5.1从黑火药到酸雨上课.ppt

1 从黑火药到酸雨 5 1 除夕爆竹烟火话硫磺 古代炼丹 问题 你能写出黑火药反应的化学方程式吗 黑火药黑火药是我国古代四大发明之一 它是用硝酸钾 木炭粉和硫磺粉混合而制成的 硝酸钾分解放出的氧气 使木炭和硫磺剧烈燃烧 瞬间产生大量的热和氮气 二氧化碳等气体 由于体积急剧膨胀 压力猛烈增大 于是发生了爆炸 据测 大约每4g黑火药着火燃烧时 可以产生280L气体 体积可膨胀近万倍 由于爆炸时有K2S固体产生 往往有很多浓烟冒出 因此得名黑火药 大约在一 两千年前 这个在常温下呈黄色的固体 就活跃在炼丹家的炼丹炉里 炼丹家惊异地发现 硫不但能和铜 铁发生化学反应 而且居然还能把那神奇的水银制服 所以很受器重 用它来作为制造长生不老的仙丹妙药的原料和点石成金的药物 在中国 炼丹家抱着幻想在深山古洞里探索 没有制造出长生不老的仙丹 也没能点石成金 但是却摸到了一些硫的脾气秉性 并把他们观察的结果写入史册 在世界炼丹术的最古老的著作 写于一千七 八百年前的 周易参同契 里 记载了硫与汞化合生成不挥发的硫化汞的现象 汉代的 神农本草经 中 也把硫黄列入重要药材 6 一 自然界的硫 1 硫元素的存在形态 游离态 单质 天然硫 火山口附近或地壳岩层里 硫磺晶体 同素异形体单质硫有多种同素异形体 最常见的是斜方硫和单斜硫 硫单质 10 一 自然界的硫 1 硫元素的存在形态 化合态 主要有硫化物 硫酸盐 煤 石油和蛋白质里都含有少量的硫 石膏 黄铜矿CuFeS2 黄铁矿FeS2 硫元素在地壳中含量不高但分布很广 12 自然界中不同价态硫元素间的转化 火山爆发 地下 雄黄As4S4雌黄As2S3辰砂 2 物理性质 通常是淡黄色的晶体 俗称硫磺 质脆 容易研成粉末 不溶于水 微溶于酒精 容易溶于二硫化碳 硫的熔点是112 8 沸点是444 6 单质硫是由分子构成的 斜方硫 单斜硫等 同素异形体 15 二 硫的化学性质 1 硫的原子结构示意图和电子式 16 二 硫的化学性质 2 从元素化合价的角度 预测硫单质可能具有什么化学性质 2 4 6 既有氧化性又有还原性 硫与氧气的反应 取少量的硫粉放入燃烧匙中 将燃烧匙放在酒精灯上加热至硫粉呈熔化状态后 迅速伸入底部有少量水的盛满氧气的集气瓶中 实验现象 1 空气中 淡蓝色火焰 纯氧中 产生明亮的蓝紫色火焰 2 生成一种有刺激性气味的气体 还原剂 1 与非金属反应 氧化剂 实验将铁粉与硫粉的混合物平铺在一石棉网上 用一根加热后的玻璃棒去引燃药品的一端 现象 剧烈反应 反应物保持红热状态 放出大量热 生成黑褐色的硫化亚铁 注意 生成硫化亚铁FeS 铁为 2价 不生成硫化铁Fe2S3 反应放出的热能使反应继续进行 探究硫粉和铁粉的反应 实验给盛着硫粉的大试管加热到硫沸腾产生蒸气时 用坩埚钳夹住一束擦亮的细铜丝伸入管口 现象 铜丝在硫蒸气中燃烧发红 变成黑色物质 注意 生成硫化亚铜Cu2S 铜为 1价 探究硫粉和铜粉粉的反应 实验在研钵中研磨钠与硫粉的混合物 硫与钠的反应 现象 燃烧 火星四射并爆炸 22 想一想 硫能与大多数金属反应 请写出硫粉与铝 汞等反应的化学方程式 可以用硫粉来处理散落的汞滴 提问 硫与金属反应体现硫的什么性质 当硫与变价金属如铁 铜反应时有何特点 硫和氯气都能分别与铜 铁反应 试比较反应有何异同 生成低价的金属硫化物 生成高价的金属氯化物 结论 氯气的氧化性比硫强 S具有弱的氧化性 只能将变价金属氧化为低价 24 知识 整合 S 0 中间价态 硫与其它物质的反应 黑火药的成份是硝酸钾 硫黄 木炭 燃烧时发生如下反应 1 某同学取了一只试管准备做实验 发现里面沾了一些硫磺 便利用如下的反应原理进行清洗 3S 6NaOH2Na2S Na2SO3 3H2O那么洗涤硫的过程中硫表现了什么性质 