高一化学必修一专题四-硫、氮和可持续发展复习提纲

第 1 页 共 9 页 专题四专题四 硫 氮和可持续发展硫 氮和可持续发展 一 含硫化合物的性质和应用 一 含硫化合物的性质和应用 1 SO2 的性质及其应用 的性质及其应用 1 物理性质 物理性质 通常为无色 有毒气体 具有刺激性气味 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 10 是严重的大气污染物 备注备注 大气污染物通常包括 SO2 CO 氮的氧化物 烃 固体颗 粒物 飘尘 等 2 化学性质 化学性质 SO2 是酸性氧化物 是酸性氧化物 还原性还原性 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 SO2 O2 2SO3 催催化化剂剂 加加热热 2 能使溴水褪色 SO2 Br2 2H2O H2SO4 2HBr 3 与 H2O2反应 SO2 H2O2 H2SO4 4 SO2在水溶液中能被 KMnO4 H Cl2 Fe3 HNO3等氧化 归纳如下 都在通常条件下进行 KMnO4 H Cl2 Fe3 Br2 H2O2 HNO3 SO2 KMnO4 H H2SO4 氧化性氧化性 SO2中 S 为 4 价 可以降低 表现出氧化性 但氧化 性很弱 SO2 2H2S 3S 2H2O 漂白性 漂白性 SO2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 常用于实验室对常用于实验室对 SO2 气体的检验气体的检验 备注 漂白原理类型备注 漂白原理类型 吸附型吸附型 活性炭漂白 活性炭吸附色素 包括胶体 强氧化型强氧化型 HClO O3 H2 Na2O2 等强 氧化剂漂白 将有色物质氧化 不可逆 化合型化合型 SO2 漂白 与有色物质化合 可逆 3 酸雨 酸雨 硫酸型酸雨 硫酸型酸雨 1 硫酸型酸雨的形成 硫酸型酸雨的形成 PH 值小于 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 硫酸型酸雨的形成途径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 SO2 O2 2SO3 SO3 H2O H2SO4 催催化化剂剂 加加热热 空气中的二氧化硫直接溶于水并生成亚硫酸 亚硫酸具有 第 2 页 共 9 页 较强的还原性 在空气中的氧气作用下生成硫酸 SO2 H2O H2SO3 2H2SO3 O2 2H2SO4 2 2 空气中二氧化硫的来源 空气中二氧化硫的来源 主要是化石燃料的燃烧 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 3 3 脱硫措施 脱硫措施 石灰石石灰石 石膏法脱硫石膏法脱硫 钙基固硫法 CaO SO2 CaSO3 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O 2CaSO3 O2 2CaSO4 氨水脱硫 氨水脱硫 SO2 2NH3 H2O NH4 2SO3 2 NH4 2SO3 O2 2 NH4 2SO4 上述方法既可除去二氧化硫 还可以得到副产品石膏 CaSO4 4 2H2O 和硫酸铵 一种化肥 2 硫酸的制备和性质 硫酸的制备和性质 1 1 硫酸的工业制法 接触法制硫酸 硫酸的工业制法 接触法制硫酸 三原料 三阶段 三反应 三设备 三三原原料料三三阶阶段段三三反反应应三三设设备备 黄黄铁铁矿矿或或S造造气气 SO2 高高温温 4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2 点点燃燃 S O2 SO2 沸沸腾腾炉炉 空空气气 SO2 接接触触氧氧化化 接接触触室室 含含热热交交换换器器 催催化化剂剂 加加热热 SO2 O2 2SO3 98 3 浓浓硫硫酸酸吸吸收收SO3吸吸收收塔塔 SO3 H2O H2SO4 热交换器的作用热交换器的作用 预热SO2和O2 降低SO3的温度 便于被吸收 98 3 浓硫酸的作用浓硫酸的作用 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 尾气中尾气中SO2的处理 的处理 用氨水处理后 再用硫酸处理 SO2 2NH3 H2O NH4 2SO3 SO2 NH3 H2O NH4HSO3 2 硫酸的物理性质 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 属于典型的难挥发性酸 密度 为 1 84g cm 3 浓硫酸难挥发 故可以制取易挥发性酸 如 加加热热 2NaCl H2SO4 Na2SO4 HCl 1 稀硫酸的化学性质稀硫酸的化学性质 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 如 Fe2O3 3H2SO4 Fe2 SO4 3 3H2O 可用于酸洗除锈 2 浓硫酸的特性 浓硫酸的特性 第 3 页 共 9 页 热点链接 热点链接 如何稀释浓如何稀释浓 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 吸水性 浓硫酸具有吸水性 通常可用作中性气体和酸性气 体的干燥剂 