2020学年高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展素材 苏教版必修1

专题4 硫、氮和可持续发展备课资源链接一、“四抓”学好二氧化硫(一)抓规律,学好SO2的化学性质SO2属于化合物,化合物发生的化学反应有两种类型:元素化合价不发生变化的化学反应,遵循酸碱反应规律;元素化合价发生变化的化学反应,遵循氧化还原反应规律。只要抓住酸碱反应规律和氧化还原反应规律,就可以学好SO2的性质。1.从酸碱反应规律分析,SO2是一种酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性。2.从氧化还原反应规律分析,SO2中S的化合价为+4,处于S的中间价态,SO2既可作还原剂,又可作氧化剂。当SO2遇到强氧化剂时,+4价的S可以被氧化为+6价的S,SO2作还原剂,如SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl;当SO2遇到强还原剂时,+4价的S可以被还原为0价的S,SO2作氧化剂,如SO2+2H2S3S+2H2O。(二)抓对比,辨析容易混淆的知识SO2是一种非金属氧化物,它所具有的性质可与CO2进行比较,而SO2的漂白性则可与氯水、过氧化钠及双氧水进行比较。通过一系列比较,能牢固地掌握SO2所具有的性质。如SO2与CO2的比较和常用漂白剂的比较。(三)抓迁移,深化对基础知识的理解对于SO2的还原性,仅了解SO2与O2的反应是不够的,应从以下两方面深化对SO2的还原性的认识。(1)由SO2的还原性到+4价的S的还原性:SO2中S的化合价是+4,SO2既有一定的氧化性,又有较强的还原性,+4价的S都有较强的还原性,且还原能力为SH2SO3SO2,下列反应都比较容易发生:2Na2SO3+O22Na2SO4、2H2SO3+O22H2SO4。亚硫酸盐在空气中易被氧化而变质,应密闭保存。(2)由O2到其他氧化剂:O2能将+4价的S氧化,其他较强的氧化剂(如酸性KMnO4溶液、Fe3+、HNO3、H2O2、O3等)也能将+4价的S氧化。SO2通入卤水中:SO2+X2+2H2OH2SO4+2HX(X=Cl、Br、I);SO2通入FeCl3溶液中:SO2+2FeCl3+2H2OFeSO4+FeCl2+4HCl;SO2通入稀硝酸中:3SO2+2HNO3(稀)+2H2O3H2SO4+2NO;SO2通入酸性KMnO4溶液中:5SO2+2KMnO4+2H2O2MnSO4+K2SO4+2H2SO4;SO2通入双氧水中:H2O2+SO2H2SO4。(四)抓联系,形成知识网络通过学习,构建SO2的知识框架,它可以将知识网络化、系统化,便于记忆和运用。相同价态的不同含硫化合物之间是通过酸碱反应联系在一起的。SO2H2SO3NaHSO3Na2SO3二氧化硫亚硫酸酸式盐正盐不同价态的硫及其化合物之间是通过氧化还原反应联系在一起的。二、浓、稀硫酸氧化作用不同的原因浓硫酸是一种氧化作用相当强的氧化剂,特别是加热时,它的氧化性就更强了。浓硫酸的氧化作用是由分子里含有化合价为+6的硫所引起的。加热时,绝大多数金属(Au、Pt例外)都能跟浓硫酸发生反应,但都没有氢气生成。在金属活动性顺序中氢前面的金属,根据它们还原性强弱的不同,硫酸分子里化合价为+6的硫,能被还原成不同的产物,如SO2、S和H2S等。在一般情况下,大多生成SO2。在加热情况下,当还原性强的锌跟浓硫酸作用时,主要生成SO2,但往往同时有单质S和H2S生成。Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2+2H2O3Zn+4H2SO4(浓)3ZnSO4+S+4H2O4Zn+5H2SO4(浓)4ZnSO4+H2S+4H2O金属的还原性越强,生成S和H2S的倾向就越大。在金属活动性顺序里氢以后的金属,在加热情况下跟浓硫酸反应,都生成SO2,而不生成S和H2S。例如:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O稀硫酸跟活泼金属反应,能放出H2。Zn+H2SO4(稀)ZnSO4+H2这种氧化作用,实际上是由金属跟稀硫酸里电离出来的H+反应而引起的。因此,稀硫酸的氧化作用是一般酸类共有的性质。但氢离子只能氧化金属活动性顺序中位于氢前面的金属,例如Mg、Zn、Fe等,或者说是这些活泼金属的还原性把氢离子还原了。而位于氢后面的金属,例如Cu、Ag、Hg等,则不能与稀硫酸反应。三、不同价态硫元素之间的转化(1)化合价变化。(2)转化条件。转化条件转化条件H2SO2等SO2O2,Cl2、H2O,Br2、H2O,HNO3,H2O2,KMnO4SO3或SNa2SH2SO3FeSNa2SO3HgSNaHSO3(3)物质转化的关系网络。四、一氧化氮与诺贝尔医学奖1998年10月4日,3位美国药理学家在得知他们成为1998年诺贝尔医学奖得主之后表现得十分喜悦。