必修一-专题四硫氮和可持续发展知识点

1、专题四 硫、氮和可持续发展一、含硫化合物的性质和应用:1 1、S0S02的性质及其应用：（1 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 SOSO2）,易液化（沸点为-10C）。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 2）化学性质：1SOSO2是酸性氧化物：SOs+HiSOiSO2+ Ca（OH）2= CaSO3l+ H/h CaSO3+ SO2+ HjO = Ca（HSO3）2SOj -b 2NaOH = NiSO.s + HO（实脸室fl NaOU溶波來吸

2、收 尾气）SCXf+2NaHCO3+ CO + H3O（常用饱和NaHCO除去CO2中的SO2）2还原性：SO2中 S 为+4 价，可与强氧化剂（如氧气等）反应生成催化剂SO2+ O2 2SO32) 能使溴水褪色:SO2+ Br2+ 2H2O =H2SO4+2HBr3)与 H2O2反应:SO2+ H2O2= H2SO41)4)SO2KMnO4( H+)H2SO4验（品红溶液）备注：漂白原理类型：吸附型：活性炭漂白一一活性炭吸附色素（包括胶体）强氧化型：HCIO、。3、H2O2、Na2O2等强氧化剂漂白一一将有色物质氧化，不可逆化合型：S02漂白一一与有色物质化合，可逆(3 3)酸雨一一硫酸型酸

3、雨：1)1) 硫酸型酸雨的形成：PH 值小于 5.6(酸雨的 pHpHV5.6)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 H2CO3, pH 约为 5.6。)硫酸型酸雨的形成途径：1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：催化剂S02+ O2 2SO3SO3+ H2O = H2SO4加热2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+ H2O- - H2SO32H2SO3+ O2= 2H2SO42 )空气中二氧化硫的来

4、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：1石灰石-石膏法脱硫(钙基固硫法)：CaO + SO2= CaSO3，SO2+ Ca(OH)2= CaSO3+ H2O，2CaSO3+ O2= 2CaSO42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 2H2O)和硫酸铵(一种化肥)2 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

5、原料三阶段三反应三设备黄铁矿或 S造气：SO2高温4FeS + 11C2= 2FeO3+ 8SQ点燃S + O2= SQ沸腾炉空气SO2接触氧化催化剂SO2+ O2 2SQ加热接触室 (含热交换器) )98.3%浓硫酸吸收 SO3SO3+ H2O = H2SQ吸收塔热交换器的作用：预热 SO2和。2,降低 S03的温度，便于被吸收。98.3%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 SOSO2的处理：用氨水处理后，再用硫酸处理：SO2+ 2NH3+H2O = (NH4)2

6、SO3，SO2+ NH3+H2O = NH4HSO3古代制硫酸的方法是：用绿矶(FeSO4 7H2O)为原料，放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸.在煅烧过程中，绿矶发生 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 空便可得到硫酸。 2(FeSO4 7H2O) =Fe2O3+ SO2+ SO3+ 14H?O(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 338C,属于典型的难挥发性酸，密度为 1.84g cm3。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，稀释放岀的热量回使水沸腾，水

7、喷溅岀来危险.浓硫酸难挥发，故可以制取易挥发性酸，如:力口执2NaCI + H2SO4=Na2SO4+HCIf(1)(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。女口： Fe2O3+ 3H2SO4= Fe2(SO4)3+ 3H2O 可用于酸洗除锈(2)(2)浓硫酸的特性： 热点链接：如何稀释浓 H H2SOSO4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)1吸水性：浓硫酸具有吸水性，通常

8、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：浓硫酸不能干燥碱性气体（如氨气）和还原性气体（如H2S、H2I、HBr 等）。浓硫酸能干燥三类气体：一、中性气体，如出、O、2、CO、NO、CH4等；二、酸性气体：SO3、S02、C02、HCl、HF 等；三、氧化性气体：。3、F2、C12.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、H2S 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 .2脱水性：浓硫酸能将有机物中 H、0 按照 2 : 1 的比例脱出，生成水，是有机物变

9、黑。浓硫酸可用 作许多有机反应的脱水剂和催化剂。C12H22O11. 12C+11H2O3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 + + SO2fSO2f + + H20H20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）。C11 + 2H商6（浓）CuSO4+ SO2t+ 2H3O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的分子个数比为 1:1。随着反应进行浓硫酸

10、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。C + 2H2SO4（浓）=兰=CO2f+ 2SO打 +2H2O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）=SJ+ SO2T+2H2O2HI + H2SO4（浓）=12J+ SO2T+2H2O2HBr + H2SO4（浓）=Br2+ SO2T+2H2O硫酸盐俗名颜色用途SCaSOj - HP0熟

