第03讲 5.3不同价态含硫物质的转化（含答案）-2024年高中化学同步精讲义（必修二）

第03讲5.3不同价态含硫物质的转化（含答案）-2024年高中化学同步精品讲义（必修二）第3课时不同价态含硫物质的转化1．了解含硫物质在自然界中的存在与转化，熟悉自然界中常见的含硫物质的类别及硫元素的化合价。2．根据硫元素化合价会分析含硫物质的性质，并能设计实验实现不同价态含硫物质的相互转化一、自然界中硫的存在和转化1．自然界中硫的存在(1)游离态的硫主要存在于________附近或________________中。(2)化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中：①动植物体内：含硫蛋白质等；②岩层深处和海底的无氧环境中：金属硫化物，如黄铁矿(________)、黄铜矿(________)等；③地表附近的富氧环境中：硫酸盐，如石膏(____________)、芒硝(____________)等；④大气中：少量的H2S、________、SO3等。2．自然界中不同价态含硫物质的转化二、实验探究不同价态含硫物质的转化1．硫的价－类二维图(1)硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系(2)硫元素常见的化合价有________________价，可以通过___________反应实现不同价态含硫物质的相互转化。2．实验设计：不同价态含硫物质的转化(1)设计实验实现不同价态含硫物质的转化，遵循的原则是科学性、可行性、安全性和绿色化。(2)实验设计方案转化目标(价态变化)选择试剂实验操作和现象实验结论H2eq\o(S,\s\up6(－2))→eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2→eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2→H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4→eq\o(S,\s\up6(＋4))O2►问题一自然界中硫的存在和转化【典例1】硫在自然界中的循环过程如图所示，下列说法不正确的是()A．石油和煤等化石燃料中含有硫元素B．大气中的二氧化硫只来源于火山喷发产生的气体C．地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在D．动植物遗体被微生物分解后，可产生SOeq\o\al(2－,4)和SO2【变式练1-1】硫在自然界的循环过程如图所示。下列说法中，不正确的是()A．火山喷发、森林火灾会产生SO2B．氢、氧两种元素没有参与硫的循环C．工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放D．硫在自然界的循环过程中，涉及了氧化还原反应【变式练1-2】如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法不正确的是()A．硫在自然界中只有游离态B．煤中含有硫元素，燃煤中加入生石灰可脱硫C．硫具有弱氧化性，和变价金属反应，通常生成低价态金属硫化物D．氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应►问题二不同价态含硫物质的转化【典例2】硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是()A．燃煤时为减少X的排放，可在煤中添加石灰石B．X有漂白性，可使石蕊溶液先变红后褪色C．Z与铁反应时，Z的浓度越大，反应速度越快D．N可由其相应单质直接化合生成【归纳小结】硫及其化合物间的转化规律(1)在硫元素的不同价态中，eq\o(S,\s\up6(－2))是硫元素的最低价态，只有还原性；eq\o(S,\s\up6(＋6))是硫元素的最高价态，只有氧化性；eq\o(S,\s\up6(0))、eq\o(S,\s\up6(＋4))是硫元素的中间价态，既有氧化性又有还原性。(2)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。(3)当遇到强氧化剂或强还原剂时，硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。例如：H2S＋3H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))4SO2↑＋4H2O，8HI＋H2SO4(浓)=H2S↑＋4I2＋4H2O。(4)硫元素的相邻价态之间一般不会发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和H2SO4，所以可用浓硫酸干燥SO2气体。(5)连续氧化关系：H2Seq\o(→,\s\up7(O2))Seq\o(→,\s\up7(O2))SO2eq\o(→,\s\up7(O2))SO3。(6)通过非氧化还原反应实现含相同价态硫元素的物质之间的转化：③SO3eq\o(,\s\up7(H2O))H2SO4—→Na2SO4【变式练2-1】Na2SO3中＋4价的硫既有氧化性又有还原性。从以下试剂中选择合适试剂验证上述性质。新制氯水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀H2SO4、NaOH溶液。性质还原性氧化性试剂现象反应的离子方程式【变式练2-2】物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的重要视角。如图是硫及其化合物的价—类二维图。下列说法不正确的是()A．图中由d转化为e需加入氧化剂B．将a与c混合，可生成淡黄色固体C．将c通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液褪色，体现了c的漂白性D．实验室常用f和70%的H2SO4反应制取c【基础强化】1．下列说法不正确的是()A．硫是一种黄色的难溶于水的晶体B．硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里C．硫易燃烧，其燃烧产物是大气污染物之一D．硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫，在纯氧中的燃烧产物是三氧化硫2．下列有关硫及其化合物的说法正确的是()A．SO2、H2SO3均具有还原性，故浓H2SO4均能氧化SO2和H2SO3B．H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2C．单质eq\o(→,\s\up7(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O))酸或碱eq\o(→,\s\up7(＋NaOH或HCl))盐，能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素D．硫黄制备硫酸经历两步：Seq\o(→,\s\up7(O2/点燃))SO3eq\o(→,\s\up7(H2O))H2SO43．下列关于不同价态含硫物质的转化实验中，硫元素的化合价变化合理的是()A．图Ⅰ：0价→＋2价 B．图Ⅱ：0价→＋6价C．图Ⅲ：＋4价→＋6价 D．图Ⅳ：＋6价→＋4价4．下列关于SO2和SO3的叙述正确的是()A．它们中的硫元素均可在有的反应中显氧化性，有的反应中显还原性B．加入含Ba2＋的溶液都能生成不溶于稀盐酸的白色沉淀C．常温下，它们均可以使品红溶液褪色D．都属于酸性氧化物，溶于水都生成酸5．如图所示是某一短周期元素的“价—类二维图”。图中箭头表示物质间的转化均能一步完成，a、g的焰色均为黄色。下列说法错误的是()A．x为O2，y为H2OB．c为S，e为SO3C．f的稀溶液具有强氧化性D．反应a→b的离子方程式可能是S2－＋2H＋=H2S↑6．已知S2－＋Cl2=2Cl－＋S↓，下列说法正确的是()A．Cl2是氧化剂 B．氧化性：S>Cl2C．还原性：S2－<Cl－ D．该离子方程式可以表示硫化氢溶液与氯气的反应7．双碱法脱硫过程如图所示，下列说法错误的是()A．过程Ⅰ中，SO2未被氧化B．双碱法脱硫过程中，Ca(OH)2可以循环利用C．过程Ⅱ中，1molO2可氧化2molNa2SO3D．总反应为2Ca(OH)2＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2H2O8．硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。浓H2SO4eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(①))SO2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(②))Na2SO3eq\o(→,\s\up7(S),\s\do5(③))Na2S2O3eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(④))S下列判断不正确的是()A．