化学：第3章 自然界中的元素 知识点总结（鲁科版必修1）.doc

第3章 自然界中的元素第1节 碳的多样性1 碳单质的多样性1同素异形体（1）同素异形体的概念：由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体。（2）常见的同素异形体：碳：金刚石、石墨、C60；氧：氧气、臭氧（O3）。【领悟整合】由于同素异形体由同种元素构成，所以同素异形体往往具有相似的化学性质；但由于组成同素异形体各种单质的原子间连接的方式不同（即结构不同），因此同素异形体的物理性质往往有很大差别。2金刚石、石墨、C60（1）结构金刚石：每个碳原子与另外4个碳原子以一种较强的相互作用相连接，形成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构。石墨：石墨晶体是层状结构。在同一层内，碳原子排列成正六边形(碳原子位于正六边形的顶点上)，一个个正六边形排列成平面网状结构，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相连。在同一层内，相邻的碳原子以较强的相互作用相结合，但层与层之间以一种较弱的相互作用相结合。C60：C60分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球，由12个正五边形和20个正六边形组成。分子内部，碳原子间以较强的相互作用结合，但分子间的相互作用较弱。（2）性质同素异形体金刚石石墨C60主要物理性质硬度大、熔沸点高硬度小、熔沸点高，易导电硬度小、熔沸点低主要化学性质相似，如在一定条件下都可与氧气反应，生成CO2【知识链接】 昂贵的实验：1797年英国化学家钱南为了测出金刚石的成分，做了一个非常昂贵的实验。他将金刚石放在密闭的、充满氧气的箱子里进行燃烧（箱子是纯金制的），结果却令人非常意外-子里的气体成分竟然是二氧化碳。 碳-60家族：这一类物质的分子式可以表示为Cn，n为28到540之间的整数值，有C50、C60、C70、C84、C240等，科学家预言C540有可能实现室温超导；也有设想将某些药物置入C60球体空腔内，成为缓释型的药物。碳-60家族已经广泛地影响到物理、化学、材料科学、生命及医药科学各领域。碳纳米管：碳纳米管可分单层及多层的碳纳米管，它是由单层或多层同心轴石墨层卷曲而成的中空碳管。碳纳米管非常微小，5万个并排起来才有人的一根头发丝宽。利用碳纳米管可以制成高强度碳纤维材料和复合材料，如其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6，被科学家称为未来的“超级纤维”。 碳纳米管在航天、电子、储氢等诸多领域有广泛的应用前景。2 广泛存在的含碳化合物1常见的含碳化合物（1）有机化合物：如蛋白质、淀粉、油脂、以及石油、液化气、天然气等的主要成分；（2）无机化合物：CO、CO2、H2CO3、碳酸钠、碳酸氢钠、大理石、方解石、白云石、菱锌矿、菱镁矿、菱铁矿等。2碳酸钠和碳酸氢钠（1）碳酸钠和碳酸氢钠的比较化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打色态白色粉末细小白色晶体溶解性易溶于水较易溶于水(溶解度较Na2CO3小)热稳定性不易分解受热易分解2NaHCO3Na2CO3CO2H2O与HCl反应Na2CO32HClCO2H2O(较快)NaHCO3HClCO2H2O(剧烈)与NaOH反应不反应HCO3-OHCO32-H2O与CO2反应Na2CO3CO2H2O2NaHCO3不反应用途用于玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业；洗涤剂发酵剂、灭火器，医疗上用于治胃酸过多（2）碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法热稳定性不同。分别加热少量固体，若发生分解反应，将产生的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊的原试剂是NaHCO3，另一个为Na2CO3。和酸反应生成气体的速率不同。分别取一定量的固体，加入等浓度等体积的盐酸，反应快、产生气体相应多的为碳酸氢钠，另一个为碳酸钠。阴离子不同。分别取其稀溶液，滴加氯化钡稀溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的原试剂为碳酸钠，另一个为碳酸氢钠（特别注意：该方法必须取极稀溶液）。