既表现氧化性又表现还原性 即学即用 2 根据所学知识如何清洗沾有硫磺的试管 黑火药 标明上述方程式中电子转移的方向和数目 得到10e 得到2e 失去12e 硫的非金属性比氧和氯都弱 1 从原子结构上比较氧 硫 氯三种元素的原子结构示意图分别为 硫原子比氧原子多1个电子层 Cl原子与硫原子电子层数相同 但Cl原子最外电子层上比氧原子多1个电子 其原子半径的大小为S 0 S Cl 因此氧原子和氯原子得电子能力都大于硫 即氧和氯的氧化性都比硫强 也就是说 硫的非金属性比氧和氯都弱 三 硫的用途 2 制造火药 烟花爆竹 3 轮胎 胶管等橡胶制品 4 制造硫酸 化肥 火柴 杀虫剂等 32 硫的用途 制造硫酸硫化橡胶 农药 石灰硫黄合剂 黑火药焰火火柴 医药 硫黄软膏 1 下列说法正确的是 A 硫是一种淡黄色能溶解于水的固体 B 硫在自然界中仅以化合态存在 C 硫与铁反应生成硫化亚铁 硫在空气中燃烧产物是二氧化硫 在纯氧中燃烧的产物是三氧化硫 知识巩固 C 2 下列物质中 能在自然界中长期存在的是 A SB NaC FeS2D Cl2 AC 3 下列物质中 能通过单质间的化合物直接得到的是 A CuSB FeCl2C FeSD Cu2S CD 引入 据文汇报报道硫化氢中毒已成为本市严重危害劳动者生命健康的主要职业中毒事件 仅2005年上海市已发生硫化氢中毒事故7起 19名中毒者中有10人死亡 而在过去的7年间 本市平均每年发生硫化氢中毒事故3 4起 二 令人生厌的硫化氢 1 硫化氢的物理性质 无色有臭鸡蛋气味的气体 密度比空气略大 能溶于水 常温常压下1 2 6 标准状况下硫化氢的密度 34g 22 4L 1 52g L 剧毒 头痛 头晕 恶心 昏迷 死亡 是一种大气污染物 在制取和使用硫化氢时 必须在密闭系统或通风橱中进行 二 硫化氢 H2S 无色 有臭鸡蛋气味 有毒气体 能溶于水 水溶液叫氢硫酸 空气中含0 1 就会感到头疼 大量吸入会昏迷或死亡 思考 氢硫酸是一弱酸 能跟哪些物质发生化学反应 常温下 溶解2 6体积H2S 1体积水 在制取和使用硫化氢时 必须在密闭系统或通风橱中进行 剧毒 2 硫化氢的化学性质 氢硫酸是硫化氢的水溶液 是一种易挥发的二元弱酸 使紫色石蕊试液变红 具有还原性 注意 氢硫酸用时现制 不能长期存放 可燃性 不完全燃烧 完全燃烧 淡蓝色火焰 不稳定性 在H2S中S处于最低价 在化学变化中容易失去电子变成单质硫或硫的高价化合物 所以H2S具有强还原性 能与多种氧化剂发生反应 H2S电离出的氢离子和其他酸一样具有弱氧化性 H2S ZnZnS H2 小结 n H2S n O2 2 1 氧化产物是S n H2S n O2 2 3 氧化产物是SO2 氧化产物是S和SO2 2 3 n H2S n O2 2 1 常见硫化物的溶解性 能溶于水 能溶于酸 Na2S K2S NH4 2S 不溶于水 能溶于酸 FeS ZnS 不溶于水 不溶于酸 CuS PbS Ag2S HgS 3 硫化氢的实验室制取 原理 FeS H2SO4 FeSO4 H2S 请依据硫化氢气体实验室制法的原理 结合所学的硫化氢气体性质的知识 设计该气体的发生 净化 收集 检验及尾气处理的装置 能否用浓硫酸制取硫化氢 用浓盐酸制取硫化氢好不好 实验室除稀硫酸外还能使用哪些酸 实验室如何除去二氧化碳气体中混有的硫化氢气体 气体收集装置 气体发生装置 尾气吸收装置 弱酸强弱顺序 亚硫磷酸氢氟酸亚硝甲酸冰醋酸碳酸氢硫氢氰酸 2 8克铁粉和1 28克硫粉混合均匀后加热 充分反应后将剩余固体冷却后放入足量稀硫酸中 求标况下可产生气体多少升 在20 时一刚性容器内部有一不漏气且可滑动的活塞将容器分隔成左 右室两室 左室充入N2 右室充入H2S和O2 活塞正好停留离左端1 4处 