他们由于发现了一氧化氮气体在心血管系统中的重要作用而共同获得这一殊荣。罗伯特菲希戈特、路易斯伊格纳罗和法里德穆拉德因发现了一氧化氮气体的新特性而共同分享这笔总额为760万瑞典克朗(97.8万美元)的奖金。穆拉德1977年在弗吉尼亚大学时就开始研究硝化甘油释放一氧化氮的机理,硝化甘油通常用于为心脏病患者扩张血管。1980年,菲希戈特得出结论说,血管之所以扩张,是因为血管内壁里的细胞产生一种信号分子。伊格纳罗在自己的独立研究以及与菲希戈特开展的合作研究中均证明,这种分子就是一氧化氮。菲希戈特和伊格纳罗在1986年发表的这些研究结果,为基于一氧化氮特性的医学研究开辟了一个全新的领域。负责授予诺贝尔医学奖的瑞典卡罗琳医学研究院称,最激动人心的是这种简单而普通的空气污染物(一氧化氮)竟然能够对动物和人的机能产生重要作用。医生常常让特护病人呼吸这种气体,结果发现它的效果极佳,甚至能使垂危病人起死回生。一氧化氮能减轻胸痛,科学家们一直在利用它研制具有更强效力和更大选择性的心血管疾病治疗药物。因为这种无色气体具有抵御肿瘤和杀死感染性细菌、真菌和寄生虫的能力,所以科学家们正在对它进行实验,以确定它是否能用于阻止癌症扩散。一氧化氮现在不但用于诊断包括哮喘在内的肺病,而且还用于抗细菌感染。如果诺贝尔奖之父阿尔弗雷德诺贝尔熟悉获奖者罗伯特菲希戈特、路易斯伊格纳罗和法里德穆拉德的工作,他可能就不会于1896年死于心脏病了。为这位瑞典化学家赢得财富和声誉的发明物炸药,是由吸收在硅藻土中的极易挥发的硝化甘油构成。硅藻土是一种在棕色微小水藻硅藻壳中大量存在的渗透粉末。在诺贝尔身受心脏病折磨的时候,医生给他开的药方是硝化甘油。这种化合物也可以用于舒张血管。诺贝尔拒绝服用这种药物,他在一封信中写道:“可笑的是,我的医生现在要我服用硝化甘油。”因为他知道这种药物也会引起头痛。诺贝尔不相信它能有效地缓解胸痛。100年之后,三位诺贝尔医学奖得主菲希戈特、伊格纳罗和穆拉德才弄清硝化甘油和其他血管舒张药物是如何发挥作用的通过释放一氧化氮气体。血管中缺少一氧化氮分子会引起动脉硬化,这是导致心脏疾病的关键因素。五、教学片断:氮肥的性质和用途情景设计:氮肥使用的意义、合成氨工艺产生的历史、氨的应用。提出问题:工业合成氨的原理是什么?氨具有哪些性质?氨在生产中具有哪些应用?收集证据:查阅有关合成氨的历史和原理、氨的应用的资料。做有关氨的性质的探究实验。提出问题:铵盐具有哪些性质?氮肥的种类有哪些?使用氮肥应注意哪些问题?收集证据:做有关铵盐的性质实验。查阅有关氮肥的资料。向有关人员咨询使用氮肥的注意事项。形成结论: ClN2NH3NONO2HNO3NH4NO3六、玻尔巧藏诺贝尔奖章玻尔是丹麦著名的物理学家,曾获得诺贝尔奖。第二次世界大战中,玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心,他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里,装于玻璃瓶中,然后将它放在柜面上。后来,纳粹分子窜进玻尔的住宅,那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下,他们却一无所知。这是一个多么聪明的办法啊!战争结束后,玻尔又从溶液中还原提取出金,并重新铸成奖章。新铸成的奖章显得更加灿烂夺目,因为,它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。那么,玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解呢?原来他用的溶液叫王水。王水是浓硝酸和浓盐酸按13的体积比配制成的混合溶液。由于王水中含有硝酸、氯气和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂,同时还有高浓度的氯离子,因此,王水的氧化能力比硝酸强,不溶于硝酸的金,却可以溶解在王水中。这是因为高浓度的氯离子与金离子形成稳定的络离子AuCl4-,从而使金的标准电极电位减少,有利于反应向金溶解的方向进行,而使金溶解。1.(2020课标卷,7)我国清代本草纲目拾遗中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金其水甚强,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指()A.氨水B.硝酸C.醋D.卤水解析:该强水能溶解五金,说明具有酸性和强氧化性,且不与玻璃反应,则该物质为硝酸,即B项正确。答案:B2.(2020课标卷,13)用下图所示装置进行下列实验:将中溶液滴入中,预测的现象与实际相符的是()选项中物质中物质预测中的现象A稀盐酸碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液立即产生气泡B浓硝酸用砂纸打磨过的铝条产生红棕色气体C氯化铝溶液浓氢氧化钠溶液产生大量白色沉淀D草酸溶液高锰酸钾酸性溶液溶液逐渐褪色解析:A项错误,滴加盐酸时,先与NaOH反应,然后与Na2CO3反应生成NaHCO3,不会立即产生气泡。