（3）Na2CO3和NaHCO3在一定条件下的相互转化：溶液中：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O， Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3固体中：NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O，2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O【品思感悟】Na2CO3与盐酸反应是分步进行的：Na2CO3HClNaHCO3NaCl， NaHCO3HClCO2H2O（1）由于NaHCO3跟HCl反应一步完成，所以NaHCO3跟HCl反应比Na2CO3跟HCl反应放出CO2的速率快。（2）当Na2CO3溶液与稀盐酸反应时，加入试剂的次序不同，产生的现象不同若往碳酸钠溶液中滴加盐酸，由于碳酸钠的量多，而加入的酸（氢离子）少，第二步反应尚未进行，产生的气体较少（有可能在滴加的局部范围内完成二步反应，看到有气体产生）。滴加一定量以后，溶液已转化为碳酸氢钠溶液，再加入盐酸，很快反应产生气体，量也较多若将碳酸钠溶液滴加到盐酸中，则情况大不一样，试管中酸充足过量，滴入碳酸钠溶液很快完成上述二步反应，因此很容易观察到气体产生。利用上述现象，可以不用任何试剂鉴别二者。3碳及其化合物间的转化1自然界中碳及其化合物的转化（1）碳及其化合物在自然界中的转化示意图（2）模拟溶洞的形成溶洞的形成原理石灰岩的主要成分是碳酸钙。碳酸钙遇到溶有二氧化碳的水时，会慢慢变成可溶于水的碳酸氢钙Ca(HCO3)2。当受热或压强突然变小时，水中碳酸氢钙会分解，重新变成碳酸钙沉积下来。在自然界里不断发生上述反应，石灰岩逐渐变成碳酸氢钙而溶解掉，形成溶洞；碳酸氢钙不断分解，生成的碳酸钙逐渐沉积，形成千姿百态的钟乳石、石笋和石柱。实验报告：实验目的：探究溶洞的形成原理实验准备：将CO2通入澄清石灰水中，得到CaCO3白色沉淀，备用。实验方案及实验记录：实验步骤实验现象化学方程式向得到的悬浊液中继续通入足量的CO2气体CaCO3白色沉淀逐渐溶解CaCO3CO2+H2OCa(HCO3)2 将所得溶液小心加热溶液重新变浑浊并冒出气泡Ca(HCO3)2CaCO3CO2+H2O【梳理总结】自然界在永不停息的进行着碳的转化，这种转化形式多种多样，速度也有快有慢，总体上处于平衡状态。但是，由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气，破坏了这种平衡，造成了“温室效应”。2生产和生活中碳及其化合物间的转化（1）高炉炼铁原料：焦炭、铁矿石；高炉煤气的主要成分：CO、CO2、Fe2O3、N2等；CO生成的化学方程式： CO2CO2；C CO2 2CO还原铁的氧化物的化学方程式：Fe2O3 3CO2 Fe 3CO2（2）木炭燃烧：CO2 CO2 2CO22CO 2COO22CO2 CCO2 2CO生成水煤气的化学方程式为：CH2OCOH2【联想发散】碳作还原剂的特殊性碳作还原剂，温度越高，还原性越强，在反应中碳的氧化产物可以是CO2和CO。当温度较低时（理论上小于710），碳倾向生成稳定的CO2（如：实验室用C还原CuO），一般温度超过1000，只要有固态碳存在，生成的气体是CO而CO作还原剂，温度越低还原性越强，如CO只有在低于600时，才能还原FeO，所以在高炉中主要的出铁反应是在炉体上部（低温区）发生的。（3）水垢的形成：有关化学方程式为：Ca(HCO3)2CaCO3 CO2H2O如何除去水壶中的水垢？加入醋酸，可以将CaCO3物质等溶解。（4）无机化合物与有机化合物间的转化1828年，德国化学家维勒用无机物氰酸铵合成出有机化合物尿素，打破了无机物和有机物之间的界限。碳及其化合物的转化，对人的生活、生产来说意义重大。第2节 氮的循环1 氮在自然界中的循环1自然界中氮元素循环示意图2主要形式（1）游离态化合态是豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮化合物；放电条件下，与氧气结合为氮氧化合物，并随降水进入水体中；合成氨工厂、汽车发动机都可以将一部分氮气转化成化合态。（2）化合态游离态：硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气。（3）化合态化合态：化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的氮氧化合物通过大气进入陆地和海洋，进入氮循环。