的是稀硫酸 。同样因为浓硫酸 具有吸水性。3、硫和含硫化合物的相互转化：(1)硫的存在及物理性质

14、：硫以游离态(火山口附近或地壳的岩层里) 和化合态(硫化物和硫酸盐)存在。硫是淡黄色松脆的晶体，俗名硫磺，熔点112.8'C，沸点444.6 'C,不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2.(2 )不同价态的硫的化合物-2 价：H2S、Na2S、FeS;+4 价：SO2、H2SO3、Na2SO 3+6 价：SO3、H2SO4、Na2S0“ BaSO“ CaSOq、FeSC4(3) 通过氧化还原反应实现含不同价态硫元素的物质之间的转化|KMnO 4 （H+）、CI2、Br2、Fe3+、-212、Br2、H2O2、HNO3、O2、S <H2、C、金属等H2SCI2、Br2、Fe3+

15、、Br2、H2O2、+4 HNO 3、12、O2、+6" SC、金属等反应举例：1) -2价硫到0价硫硫化氢不完全燃烧：点燃H2S + O2 =2SJ + 2H 2O硫化氢通入卤水中：H2S + X2=SJ + 2HX (X代表CL、Br、I)现象：卤水溶液褪色，产生淡黄色沉淀。向Na2S溶液中通入氯气： Na2S + Cl2 =2NaCI +S J2) 0价硫到-2价硫与金属反应：S + 2Na = Na2S，将 S和Na混合，研磨可爆炸加热Fe + S =FeS加热2Cu + S =Cu 2SH 2 + S （蒸汽）加热=H2SS + Hg =HgS与非金属反应：在常温下进行，常

16、用于除去撒落的汞，且汞显高价。3) 0价硫到+4价硫:点燃S + 02 = SO 24） +4价硫到0价硫：SO2 + H 2S =3S J + 2H2O 5) +4价硫到+6价硫:催化剂SO2 + 02 <=热=> 2SO3SO2 +X2 + H2O = H2SO4 + 2HX （X 代表 CL、Br、I）2H2SO2 +O2 = 2H2SO4 （酸雨的酸性由弱变强的原因）6） +6价硫到+4价硫：Cu + 2H迅CW浓）CuSO4 + S02t+2H20C + 2H2SO4 液）= COM 十 255 f + 2H3O浓硫酸被还原，一般生成 S02总结：硫和含硫化合物相互转化的

17、规律： 邻位转化规律：-2价S <=> 0价S <=> +4价S <=> +6价S点燃 越位转化的特例：H2S+ °2=2SO 2 + 2H 20 相邻价态不发生氧化还原反应：如二氧化硫与浓硫酸不反应，故实验室可用浓硫酸干燥二氧化硫气 体。加热S + 2 H2S°4（浓）=3 S°2 + 2H 2°丨卓归中反应规律：（4 ）含硫化合物间通过非氧化还原反应相互转化： FeS + H2SO4（稀）=FeSO4 + h2ST, FeS + 2H+=Fe2+ + H2ST实验室制备H2S气体，采用固-液反应不加热制气体装置或启

18、普发生器）。H2S有毒，有臭鸡蛋气味，易溶于水，其水溶液叫氢硫酸。 H2S + 2NaOH =Na2S+ 2H2°实验室中常用NaOH溶液吸收多余的H2S气体，防止空气污染。 Na2SO3 + H2SO4 （浓）=Na2SO4 + SO2f + H2O实验室或工业上制取 SO2的原理。 Na2SO3 + H2SO4 （稀）=Na2SO4 + SO2t + H2O不用稀硫酸制取SO2的原因是SO2在稀硫酸中溶解度较大。二、生产生活中的含氮化合物：1氮氧化物的产生及转化（1）氮气：存在：氮气约占空气总体积的 78%。物理性质：纯净的氮气是无色无味的气体，密度比空气稍小，难溶于水。化学性质

19、：N2分子结构稳定，化学性质不活泼，但在特定条件下会发生化学反应： 放电高温高压占燃N2 + °2 =2N° N 2 + 3H 2 =2NH 3 N2 + 3Mg=Mg 3N2催化剂匕匕所以雷雨会生成NO。氮气主要有以下三方面的应用：化工原料（合成氨、制硝酸等）；保护气（填充灯泡、保鲜水果、粮食的保存等）；冷冻剂（超低温手术、超导材料的低温环境等）。（2）氮氧化物： NO:无色无味的有毒气体（中毒原理与 CO相同），密度略小于空气，微溶于水。在通常情况下易被 氧气氧化为 NO2： 2NO + O2=2NO2 4NO + 30 2 + 2H2O= 4HNO3 N02：红棕色的