11、石膏白色CaS04 2H70生石膏白色塑像.模型、粉笔、医疗绷带等2nS0d 7H90皓矶无色医疗上收敛剂、白色颜料(锌钺白)等FeS04 2SOCu + 2H7SCW浓）CuSO4+ SO2t+ 2H2OC + 2H2SO4（i）=S= C02|+ 2SO2|+ 2H2O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：1邻位转化规律：-2 价 S 0 价 S +4 价 S +6 价 S点燃2越位转化的特例：H2S+2=2SO 2 +2H2。3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。亠 加热S + 2H2SO4（浓）=3S2

12、+ 2H2I*4归中反应规律：（4 4 ）含硫化合物间通过非氧化还原反应相互转化：1FeS + H2SO4（稀）=FeS04+ H2ST,FeS + 2H+=Fe2+ H2ST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。2H H2S + 2NaOH =Na2S+ 2H2H2实验室中常用 NaOH 溶液吸收多余的 H H2S 气体，防止空气污染。3Na2SO3+ H2SO4（浓）=Na2SO4+ SO2f+ H H2O实验室或工业上制取 SO2的原理。4Na?SO3+ H2SO4（稀）=Na2SO4+ SO2f+

13、 H H2。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 1 氮氧化物的产生及转化（1 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：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：放电咼温咼压点燃N2+ O2=2N0 N2+ 3H2=2NH3N2+ 3Mg=Mg3N2催化剂所以雷雨会生成 NO。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 2）氮氧化物：

14、1NONO: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=2NO24NO + 302+ 2H2O= 4HNO32NONO?：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+NO4NO2+ 02+ 2H20= 4HNO32 N02+ 2NaOH = NaNO3+ NaNO2+ H2ON02+ 2KI =12+ 2KN02（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

15、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 3）硝酸型酸雨：1形成原理：3 NO2+H2O=2HNO3+NONO + NO2+H2O=2HNO2主要来源：氮肥的生产、金属冶炼、汽车尾气等。2防治措施：1 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 :催化剂2N0 + 2C0 = N2+ 2CO22 2） 对生产氮肥、硝酸的工厂尾气处理：2 NO2+ 2NaOH = NaNO3+ NaNO2+ H2ONO + NO2+ 2NaOH =2 NaNO2

16、+ HQ2 2、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，液化时放岀大量的热。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：与水反应：NH3+H2O NH3H2O NH4+ OH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

17、。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。2与酸反应：NH3+HCI=NH4CI (产生白烟，是 NH4CI 固体小颗粒，这可以检验氨气的存在。)2NH3+H2SO4=(NH4)2SO43具有还原性：4NH3+5O；+ 6H:O制备硝酸：二2 NH3+ 3CI2=N2+ 6HCI （ NH3少量）8 NH3+ 3CI2=N2+ 6 NH4CI （NH3过量）催化剂4 NH3+ 6N0 =5 N2+ 6H2O2NH3+3CuO = N2+3Cu +3H2O(3)氨水的成分及性质:氨水所含的微粒有：H20, NH3, NH3

18、fO,以及少量的 NH3, H2O 电离出的 NH4+和 0H-，少量水电离出的 H+和 OH-氨水易挥发逸岀氨气， 可用于检验浓盐酸、 浓硝酸等挥发性酸，反应是形成白烟。(4(4) NHNH3的制备: 实 验 室 制 取 氨 气2NH4CI + Ca(OH)2=CaCI2+ 2NH3+2H2O?化学药品：氯化铵晶体，熟石灰固体。实验室制取氨哥气方法：2NH4CI+Ca(OH)2=CaCI2+2NH3T+2HO2加热浓氨水NH3 HJCX= NH3T+2HO3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，有利于氨气的厶生成 NH3 H,CX= NH3T+2HO集气方

19、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 2)铵盐： 工 业 上 合 成 氨催化剂物理性质：易溶于水，大多数是无色晶体。化学性质：A 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:一一 冷却NH4CI（固）NH3（气）+HCI（气）NH4CI（固）该反应式可用于NH4CI的提纯. .（NH4）2C03= 2NH3?+ CO2胖出胖出02）如生成的酸为氧化性酸，则该酸不会与氨气发生氧化

20、还原反应，如NH4NO3受热分解较复杂： NH4NO3= N2O+2H2O2 NH4NO3= 2N2 t+O2T+4H2O|（NH4）2SO4-2NH3T+H2SO4B B、铵盐与碱反应放出氨气，可利用该性质检验铵根离子NHNH4+的存在。2NH4CI + Ca（OH）2=CaCI2+ 2NH3+2H2OfNH4CI+NaOH= NH3?+ NaCI + 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。NHNH4+的检验：1 1） NaOHNaOH 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NaOH 溶液，用酒精灯微热，如产生刺激性气味的其他或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则为铵盐。2 2） 碱石灰法：待检物必须为固体取少量待检样