【领悟整合】氮是维持高等动植物生命活动的必须元素，因此，氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面。人类活动也在逐渐的影响到氮循环。所以，认识氮的循环，就把我们将要学习的物质置于“氮的循环”这个大的背景下，将会更有利于同学们掌握氮及其化合物的性质。3氮气与氮的固定（1）氮气的物理性质：无色无味气体，难溶于水，与空气密度相近。（2）氮气的化学性质：【知识链接】氮气属于双原子分子，两个氮原子之间的作用非常强。因此，氮气分子稳定，化学性质不活泼，但要注意，N2一旦吸收能量变为N原子则性质较活泼。在高温或放电时可与某些物质反应，N表现为既有氧化性，又有还原性。与O2的反应在放电条件下，氮气跟氧气能直接化合生成无色的一氧化氮（NO）。反应式为：N2+O2 2NO说明：在雷雨天气，汽车的发动机中均可以发生该反应。在该反应中，N2表现出还原性。与H2反应N2+3H22NH3说明：a 该反应是工业上合成氨的反应原理，具有非常重要的现实意义。在该反应中，N2表现出氧化性。b在氮气跟氢气反应生成氨的同时，氨气也在分解生成氮和氢气。像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“”代替“”。（3）氮的固定 定义：将空气中游离的氮转变成氮的化合物的方法叫做氮的固定。 分类： 氮的固定 自然固氮 人工固氮 高能固氮（闪电，约占10%） 生物固氮（约占90%） 合成氨 仿生固氮 （3）NO和NO2物质NONO2颜色无色红棕色毒性剧毒剧毒溶解性不溶解与水反应气味无味刺激性气味转化2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO【联想发散】氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析：NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时，可根据反应：3NO2H2O2HNO3NO，利用气体体积的变化差值进行计算。NO2和O2的混合气体溶于水时，根据反应：4NO2O22H2O4HNO3当V(NO2)V(O2)4：1时，恰好反应，无剩余气体；当V(NO2)V(O2)4：1时，剩余氧气；当V(NO2)V(O2)4：1时，NO2过量，剩余气体为NO，且体积为过量NO2体积的1/3。NO和O2同时通入水中时，此时的反应为：4NO3O22H2O4HNO3当V(NO) V(O2) 4：3时，恰好反应，无剩余气体；当V(NO2)V(O2)4：3时，剩余氧气；当V(NO2)V(O2)4：3时，剩余NO。2 氨与铵态氮肥1氨（1）物理性质：无色、有刺激性气味比空气轻；极易溶于水，在常温、常压下1体积水能溶解约700体积氨气。（2）化学性质：碱性：氨与水、酸反应时显碱性与水反应：NH3H2O NH3H2ONH4+OH与酸反应：NH3HClNH4Cl说明：a氨溶于水，大部分与水结合成一水合氨（NH3H2O），一水合氨少部分电离，因此，氨水显弱碱性。氨气是中学阶段唯一的一种碱性气体，利用这一点，可以检验NH3。b NH3与其它酸也能反应生成相应的铵盐。其中，NH3与盐酸这样的易挥发性酸反应时会有白烟（铵盐固体的小颗粒）生成。利用这个现象，在某些场合也可以检验NH3。还原性：氨的催化氧化反应4NH35O24NO6H2O说明：a 该反应是工业上生产硝酸的一个基础反应。b NH3中的氮元素的价态为-3价，因此，NH3不仅能被催化氧化生成NO，在纯氧中燃烧能生成N2。在一定条件下，NH3还能被Cl2、CuO等氧化。【辨析比较】 液氨和氨水液氨是氨气加压或降温得到的液态氨，是纯净物，即液氨由氨分子组成的液体。氨水的主要成分是NH3H2O在氨水中以分子状态存在的粒子有：NH3、H2O、NH3H2O；以离子状态存在的粒子主要有：NH4+、H、OH，极少量的是H。所以氨水是混合物。2铵盐【观察思考】操作现象结论将氯化铵固体在试管中加热在试管上端内壁上有白色固体附着。受热时，氯化铵分解，生成氨气和氯化氢，冷却时，两者又重新结合，生成氯化铵将碳酸氢铵固体在试管中加热，将生成的气体通入澄清石灰水中澄清石灰水变浑浊碳酸氢铵分解，生成了CO2在试管中加入少量氯化铵固体，再滴加适量稀氢氧化钠溶液，加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒上靠近试管加热后试管中有气体产生，并可闻到刺激性的气味。同时还看到，湿润的红色石蕊试纸变蓝。