反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1B．反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质C．反应③属于四大基本反应类型中的化合反应D．反应④中稀H2SO4作氧化剂9．在通常情况下，A为固态单质。根据如图转化关系，回答下列问题：(1)写出A～E的化学式：A．__________；B．__________；C．____________；D．____________；E．____________。(2)写出下列反应的化学方程式：①E→C：____________________________________；②C→D：____________________________________；③B→C：_____________________________________。10．某工业烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体，用Na2SO3溶液吸收并回收SO2的过程如图所示。(1)SO2的浓度：Ⅰ________(填“＞”或“＜”)Ⅱ。(2)图示过程中可以循环利用的物质是_______________(填化学式)。(3)上述吸收过程中发生的主要反应的化学方程式是_________________________________。(4)解吸过程需要加热，在这个过程中常伴有少量SOeq\o\al(2－,4)产生。①证明产物中含SOeq\o\al(2－,4)的实验方法是：取少量解吸后的溶液，____________________________________________________________________________________________(填操作和现象)。②产生SOeq\o\al(2－,4)的原因是________________________________________________。【能力提升】1．青矾，又名绿矾、皂矾，在中国古代被用于医药、陶瓷生产中。《金石类》中记载“青矾烧之赤色，气熏人，衣服当之易烂，载木不盛”，《景德镇陶录》中记载：“矾红釉，用青矾炼红加铅粉、广胶合成”。下列说法不正确的是()A．青矾主要成分是FeSO4·7H2OB．“赤色”“炼红”可能指分解产生了Fe3O4C．“气熏人，衣服当之易烂，载木不盛”可能指产生了SO2、SO3气体D．青矾分解过程发生的是氧化还原反应2．灼烧绿矾的化学方程式为2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。将绿矾灼烧后生成的气体通入下图装置，下列叙述不正确的是()A．①中棉团颜色褪去B．②中棉团颜色褪去，体现了SO2的还原性C．③中同时有BaSO3和BaSO4生成D．④中可发生反应：SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O3．硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其转化如图所示(CuS不溶于水)。下列说法中不正确的是()A．过程①中，生成CuS的反应为H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋B．过程②中，Fe3＋作氧化剂C．回收S的总反应为2H2S＋O2=2H2O＋2SD．过程③中，各元素化合价均未改变4．在实验室进行铁粉和硫粉混合加热的实验，产物又进行了系列实验，流程如图。下列说法正确的是()A．气体A和D含有同一物质，且均为氧化产物B．硫元素至少参加了2个氧化还原反应C．沉淀F可以和NaOH溶液在加热的条件下反应D．若固体B中加浓硫酸，发生反应时被氧化的和被还原的均为同一种元素5．物质的类别和元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。回答下列问题：Ⅰ.硫元素在不同价态之间的转化为：SO2eq\o(→,\s\up7(反应①))Na2SO3溶液eq\o(→,\s\up7(反应②))Na2S2O3溶液(1)“反应①”常使用NaOH溶液，该转化说明SO2的类别属于________________。(2)欲制备Na2S2O3，从氧化还原的角度分析，“反应②”合理的是__________(填字母)。a．Na2SO3＋Na2SO4b．Na2SO3＋S c．Na2SO3＋Na2S2O5Ⅱ.某实验小组用铜片与浓硫酸反应并验证SO2性质的实验装置如图。(3)装置A用于验证SO2的________性，装置D的作用是____________________________。(4)装置B的现象为________________，装置C中反应的离子方程式为__________________________。(5)若用装置乙代替装置甲，装置乙的优点是___________________________(任写一点)。(6)将28.8g的铜片加入到25mL18mol·L－1的硫酸中并加热，被还原的硫酸的物质的量为______(填字母)。A．大于0.225molB．等于0.225molC．小于0.225molD．在0.225mol和0.45mol之间第二节氮及其化合物第1课时氮气和氮氧化物1．了解氮的固定和自然界中氮的循环。2．了解氮气的主要化学性质。3．认识氮氧化物的性质与转化。一、氮气与氮的固定1．氮元素的原子结构和性质(1)氮元素的原子结构氮元素位于元素周期表的第_____周期第______族，氮原子最外层有_____个电子，既不容易得到_____个电子，也不容易失去_____个电子。氮原子一般通过_______________与其他原子相互结合构成物质。(2)氮元素在自然界中的存在①游离态：主要以_________的形式存在于空气中，约占78%（体积分数）。②化合态：存在于动植物体内的_________中，土壤、海洋的_________盐和_________盐中。2．氮气的性质(1)物理性质通常情况下，氮气是_________、_________的气体，密度比空气的_________，_________溶于水。(2)化学性质氮分子内两个氮原子间以__________________结合，断开该化学键需要_________的能量，所以氮气的化学性质很_________，通常情况下_________与其他物质发生化学反应，但在_________、_________等条件下，氮气也可以与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应。写出氮气与下列物质反应的化学方程式。①金属镁：____________________________________，氮气表现_________性；②氢气：____________________________________，氮气表现_________性；③氧气：____________________________________，氮气表现_________性。(3)用途①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。3．氮的固定(1)含义：将大气中_________的氮转化为_____________的过程。(2)分类：①自然固氮：大自然通过_________释放能量将氮气转化为含氮的化合物（高能固氮），或者通过豆科植物的_________将氮气转化为氨（生物固氮）。②人工固氮：工业合成氨。二、一氧化氮和二氧化氮1．一氧化氮、二氧化氮的物理性质氧化物颜色状态气味水溶性NO气态NO2气态2．一氧化氮、二氧化氮的相互转化操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，观察颜色，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。现象：一氧化氮为无色气体，注射器内无明显变化。结论：___________________________操作二：打开弹簧夹，快速吸入10mL空气，夹上弹簧夹。现象：___________________________。结论：___________________________。操作三：振荡注射器现象：____________________________________。结论：____________________________________。写出下列转化的化学方程式：(1)NO→NO2：___________________________。(2)NO2→NO：___________________________，该反应中NO2既表现________性，又表现_______性。►问题一氮气的性质和氮的固定【典例1】氮在自然界中的循环如下图所示。(1)过程①称为________，写出合成氨反应的化学方程式：_____________________________，该反应中氮气显__________(填“氧化”或“还原”，下同)性。(2)过程②中能通过______的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：___________________________________，该反应中氮气显________性。