必修一硫氮和可持续发展

硫氮可持续开展二氧化硫一、二氧化硫的性质1.易溶于水。〔物理性质：SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体〕2.酸性氧化物：SO2+H2OH2SO3化学方程式：〔1〕往NaOH溶液中通入少量SO2〔2〕SO2与生石灰反响的化学方程式3．+4价的硫元素有一定的复原性。向另一支试管中参加5mL二氧化硫水溶液，滴加氯化钡溶液，再滴加0.5mL3%的过氧化氢溶液，振荡，放置片刻后滴加稀盐酸，观察实验现象。现象：加BaCl2溶液无明显现象，加H2O2溶液生成白色沉淀，加盐酸沉淀不溶解。H2SO3+H2O2=H2SO4+H2OH2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl结论：H2SO3具有复原性，能被氧化剂〔如H2O2〕氧化。二、二氧化硫的作用1．酸雨：pH小于5.6的降水〔包括雨、雪、霜、雾、雹、霰等〕形成过程①SO2+H2OH2SO32H2SO3+O2=2H2SO4②2SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4[练习1]某校化学兴趣小组同学在某城市采集了酸雨样品，每隔一段时间用pH计测该雨水样品的pH，所得数据如下：测定时间01小时2小时3小时4小时雨水pH为什么雨水的pH随时间而发生变化?根据表中的数据分析和你已有的知识经验判断二氧化硫是怎样影响雨水的pH的?2氧化成硫酸，酸性增强。SO2+H2OH2SO32H2SO3+O2=2H2SO42SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4防治方法:①用新型的能源〔氢能、太阳能、核能〕；②对含硫燃料进行脱硫处理；SO2+CaO==CaSO3+H2O③对释放出SO2废气进行处理回收利用；等等2.漂白性，有漂白作用。SO2能漂白某些有色物质〔如品红〕，生成不稳定的无色物质，加热时，这些无色物质又会分解，恢复原来的颜色。SO2漂白性的应用：漂白草帽、报纸等硫酸一、硫酸的工业制法——接触法制硫酸点燃1．二氧化硫的制取和净化〔沸腾炉〕点燃高温S+O2＝SO2高温4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2催化剂加热2．二氧化硫转化为三氧化硫〔接触室催化剂加热2SO2+O22SO33．三氧化硫的吸收和硫酸的生成〔吸收塔〕SO3+H2O==H2SO4稀硫酸的性质：1．可以使紫色石蕊试液变红2．与碱反响：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+H2O3．与金属反响：H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑4．与金属氧化物：H2SO4+CuO=CuSO4+H2O5．与某些盐反响：H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl二、稀硫酸：二元强酸，具有酸的通性。三、浓硫酸的特性1．吸水性实验室常用浓硫酸作某些气体的枯燥剂；久置的浓硫酸质量会增加等蔗糖中参加浓硫酸，并把产生的气体通入品红溶液中，观察实验现象，并加以解释。现象结论及解释颜色白-棕-黑蔗糖脱水炭化体积膨胀，呈疏松海绵状有气体生成试管壁发热浓硫酸吸水放热品红溶液褪色生成SO2C+2H2SO4〔浓〕=CO2↑+2SO2↑+2H2O2．脱水性脱水性：按水的组成比脱去有机物中的氢、氧元素，形成水分子，该实验也表达了浓硫酸的氧化性〔提示从化合价的变化分析〕。铜片加浓硫酸加热，观察实验现象；冷却将试管中物质慢慢倒入水中，观察现象。写出反响的化学方程式。现象：常温下,无明显现象；加热后,铜片溶解，有气泡生成，品红溶液褪色，反响后生成物水溶液呈蓝色。Cu+2H2SO4〔浓〕==CuSO4+SO2↑+2H2O3．强氧化性Cu+2H2SO4〔浓〕==CuSO4+SO2↑+2H2OC+2H2SO4〔浓〕==CO2↑+2SO2↑+2H2O有浓硫酸参与的反响，大多数是氧化复原反响，反响中浓硫酸作氧化剂。A.加热，浓H2SO4能氧化大多数金属(除Au、Pt)，一般不产生H2；B.常温，浓H2SO4使Fe、Al钝化；2SO4与金属反响，表现酸性和氧化性硫和含硫化合物的相互转化一、硫元素的存在形式硫元素主要化合价有：-2、0、+4、+6-20+4+6-20+4+6SSSSSSO2H2SOSSO2H2SO3Na2SO3SO3H2SO4Na2SO4CuSO4Na2SHgS二、硫和含硫化合物的相互转化〔1〕S+Hg=HgS硫化汞没有毒性，可以用硫处理散落在地上的汞，这样就可以防止汞中毒了。〔2〕工业上或实验室用亚硫酸钠与浓硫酸反响制备二氧化硫。Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O〔3〕长期露置在空气中的亚硫酸钠会被空气中的氧气氧化成硫酸钠。2Na2SO3+O2＝2Na2SO4，Na2SO3应密封保存。〔4〕实验室常用过量的氢氧化钠溶液吸收二氧化硫尾气，生成亚硫酸钠。2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O[提问]如果从化合价的角度来考虑，物质什么时候具有氧化性，什么时候具有复原性？〔以硫元素为例〕[答复]元素处在最高价(＋6)只有氧化性，处在最低价(－2)只具有复原性；中间价(0、＋4)既态既具有氧化性、又具有复原性。[追问]怎样实现相同或不相同价态的含硫物质间的转化？不同价态的含硫物质间通过氧化复原反响规律来转化，相同价态的含硫物质间通过非氧化复原反响规律来转化。某地区盛产硫磺，如何实现从硫单质制备硫酸钠？