必修一专题四硫、氮和可持续发展知识点

1、标准文档专题四硫、氮和可持续发展一、含硫化合物的性质和应用：1、 SO2 的性质及其应用：（ 1）物理性质： 通常为无色、具有刺激性气味的有毒气体， ，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： 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：SO2 是酸性氧化物： 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：催化剂SO 2 + O 2 2SO 31）2）能使溴水褪色：SO2+ Br 2 + 2H 2O =H 2SO4 +2

2、HBr3）与 H 2O2 反应：SO2+ H2O2 = H2SO44） SO2 在水溶液中能被 KMnO 4（ H +）、 Cl 2、 Fe3+、HNO 3 等氧化，归纳如下（都在通常条件下进行）：KMnO 4（ H + ）、 Cl 2、 Fe3+、 Br 2 、 H 2O2、 HNO 3SO2KMnO 4（ H +）H2SO4 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 + 2H 2S =3S+ 2H 2O 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（ SO2

3、不能漂白酸碱指示剂） 。常用于实验室对 SO2 气体的检验（品红溶液）备注：漂白原理类型：吸附型 ：活性炭漂白 活性炭吸附色素 （包括胶体）强氧化型 ：HClO 、O3、H2O2、 Na2 O2等强氧化剂漂白 将有色物质氧化，不可逆化合型 ： SO2 漂白 与有色物质化合，可逆（3）酸雨硫酸型酸雨：1）硫酸型酸雨的形成：PH 值小于 5.6(酸雨的 pH 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。（正常的雨水由于溶解CO2 形成弱酸H 2CO3， pH 约为 5.6。）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

4、硫，溶于水后形成硫酸：催化剂SO2 + O 2 2SO 3SO3 + H 2O = H 2SO4加热 空气中的二氧化硫直接溶于水并生成亚硫酸，亚硫酸具有较强的还原性，在空气中的氧气作用下生成硫酸：SO2 + H 2OH2SO32H2SO3 + O 2 = 2H 2SO4实用文案标准文档2）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，SO2 直接危害人体健康，发生呼吸道疾病，直至人死亡。3）脱硫措施： 石灰石 - 石膏法脱硫 （钙基固硫法）：CaO + SO CaSO ，SO+ Ca(OH)2 CaSO+ HO，232322CaSO3 + O

5、2 2CaSO4 氨水脱硫：SO2 + 2NH 3+H2O (NH4) 2SO3，2(NH 4) 2SO3 + O2 2(NH 4)2 SO4上述方法既可除去二氧化硫，还可以得到副产品石膏（CaSO4 2H 2O）和硫酸铵（一种化肥）2、硫酸的制备和性质：（ 1）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：三原料三阶段三反应三设备4FeS2高温+ 11O2 =O3 + 8SO2黄铁矿或 S造气： SO22Fe沸腾炉点燃S + O2= SO2空气SO2催化剂接触室接触氧化SO2 + O2 2SO3(含热交换器 )加热98.3%浓硫酸吸收SO3SO3 + H2O = H2SO4吸收

6、塔热交换器的作用：预热 SO2 和 O2，降低 SO3 的温度，便于被吸收。98.3% 浓硫酸的作用：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 SO2 的处理： 用氨水处理后，再用硫酸处理：SO2+ 2NH 3+H2O(NH4) 2SO3， SO2 + NH 3+H2O NH4HSO3古代制硫酸的方法是：用绿矾(FeSO47H 2O)为原料 ,放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸.在煅烧过程中 , 绿矾发生分解 ,放出二氧化硫和三氧化硫, 其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝,便可得到硫酸。 2(FeSO47

7、H2O) =Fe 2O3SO2SO3 14H2O（2）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 。浓硫酸稀释方法：把浓硫酸沿杯壁倒进水中, 并用玻璃棒搅拌, 因为浓硫酸密度大, 若把水倒进浓硫酸中, 稀释放出的热量回使水沸腾, 水喷溅出来危险 .浓硫酸难挥发，故可以制取易挥发性酸，如：加热2NaCl + H 2SO4 =Na 2SO4 +HCl（1）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： Fe2 O3 + 3H 2SO4 F

