硫氮和可持续发展.doc

二氧化硫一、二氧化硫的性质 1.易溶于水。（物理性质：SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体） 2.酸性氧化物：SO2+H2O H2SO3 化学方程式：（1）往NaOH溶液中通入少量SO2（2）SO2与生石灰反应的化学方程式 3+4价的硫元素有一定的还原性。向另一支试管中加入5mL二氧化硫水溶液，滴加氯化钡溶液，再滴加0.5mL 3%的过氧化氢溶液，振荡，放置片刻后滴加稀盐酸，观察实验现象。现象：加BaCl2溶液无明显现象，加H2O2溶液生成白色沉淀，加盐酸沉淀不溶解。H2SO3 + H2O2 = H2SO4 + H2O H2SO4 + BaCl2 = BaSO4+2HCl结论：H2SO3具有还原性，能被氧化剂（如H2O2）氧化。二、二氧化硫的作用 1酸雨：pH小于5.6的降水（包括雨、雪、霜、雾、雹、霰等） 形成过程 SO2+H2O H2SO3 2H2SO3+O2 = 2H2SO4 2SO2+O2 2SO3 SO3+H2O = H2SO4练习1 某校化学兴趣小组同学在某城市采集了酸雨样品，每隔一段时间用pH计测该雨水样品的pH，所得数据如下：测定时间 01小时2小时3小时4小时雨水pH 4.734.624.564.564.56为什么雨水的pH随时间而发生变化?根据表中的数据分析和你已有的知识经验判断二氧化硫是怎样影响雨水的pH的? 答案：1.雨水中的亚硫酸被空气中的O2氧化成硫酸，酸性增强。 SO2+H2O H2SO3 2H2SO3+O2 = 2H2SO4 2SO2+O2 2SO3 SO3+H2O = H2SO4 防治方法: 用新型的能源（氢能、太阳能、核能）；对含硫燃料进行脱硫处理；SO2 + CaO=CaSO3+H2O对释放出SO2废气进行处理回收利用；等等 2.漂白性，有漂白作用。 SO2能漂白某些有色物质（如品红），生成不稳定的无色物质，加热时，这些无色物质又会分解，恢复原来的颜色。SO2漂白性的应用：漂白草帽、报纸等 硫酸高温点燃一、硫酸的工业制法接触法制硫酸催化剂加热 1二氧化硫的制取和净化（沸腾炉）S+O2 SO24FeS2+11O2 = 2 Fe2O3+8SO2 2二氧化硫转化为三氧化硫（接触室） 2SO2+O2 2SO3 3三氧化硫的吸收和硫酸的生成（吸收塔） SO3 + H2O =H2SO4稀硫酸的性质： 1可以使紫色石蕊试液变红 2与碱反应： H2SO4+2NaOH=Na2SO4+H2O 3与金属反应：H2SO4+Zn=ZnSO4+H2 4与金属氧化物：H2SO4+CuO=CuSO4+H2O 5与某些盐反应：H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl二、稀硫酸：二元强酸，具有酸的通性。三、浓硫酸的特性 1吸水性实验室常用浓硫酸作某些气体的干燥剂；久置的浓硫酸质量会增加等蔗糖中加入浓硫酸，并把产生的气体通入品红溶液中，观察实验现象，并加以解释。现象结论及解释颜色 白-棕-黑蔗糖脱水炭化体积膨胀，呈疏松海绵状有气体生成试管壁发热浓硫酸吸水放热品红溶液褪色生成SO2C + 2H2SO4（浓） = CO2+ 2SO2+2H2O 2脱水性 脱水性：按水的组成比脱去有机物中的氢、氧元素，形成水分子，该实验也体现了浓硫酸的氧化性（提示从化合价的变化分析）。铜片加浓硫酸加热，观察实验现象；冷却将试管中物质慢慢倒入水中，观察现象。写出反应的化学方程式。现象：常温下,无明显现象；加热后,铜片溶解，有气泡生成，品红溶液褪色，反应后生成物水溶液呈蓝色。Cu + 2H2SO4（浓）= CuSO4 + SO2 + 2H2O 3强氧化性 Cu + 2H2SO4 （浓）= CuSO4 + SO2 + 2H2O C + 2H2SO4（浓）=CO2+ 2SO2+2H2O有浓硫酸参与的反应，大多数是氧化还原反应，反应中浓硫酸作氧化剂。A.加热，浓H2SO4能氧化大多数金属(除Au、Pt)，一般不产生H2； B.常温，浓H2SO4使 Fe、Al钝化 ；C.浓H2SO4与金属反应，表现酸性和氧化性 硫和含硫化合物的相互转化一、硫元素的存在形式 硫元素主要化合价有：-2 、0 、+4 、+6 -2 0 +4 +6S S S SSSO2H2SO3Na2SO3SO3H2SO4Na2SO4CuSO4H2SNa2SHgS 二、硫和含硫化合物的相互转化（1）S + Hg = HgS硫化汞没有毒性，可以用硫处理散落在地上的汞，这样就可以防止汞中毒了。（2）工业上或实验室用亚硫酸钠与浓硫酸反应制备二氧化硫。Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2+H2O（3）长期露置在空气中的亚硫酸钠会被空气中的氧气氧化成硫酸钠。2Na2SO3+O22Na2SO4 ，Na2SO3应密封保存。（4）实验室常用过量的氢氧化钠溶液吸收二氧化硫尾气，生成亚硫酸钠。 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O 小结实现相同或不相同价态的含硫物质间的转化Na2SO4H2SO4SO3SO2SNa2SO3提示SO2是酸性氧化物，可以发生酸碱型反应，同时SO2中的硫元素是的价态是4，化合价可升也可降，故也可以发生氧还型反应。点燃催化剂加热 S+Hg = HgS S+O2 = SO2 2SO2+O2 2SO3 SO3 + H2O = H2SO4 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O 2OH-+SO2 = SO32-+H2O H2O+SO2 H2SO32Na2SO3+O22Na2SO4 2NaOH+H2SO4 = Na2SO4+H2OH+OH- = H2OBaCl2+H2SO4 = BaSO4+2HClBa2+SO42- = BaSO4 氮氧化物一、氮气 1.