如右图a 然后点燃H2S和O2 反应完毕恢复至原来温度 活塞恰好停在中间 如右图b 水蒸气的体积可忽略 则反应前H2S和O2的体积比可能是A 1 1B 4 5C 5 4D 7 2 BD 将一定量铁粉和硫粉的混合物共热 充分反应后冷却 加入足量稀盐酸 得到标准状况下气体11 2L 则原混合物可能的组成是 An Fe n S 总质量 44克Cn Fe n S 总质量 44克Dn Fe n S 总质量 44克 D 48 2 酸雨的成分 三 全球性的环境问题 酸雨 49 酸雨污染造成的经济损失 我国是全球三大酸雨区之一 每吨二氧化硫的经济损失约合7915元 这一估算没有考虑对水体以及对材料 建筑物腐蚀的影响 因此所得的结果仍是偏低的 酸雨 acidrain 是指PH值小于5 60的酸性降水 雨水被大气中存在的酸性气体污染 pH小于5 60的酸性降水叫酸雨 酸雨的形成化石燃料燃烧产生的SO 和NOx等气体经过复杂的物理化学过程形成硫酸和硝酸 形成酸雨或者酸雪 酸雨的形成 石油 煤 酸雨 燃烧 CO2SO2 SO3 雨水 霜 雹 露等 53 3 酸雨的形成 主要途径 酸雨的危害 1 影响水质 导致鱼类难以生存 水生生物的难以繁殖2 土壤酸化 肥力下降 农作物和树木遭到破坏3 建筑物 桥梁 文物 古迹被毁 对水生系统的危害酸雨会导致水体的酸化影响水生物的生长繁殖 加之湖河底泥中有毒重金属遇酸溶解 更加速了水生生物群的死亡 酸雨会损伤植物的叶片 导致其脱落枯死 酸雨的淋洗会导致土壤中钙 镁 钾等营养元素的流失 使土壤贫瘠化 酸雨能使非金属建筑材料 混凝土 砂浆和灰砂砖 表面硬化水泥溶解 出现空洞和裂缝 导致强度降低 从而建筑物损坏 举世闻名的乐山大佛目前正经受着酸雨的侵蚀 由于大佛本身岩石比较疏松 再加上处于酸雨去 使得侵蚀速度大大加快 给文物保护工作带来了极大的困难 科学家曾收集许多被酸雨毁害的石灰石和大理石建筑材料 分析发现该样品的碳酸盐的颗粒中总是嵌入硫酸钙晶体 硫从哪里来 认定与酸雨有关 沙浆混凝土墙面经酸雨侵蚀后 出现 白霜 经分析此种白霜就是石膏 硫酸钙 重庆市1956年建成的重庆体育馆水泥栏杆 由于酸雨腐蚀 石子外露 深达1厘米之多 按时间估计 平均每年浸蚀0 4毫米 十分惊人 这种水泥栏柱石子外露现象 在路旁电线杆上也每每发生 除了影响材料强度之外 尚影响市容观瞻 如何防治 1 开发新能源 如氢能 太阳能 水能 潮汐能 地热能等2 使用燃煤脱硫技术 减少二氧化硫排放3 工业生产排放气体处理后再排放4 少开车 多乘坐公共交通工具出行5 使用天然气等较清洁能源 少用煤 爱护我们的家园 1972年6月5日 具有历史意义的人类环境会议在瑞典首都斯德哥尔摩召开 通过了著名的 人类环境宣言 并确定每年6月5日为 世界环境日 从1974年起 每年联合国环境规划署确定一个主题 开展 世界环境日 活动 其中1983的主题是防治酸雨 保护环境 还地球一片绿色 气体无色有刺激性有毒 10 比空气大易溶于水 在常温 常压下 1体积水大约能溶解40体积的SO2 状态 颜色 气味 毒性 沸点 密度 溶解度 一 物理性质 三 二氧化硫的性质 SO2与H2O的反应 实验现象 试管中的水面上升 滴入紫色石蕊试液后 溶液变红 实验结论 SO2溶于水后形成的溶液显酸性 反应方程式 1 具有酸性氧化物的通性 H2SO3是一种二元酸 与碱反应时 NaOH比较少 生成NaHSO3 NaOH比较多 生成Na2SO3 酸性 H2SO3 中强酸 H2CO3 弱酸 思考 怎样除去CO2中的SO2 结论 SO2是亚硫酸的酸酐 n SO2 n NaOH 1 2SO2 2NaOH Na2SO3 H2On SO2 n NaOH 1 1SO2 NaOH NaHSO3 2 能与碱反应生成盐和水 SO2 2Ca