产生了氨气根据以上的观察与思考，我们可以铵盐具有以下性质：（1）铵盐受热分解NH4ClNH3HClNH4HCO3NH3CO2H2O（2）铵盐与碱反应NH4ClNaOHNaClNH3H2O(NH4)2SO4Ca(OH)2CaSO42NH32H2O【梳理总结】由铵离子和酸根离子构成的化合物叫铵盐，所有的铵盐都是晶体，都能溶于水。受热均易发生分解，分解产物一般为NH3和相应的酸（或酸的分解产物）。但也有例外，例如5NH4NO34N22HNO39H2O，且NH4NO3在不同温度条件下分解产物不同。铵盐与碱共热都能产生氨气，这是铵盐的共同性质。因此，铵态氮肥不宜和碱性物质混合施用，同时，利用这个性质可以检验铵离子，也可以在实验室中制备氨气。（3）氨的实验室制取药品：NH4Cl、消石灰反应原理：2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O装置：与制氧气相同收集：向下排空气法。验满：用湿润的红色石蕊试纸或沾有浓盐酸的玻璃棒。防止多余氨气污染空气的方法：收集NH3后的导管口处塞一团湿棉花或用稀H2SO4浸湿的棉花。干燥：NH3通过盛有碱石灰的干燥管。实验室制取氨的其它方法：加热浓氨水、氧化钙与浓氨水反应等。3 硝酸及其应用【温故知新】硝酸具有酸的通性使指示剂变色：例如：稀HNO3使紫色石蕊溶液变红。与碱反应：如HNO3NaOHNaNO3H2O与碱性氧化物反应：如2HNO3CaOCa(NO3)22H2O与弱酸盐反应：如2HNO3Na2CO32NaNO3CO2H2O与金属反应：由于硝酸具有强氧化性，因此，与酸反应时一般不产生H2。硝酸除了具有酸的通性以外，还具有以下特性：1硝酸的物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味、易挥发、密度大于水。2硝酸的不稳定性：硝酸见光或受热易分解。4HNO34NO2O22H2O说明：硝酸越浓，越容易分解。长期存放的浓HNO3呈黄色，这是由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸的缘故。也正因为硝酸见光或受热易分解，一般将它保存在棕色瓶里，放置在阴凉处。3硝酸的强氧化性：硝酸具有强的氧化性，是因为硝酸分子里氮呈5价。（1）与金属反应：HNO3几乎能与所有的金属（除金、铂、钛以外）发生氧化还原反应。Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2O说明：硝酸与不活泼金属反应时，浓硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO。【交流研讨】常温下为什么可以用铝槽车或铁罐运输浓硝酸铝、铁等金属可以在冷的浓硝酸中发生钝化现象，浓HNO3会把铝或铁的表面氧化，形成一层薄而致密的氧化膜，阻止了反应的进一步发生遇热时，该氧化膜会被破坏因此常温下铝、铁制品可以盛放冷的浓HNO3铜与浓HNO3反应时，放出NO2气体，与稀HNO3反应时，放出NO气体。能否由此说明稀HNO3比浓HNO3的氧化能力更强？硝酸与金属反应时，硝酸被还原的程度取决于硝酸的浓度和还原剂的强弱。对于同一种还原剂来说，硝酸越稀被还原的程度越大因为当HNO3的浓度在8 molL1以上时，HNO3氧化性很强，在此过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在，继续被氧化成高价的氮的氧化物，所以产物为NO2当硝酸较稀时，它的氧化性较弱，氮的低价氧化物也能够存在，所以主要产物是NO浓HNO3与Cu反应放出NO2气体要比稀HNO3与Cu反应放出NO气体剧烈的多，所以浓HNO3氧化能力比稀HNO3氧化能力更强。【知识链接】王水：浓HNO3和浓盐酸的混合物（体积比13）叫王水，它的氧化能力比硝酸更强，能够使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。（2）与非金属反应：硝酸能与许多非金属及某些有机物发生氧化还原反应：C4HNO3(浓) CO24NO22H2O【辨析比较】氧化性酸和酸的氧化性概念辨析酸的氧化性：实质上指氢离子的氧化性，任何酸都有不同程度电离出H的能力，H在一定条件下获得电子生成H2因此在某些反应中酸作氧化剂其实质上是H作氧化剂如：锌与盐酸或稀H2SO4的反应，都可以用Zn2HZn2H2离子方程式表示此类反应的实质。