8、e2(SO4)3 + 3H2O 可用于酸洗除锈（2）浓硫酸的特性： 热点链接：如何稀释浓 H 2SO4在稀释浓 H 2SO4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 )。实用文案标准文档 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、CO 2、Cl 2、HCl等。还可以夺取结晶水合物中的水。备注：浓硫酸不能干燥碱性气体（如氨气）和还原性气体（如H2 S、 H 2I 、HBr 等）。浓硫酸能干燥三类气体

9、：一、中性气体,如 H2、O2 、N2、CO、NO、CH4 等；二、酸性气体： SO3、SO2、CO2、HCl 、HF 等；三、氧化性气体： O3、F2、Cl 2.不能干燥两类气体： 一、碱性气体 ,如氨气（NH3 ）； 二、还原性气体 ,如 HBr 、HI 、 H 2S 等 .因为浓硫酸有强氧化性和酸性 ,所以不能干燥还原性气体和碱性气体 . 脱水性 ：浓硫酸能将有机物中H、O 按照21 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+11H 2O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 + 浓硫酸 硫酸盐+

10、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： 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 H 2 SO4 的分子个数比为 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 H 2SO4 的还原产物通常为SO2 。正是由于浓 H2SO4 的氧化性，所以浓H2 SO4 与金属反应均没有 H2产生，也不能用浓H 2SO4 制备（或干燥）一些还原性气体，如

11、：HI 、H2S 等。3）与低价非金属元素的化合物反应：H S + H SO (浓) =S+ SO +2H2O22422HI + H 2SO4 (浓 ) =I 2+ SO2+2H 2O2HBr + H 2SO4 (浓 ) =Br2 + SO2 +2H 2O（5）几种重要的硫酸盐：（ 6）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

12、则不能。所以可用铁器装浓硫酸。实用文案标准文档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：（1）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，

13、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-2 价：H2S、Na2S、 FeS；+4 价：SO2、 H2SO3、Na2SO3+6 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-2KMnO 4（ H +）、 Cl2、Br 2、 Fe3+ 、0O2+4I 2、Br 2、H2 O2 、HNO 3 、O2、SSSH2 、 C、金属等H2SCl2 、Br 2、 Fe3+ 、Br2 、 H2O2、HNO 3、I 2 、O2、+6SC 、金属等反应举例：1） -2 价硫到

14、0 价硫点燃硫化氢不完全燃烧：H2S + O2 =2 S + 2H 2O硫化氢通入卤水中 ：H 2S + X 2 =S + 2HX（X 代表 CL 、 Br、 I ）现象：卤水溶液褪色，产生淡黄色沉淀。向 Na 2S 溶液中通入氯气： Na2S + Cl2 =2NaCl +S 2） 0 价硫到 -2 价硫与金属反应：S + 2Na = Na2S，将 S 和 Na 混合，研磨可爆炸。加热加热Fe + S =FeS2Cu + S =Cu2SS + 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：加热H 2 + S（蒸汽）= H2S3） 0 价硫到 +4 价硫：点燃S +

15、O2 = SO24） +4 价硫到 0 价硫：SO2+ H 2S =3S + 2H2O5） +4 价硫到 +6 价硫：催化剂SO2 + O 2 2SO 3加热SO2+X 2 + H2O = H 2 SO4 + 2HX（X 代表 CL 、Br 、I ）2H2SO2 +O2 = 2H 2SO4 （酸雨的酸性由弱变强的原因）6） +6 价硫到 +4 价硫：实用文案标准文档浓硫酸被还原，一般生成SO2。总结：硫和含硫化合物相互转化的规律：邻位转化规律： -2价S0价S+4价S+6价 S点燃越位转化的特例：H 2S+ O 2 =2SO 2 + 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

16、，故实验室可用浓硫酸干燥二氧化硫气体。加热S + 2 H 2SO4（浓） =3 SO2 + 2H 2O归中反应规律：（4）含硫化合物间通过非氧化还原反应相互转化： FeS + H2SO4（稀） =FeSO4 + H 2S， FeS + 2H+=Fe2+ + H2S实验室制备 H 2S 气体，采用固 - 液反应不加热制气体装置或启普发生器） 。 H 2S 有毒，有臭鸡蛋气味，易溶于水，其水溶液叫氢硫酸。 H 2S + 2NaOH =Na2S+2H 2 O实验室中常用NaOH 溶液吸收多余的H 2S 气体，防止空气污染。 Na2SO3 + H2SO4（浓） = Na 2SO4 + SO2 + H