(3)过程④中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将造成对环境的污染。已知NaNO2遇到还原性较强的NHeq\o\al(＋,4)会被还原为N2，在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是______(填字母)。a．H2O2b．NH4Clc．KNO3d．NaOH【归纳小结】(1)氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。(2)氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下，也能与氢气、氧气等反应。(3)氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2等反应)，又有还原性(与O2等反应)。【变式练1-1】氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是()A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D．向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的废水，会影响海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量【变式练1-2】下列关于氮气的说法中，正确的是()A．通常情况下，氮气性质比较稳定B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮C．1molN2与3molH2完全反应生成2molNH3D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂►问题二氮氧化物的性质【典例2】俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。【归纳小结】(1)NO易与O2反应、不溶于水、不与水反应，因此收集NO用排水法，不可用排空气法。NO2易与水反应，但很难被O2氧化，因此收集NO2用向上排空气法，不可用排水法。(2)NO2和N2O4是两种不同的氧化物，通常情况下，NO2能进行自身二聚：2NO2(红棕色)N2O4(无色)，故NO2中总混有N2O4。【变式练2-1】最新病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接的抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是()A．一氧化氮是一种红棕色的气体B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集【变式练2-2】下列有关NO2的说法中正确的是()A．NO2能与水反应生成硝酸，在反应中NO2只是还原剂B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解D．在NO2与水的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2►问题三氮氧化物溶于水的计算【典例3】工业生产硝酸时，由于NO2与H2O反应会生成HNO3和NO，NO又可与O2反应生成NO2，因此通入适量的氧气可使NO或NO2恰好完全溶于水。(1)试根据反应①3NO2＋H2O=2HNO3＋NO②2NO＋O2=2NO2推出NO2与O2的混合气体、NO与O2的混合气体被水完全吸收转化为HNO3的化学方程式：__________________________________、_________________________________。(2)将一支充有12mLNO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。①下列图示正确的是________(填字母)。②若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为___________________________________，最终充入________mL氧气，才能使水全部充满。【归纳小结】(1)NO2溶于水或NO2(混有NO)通入水，由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可知：剩余气体是NO，气体减少的体积是NO2体积的eq\f(2,3)。(2)NO和O2通入水中由4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3恰好完全吸收,<4∶3剩余气体为O2,>4∶3剩余气体为NO))(3)NO2和O2混合气体通入水中由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1恰好完全吸收,<4∶1剩余气体为O2,>4∶1剩余气体为NO))(4)NO、NO2和O2三种气体通入水中先按3NO2＋H2O=2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按2计算。【变式练3-1】将盛有1molNO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为()A．1∶2B．2∶5C．3∶7D．无法确定【变式练3-2】将装有50mLNO2、NO混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为30mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是()A．5∶3B．3∶5C．3∶2 D．2∶3【基础强化】1．下列反应中，属于氮的固定的是()A．由氨制成碳酸氢铵或硫酸铵B．NO2与H2O反应生成HNO3C．NO和O2反应生成NO2D．N2和H2在一定条件下合成氨2．氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是()A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NOB．过程③“固氮作用”中，氮气被还原C．⑤中涉及的反应可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)D．⑥中涉及的反应可能有2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋=N2↑＋6H2O3．众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，但是这种最常见、最简单的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子，具有保护心血管、降低血压以及提升记忆力的作用。下列关于NO的说法正确的是()A．NO是无色气体，易溶于水，是酸性氧化物B．NO在人体内可作“信使分子”，能扩张血管，提高免疫力等，因此大气中的NO对人体无害C．NO在空气中可以转为NO2，二者都是大气污染物D．NO在化学反应中，只能作还原剂，不能作氧化剂4．下列有关NO2的说法正确的是()A．NO2可由N2与O2反应直接制备B．NO2有毒，但因其易溶于水且与水反应，因此不属于大气污染物C．NO2既有氧化性也有还原性D．NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色5．德国滤清专家曼胡默尔推出一项新技术，用于降低污染严重地区的二氧化氮(NO2)浓度。下列关于氮的氧化物的说法中正确的是()A．氮的氧化物都是酸性氧化物，都是大气污染物B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性C．NO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物D．可以用排空气法收集NO26．在汽车尾气净化装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法不正确的是()A．该转化过程中有3种元素的化合价发生变化B．NO和O2必须在催化剂表面才能反应C．该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2D．该催化转化的总反应的化学方程式为2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))4CO2＋N27．如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水面继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，对原试管中盛装的气体说法正确的是()A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是N2O气体C．可能是NO与NO2的混合气体D．只可能是NO2一种气体8．在同温同压下，将等体积混合而成的四组气体：①NO2＋O2、②NO2＋NO、③HCl＋N2、④SO2＋O2，分别通入体积相同的试管，并立即倒立于水槽中，如图所示。