浙江版化学高考总复习专题十二硫、氮和可持续发展（讲解练）教学讲练

1、专题十二 硫、氮和可持续发展化学 浙江专用考点一含硫化合物的性质和应用考点基础一、含硫化合物的性质和应用1.二氧化硫(1)SO2的物理性质考点清单无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,易溶于水,易液化。(2)SO2的化学性质1)具有酸性氧化物的通性。a.与碱反应:2NaOH+SO2 Na2SO3+H2ONaOH+SO2 NaHSO3b.与水反应:SO2+H2O H2SO3c.与碱性氧化物反应:SO2+Na2O Na2SO32)二氧化硫中硫元素的化合价为+4,处于中间价态,在反应中既可作氧化剂,也可作还原剂。a.氧化性:SO2+2H2S 3S+2H2Ob.还原性:2SO2+O2 2SO35

2、SO2+2KMnO4+2H2O K2SO4+2MnSO4+2H2SO4SO2+X2+2H2O H2SO4+2HX(X为Cl、Br、I)3)漂白性:SO2可使品红溶液褪色,体现了SO2的漂白性。2.硫酸(1)硫酸的物理性质纯净的浓硫酸是无色油状液体,密度比水大,难挥发,沸点高。(2)硫酸的化学性质1)稀硫酸具有酸的通性。2)浓硫酸的特性a.吸水性:浓硫酸能吸附物质中的水分。H2SO4(浓)+nH2O H2SO4nH2O利用此性质可用浓硫酸作干燥剂,干燥一些不与浓硫酸反应的气体。如可用浓硫酸干燥O2、H2、CO2、Cl2、HCl、SO2、CO、CH4、C2H2等气体(如图)。浓硫酸不能干燥碱性气体

3、和具有较强还原性的气体,如NH3、H2S等。b.脱水性脱水性指浓硫酸将有机物里的氢、氧原子按21的个数比脱去生成水的性质。例如:C12H22O11 12C+11H2OHCOOH CO+H2Oc.强氧化性常温下,Fe、Al遇浓硫酸会发生钝化。但热的浓硫酸能氧化大多数金属(除Au、Pt外)、非金属单质及一些还原性化合物。例如:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2OC+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O在这些氧化还原反应中,硫酸的还原产物一般为SO2。3.几种重要的硫酸盐硫酸盐结晶水合物俗名主要用途硫酸钠Na2SO410H2O芒硝制玻璃、造纸硫酸钙CaSO42H2O2Ca

4、SO4H2O石膏熟石膏制粉笔、模型、雕像、石膏绷带CaSO42H2O 2CaSO4H2O硫酸锌ZnSO47H2O皓矾作收敛剂、防腐剂,制颜料硫酸钡重晶石作白色颜料,“钡餐”,作高档油漆、油墨、造纸、塑料、橡胶的原料及填充剂硫酸亚铁FeSO47H2O绿矾生产防治缺铁性贫血的药剂,生产铁系列净水剂和颜料氧化铁红的原料硫酸铜CuSO45H2O蓝矾、胆矾制农药、电镀液硫酸铝钾 KAl(SO4)212H2O明矾作净水剂续表硫酸盐结晶水合物俗名主要用途4.S的检验值得注意的是,检验S时会受到许多离子的干扰。(1)Ag+的干扰:先用盐酸酸化能排除Ag+的干扰,因为Ag+Cl- AgCl。(2)C、S、P的干

5、扰:因为BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀,与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸。因此检验S时,必须用盐酸酸化(不能用HNO3酸化,因为S会被HNO3氧化)。不能选用Ba(NO3)2溶液,因为在酸性条件下,S、HS、SO2等会被溶液中的N氧化为S,从而干扰对原溶液中S的检验。检验S的正确操作为:待测液 取清液 有无白色沉淀(判断有无S)。5.硫酸的工业制法接触法三阶段SO2的制取和净化SO2转化为SO3SO3的吸收和H2SO4的生成三化学方程式4FeS2+11O22Fe2O3+8SO22SO2+O2 2SO3SO3+H2O H2SO4三设备沸腾炉接触室吸收塔有关

6、原理粉碎矿石,以增大矿石与空气的接触面积,加快反应速率逆流原理(热交换器):冷、热气体流向相反,冷的SO2、O2、N2被预热,而热的SO3、SO2、O2、N2被冷却逆流原理:98.3%的浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流向相反,充分接触,吸收更完全设备中排出的气体炉气:SO2、N2、O2、矿尘(除尘)、砷硒化合物(洗涤)、H2O(g)(干燥)等净化气:SO2、N2、O2SO2、O2、N2、SO3尾气:SO2及N2、O2说明矿尘、杂质易使催化剂中毒;有的杂质腐蚀设备、影响生产反应条件理论需要:低温、高压、催化剂;实际应用:400500 、常压、催化剂实际用98.3%的浓硫酸吸收SO3,以免形成酸