B项错误,因常温下,浓硝酸能使Al钝化,所以不会产生红棕色气体。C项错误,AlCl3溶液滴入浓氢氧化钠溶液中,先生成NaAlO2,当AlCl3过量时才有白色沉淀出现。D项正确,草酸能被KMnO4酸性溶液氧化,溶液逐渐褪色。答案:D3.(2020课标卷,10)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是()选项实验现象结论A将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成,溶液呈红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3+B将铜粉加入1.0 molL-1 Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝,有黑色固体出现金属铁比铜活泼C用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低D将0.1 molL-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1 molL-1 CuSO4溶液先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小解析:A选项稀硝酸与过量的Fe充分反应,产物为硝酸亚铁、NO和水,无Fe3+生成,所以加入KSCN溶液后,溶液不变血红色,现象和结论错误;B选项Cu与硫酸铁发生氧化还原反应,生成硫酸铜和硫酸亚铁,无黑色固体出现,现象和结论错误;C选项铝在空气中加热表面生成氧化铝其熔点较高,所以内部熔化的铝不会滴落,现象错误;D选项硫酸镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁沉淀,再加入硫酸铜,则生成氢氧化铜蓝色沉淀,符合由溶解度较小的沉淀向溶解度更小的沉淀转化,又二者均为AB2型化合物,所以相同温度下氢氧化铜的溶度积比氢氧化镁的溶度积小,现象和结论都正确。答案:D4.(2020北京理综,8)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是()A.氮元素均被氧化B.工业合成氨属于人工固氮C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环解析:A项,人工固氮过程中N2+3H22NH3中氮元素被还原,A错误;B项,游离态的氮元素转化为化合态的过程是氮的固定,工业合成氨是氮气与氢气转化为氨气,属于人工固氮,B正确;C项,利用铵盐合成尿素说明含氮的无机物和含氮的有机物之间可以相互转化,C正确;D项,由于动植物排泄物及遗体也参与在氮的循环中,因此C、H、O在不同阶段参与了氮的循环,D正确,答案选A。答案:A5.2020福建理综,23(1)研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。(1)硫离子的结构示意图为。(2)加热时,硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为。解析:(1)S的原子序数为16,故S2-的结构示意图为+16;(2)硫元素的最高价氧化物对应的水化物为H2SO4,红热的木炭与浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O。答案:(1)+16(2)C+2H2SO4(浓)2SO2+CO2+2H2O6.(2020安徽理综,9)下列有关说法正确的是()A.在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解B.Fe(OH)3胶体无色、透明,能产生丁达尔现象C.H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥D.SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物解析:Na2CO3的性质稳定,在酒精灯加热条件下不能分解,而NaHCO3能分解,A项错误;Fe(OH)3胶体为红褐色,B项错误;H2、SO2、CO2都不与浓硫酸反应,所以都能用浓硫酸干燥,C项正确;SiO2是酸性氧化物,D项错误。答案:C7.(2020浙江理综,8)下列说法正确的是()A.为测定新制氯水的pH,用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上,与标准比色卡对照即可B.做蒸馏实验时,在蒸馏烧瓶中应加入沸石