氮元素的固定 （1）与氧气反应：N2+O2 = 2NO 游离态的氮气植物无法吸收，只有“固定”下来的化合态的氮元素经过一定形式的转化，才有可能被植物吸收利用。在这些转化的过程中，一氧化氮和二氧化氮就是两种重要的中间产物。二、一氧化氮和二氧化氮 1.NO和NO2的物理性质： NO：无色、无味、微溶于水的有毒气体。 NO2：红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。2. NO和NO2的化学性质（1）NO不与水反应，在常温下易与O2 化合生成NO2 :2NO + O2 = 2NO2（2）NO2难被O2氧化，易与水反应生成HNO3和NO。3NO2 + H2O =2HNO3 + NO 氮的其它氧化物： N2O俗名笑气，是一种麻醉剂；N2O3是亚硝酸（HNO2）的酸酐； N2O4 是无色气体；N2O5是硝酸的酸酐，是一种白色固体。3. 氮氧化物的用途： 制氮肥、硝酸等。人体中极少量NO会促进血管扩张，防止血管栓塞。3、 氮氧化物对环境的污染和防治 氮肥的生产 形成硝酸型酸雨 使用清洁能源来源 金属的冶炼 危害 破坏臭氧层。 防治 汽车尾气转化 汽车等交通工具的使用 造成光化学烟雾 化肥、硝酸废气处理 其他措施。催化剂 汽车尾气（含烃类、CO、NO和NO2等）是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管装上催化转化器，使NO或NO2与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，相应的化学方程式来表示2CO+NO = 2CO2+N2 4CO+2NO2 催化剂= 4CO2+N2 制硝酸的过程中发生了下面的反应，理论上通过多次循环吸收，可使原料充分利用，并减少污染物的排放以保护环境。 2NO + O2 =2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NONO2或NO与O2以何种物质的量比通入水中能恰好被水完全吸收？ 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O =4HNO3 高温 高压催化剂 氮肥的生产和使用一、工业合成氨 N2+3H2 2NH3二、氨气1.氨的物理性质氨是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，氨液化的同时放出大量的热；液态氨汽化时要吸收周围的热量，使周围的空气迅速变冷（常用作致冷剂）。极易溶于水（体积比1：700）。氨水易挥发，氨气的水溶液具有碱性。2.氨的化学性质（1）氨气与水的反应 NH3+H2O NH3 H2O NH4+OH-实验1 NH3与HCl的反应 现象：烧杯中出现白烟。 解释：浓氨水、浓盐酸具有挥发性，NH3与HCl 结合，有固体NH4Cl生成。 （2）氨气与酸的反应NH3+HCl= NH4Cl（白烟）将实验1中浓盐酸换成浓硝酸或浓硫酸：NH3 + HNO3 = NH4NO3（白烟） 2NH3 + H2SO4 =（NH4）2 SO4三、铵盐的性质 1.受热分解 现象：加热，试管中产生白烟，试管口重新生成白色固体。 NH4Cl = NH3 + HCl NH3 + HCl = NH4Cl NH4HCO3= NH3+H2O + CO2 由上述反应式可以看出, NH4Cl 、NH4HCO3受热都能分解，都有NH3产生,但不是所有的铵盐受热分解都能产生NH3。例如NH4NO3的分解:2NH4NO3 = 2N2+O2+ 4H2O 2.与碱共热放出氨气 现象：产生有刺激性气味的气体，湿润的红色石蕊试纸变蓝。2NH4Cl+Ca(OH)2 = CaCl2+2H2O+2NH3 根据上述性质，分析讨论此性质有何应用？(1)铵根离子的检验；(2)氨气的实验室制法；（3）避免铵态氮肥与碱性肥料混合施用。 硝酸的性质一、硝酸的用途：制氮肥、塑料、炸药、硝酸盐等。二、硝酸的物理性质。硝酸是无色、有刺激气味的液体，易溶于水，低沸点（83），易挥发。常用硝酸密度为 1.503g/cm3， 浓度为69%，15.6mol/L。三、硝酸化学性质 1. 硝酸具有酸的通性：一元强酸 HNO3 = H+NO3- 久置浓硝酸为什么呈黄色？ 久置硝酸分解产生的NO2溶于溶液中,使得溶液变黄！加热或光照 2. 硝酸的不稳定性：4HNO3 = O2 +2H2O + 4NO2 硝酸应如何保存？硝酸保存在避光、低温处。 3. 硝酸具有强氧化性。 （1）能与大多数金属反应，但一般不生成氢气。 金属与浓硝酸反应一般生成NO2,与稀HNO3反应一般生成NO。实验探究1浓硝酸与铜反应 现象：铜片溶解,常温下反应剧烈；有红棕色的气体产生；溶液由无色变为蓝色。 反应的化学方程式： Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O 实验探究2稀硝酸与铜反应 现象：反应缓慢，铜片溶解；有无色的气体产生，气体接触空气时立即变成红棕色；溶液由无色变为蓝色。反应的化学方程式：3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2O3Cu8H+ 2NO3 3Cu2+2NO4H2O （2）常温下，浓硝酸使铁、铝发生“钝化”。 FeHNO3(浓) 生成致密的氧化膜（钝化） AlHNO3(浓) 生成致密的氧化膜（钝化） （3）浓硝酸能与某些非金属反应。 C + 4HNO3(浓)