氧化性酸：是酸根离子中心原子获得电子的能力，酸根离子获得电子后，中心原子化合价降低，形成相应的低价含氧化合物甚至是单质如浓H2SO4与Cu反应：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O，浓H2SO4与木炭反应：C2H2SO4(浓) CO22SO22H2O，硝酸与锌反应：4Zn10HNO3(稀)4Zn(NO3)2N2O5H2O 5Zn12HNO3(很稀)5Zn(NO3)2N26H2O，浓HNO3与木炭、单质硫、磷的反应等等。作为氧化性酸，不仅能氧化金属而且还能氧化某些非金属单质。而酸的氧化性即H的氧化能力较弱，只能氧化较活泼的金属（即金属活动顺序表中氢前金属）。【领悟整合】硝酸除了具有酸的通性以外，还具有挥发性、不稳定性、强氧化性等特性。硝酸不仅是氮循环中的一种重要物质，在实验室中也是一种重要的化学试剂，在工业上更是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、燃料、塑料和硝酸盐等。4 人类活动对自然界氮循环和环境的影响1人类活动对自然界氮循环的影响：（1）作物每年要从土壤中摄取大量的氮。每100m2土地的上空约有106kg的氮，这是巨大的氮资源。闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮，一次闪电能生成801500kg的一氧化氮。这是一种自然固氮。但自然固氮远远满足不了农业生产的需求。人类的固氮活动使活化氮的数量大大增加。科学家们预测，从现在到2020年，人工固氮将增加60%，达到年均2.241011kg。（2）汽车的数量大大增加，由汽车排放到大气中的氮氧化物逐年增加。2人类活动对环境的影响：人类是伟大的，人们用自己的智慧创造了一个新的自然界。但是，人类的活动也对地球的环境造成了一些不良的影响。当前环保面临的十大问题有：大气污染、地球变暖、臭氧层被破坏、酸雨蔓延、生物多样性减少、淡水资源枯竭与污染森林锐减、土壤荒漠化、海洋污染、固体废弃物污染。其中与氮循环失衡直接相关的有以下几个方面：（1）光化学烟雾：光化学烟雾是指汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的浅蓝色烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并使大气能见度降低。氮氧化合物是形成光化学烟雾的一个重要原因。大气中的氮氧化物主要来源于汽车尾气、化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。（2）酸雨：氮氧化合物是形成酸雨的一个重要原因。（3）富营养化：进入水体的氮的含量增大，会导致藻类“疯长”，迅速地覆盖在水面上，造成水体的富营养化。水体中的氮主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉和淋洗，以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。3如何减少人类活动对自然界中氮循环的影响（1）控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。（2）增强生态系统对有害物质的吸收能力。我们应保护森林，植树造林，促进全球氮的良性循环。开拓学习新视野 课标知识拓展【思想方法】1发散法理解几个实验试管中棉花的作用在收集NH3的试管口放置一团松软的干棉花，目的是为了防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流，以期在较短时间内收集到较为纯净的NH3。在收集NH3的试管口放置一团蘸有稀酸(一般为难挥发性的酸，如H2SO4)溶液的松软棉花，目的是为了吸收多余的NH3，防止NH3对空气造成污染。而铜与硝酸的反应要产生NOx，用蘸有碱液的松软棉花放在管口，目的是吸收生成的NOx，防止空气污染。2联系法认识N2和NOx的化学性质农民有句谚语，叫做“雷雨能肥田”，雷雨过后，不仅田里庄稼长得茂盛，田间杂草也生长迅速，所以不可疏于农田管理“雷雨能肥田”有何科学道理呢？原来在闪电作用下，空气中的N2和O2发生了化合反应：N2O22NO生成的NO又被O2氧化成NO2：2NOO2 2NO2NO2与水作用生成HNO3：3NO2H2O 2HNO3NO逸出的NO循环进行两反应，两反应的总化学方程式可表示为：4NO3O22H2O 4HNO3乃叠加消去NO2的结果，如果叠加消去NO，则得：4NO2O22H2O4HNO3生成的HNO3随雨水降到农田，HNO3与土壤颗粒作用生成硝酸盐，电离出的NO3可被植物吸收，故曰：“雷雨能肥田”。3统摄法了解铵盐的分解规律（1）不稳定性酸的铵盐分解产物为NH3、酸酐和水。