7、雾降低吸收效率续表三阶段SO2的制取和净化SO2转化为SO3SO3的吸收和H2SO4的生成二、环境污染与保护1.环境污染环境污染主要包括大气污染、水污染、土壤污染等,还包括固体废弃物、放射性、噪声等污染。(1)酸雨大气中的二氧化硫和二氧化氮等溶于水后形成酸性溶液,随雨雪降下,就可能形成酸雨,酸雨的pH小于5.6。(2)硫酸型酸雨的形成途径途径1:在空气中飘尘的催化作用下发生反应2SO2+O2 2SO3、SO3+H2O H2SO4。途径2:SO2+H2O H2SO3、2H2SO3+O2 2H2SO4(写反应方程式)。(3)酸雨的危害:直接破坏农作物、森林、草原,使湖泊酸化,加快建筑物的腐蚀等。(

8、4)酸雨的防治措施:a.调整能源结构;b.原煤脱硫;c.改进燃烧技术;d.对煤燃烧后的烟气脱硫;e.开发氢能、风能、太阳能等清洁能源;f.严格控制SO2的排放等。2.空气质量监测空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”“空气质量级别”“空气质量状况”“首要污染物”等。目前计入空气污染指数的项目暂定为:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、可吸入颗粒物等。重点突破硫及其化合物的相互转化(1)当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态。如:H2 O2 O32H2SO4(浓)+C 2SO2+CO2+2H2O(2)有时硫的化合价会发生跳位转化。如、遇到强氧化剂时, 、 ;又如条件发生改

9、变时:(3)硫元素相邻价态的微粒间一般不发生氧化还原反应。如:S和H2S、S和SO2、SO2和浓H2SO4之间不发生氧化还原反应。(4)含硫物质的连续氧化硫元素 考点二生产生活中的含氮化合物考点基础一、氮气和氮的氧化物1.氮气(1)氮的固定使空气中游离态的氮转化为化合态的氮的过程。(2)氮气的性质1)物理性质纯净的N2是一种无色无味的气体,难溶于水,在空气中约占空气体积的。2)化学性质通常情况下,N2化学性质很稳定,只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。a.与H2反应:N2+3H2 2NH3。b.与O2反应:N2+O2 2NO。2.氮的氧化物氮有多种氧化物,主要有N2O、NO、N

10、2O3、NO2、N2O5和N2O4等,其中N2O3是HNO2的酸酐,HNO3的酸酐是N2O5。一氧化氮在常温下很容易与空气中的氧气反应,化学方程式为2NO+O2 2NO2。NO与NO2的性质比较:二、氨和铵盐1.氨的结构与性质(1)结构:电子式为HH,分子空间构型为三角锥形。(2)物理性质:无色,有刺激性气味的气体,密度比空气小,加压易液化,极易溶于水 NONO2颜色无色红棕色气味无味刺激性气味水溶性微溶于水与H2O反应毒性有毒有毒实验室制取所用试剂Cu和稀硝酸Cu和浓硝酸(3)化学性质1)与水反应NH3+H2O NH3H2O N+OH-NH3是中学化学中唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,

11、常用此性质检验NH3。2)与氧气反应(氨的催化氧化)4NH3+5O2 4NO+6H2O(写化学方程式)。2.铵盐的性质和N的检验(1)铵盐的性质1)易溶于水的离子化合物2)与碱反应N+OH- NH3+H2O3)受热分解NH4Cl NH3+HCl4)水解反应N+H2O NH3H2O+H+(2)N的检验1)取样品与碱共热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,观察试纸是否变蓝;2)取样品与碱共热,用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验产生的气体,观察是否有白烟产生。3.氨气的制法(1)氨气的实验室制法1)原理:铵盐与碱共热,产生氨气。实验室常用药品为NH4Cl和Ca(OH)2,反应方程式为2NH4Cl+Ca(OH

12、)2 CaCl2+2NH3+2H2O。2)制取装置:固固加热反应装置,发生装置如下图所示。3)收集:由于氨气极易溶于水,密度比空气小,所以用向下排空气法收集。4)检验:a.用湿润的红色石蕊试纸(变蓝);b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口(产生白烟)。5)棉花团的作用:在收集NH3的试管口放置一团松软的干棉花,是为了防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流,以便在较短时间内收集到较为纯净的氨气。6)几点说明a.制取NH3宜用NH4Cl,不宜用(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。b.消石灰不能用KOH或NaOH代替,因后两者易吸湿,易结块,不利于产生NH3,且高温下腐蚀试管。c.干