待试管内液面稳定后，剩余气体的体积依次为V1、V2、V3、V4，则剩余气体的体积最小的是()A．V1B．V2C．V3D．V49．已知A、B、C为化合物，X为单质。其中，A是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；X为双原子分子，其原子的最外层电子数为内层的3倍。A、B、C、X之间存在如下转化关系：eq\x(A)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(B)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(C)(1)X的化学式为____________。(2)B转化为C的化学方程式为______________________________，C是一种_______色气体。(3)工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸：①NH3→NO化学方程式为___________________________________________；②NO→NO2实验现象是_____________________________________________。10．某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，特进行如下实验(如图所示)。(1)图1两集气瓶中______(填“上”或“下”)瓶颜色深。(2)图2中反应的现象是_________________________________________________________。(3)图3中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有__________，说明NO2在该反应中表现________性。(4)由图2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：_________________________________。【能力提升】1．实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)。下列说法正确的是()A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液B．若去掉装置C，对产品纯度无影响C．实验时应先加热装置C，通入一段时间空气后再加热装置DD．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气2．科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是()A．探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成B．探究NO和N2O可能化合生成NO2C．探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D．探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HClO的漂白作用3．如图所示，在注射器里吸入20mLNO(标准状况下)，然后吸入5mL水。若再吸入30mL空气(标准状况，按O2占空气总体积eq\f(1,5)计算)，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察现象。下列叙述不正确的是()A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动C．最终剩余气体体积约为36mLD．所得硝酸的浓度约为0.07mol·L－1(假设所得硝酸的体积与吸入水的体积相同)4．氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________。(2)下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的是________(填字母)。A．加快通入尾气的速率B．采用气、液逆流的方式吸收尾气C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液(3)吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是__________________(填化学式，下同)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是______________。(4)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NOeq\o\al(－,3)，反应的离子方程式为__________________________________。5．前几年我国多地发生了严重的雾霾天气，这种天气的形成与汽车尾气排放有关。汽车尾气中常含有CO、NOx等气体，为减轻污染，一般汽车都加装了“催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。(1)装置Ⅲ的主要作用为___________________________________________________。(2)停止加热，打开活塞K，放入适量氧气时，装置Ⅱ中可观察到的现象是_________________________。(3)该套装置的不完善之处是________________________________。(4)汽车尾气中含有CO和NOx，消除它们对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成两种无毒的气体，其中一种是单质，该反应的化学方程式为____________________________。(5)工业上常用纯碱液来吸收NOx，有关反应的化学方程式为2NO2＋Na2CO3=NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3=2NaNO2＋CO2。现有标准状况下aLNO2和bLNO的混合气体恰好被200mLNa2CO3溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为________________。Na2CO3溶液的物质的量浓度为____________mol·L－1。第3课时不同价态含硫物质的转化1．了解含硫物质在自然界中的存在与转化，熟悉自然界中常见的含硫物质的类别及硫元素的化合价。2．根据硫元素化合价会分析含硫物质的性质，并能设计实验实现不同价态含硫物质的相互转化一、自然界中硫的存在和转化1．自然界中硫的存在(1)游离态的硫主要存在于火山口附近或地壳的岩层中。(2)化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中：①动植物体内：含硫蛋白质等；②岩层深处和海底的无氧环境中：金属硫化物，如黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)等；③地表附近的富氧环境中：硫酸盐，如石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等；④大气中：少量的H2S、SO2、SO3等。2．自然界中不同价态含硫物质的转化二、实验探究不同价态含硫物质的转化1．硫的价－类二维图(1)硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系(2)硫元素常见的化合价有－2、0、＋4、＋6价，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。2．实验设计：不同价态含硫物质的转化(1)设计实验实现不同价态含硫物质的转化，遵循的原则是科学性、可行性、安全性和绿色化。(2)实验设计方案转化目标(价态变化)选择试剂实验操作和现象实验结论H2eq\o(S,\s\up6(－2))→eq\o(S,\s\up6(0))二氧化硫、硫化氢、蒸馏水将H2S和SO2通入水中，生成淡黄色沉淀(或溶液变浑浊)SO2与H2S反应生成单质硫eq\o(S,\s\up6(＋4))O2→eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2→H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液将SO2通入新制氯水中，溶液浅黄绿色褪去；再向溶液中滴入氯化钡溶液，产生白色沉淀二氧化硫在水中能被强氧化剂氧化为SOeq\o\al(2－,4)H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4→eq\o(S,\s\up6(＋4))O2浓硫酸、铜片加热铜片和浓硫酸的混合物，有刺激性气味气体生成浓硫酸被金属铜还原为SO2►问题一自然界中硫的存在和转化【典例1】硫在自然界中的循环过程如图所示，下列说法不正确的是()A．石油和煤等化石燃料中含有硫元素B．