（2）挥发性酸对应的铵盐分解产物为NH3和相应的酸。（3）高沸点酸的铵盐分解产物为NH3和酸(或酸式盐)。（4）氧化性酸的铵盐的分解产物随着温度高低不同而分解产物不同。4究因法认识浓HNO3呈黄色的原因及消除黄色的方法浓硝酸为什么呈黄色？其原因是由于一个反应；怎样才能消除这种颜色，恢复浓HNO3的本来面目，自然就要依靠这个反应的逆反应。HNO3不稳定，见光受热都能发生分解反应，光线越强、温度越高、浓度越大，HNO3越易分解。4HNO34NO2O22H2O生成的NO2部分溶解在HNO3溶液中，而使HNO3呈黄色但O2已经跑掉了，欲除去黄色，可通入O2，有时还需加入一定量的水：4NO2O22H2O4HNO35究因法认识不能用HNO3制取H2的原因HNO3越稀，氧化性越弱，能否用稀HNO3和活泼金属反应制取H2呢？答案是否定的因为HNO3(aq)不论浓、稀，都有强氧化性，金属越活泼越易被氧化在HNO3(aq)中同时存在H和NO3，得电子能力：NO3H，故金属失去的电子，理应被NO3得到，所以还原产物为NOx；退一步，假设有H获得电子变为H原子，但生成的H原子随即被NO3氧化又变为H，还原产物还是NOx。故不能用活泼金属与HNO3(不论浓、稀)反应制取H2。6层析法认识钝化的实质钝化是物理变化，还是化学变化？可层析钝化的概念而认识钝化是指在金属表面氧化成一层薄而致密的氧化膜，阻碍反应进一步进行的过程理解钝化概念必须注意以下几点：（1）钝化是化学变化。（2）钝化形成的薄膜能阻碍反应的进一步进行。（3）钝化是有条件的。常温下，Fe、Al在浓HNO3(或浓H2SO4)中钝化；而加热条件下，Fe、Al与浓HNO3(或浓H2SO4)则反应剧烈。常温下，纯的Fe、Al在浓HNO3(或浓H2SO4)中钝化，而含杂质的Fe、Al一般与浓HNO3(或浓H2SO4)反应剧烈。常温下，Fe、Al在浓HNO3中钝化，但与稀HNO3反应却十分剧烈。第3节 硫的转化1 自然界中的硫1硫的存在在自然界里，硫既有游离态，又有化合态，游离态的天然硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里，煤中也含有少量硫。由于自然硫的存在，人类从远古时代起就知道硫了。大约在4000年以前，埃及人曾利用硫燃烧生成的气体漂白布匹。以化合态存在的硫分布很广，主要是硫化物和硫酸盐，如黄铁矿、黄铜矿、石膏、芒硝等。硫的化合物也常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里。硫还是某些蛋白质的组成元素，人体内平均含有0.2的硫。1 自然界中不同价态的硫元素间的转化【领悟整合】大气中SO2主要有三个来源：化石燃料的燃烧、火山爆发和微生物的分解作用。在自然状态下，大气中的SO2，一部分被绿色植物吸收；一部分则与大气中的水结合，形成H2SO4，随降水落入土壤或水体中，以硫酸盐的形式被植物的根系吸收，转变成蛋白质等有机物，进而被各级消费者所利用，动植物的遗体被微生物分解后，又能将硫元素释放到土壤或大气中，这样就形成一个完整的循环回路。2认识硫单质（1）硫的主要同素异形体：单斜硫、斜方硫。（2）硫的物理性质：硫单质为淡黄色晶体，密度为水的两倍，难溶于水、微溶于乙醇、易溶于CS2，熔点112.8，沸点444.6。3化学性质：（1）与金属发生反应：CuSCu2S FeSFeS （S表现氧化性）【知识链接】S的特殊性质与Hg、Ag的反应一般说来，S是不能使具有可变化合价的金属显高价的，且S与大多数金属的反应须加热才能完成但是S与Hg、Ag等不活泼金属的反应在常温下就能进行，且能使Hg显高价。利用Ag和S的反应，可用简易的方法鉴别出真假银：用一布条沾上少量硫黄粉末在待鉴别的器皿表面用力磨擦，如被磨擦处出现黑斑则说明是真银，否则为假银。利用Hg和S的反应可以消除温度计、气压计、血压计等被打破后汞的毒害，所以，汞不慎洒落在地面上，要立即打开门窗通风，并尽量设法收集起来，残余的部分，可覆灭盖硫粉处理，以免汞蒸气中毒。此外硫化汞还要用作红色颜料（朱砂），在书面上盖的印章，所用的红色印泥就是用朱砂做的。（2）与非金属发生反应SO2SO2（S表现还原性）（3）与氧化性酸浓HNO3、浓H2SO4发生反应S6HNO3（浓）H2SO4+6NO2+2H2O（S表现还原性）S2H2SO4（浓）3SO2+2H2O（S表现还原性）4用途：硫单质制硫酸，做橡胶制品的硫化剂，制黑火药、火柴、农药等。【领悟整合】硫元素常见的价态有1、0、4、+6价，硫单质由于处于中间价态而即有氧化性，又有还原性。在加热或点燃的情况下可被氧气、硝酸等强氧化剂氧化。