OH 2 CaSO3 H2OCaSO3 SO2 H2O Ca HSO3 2 CO2 2Ca OH 2 CaCO3 H2OCaCO3 CO2 H2O Ca HCO3 2 思考 SO2能与氢氧化钙反应吗 思考 能用澄清石灰水来鉴别二氧化硫和二氧化碳吗 不能 3 跟碱性氧化物的反应 SO2 Na2O Na2SO3SO2 CaO CaSO3 钙基固硫 实验室制取SO2时 常选择碱液吸收尾气 防止空气污染 2 SO2的氧化还原反应 弱氧化性 SO2 2H2S 3S 2H2O 较强还原性 SO2 X2 2H2O H2SO4 2HX 5SO2 2KMnO4 2H2O K2SO4 2MnSO4 2H2SO4 此方程式不作要求 思考 能否与氯水 溴水 KMnO4等反应 SO2还可使酸性KMnO4溶液褪色 3 SO2的漂白性 特殊化学性质 SO2能与有色色素结合成不稳定的无色物质而具有漂白性 它可以用来漂白纸浆 毛 丝 草编制品等 受热或长期放置颜色会恢复 吸附有色色素 将有色的色素氧化为稳定的无色物质 与色素结合成不稳定的无色物质 物理变化 化学变化 加热后溶液颜色的变化 1 二氧化碳通入紫色石蕊溶液 颜色 加热后 颜色 2 氨气通入无色酚酞溶液 颜色加热后 颜色 3 二氧化硫通入品红溶液 颜色 加热后 颜色 4 氯气通入品红溶液 颜色 加热后 颜色 北方市场上 经常见有外面非常白而里面却是黄的馒头和粉丝 里外不一样 它的做法是在一个封闭的容器中先放入馒头或粉丝 再放入燃烧着的硫后熏一下而得到的 您能否马上就食用或用来做菜 思考一下 为什么长时间放置的报纸和草帽会变黄 4 二氧化硫的制法 Na2SO3 H2SO4 Na2SO4 H2O SO2 实验室制法 工业制法 化学性质视频 小结 SO2与CO2 1 CO2中如何证明含SO22 SO2中如何证明含CO23 如何除去CO2中 SO2 4 如何除去SO2中 CO2 C 2H2SO4 浓 CO2 2H20 2SO2 已知上述反应 请设计实验装置 证明生成物 1 下列试剂能否用来鉴别CO2和SO2两瓶气体 为什么 A 品红溶液B 澄清的石灰水C 氯化钙溶液D 紫色石蕊试液E 氯化钡和氯水的混合溶液 2 能吸收SO2气体但没有沉淀产生的溶液是A Ba OH 2B NaOHC Na2CO3D NaHSO3 B NaOH C Na2CO3 AE 3 SO2既具有氧化性又具有还原性 请你判断能否用浓硫酸来干燥SO2 说明你的理由 浓硫酸具强氧化性 能 因为硫元素在 4和 6价之间无其它的化合价 因此这两者之间不能发生氧化还原反应 即含同种元素两种物质间若不存在中间价态时 它们就不能发生氧化还原反应 提示 SO2 Cl2 2H2O H2SO4 2HCl 思考 氯水和SO2都具有漂白作用 则将1molSO2通入含1molCl2的氯水中 所得溶液的漂白作用加强吗 此外 二氧化硫还能够杀灭霉菌和细菌 可以用作食物和干果的防腐剂 不能 练习 lL0 1mol L的NaOH溶液吸收0 08molSO2 求所得溶液中溶质的成分及物质的量 x 设生成的NaHSO3及Na2SO3的物质的量分别为x y x NaOH SO2 NaHSO3 2NaOH SO2 Na2SO3 H2O y y x 2y 0 1 1 x y 0 08 x 0 06mol y 0 02mol 答 NaHSO3的物质的量为0 06mol Na2SO3的物质的量为0 02mol x 2y 解法一 练习 lL0 1mol L的NaOH溶液吸收0 08molSO2 求所得溶液中溶质的成分及物质的量 NaOH SO2 NaHSO3 2NaOH SO2 Na2SO3 H2O 列比例 可求得NaHSO3的物质的量为0 06mol Na2SO3的物质的量为0 02mol 解法二 由题意 知