大气中的二氧化硫只来源于火山喷发产生的气体C．地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在D．动植物遗体被微生物分解后，可产生SOeq\o\al(2－,4)和SO2答案：B解析：大气中的二氧化硫主要来源于化石燃料的燃烧、火山喷发和微生物的分解。【变式练1-1】硫在自然界的循环过程如图所示。下列说法中，不正确的是()A．火山喷发、森林火灾会产生SO2B．氢、氧两种元素没有参与硫的循环C．工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放D．硫在自然界的循环过程中，涉及了氧化还原反应答案：B解析：由图分析可知火山喷发、森林火灾都会产生SO2，故A正确；动植物和微生物残体的腐败会产生H2S，H2S燃烧产生SO2，所以氢、氧两种元素参与硫的循环，故B错误；工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放，可以减少二氧化硫生成，降低酸雨的形成，故C正确；由图可知：H2S→SO2，有化合价变化，属于氧化还原反应，所以硫在自然界的循环过程中，涉及了氧化还原反应，故D正确。【变式练1-2】如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法不正确的是()A．硫在自然界中只有游离态B．煤中含有硫元素，燃煤中加入生石灰可脱硫C．硫具有弱氧化性，和变价金属反应，通常生成低价态金属硫化物D．氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应答案：A解析：硫在自然界中主要以化合态形式存在，在火山喷发口附近或地壳的岩层里有游离态的硫存在，A错误；煤中含有硫元素，燃煤时生成SO2，加入生石灰后，SO2与CaO反应生成CaSO3，CaSO3再被O2氧化生成CaSO4，减少SO2的排放，起到脱硫的作用，B正确；硫具有弱氧化性，与变价金属(如Fe、Cu等)反应生成低价态金属硫化物，C正确；氢硫酸是弱酸，具有酸的通性，可与碱、碱性氧化物反应，D正确►问题二不同价态含硫物质的转化【典例2】硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是()A．燃煤时为减少X的排放，可在煤中添加石灰石B．X有漂白性，可使石蕊溶液先变红后褪色C．Z与铁反应时，Z的浓度越大，反应速度越快D．N可由其相应单质直接化合生成答案：A解析：在煤中添加石灰石，碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙和SO2反应生成亚硫酸钙，可以减少SO2的排放，故A项正确；SO2不能使指示剂褪色，SO2和水反应生成亚硫酸，亚硫酸能使石蕊溶液变红，故B项错误；浓硫酸与铁反应时，铁发生钝化，故C项错误；Cu和S反应生成Cu2S，CuS不能由其相应单质直接化合生成，故D项错误。【归纳小结】硫及其化合物间的转化规律(1)在硫元素的不同价态中，eq\o(S,\s\up6(－2))是硫元素的最低价态，只有还原性；eq\o(S,\s\up6(＋6))是硫元素的最高价态，只有氧化性；eq\o(S,\s\up6(0))、eq\o(S,\s\up6(＋4))是硫元素的中间价态，既有氧化性又有还原性。(2)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。(3)当遇到强氧化剂或强还原剂时，硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。例如：H2S＋3H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))4SO2↑＋4H2O，8HI＋H2SO4(浓)=H2S↑＋4I2＋4H2O。(4)硫元素的相邻价态之间一般不会发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和H2SO4，所以可用浓硫酸干燥SO2气体。(5)连续氧化关系：H2Seq\o(→,\s\up7(O2))Seq\o(→,\s\up7(O2))SO2eq\o(→,\s\up7(O2))SO3。(6)通过非氧化还原反应实现含相同价态硫元素的物质之间的转化：③SO3eq\o(,\s\up7(H2O))H2SO4—→Na2SO4【变式练2-1】Na2SO3中＋4价的硫既有氧化性又有还原性。从以下试剂中选择合适试剂验证上述性质。新制氯水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀H2SO4、NaOH溶液。性质还原性氧化性试剂现象反应的离子方程式答案：性质还原性氧化性试剂新制氯水、Na2SO3溶液Na2S溶液、稀H2SO4、Na2SO3溶液现象氯水褪色有淡黄色沉淀生成反应的离子方程式Cl2＋SOeq\o\al(2－,3)＋H2O=2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋SOeq\o\al(2－,3)＋2S2－＋6H＋=3S↓＋3H2O【变式练2-2】物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的重要视角。如图是硫及其化合物的价—类二维图。下列说法不正确的是()A．图中由d转化为e需加入氧化剂B．将a与c混合，可生成淡黄色固体C．将c通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液褪色，体现了c的漂白性D．实验室常用f和70%的H2SO4反应制取c答案：C解析：d为H2SO3，S元素的化合价为＋4价，e为H2SO4，S元素的化合价为＋6价，亚硫酸转变为硫酸，硫元素化合价升高，因此需要加入氧化剂才能实现，故A项说法正确；H2S和SO2混合发生反应：2H2S＋SO2=3S＋2H2O，有淡黄色沉淀硫单质产生，故B项说法正确；c为SO2，以还原性为主，酸性高锰酸钾溶液将SO2氧化，体现SO2的还原性，故C说法错误；实验室制备SO2，常选用70%的浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫，故D项说法正确。【基础强化】1．下列说法不正确的是()A．硫是一种黄色的难溶于水的晶体B．硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里C．硫易燃烧，其燃烧产物是大气污染物之一D．硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫，在纯氧中的燃烧产物是三氧化硫答案：D解析：硫在空气和纯氧中燃烧都只生成SO2，SO2在催化剂存在且加热条件下与O2反应生成SO3，D项错误。2．下列有关硫及其化合物的说法正确的是()A．SO2、H2SO3均具有还原性，故浓H2SO4均能氧化SO2和H2SO3B．H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2C．单质eq\o(→,\s\up7(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O))酸或碱eq\o(→,\s\up7(＋NaOH或HCl))盐，能按照上述转化关系直接转化的可以是硫元素D．硫黄制备硫酸经历两步：Seq\o(→,\s\up7(O2/点燃))SO3eq\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4答案：C解析：A项，SO2、H2SO3虽然有还原性，但与浓H2SO4之间不能发生氧化还原反应，因为＋4价硫与＋6价硫之间无中间价；B项，氧化产物可能是S或SO2；D项，S与O2的燃烧反应只生成SO2，不能生成SO3。3．下列关于不同价态含硫物质的转化实验中，硫元素的化合价变化合理的是()A．图Ⅰ：0价→＋2价 B．图Ⅱ：0价→＋6价C．图Ⅲ：＋4价→＋6价 D．图Ⅳ：＋6价→＋4价答案：C解析：铁与硫加热生成硫化亚铁，硫元素化合价从0价变为－2价，A项错误；硫与氧气反应生成二氧化硫，硫元素化合价从0价变为＋4价，B项错误；FeCl3溶液中通入SO2，生成FeCl2、H2SO4、HCl，硫元素从＋4价变为＋6价，C项正确；加热CuSO4·5H2O，硫元素的化合价不变，D项错误。4．下列关于SO2和SO3的叙述正确的是()A．它们中的硫元素均可在有的反应中显氧化性，有的反应中显还原性B．加入含Ba2＋的溶液都能生成不溶于稀盐酸的白色沉淀C．常温下，它们均可以使品红溶液褪色D．都属于酸性氧化物，溶于水都生成酸答案：D5．如图所示是某一短周期元素的“价—类二维图”。图中箭头表示物质间的转化均能一步完成，a、g的焰色均为黄色。下列说法错误的是()A．x为O2，y为H2OB．c为S，e为SO3C．f的稀溶液具有强氧化性D．反应a→b的离子方程式可能是S2－＋2H＋=H2S↑答案：C解析：a、g的焰色均为黄色，说明含有钠元素；根据图示，该元素最低价为－2价，为第ⅥA族元素，且存在＋4价，则该元素为硫元素。根据物质类别可知，b为硫化氢，c为硫单质，d为二氧化硫，结合物质转化关系，可知x为氧气，e为三氧化硫，f为硫酸，y为水，g可为硫酸钠，a可为硫化钠。