硫在与金属反应时表现出一定的氧化性，与变价金属反应时一般生成低价化合物，其氧化性比氯气弱。2 不同价态硫元素间的转化1 硫元素间的转化网络图特别说明：相同价态的硫的化合物，通过酸碱反应规律加以联系(上面纵行)如：H2SH2S(溶液) NaHSNa2SSO2H2SO3NaHSO3Na2SO3不同价态的硫及其化合物，通过氧化还原反应规律加以联系(上面横列)如H2SSSO2SO3H2SO4由图知：H2S只有氧化性，S、SO2既有氧化性，又有还原性，H2SO4中的S只有氧化性。把以上两条规律建立的联系结合起来。即形成了硫及其化合物的完整的知识网络。【品思感悟】用氧化还原反应理论为依据，紧紧抓住硫元素价态变化这根主线，以元素价态变化为横列，以化合物之间的转变为纵行，纵横归纳，结线连网，使零碎的知识系统化，规律化，记忆起来容易，使用起来方便。2SO2（1）物理性质二氧化硫为无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。（2）化学性质二氧化硫是酸性氧化物，具有酸性氧化物的一切通性：SO2H2OH2SO3；SO2CaOCaSO3；SO22NaOHNa2SO3H2O；SO2NaOHNaHSO3；SO22NH3H2O(NH4)2SO3H2O；SO2Ca(OH)2CaSO3H2O（吸收SO2）SO2H2ONa2SNa2SO3H2S （酸性：H2SO3H2S）；SO2NaHCO3NaHSO3CO2 （酸性：H2SO3H2CO3）；SO22NaHCO3Na2SO32CO2H2O （SO2量不足时）。氧化性：SO22H2S3S2H2O （气体或溶液中均可进行）还原性：能被Cl2、Br2、I2、Fe3、KMnO4、HNO3等强氧化剂氧化生成SO42-。例如：SO2X22H2OH2SO42HX （XCl、Br、I）漂白性：SO2可以使品红溶液褪色。注意，SO2能使氯水、KMnO4溶液等褪色，这是因为SO2具有还原性的缘故。【辨析比较】氯气、二氧化硫、活性炭漂白原理的比较Cl2的漂白性主要是因为它溶于水生成了HClO。该酸有很强的氧化性。可将有色物质氧化成无色物质。这种氧化作用非常迅速。由于色素的结构被破坏。因此。Cl2的漂白作用是不可复原的。成为永久性漂白。与Cl2不同。SO2的漂白作用。不是因为SO2具有氧化性。而是SO2溶于水生成了亚硫酸。亚硫酸跟有色物质结合生成一种无色的不稳定的化合物。这种作用较慢。且生成的化合物不稳定。加热时。会有SO2分解出来。溶液又会恢复成原来的颜色。因此。SO2的漂白作用是不能持久的。而活性炭的漂白为物理性吸附。属物理变化。3浓硫酸的强氧化性：浓硫酸是强氧化性酸，可以氧化大多数金属(除Pt和Au)和其他还原性物质(H2S、Fe2+等)。Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O(氧化性、酸性)C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O(氧化性)2FeSO4+2H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+SO2+2H2O(氧化性)H2S+H2SO4(浓)S+SO2+2H2O(氧化性)在以上反应中，浓硫酸一般被还原为SO2。常温时，Al、Fe在浓硫酸中钝化，其实质是浓H2SO4使Al、Fe氧化生成致密的氧化物保护膜。【积累活用】叠加化学反应方程式的计算技巧有些体系不只涉及一个反应，且不同的反应之间存在着某种联系，对于这样的体系，叠加化学反应方程式可使用解决的问题简便、明了。叠加化学反应方程式的关键问题是量的关系的衔接和确定，确定量的关系常用待定系数法，它的理论依据是质量守恒。Na2S+H2SO4Na2SO4+H2S Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2+H2O所以可得总的化学方程式：2Na2S+Na2SO3+3H2SO43Na2SO4+3S+3H2O从以上总化学方程式非常容易看出：当Na2S和Na2SO3的物质的量比为21时，没有气体放出；当大于21时，有H2S放出；当小于21时，则有SO2放出。4接触法制硫酸简介（1）含硫矿物燃烧生成二氧化硫（2）二氧化硫气的净化（3）二氧化硫被催化氧化成三氧化硫（4）用98.3%的硫酸吸收三氧化硫（5）根据需要稀释浓硫酸3 酸雨及其防治1酸雨的形成酸雨中的酸度主要是硫酸和硝酸造成的，它们占总酸度的92%以上。其余为一些弱酸。我国的酸雨主要是硫酸型酸雨。