17、2O实验室或工业上制取 SO2 的原理。 Na2SO3 + H 2SO4（稀） = Na 2SO4 + SO2 + H 2O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：1、氮氧化物的产生及转化（ 1）氮气：存在：氮气约占空气总体积的 78%。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 ： N 2 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：放电高温高压点燃N2 + O 2 =2NON 2 + 3H 2 =2NH 3N 2 + 3Mg=Mg 3 N 2催化剂所以雷雨会生成NO 。氮气主要有以下三方面的

18、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： 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NO 2： 2NO + O 2=2NO 2 4NO + 3O 2 + 2H 2O 4HNO 3 NO 2：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 NO 2+H 2O=2HNO 3 +NO4NO2 + O2 + 2H 2O 4HNO 32 NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2

19、 + H 2ONO 2 + 2KI =I 2 + 2KNO 2 （能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝）2NO2N2 O4(NO2 和 N 2O4 之间可相互转化，故通常测得NO 2 的相对分子质量大于其实际值。)实用文案标准文档氮氧化物有： N2O，NO, N 2O3，NO 2，N 2O4，N 2O5，其中 N 2O3 是 HNO 2（亚硝酸）的酸酐， N2 O5 是 HNO 3 的酸酐。（ 3）硝酸型酸雨： 形成原理： 3 NO 2+H 2O=2HNO 3+NO NO + NO 2+H2O=2HNO 2主要来源 ：氮肥的生产、金属冶炼、汽车尾气等。 防治措施：1） 为汽车安装尾气转换装置，将汽车尾

20、气中的NO 和 CO 转化成 N2 和 CO2：催化剂2NO + 2CO = N2 + 2CO 22） 对生产氮肥、硝酸的工厂尾气处理：2 NO2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO2 + H2ONO + NO 2+ 2NaOH =2 NaNO 2 + H 2O2、氮肥的生产和使用（ 1）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

21、学性质： OH 与水反应： NH 3+H2ONH3 H 2ONH 4喷泉实验：在干燥的烧瓶内充满氨气，塞上带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： NH3 +HCl=NH 4Cl （产生白烟，是NH 4Cl 固体小颗粒，这可以检验氨气的存在。）2NH 3+H2 SO4=(NH 4 )2SO4 具有还原性：制备硝酸：2 NH 3 + 3Cl 2 =N

22、 2 + 6HCl （ NH 3 少量）8 NH 3 + 3Cl 2 =N 2 + 6 NH 4Cl（NH 3 过量）实用文案标准文档催化剂4 NH 3 + 6NO =5 N 2 + 6H2O2NH 3 +3CuO = N 2 +3Cu +3H2O（3）氨水的成分及性质：氨水所含的微粒有： H2O，NH3 ，NH3H2O，以及少量的 NH 3H2O 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） NH 3 的制备：工业上合成氨：实验室制取氨气：2NH 4Cl + Ca(OH) 2=CaCl 2 +

23、 2NH 3+2H 2O化学药品： 氯化铵晶体，熟石灰固体。实验室制取氨气方法： 2NH 4Cl+Ca(OH) 2=CaCl 2+2NH 3 +2HO 加热浓氨水NH 3H2O = NH3 +2HO 浓氨水和碱石灰氨水中加入碱石灰，生成氢氧化钙，溶液碱性增大，且反应放热，有利于氨气的生成 NH3H2O= NH3 +2HO集气方法： 向下排空气法验满： 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： 可用碱石灰 、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： 物理性质： 易溶于水，大多数是无色晶体

24、。 化学性质： A、铵盐受热易分解为氨气和对应的酸，故应保存在阴凉处：1）若该酸不稳定，则继续分解，如：NH 3 （气） +HCl （气）冷却NH 4Cl（固）NH 4Cl （固）该反应式可用于NH 4Cl 的提纯 .(NH 4 )2CO 3= 2NH 3+ CO 2+ H 2O2）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NH4 NO3 受热分解较复杂：NH 4NO 3= N 2O+2H 2O2 NH 4NO 3= 2N 2 + O2 +4H 2O（ NH4）2 SO42NH 3+H 2SO4B、铵盐与碱反应放出氨气，可利用该性质检验铵根离子NH 4 +的存在。+ 2NH 3+2H 22NH 4Cl + Ca(OH) 2=CaCl 2ONH 4Cl+NaOH= NH3+ NaCl + H 2O实