Na2Na2SO4H2SO4SO3SO2SNa2SO3点燃催化剂加热[提示]SO2是酸性氧化物，可以发生酸碱型反响，同时SO点燃催化剂加热①S+Hg=HgS②S+O2=SO2③2SO2+O22SO3④SO3+H2O=H2SO4⑤2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O2OH-+SO2=SO32-+H2O⑥H2O+SO2H2SO3⑦2Na2SO3+O2＝2Na2SO4⑧2NaOH+H2SO4=Na2SO4+H2OH++OH-=H2O⑨BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HClBa2++SO42-=BaSO4↓氮氧化物一、氮气〔1〕与氧气反响：N2+O2=2NO游离态的氮气植物无法吸收，只有“固定”下来的化合态的氮元素经过一定形式的转化，才有可能被植物吸收利用。在这些转化的过程中，一氧化氮和二氧化氮就是两种重要的中间产物。二、一氧化氮和二氧化氮2的物理性质：NO：无色、无味、微溶于水的有毒气体。NO2：红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。NO和NO2的化学性质〔1〕NO不与水反响，在常温下易与O2化合生成NO2:2NO+O2=2NO2〔2〕NO2难被O2氧化，易与水反响生成HNO3和NO。3NO2+H2O=2HNO3+NO氮的其它氧化物：N2O俗名笑气，是一种麻醉剂；N2O3是亚硝酸〔HNO2〕的酸酐；N2O4是无色气体；N2O5是硝酸的酸酐，是一种白色固体。氮氧化物的用途：制氮肥、硝酸等。人体中极少量NO会促进血管扩张，防止血管栓塞。氮氧化物对环境的污染和防治氮肥的生产形成硝酸型酸雨使用清洁能源来源金属的冶炼危害破坏臭氧层。防治汽车尾气转化汽车等交通工具的使用造成光化学烟雾化肥、硝酸废气处理其他措施。催化剂催化剂汽车尾气〔含烃类、CO、NO和NO2等〕是城市主要污染源之一，治理的方法之一是在汽车排气管装上催化转化器，使NO或NO2与CO反响生成可参与大气生态循环的无毒气体，相应的化学方程式来表示催化剂催化剂2CO+NO=2CO2+N24CO+2NO2=4CO2+N2制硝酸的过程中发生了下面的反响，理论上通过屡次循环吸收，可使原料充分利用，并减少污染物的排放以保护环境。2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NONO2或NO与O2以何种物质的量比通入水中能恰好被水完全吸收？4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3高温高压催化剂高温高压催化剂一、工业合成氨N2+3H22NH3二、氨气氨是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，氨液化的同时放出大量的热；液态氨汽化时要吸收周围的热量，使周围的空气迅速变冷〔常用作致冷剂〕。极易溶于水〔体积比1：700〕。氨水易挥发，氨气的水溶液具有碱性。〔1〕氨气与水的反响NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-[实验1]NH3与HCl的反响现象：烧杯中出现白烟。解释：浓氨水、浓盐酸具有挥发性，NH3与HCl结合，有固体NH4Cl生成。〔2〕氨气与酸的反响NH3+HCl=NH4Cl〔白烟〕将实验1中浓盐酸换成浓硝酸或浓硫酸：NH3+HNO3=NH4NO3〔白烟〕2NH3+H2SO4=〔NH4〕2SO4三、铵盐的性质现象：加热，试管中产生白烟，试管口重新生成白色固体。NH4Cl=NH3↑+HCl↑NH3+HCl=NH4ClNH4HCO3=NH3↑+H2O+CO2↑由上述反响式可以看出,NH4Cl、NH4HCO3受热都能分解，都有NH3产生,但不是所有的铵盐受热分解都能产生NH3。例如NH4NO3的分解:2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O现象：产生有刺激性气味的气体，湿润的红色石蕊试纸变蓝。2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3↑根据上述性质，分析讨论此性质有何应用？铵根离子的检验；氨气的实验室制法；〔3〕防止铵态氮肥与碱性肥料混合施用。硝酸的性质一、硝酸的用途：制氮肥、塑料、炸药、硝酸盐等。二、硝酸的物理性质。硝酸是无色、有刺激气味的液体，易溶于水，低沸点〔83℃〕，易挥发。常用硝酸密度为1.503g/cm3，浓度为69%，15.6mol/L。三、硝酸化学性质1.硝酸具有酸的通性：一元强酸HNO3=H++NO3-①久置浓硝酸为什么呈黄色？久置硝酸分解产生的NO2溶于溶液中,使得溶液变黄！加热加热或光照2.硝酸的不稳定性：4HNO3=O2↑+2H2O+4NO2↑②硝酸应如何保存？硝酸保存在避光、低温处。3.硝酸具有强氧化性。〔1〕能与大多数金属反响，但一般不生成氢气。金属与浓硝酸反响一般生成NO2,与稀HNO3反响一般生成NO。[实验探究1]①浓硝酸与铜反响现象：铜片溶解,常温下反响剧烈；有红棕色的气体产生；溶液由无色变为蓝色。反响的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O[实验探究2]②稀硝酸与铜反响现象：反响缓慢，铜片溶解；有无色的气体产生，气体接触空气时立即变成红棕色；溶液由无色变为蓝色。反响的化学方程式：3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O3Cu＋8H+＋2NO3—＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O〔2〕常温下，浓硝酸使铁、铝发生“钝化”。Fe＋HNO3(浓)→生成致密的氧化膜〔钝化〕Al＋HNO3(浓)→生成致密的氧化膜〔钝化〕〔3〕浓硝酸能与某些非