20、具有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，能溶于水。氧化性较强，易与水、碱等 反应：3 NO2+H2O=2HNO 3+NO4NO2 + O2 + 2H2。= 4HNO32 NO2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO2 + H2ONO2 + 2KI =I 2 + 2KNO2 （能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝）2NO2L N2O4（NO2和204之间可相互转化，故通常测得 NO2的相对分子质量大于其实际值。）氮氧化物有：N2O,NO,N2O3,NO2,N2O4,N2O5,其中N2O3是 HNO2 （亚硝酸）的酸酐，N2O5是HNO3的酸酐。(3)硝酸型酸雨:形成原理：3 NO2+H2O=2

21、HNO 3+NONO + NO 2+H2O=2HNO 2主要来源：氮肥的生产、金属冶炼、汽车尾气等。防治措施：1)为汽车安装尾气转换装置，将汽车尾气中的NO和CO转化成N2和CO22N0 + 2C0 = 催化？N 2 + 2CO22）对生产氮肥、硝酸的工厂尾气处理：2 NO2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO2 + H2ONO + NO2+ 2NaOH =2 NaNO 2 + HQ2、氮肥的生产和使用（1）氨气的物理性质： 常态下是无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水（1:700）,溶于水显碱性，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。易挥发，易液化，液化时放岀大量的热。液态氨汽化时吸收大量

22、的热，使其周围物质的温度急剧下降，故液氨常用作制冷剂。氨水应在阴凉处保存。雨天、烈日下不宜施用氨态氮肥。（2）氨气的化学性质：与水反应：NH3+H2O NH3 H2O NH4+ + OH喷泉实验：在干燥的烧瓶内充满氨气，塞上带玻璃管和胶头滴管的胶塞，玻璃管的下端插入滴有酚酞的水 溶液中，打开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管。现象：烧杯中的水迅速进入烧瓶内，形成红色喷泉，最后烧瓶内充满红色液体。结论：氨气在水中溶解又多又快，使烧瓶内压强小于外界大气压，从而形成喷泉；酚酞试液显红色说明氨气的水溶液显碱性。 与酸反应：NH3 +HCI=NH 4CI （产生白烟，是 NH4CI固体小颗粒，这可以检验氨气

23、的存在。）2NH 3+H2SO4=（NH 4）2SO4 具有还原性：4NH3 + 5O2 =ffiO=4N0 + 6H2()制备硝酸：塞2 NH3 + 3CI2 =N2 + 6HCI ( NH3 少量)8 NH3 + 3CI2 =N2 + 6 NH4CI (NH 3 过量)催化剂4 NH3 + 6N0 =5 N 2 + 6H2O2NH 3 +3CuO = N 2 +3Cu +3H2O氨水所含的微粒有：H20，NH3，NH3 H20,以及少量的NH3匕0电离出的NH4+和0H-，少量水电离(3)氨水的成分及性质:出的H+和0H-氨水易挥发逸岀氨气，可用于检验浓盐酸、浓硝酸等挥发性酸，反应是形成白

24、烟。(4) NH3的制备： 工 业 上 合 成 实验室2H32NH 4CI + Ca（OH） 2=CaCI 2 + 2NH 3+2H 20?化学药品：氯化铵晶体，熟石灰固体。实验室制取氨因气方法： 2NH 4CI+Ca（OH） 2=CaCI 2+2NH 3 ? +2H0 加热浓氨水NH3 H20< => NH3? +2H0Ml 軽<.jniiii. 浓氨水和碱石灰 氨水中加入碱石灰，生成氢氧化钙，溶液碱性增大，且反应放热，有利于氨气的 生成 NH3 H20< => NH3? +2H0集气方法：向下排空气法验满：1)将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝。2)将蘸

25、有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，产生白烟。干燥方法：可用碱石灰、生石灰、硅胶等干燥剂；氨气溶于水显碱性，不能用浓硫酸、五氧化二磷等干燥。(2)铵盐: 物理性质：易溶于水，大多数是无色晶体。 化学性质：A、铵盐受热易分解为氨气和对应的酸，故应保存在阴凉处:1)若该酸不稳定，则继续分解，如：冷去卩NH4CI （固）NH3 （气）+HC1 （气）冷1 NH4CI （固）该反应式可用于 NH4CI的提纯.(NH 4)2CO 3= 2NH 3?+ CO 2 ?出02)如生成的酸为氧化性酸，则该酸不会与氨气发生氧化还原反应，如NH4N03受热分解较复杂: NH4N0 3= N 20+2H202 NH4N0 3= 2N 2 ?+。2 f+4H2。（NH4） 2S042NH3? +H2S04B、铵盐与碱反应放岀氨气，可利用该性质检验铵根离子2NH 4CI + Ca(0H) 2=CaCI 2 + 2NH 3+2H 20?NH 4 +的存在。NH 4CI+NaOH=: NH 3 ?+ NaCI