一般认为：“酸雨”是由于大量含硫燃料的燃烧排放的SO2等酸性气体进入大气后造成局部地区大气中的SO2富集在水凝结过程中溶解于水形成H2SO3。然后经空气中的尘粒等污染物的催化作用。氧化成H2SO4随雨水降下形成酸雨。主要反应如下：2SO2+O22SO3 SO3+H2OH2SO4SO2+H2OH2SO3 2H2SO3+O22H2SO4(酸性增强)2酸雨的危害：酸雨危害很大，能直接破坏森林、草原和农作物。使土壤酸性增强。使湖泊酸化。还会加速建筑物、桥梁、工业设备等的腐蚀。3酸雨的防治（1）对酸性物质的排放加以控制。（2）开发清洁能源第4节 海水中的化学元素1 海水化学元素宝库1海水中的元素微量元素：锂、碘、铀。常量元素（在每升海水中的含量均大于1mg）：氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶、溴、硼、氟。说明：常量元素的总量占海水所溶解物质总量的99.9%。溴被人们称为“海洋元素”，因为地球上99%以上的溴都蕴藏在大海中。2氯化钠、锂、碘、铀的重要用途氯化钠：食用、生理盐水、化工原料锂：热核反应的重要材料之一，是锂电池、特种合金等的原料之一。碘：碘酒消毒，人体必需元素铀：核燃料3氯碱工业（1）概念：工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。（2）原料：饱和食盐水（3）原理：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2+ H2 (4 ) 设备：离子交换膜法电解槽【交流研讨】 写出电解饱和食盐水的离子方程式。 粗食盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、 SO42-等杂质，不符合电解要求，思考如何除去杂质，使食盐水得到精制？解答： 2Cl + 2 H2 O 2OH- + H2+ Cl2 ；先加入过量的BaCl2溶液使SO42-完全沉淀，再加入过量的NaOH 溶液除去Fe3+和Mg2+，再加过量的Na2CO3溶液除去Ca2+和Ba2+，过滤后，向滤液中加入盐酸调pH为7即可。【领悟整合】海水中共含有80多种元素，这些元素大部分以盐的形式存在，它们在海水中的含量差异很大。人类通过海水晒盐从海水中提取食盐，食盐不仅是常用的调味品，是人体必须的物质，更被誉为“化学工业之母”，在工业上，主要通过氯碱工业等进行综合利用。2 镁和海水提镁1. 海水提镁的方法（1）海水提镁的3个环节：碱的制取贝壳高温分解产生CaO，再与水反应得碱。Mg2+的浓缩海水加碱，得氢氧化镁沉淀，将沉淀分离出来，再加盐酸，得到浓的MgCl2溶液。Mg的制取MgCl2溶液经过蒸发、浓缩、干燥，得到MgCl2固体，电解熔融的MgCl2得到Mg。（2）相关化学（或离子）方程式：CaCO3CaOCO2；CaOH2OCa(OH)2Mg2+2OHMg(OH)2； Mg(OH)22H+ Mg2+2H2OMgCl2Mg+Cl22镁的性质（1）物理性质：镁是一种银白色金属，密度小于水，熔点较低，硬度较小，有良好的导电、导热性和延展性，与其他金属易构成性能优良的合金。（2）化学性质与非金属单质反应2Mg + O2 2MgO 3Mg + N2 Mg3N2 Mg + Cl2 MgCl2与酸反应与镁与非氧化性酸，如稀硫酸、盐酸等反应生成氢气：Mg + 2H+ Mg2+ + H2 与镁与氧化性酸，如浓硫酸、硝酸等反应，但不生成氢气：Mg + 2 H2SO4(浓) MgSO4 + SO2+ 2H2O 与某些氧化物反应2Mg + CO2 2MgO + C【领悟整合】（1）“二氧化碳不支持燃烧”的说法不是绝对的。二氧化碳对大多数可燃物是良好的灭火剂，而对于K、 Ca、 Na、 Mg等可燃物则是助燃剂。（2）镁是活泼的金属，易被氧化，但镁又具有抗腐蚀性能。这是因为在常温下，镁在空气中与氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化，故镁有抗腐蚀性能。3 溴和海水提溴1与溴关系密切的一组元素卤素溴和氯、碘等元素在原子结构和元素性质方面有一定的相似性，它们在元素周期表中排在同一纵列（同一族）里，常一起研究。由于这些元素易形成盐，所以它们被称为卤素（卤是“成盐”的意思）。2溴单质和碘单质的物理性质（1）实验探究溴和碘的物理性质：重点色、态、味及溶解性。物理性质溴单质碘单质颜色深红棕色紫黑色状态液体固体溶解性和溶液颜色水中可溶；橙黄色难溶；黄褐色酒精中易溶；橙红色易溶；褐色四氯化碳中易溶；橙红色易溶；紫红色（2）萃取实验探究溴水和碘水中加入CCl4的现象实验表明，用CCl