稀硫酸的氧化性不强，因此C项错误。6．已知S2－＋Cl2=2Cl－＋S↓，下列说法正确的是()A．Cl2是氧化剂 B．氧化性：S>Cl2C．还原性：S2－<Cl－ D．该离子方程式可以表示硫化氢溶液与氯气的反应答案：A解析：该反应中氯气是氧化剂；氧化性：S<Cl2，还原性：S2－>Cl－；硫化氢属于弱酸，书写离子方程式时需写化学式。7．双碱法脱硫过程如图所示，下列说法错误的是()A．过程Ⅰ中，SO2未被氧化B．双碱法脱硫过程中，Ca(OH)2可以循环利用C．过程Ⅱ中，1molO2可氧化2molNa2SO3D．总反应为2Ca(OH)2＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2H2O答案：B解析：由题干图示信息可知，过程Ⅰ反应的化学方程式为2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，反应中SO2未被氧化，A项正确；由题干图示信息可知，双碱法脱硫过程中，过程Ⅰ反应的化学方程式为2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，过程Ⅱ反应的化学方程式为2Na2SO3＋O2＋2Ca(OH)2=2CaSO4＋4NaOH，故Ca(OH)2不可以循环利用，而NaOH可以循环利用，B项错误；由过程Ⅱ反应的化学方程式可知过程Ⅱ中，1molO2氧化2molNa2SO3，C项正确；由过程Ⅰ反应的化学方程式和过程Ⅱ反应的化学方程式可知总反应为2Ca(OH)2＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2H2O，D项正确。8．硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。浓H2SO4eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(①))SO2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(②))Na2SO3eq\o(→,\s\up7(S),\s\do5(③))Na2S2O3eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(④))S下列判断不正确的是()A．反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1B．反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质C．反应③属于四大基本反应类型中的化合反应D．反应④中稀H2SO4作氧化剂答案：D解析：反应①为浓硫酸氧化铜单质的反应，浓硫酸作氧化剂被还原成SO2，化合价降低2价，Cu作还原剂被氧化成Cu2＋，化合价升高2价，所以氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1，故A正确；二氧化硫与NaOH反应生成盐和水，表明二氧化硫为酸性氧化物，故B正确；反应③为Na2SO3＋S=Na2S2O3，生成物只有一种，属于四大基本反应类型中的化合反应，故C正确；反应④的化学方程式：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，稀硫酸既不是氧化剂也不是还原剂，故D错误。9．在通常情况下，A为固态单质。根据如图转化关系，回答下列问题：(1)写出A～E的化学式：A．__________；B．__________；C．____________；D．____________；E．____________。(2)写出下列反应的化学方程式：①E→C：____________________________________；②C→D：____________________________________；③B→C：_____________________________________。答案：(1)SH2SSO2SO3H2SO4(2)①Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3③2H2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2SO2＋2H2O解析：固体单质A能和氧气反应，也能和氢气反应，说明是非金属单质，根据其氧化产物可继续和氧气反应可判断A是S，和氢气反应生成硫化氢，硫化氢燃烧即生成SO2，硫和氧气反应生成SO2，SO2和氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫溶于水生成硫酸；浓硫酸在加热的条件下和铜发生氧化还原反应，生成硫酸铜、SO2和水。10．某工业烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体，用Na2SO3溶液吸收并回收SO2的过程如图所示。(1)SO2的浓度：Ⅰ________(填“＞”或“＜”)Ⅱ。(2)图示过程中可以循环利用的物质是_______________(填化学式)。(3)上述吸收过程中发生的主要反应的化学方程式是_________________________________。(4)解吸过程需要加热，在这个过程中常伴有少量SOeq\o\al(2－,4)产生。①证明产物中含SOeq\o\al(2－,4)的实验方法是：取少量解吸后的溶液，____________________________________________________________________________________________(填操作和现象)。②产生SOeq\o\al(2－,4)的原因是________________________________________________。答案：(1)＜(2)Na2SO3(3)Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3(4)①先加入过量稀盐酸，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成②加热过程中，SOeq\o\al(2－,3)(或HSOeq\o\al(－,3))被空气中的氧气氧化成SOeq\o\al(2－,4)解析：(1)烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体，通过亚硫酸钠溶液吸收二氧化硫，相当于富集了二氧化硫，亚硫酸氢钠受热易分解生成二氧化硫，因此SO2的浓度：Ⅰ＜Ⅱ。(2)亚硫酸氢钠受热分解生成二氧化硫、水和亚硫酸钠，因此可以循环利用的是Na2SO3。(3)亚硫酸钠溶液吸收二氧化硫时发生反应：Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3。(4)②SOeq\o\al(2－,3)或HSOeq\o\al(－,3)中S元素为＋4价，易被空气中的氧气氧化为＋6价的硫，得到SOeq\o\al(2－,4)。【能力提升】1．青矾，又名绿矾、皂矾，在中国古代被用于医药、陶瓷生产中。《金石类》中记载“青矾烧之赤色，气熏人，衣服当之易烂，载木不盛”，《景德镇陶录》中记载：“矾红釉，用青矾炼红加铅粉、广胶合成”。下列说法不正确的是()A．青矾主要成分是FeSO4·7H2OB．“赤色”“炼红”可能指分解产生了Fe3O4C．“气熏人，衣服当之易烂，载木不盛”可能指产生了SO2、SO3气体D．青矾分解过程发生的是氧化还原反应答案：B解析：青矾，又名绿矾，显绿色，主要成分是FeSO4·7H2O，A项正确；Fe3O4显黑色，Fe2O3显红色，“赤色”“炼红”可能指分解产生了Fe2O3，B项不正确；SO2、SO3气体具有腐蚀性，能腐蚀衣服等物，C项正确；青矾中的Fe元素是＋2价，分解产生Fe2O3，Fe元素化合价升高到＋3价，该过程有元素化合价发生改变，发生的是氧化还原反应，反应的化学方程式是2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O，D项正确。2．灼烧绿矾的化学方程式为2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。将绿矾灼烧后生成的气体通入下图装置，下列叙述不正确的是()A．①中棉团颜色褪去B．②中棉团颜色褪去，体现了SO2的还原性C．③中同时有BaSO3和BaSO4生成D．④中可发生反应：SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O答案：C解析：A对，SO2可使品红褪色，①中棉团颜色褪去；B对，KMnO4具有氧化性，能氧化SO2，②中棉团颜色褪去，体现了SO2的还原性；C错，将生成的气体通入BaCl2溶液中发生反应：SO3＋H2O=H2SO4，H2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2HCl，由于H2SO3酸性小于HCl和H2SO4，因此不能与BaCl2反应，故无BaSO3生成；D对，④为吸收尾气(SO2)的装置，可发生反应：SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O。