如 H2 O2 CO2 Cl2 HCl 等 还可以夺取结晶水 合物中的水 备注备注 浓硫酸不能干燥碱性气体 如氨气 和还原性气体 如 H2S H2 HBr 等 脱水性脱水性 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 金属金属 浓硫酸浓硫酸 硫酸盐硫酸盐 SO2 H2O 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 备注 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的分子格式比 为 1 1 随着反应进行浓硫酸变为稀硫酸后反应就停止 2 浓硫酸在一定条件下 也可以和一些非金属反应 如 C S P 等 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 H2S H2SO4 浓 S SO2 2H2O 2HI H2SO4 浓 I2 SO2 2H2O 2HBr H2SO4 浓 Br2 SO2 2H2O 5 几种重要的硫酸盐 几种重要的硫酸盐 6 浓硫酸和稀硫酸的鉴别方法 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 升温的一个是浓硫 第 4 页 共 9 页 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 硫和含硫化合物的相互转化 1 硫的存在及物理性质 硫的存在及物理性质 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 沸点 444 6 不溶于水 微溶于酒精 易溶于 CS2 2 不同价态的硫的化合物 不同价态的硫的化合物 2 价价 H2S Na2S FeS 4 价价 SO2 H2SO3 Na2SO3 6 价价 SO3 H2SO4 Na2SO4 BaSO4 CaSO4 FeSO4 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 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 KMnO4 H Cl2 B Br r2 Fe3 I I2 Br2 H2O2 HNO3 O2 S H2 C 金金属属等等 2 S 0 Cl2 B Br r2 Fe3 Br2 H2O2 HNO3 I I2 O2 C 金金属属等等 S 6 O2 H2S S 4 反应举例 反应举例 1 2 价硫到价硫到 0 价硫价硫 硫化氢不完全燃烧 点点燃燃 H2S O2 2S 2H2O 硫化氢通入卤水中 H2S X2 S 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 2NaCl S 2 0 价硫到价硫到 2 价硫价硫 与金属反应 与金属反应 S 2Na Na2S 将 S 和 Na 混合 研磨可爆炸 加加热热 Fe S FeS 2Cu S Cu2S 加加热热 S Hg HgS 在常温下进行 常用于除去撒落的汞 且汞显高价 与非金属反应 与非金属反应 加加热热 H2 S 蒸蒸汽汽 H2S 3 0 价硫到价硫到 4 价硫 价硫 点点燃燃 S O2 SO2 4 4 价硫到价硫到 0 价硫价硫 SO2 H2S 3S 2H2O 第 5 页 共 9 页 5 4 价硫到价硫到 6 价硫 价硫 SO2 O2 2SO3 催催化化剂剂 加加热热 SO2 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 价硫到价硫到 4 价硫 价硫 浓硫酸被还原 一般生成 SO2 总结 硫和含硫化合物相互转化的规律 总结 硫和含硫化合物相互转化的规律 邻位转化规律 2 价 S 0 价 S 4 价 S 6 价 S 越位转化的特例 点点燃燃 H2S O2 2SO2 2H2O 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 归中反应规律 加加热热 S 2 H2SO4 浓浓 3 SO2 2H2O 4 含硫化合物间通过非氧化还原反应相互转化 含硫化合物间通过非氧化还原反应相互转化 FeS H2SO4 稀 FeSO4 H2S FeS 2H Fe2 H2S 实验室制备 H2S 气体 采用固 液反应不加热制气体装置或启普 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 S 2NaOH2NaOH Na Na2S S 2H2O 实验室中常用 NaOH 溶液吸收多余的 H2S S 气体 防止空气污染 气体 防止空气污染 Na2SO3 H2SO4 浓 Na2SO4 SO2 H2O O 实验室或工业上制取SO2的原理 Na2SO3 H2SO4 稀 Na2SO4 SO2 H2O O 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 二 生产生活中的含氮化合物 1 氮氧化物的产生及转化 氮氧化物的产生及转化 1 氮气 氮气 存在存在 氮气约占空气总体积的 78 物理性质物理性质 纯净的氮气是无色无味的气体 密度比空气稍小 难 溶于水 化学性质化学性质 