13、燥氨气不能用P2O5和浓硫酸,也不能用无水CaCl2(8NH3+CaCl2 Ca-Cl28NH3),通常用碱石灰干燥氨气。d.欲快速制NH3可将浓氨水滴入固体NaOH或CaO中,其装置如图所示。(2)氨气的工业制法1)反应化学方程式:N2+3H2 2NH32)反应条件:铁触媒作催化剂,压强2050 MPa,温度450 左右。3)工业流程:三、硝酸1.物理性质纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,能跟水以任意比互溶。工业硝酸的质量分数约为69%,常因溶有少量NO2而略显黄色。2.化学性质(1)酸的通性,但与活泼金属反应时不能生成H2。(2)不稳定性,化学方程式为:4HNO3 4NO2+O2+

14、2H2O。久置的浓硝酸因发生上述反应而呈黄色,故实验室保存浓硝酸应注意:低温、避光、密封。(3)强氧化性1)能与除Au、Pt等少数金属以外的金属反应,如Cu与浓、稀硝酸均可反应,化学方程式分别为:Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。有些金属(如Fe、Al等)在冷的浓硝酸中发生钝化。2)与不活泼的木炭反应,化学方程式为:C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O。3)与某些还原性化合物如FeO反应,化学方程式为:3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO+5H2O。3.硝酸的工业制法(1)反应原

15、理4NH3+5O2 4NO+6H2O氧化炉(转化器)中进行2NO+O2 2NO23NO2+H2O 2HNO3+NO(吸收塔中进行)(2)生产流程及设备4.用途硝酸是一种重要的化工原料,常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。重点突破金属与硝酸反应的有关计算1.思维模型2.守恒思想在计算中的应用(1)原子守恒法HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以N的形式存在于溶液中,一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。(2)得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得到的电子的物质的量等于金属失去的电子

16、的物质的量。(3)电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有:c(N)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。(4)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中的N在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,所以此类题目应用离子方程式来计算,先判断实际反应过程,然后根据完全反应的金属与H+或N进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。方法1鉴别CO2 与SO2气体的方法1.物理方法(1)嗅闻法:闻气味,有刺激性气味的是 SO2,无味的是CO2。(2)溶解法:用相同的两支试管分别收集等体积的两种气体,将这两支试管倒扣在水槽中,液面升高明显的是SO2

17、(常温下,SO2的溶解度大于CO2)。(3)称重法:称量相同体积的两种气体的质量,质量大的是SO2(常温常压下,SO2的密度大于CO2)。(4)降温法:降温、加压,先液化的是SO2(SO2的沸点高,易液化)。2.化学方法(1)用品红溶液,能使品红溶液褪色的是SO2。(2)用pH试纸测两种气体饱和溶液的pH大小,pH小的是SO2。(3)用酸性高锰酸钾溶液、溴水等强氧化性溶液,能使溶液褪色的是SO2。方法技巧5SO2+2Mn+2H2O 2Mn2+5S+4H+SO2+Br2+2H2O 4H+2Br-+S(4)用FeCl3溶液,能使溶液由棕黄色变为浅绿色的是SO2。SO2+2Fe3+2H2O 2Fe2

18、+S+4H+(5)用Ba(NO3)2溶液或硝酸酸化的BaCl2溶液,有白色沉淀生成的是SO2。3SO2+2N+2H2O 3S+4H+2NO,Ba2+S BaSO4(6)通入氢硫酸溶液中,溶液出现浑浊的是SO2。SO2+2H2S 3S+2H2O3.检验SO2和CO2同时存在的一般流程SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程为:流程设计检验SO2除去SO2确定SO2已除尽检验CO2选用试剂品红溶液酸性KMnO4溶液品红溶液澄清的石灰水预期现象褪色褪色或颜色变浅不褪色变浑浊有时为简化装置,可将除去SO2和确定SO2已除尽合并为一个装置,如用较浓的酸性KMnO4溶液,现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅。方法2无机推断题的解题策略和方法1.解题方法技巧无论推断题属于哪种形式,均遵循这样的推断思路:迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”,“突破口”由点到面、随时检验,注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推),验证确认。解题的关键是仔细审题,依据物质的特性或特征转化来确定“突破口”,顺藤摸瓜,进而完成全部未知物的推断。我们可以将推断题的解题方法及推理过程表示如下: 结论 验证2.常见解题突破口(1)结构特征10电子微粒18电子微粒微粒的半径常见变价金属:Fe、Cu。(2)物质