3．硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其转化如图所示(CuS不溶于水)。下列说法中不正确的是()A．过程①中，生成CuS的反应为H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋B．过程②中，Fe3＋作氧化剂C．回收S的总反应为2H2S＋O2=2H2O＋2SD．过程③中，各元素化合价均未改变答案：D解析：过程①中，生成CuS的反应为H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋，A项正确；过程②中的反应为CuS＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋＋S，铁元素化合价降低，Fe3＋作氧化剂，B项正确；由题图可知总反应为2H2S＋O2=2S＋2H2O，C项正确；过程③中的反应为4Fe2＋＋4H＋＋O2=4Fe3＋＋2H2O，在转化过程中O、Fe元素的化合价发生变化，D项错误。4．在实验室进行铁粉和硫粉混合加热的实验，产物又进行了系列实验，流程如图。下列说法正确的是()A．气体A和D含有同一物质，且均为氧化产物B．硫元素至少参加了2个氧化还原反应C．沉淀F可以和NaOH溶液在加热的条件下反应D．若固体B中加浓硫酸，发生反应时被氧化的和被还原的均为同一种元素答案：C解析：由题图知，气体A中SO2是氧化产物，气体D中SO2是还原产物，A项错误；铁粉和硫粉反应生成FeS，S和O2反应生成SO2，H2S和H2SO4(浓)反应生成S、SO2和H2O，反应中S元素化合价都发生改变，故硫元素至少参加了3个氧化还原反应，B项错误；沉淀F是S，S与NaOH溶液在加热条件下反应生成Na2S、Na2SO3和H2O，C项正确；固体B为FeS，FeS和浓硫酸反应生成Fe2(SO4)3、S、SO2和H2O，其中被氧化的元素为Fe和S，被还原的元素为S，故发生反应时被氧化的和被还原的均不为同一种元素，D项错误。5．物质的类别和元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。回答下列问题：Ⅰ.硫元素在不同价态之间的转化为：SO2eq\o(→,\s\up7(反应①))Na2SO3溶液eq\o(→,\s\up7(反应②))Na2S2O3溶液(1)“反应①”常使用NaOH溶液，该转化说明SO2的类别属于________________。(2)欲制备Na2S2O3，从氧化还原的角度分析，“反应②”合理的是__________(填字母)。a．Na2SO3＋Na2SO4b．Na2SO3＋S c．Na2SO3＋Na2S2O5Ⅱ.某实验小组用铜片与浓硫酸反应并验证SO2性质的实验装置如图。(3)装置A用于验证SO2的________性，装置D的作用是____________________________。(4)装置B的现象为________________，装置C中反应的离子方程式为__________________________。(5)若用装置乙代替装置甲，装置乙的优点是___________________________(任写一点)。(6)将28.8g的铜片加入到25mL18mol·L－1的硫酸中并加热，被还原的硫酸的物质的量为______(填字母)。A．大于0.225molB．等于0.225molC．小于0.225molD．在0.225mol和0.45mol之间＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋(5)节约能源、药品或易于控制反应的进行等(6)C解析：(1)“反应①”常使用NaOH溶液，则反应为SO2＋2OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O，该转化说明SO2的类别属于酸性氧化物。(2)Na2S2O3中S平均价态为＋2价，欲制备Na2S2O3，从氧化还原的角度分析，反应物中一部分硫元素化合价高于＋2价，另一部分硫元素化合价低于＋2价，b合理。(3)由题意知，装置A用于验证SO2的漂白性，装置D的作用是吸收SO2，防止污染环境。(4)由题意知，装置B的现象为产生淡黄色浑浊；二氧化硫具有强还原性、氯化铁具有较强氧化性，二者能发生氧化还原反应得到亚铁离子和硫酸根离子，装置C中反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。(5)甲中反应为Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，若用装置乙代替装置甲，乙中反应为Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋H2O，则乙更容易实施反应、生成等量的二氧化硫乙消耗硫酸更少，故装置乙的优点是节约能源、药品或易于控制反应的进行等。(6)将28.8g的铜片加入到25mL18mol·L－1的，硫酸的物质的量为0.45mol，则硫酸不足、且硫酸变稀后反应停止，则被还原的硫酸的物质的量小于eq\f(1,2)×0.45mol，C满足。第二节氮及其化合物第1课时氮气和氮氧化物1．了解氮的固定和自然界中氮的循环。2．了解氮气的主要化学性质。3．认识氮氧化物的性质与转化。一、氮气与氮的固定1．氮元素的原子结构和性质(1)氮元素的原子结构氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族，氮原子最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。(2)氮元素在自然界中的存在①游离态：主要以氮气分子的形式存在于空气中，约占78%（体积分数）。②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋的硝酸盐和铵盐中。2．氮气的性质(1)物理性质通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气的稍小，难溶于水。(2)化学性质氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下很难与其他物质发生化学反应，但在高温、放电等条件下，氮气也可以与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应。写出氮气与下列物质反应的化学方程式。①金属镁：N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2，氮气表现氧化性；②氢气：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3，氮气表现氧化性；③氧气：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电或高温))2NO，氮气表现还原性。(3)用途①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。3．氮的固定(1)含义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。(2)分类：①自然固氮：大自然通过闪电释放能量将氮气转化为含氮的化合物（高能固氮），或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨（生物固氮）。②人工固氮：工业合成氨。二、一氧化氮和二氧化氮1．一氧化氮、二氧化氮的物理性质氧化物颜色状态气味水溶性NO无色气态无味难溶NO2红棕色气态刺激性气味与水反应2．一氧化氮、二氧化氮的相互转化操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，观察颜色，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。现象：一氧化氮为无色气体，注射器内无明显变化。结论：NO难溶于水操作二：打开弹簧夹，快速吸入10mL空气，夹上弹簧夹。现象：注射器内气体变为红棕色。结论：NO和O2反应生成NO2。操作三：振荡注射器现象：气体红棕色消失，得到无色溶液。结论：NO2和H2O反应生成了HNO3和NO。写出下列转化的化学方程式：(1)NO→NO2：2NO＋O2=2NO2。(2)NO2→NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，该反应中NO2既表现氧化性，又表现还原性。►问题一氮气的性质和氮的固定【典例1】氮在自然界中的循环如下图所示。(1)过程①称为________，写出合成氨反应的化学方程式：_____________________________，该反应中氮气显__________(填“氧化”或“还原”，下同)性。(2)过程②中能通过______的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：___________________________________，该反应中氮气显________性。(3)过程④中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将造成对环境的污染。