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 放放电电 N2 O2 2NO N2 3H2 2NH3 N2 3Mg Mg3N2 高高温温高高压压 点点燃燃 催催化化剂剂 所以雷雨会生成 NO 第 6 页 共 9 页 氮气主要有以下三方面的应用 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 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 NO2 红棕色的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 2HNO3 NO 2 NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2O NO2 2KI I2 2KNO2 能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 2NO2 N2O4 NO2和 N2O4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 硝酸型酸雨 形成原理形成原理 3 NO2 H2O 2HNO3 NO NO NO2 H2O 2HNO2 主要来源主要来源 氮肥的生产 金属冶炼 汽车尾气等 防治措施 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 CO2 2NO 2CO N2 2CO2 催催化化剂剂 2 对生产氮肥 硝酸的工厂尾气处理 2 NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2O NO NO2 2NaOH 2 NaNO2 H2O 2 氮肥的生产和使用 氮肥的生产和使用 1 氨气的物理性质 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 液化时放出大量的热 液态氨汽化时吸收大量的 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 氨气的化学性质 与水反应 与水反应 NH3 H2ONH3 H2ONH4 OH 喷泉实验 在干燥的烧瓶内充满氨气 塞上待遇玻璃管和胶头滴管 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 与酸反应与酸反应 NH3 HCl NH4Cl 产生白烟 是 NH4Cl 固体小 颗粒 这可以检验氨气的存在 2NH3 H2SO4 NH4 2SO4 具有还原性 具有还原性 制备硝酸 第 7 页 共 9 页 2 NH3 3Cl2 N2 6HCl NH3少量 8 NH3 3Cl2 N2 6 NH4Cl NH3过量 4 NH3 6NO 5 N2 6H2O 催催化化剂剂 2NH3 3CuO N2 3Cu 3H2O 3 氨水的成分及性质 氨水的成分及性质 氨水所含的微粒有 H2O NH3 NH3 H2O 以及少量的 NH3 H2O 电离出的 NH4 和 OH 少量水电离出的 H 和 OH 氨水易挥发逸出氨气 可用于检验浓盐酸 浓硝酸等挥发性酸 反应是形成白烟 4 NH3的制备 的制备 工业上合成氨工业上合成氨 实验室制取氨气实验室制取氨气 2NH4Cl Ca OH 2 CaCl2 2NH3 2H2O 化学药品 化学药品 氯化铵晶体 熟石灰固体 集气方法 集气方法 向下排空气法 验满 验满 1 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 试纸变蓝 2 将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口 产生白烟 干燥方法 干燥方法 可用碱石灰碱石灰 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 铵盐 物理性质 物理性质 易溶于水 大多数是无色晶体 化学性质 化学性质 A 铵盐受热易分解为氨气和对应的酸 故应保存 铵盐受热易分解为氨气和对应的酸 故应保存 在阴凉处 在阴凉处 1 若该酸不稳定 则继续分解 如 NH4Cl 固固 NH3 气气 HCl 气气 NH4Cl 固固 冷冷却却 该反应式可用于该反应式可用于 NH4Cl 的提纯的提纯 NH4 2CO3 2NH3 CO2 H2O 2 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 NH4NO3 受热分解较复杂 NH4NO3 N2O 2H2O 2NH4NO3 2N2 O2 4H2O NH4 2SO42NH3 H2SO4 B 铵盐与碱反应放出氨气 可利用该性质检验铵根离子 铵盐与碱反应放出氨气 可利用该性质检验铵根离子 NH4 的存在 的存在 第 8 页 共 9 页 2NH4Cl Ca OH 2 CaCl2 2NH3 2H2O NH4Cl NaOH NH3 NaCl H2O 铵盐属于铵态氮肥 在施用铵态氮肥时 要避免与碱性肥料 混合施用 NH4 的检验 的检验 1 NaOH 溶液法 待检物为固体液体均可 溶液法 待检物为固体液体均可 取少量待检样品配成水溶液 向其中加入足量 NaO