已知NaNO2遇到还原性较强的NHeq\o\al(＋,4)会被还原为N2，在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是______(填字母)。a．H2O2b．NH4Clc．KNO3d．NaOH答案：(1)人工固氮N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3氧化(2)豆科植物的根瘤菌N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO还原(3)acd解析：(3)据题给信息，NaNO2可以被NHeq\o\al(＋,4)还原为N2，因此NH4Cl可以处理废水中的NOeq\o\al(－,2)，而H2O2、KNO3都为氧化剂，不能将NaNO2还原为无毒的N2，NaOH和NaNO2不反应，故acd符合题意。【归纳小结】(1)氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。(2)氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下，也能与氢气、氧气等反应。(3)氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2等反应)，又有还原性(与O2等反应)。【变式练1-1】氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是()A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D．向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的废水，会影响海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量答案：D解析：海洋中的氮循环起始于N2→NHeq\o\al(＋,4)，即起始于氮的还原，A项错误；海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，B项错误；反硝化作用中N化合价降低，被还原，而O2是常见的氧化剂，不需要有O2参与，C项错误；根据转化关系图可知，若向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的废水，会使NOeq\o\al(－,3)增多，反硝化作用增强，海洋中N2增多，从而影响海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量，D项正确。【变式练1-2】下列关于氮气的说法中，正确的是()A．通常情况下，氮气性质比较稳定B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮C．1molN2与3molH2完全反应生成2molNH3D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂答案：A解析：氮气分子中含有氮氮三键，性质比较稳定，A项正确；N2不能在O2中燃烧，N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO，B项错误；N2与H2的反应是可逆反应，1molN2与3molH2不可能完全反应生成2molNH3，C项错误；氮气中氮元素的化合价为0价，在化学反应中既可以升高也可以降低，既可作氧化剂，也可作还原剂，D项错误。►问题二氮氧化物的性质【典例2】俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。答案：雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤作用生成硝酸盐，NOeq\o\al(－,3)可被植物吸收。N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO,2NO＋O2=2NO2,3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。【归纳小结】(1)NO易与O2反应、不溶于水、不与水反应，因此收集NO用排水法，不可用排空气法。NO2易与水反应，但很难被O2氧化，因此收集NO2用向上排空气法，不可用排水法。(2)NO2和N2O4是两种不同的氧化物，通常情况下，NO2能进行自身二聚：2NO2(红棕色)N2O4(无色)，故NO2中总混有N2O4。【变式练2-1】最新病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接的抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是()A．一氧化氮是一种红棕色的气体B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集答案：C解析：NO是无色气体，不溶于水，易与O2化合生成NO2，在放电的条件下N2与O2化合生成NO。【变式练2-2】下列有关NO2的说法中正确的是()A．NO2能与水反应生成硝酸，在反应中NO2只是还原剂B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解D．在NO2与水的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2答案：D解析：除去O2中混有的NO2，将混合气体通过水，NO2溶解的同时又生成新的杂质NO，且NO又能与O2反应，故B项错误；NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液反应均得无色溶液，所以NaOH溶液无法鉴别NO2与溴蒸气，故C项错误。►问题三氮氧化物溶于水的计算【典例3】工业生产硝酸时，由于NO2与H2O反应会生成HNO3和NO，NO又可与O2反应生成NO2，因此通入适量的氧气可使NO或NO2恰好完全溶于水。(1)试根据反应①3NO2＋H2O=2HNO3＋NO②2NO＋O2=2NO2推出NO2与O2的混合气体、NO与O2的混合气体被水完全吸收转化为HNO3的化学方程式：__________________________________、_________________________________。(2)将一支充有12mLNO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。①下列图示正确的是________(填字母)。②若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为___________________________________，最终充入________mL氧气，才能使水全部充满。答案：(1)①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3(2)①C②无色气体变为红棕色，液面逐渐上升3解析：(2)①NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,12mLNO2参与反应，生成的NO为4mL，生成NO的体积占试管体积的eq\f(1,3)，故选C。②向试管中缓缓充入O2，发生反应②2NO＋O2=2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应①3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故液面逐渐上升，将①和②两式相组合得4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，要使水全部充满试管，需充入3mL氧气。【归纳小结】(1)NO2溶于水或NO2(混有NO)通入水，由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可知：剩余气体是NO，气体减少的体积是NO2体积的eq\f(2,3)。(2)NO和O2通入水中由4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3恰好完全吸收,<4∶3剩余气体为O2,>4∶3剩余气体为NO))(3)NO2和O2混合气体通入水中由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1恰好完全吸收,<4∶1剩余气体为O2,>4∶1剩余气体为NO))(4)NO、NO2和O2三种气体通入水中先按3NO2＋H2O=2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按2计算。【变式练3-1】将盛有1molNO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为()A．1∶2B．2∶5C．3∶7D．无法确定答案：C解析：设1molNO和NO2的混合气体中有amolNO和(1－a)molNO2，根据4NO＋3