高一-硫氮及其化合物

1、硫氮及其化合物知識梳理(一)除夕爆竹話硫磺1黑火藥(1) 黑火藥是我國值得驕傲的四大發(fā)明之一。把木炭粉、硫磺粉和硝酸鉀按一定的比例混合，就可以制得黑火藥。(2) 黑火藥的合理配比為：n(S):n(KNO3):n(C)=1:2:3。(3) 火藥爆炸原理：點(diǎn)燃火藥后，混合物發(fā)生迅猛的氧化還原反應(yīng)，放出大量的熱量并生成大量氣體。氣體體積急劇擴(kuò)大，發(fā)生爆炸。其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：S+2K)3+3C點(diǎn)燃>K2S+3CO2f+N2f10e2硫的性質(zhì)(1) 物理性質(zhì)：純凈的硫通常是一種黃色或淡黃色的固體，俗稱硫磺；密度比水大；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2；硫?yàn)榉肿泳w，熔點(diǎn)112.8°

2、C，沸點(diǎn)444.6°C。硫元素在地殼中的含量只有0.052%，但是硫的分布很廣。(2) 化學(xué)性質(zhì)：單質(zhì)硫既有氧化性，又有還原性。硫元素有-2、0、+4、+6四種常見的化合價(jià)。 硫通常以弱氧化性為主。如：與金屬、氫氣的反應(yīng)。Fe+SIFeS(黑褐色)2Cu+SCu2S(黑色)Hg+SHgS(黑色)S+H2h2s 硫也可以表現(xiàn)為還原性。如：與氧氣的反應(yīng)。S+02點(diǎn)燃>SO2(硫在空氣中點(diǎn)燃產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，在純氧氣中點(diǎn)燃產(chǎn)生明亮的藍(lán)紫色火焰)3硫的用途(1) 硫是動(dòng)物體生長不可缺少的元素。如組成生命體的蛋白質(zhì)中就有含硫的大分子。(2) 硫磺是橡膠工業(yè)的重要添加劑，是制硫酸的重要原料。

3、(3) 硫磺有殺蟲、殺螨和殺菌作用，常被用作農(nóng)作物的殺菌劑和治療皮膚病的殺菌軟膏(4) 在染色、制革、國防工業(yè)、火柴、火藥、煙火等行業(yè)，都廣泛用到硫和含硫化合物（二）令人生厭的硫化氫（H2S）1硫化氫的物理性質(zhì)硫化氫通常為有臭雞蛋氣味的無色氣體，有毒，當(dāng)空氣中含有0.1%的硫化氫時(shí)，就會(huì)使人感到頭疼、眩暈，吸入大量硫化氫會(huì)使人昏迷或死亡。動(dòng)植物體內(nèi)均含硫，腐敗時(shí)會(huì)產(chǎn)生硫化氫氣體。硫化氫標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.518g/L,比空氣重。1體積水能溶解2.6體積硫化氫氣體。硫化氫的水溶液叫氫硫酸，顯弱酸性。2硫化氫的化學(xué)性質(zhì)（1）熱穩(wěn)定性硫化氫在較高溫度時(shí)易分解成氫氣和硫。h2sh2+SI（2）還原性

4、硫化氫中的硫顯-2價(jià),在化學(xué)反應(yīng)中容易失去電子,故硫化氫的還原性較強(qiáng)。硫化氫顯示還原性的幾個(gè)典型反應(yīng)為：2H2S+02點(diǎn)燃2SI+2H2O（H2S在空氣中不完全燃燒）2H2S+302點(diǎn)燃2SO2+2H2O（H2S在空氣中完全燃燒，并伴有淡藍(lán)色火焰）（三）SO2的性質(zhì)1. SO2的物理性質(zhì)二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大（收集時(shí)用向上排空氣法），易溶于水，通常情況下1體積水能溶解40體積的二氧化硫。2. SO2的化學(xué)性質(zhì)（1）so2與水反應(yīng)：so2+h2oh2so3【注意】亞硫酸（h2so3）是一種弱酸，不穩(wěn)定，易分解0so2是h2so3的酸酐，為酸性氧化物，具有酸性氧化

5、物的通性：除與H2O反應(yīng)外，還與酸堿指示劑、堿性氧化物、堿及某些鹽反應(yīng)。SO?+CaOCaSOgSO2+2NaOH（過量）一Na2SO3+H2OSO2+NaOH（少量）一NaHSO3SO2+Na2SO3+H2O一2NaHSO3與CO2+Na2CO3+H2O一2NaHCO3相似（2）SO2的氧化性與還原性：二氧化硫中硫元素的化合價(jià)處于+4價(jià)，為中間價(jià)態(tài)，在反應(yīng)中即可作氧化劑，也可作還原劑：氧化性：SO2+2H2St3SI+H2O還原性：2SO2+02、催化劑'2SO3A3SO2的用途(1) 作漂白劑和去污劑。工業(yè)上常用SO2漂白紙漿、毛、絲、草編制品等；(2) 制SO3的主要原料；(3)

6、 殺菌消毒；(4) 作食物和干果的防腐劑。(5) SO2是重要的冷凍介質(zhì)之一。(四)酸雨1酸雨未污染的雨水的pH一般小于7大于5.6,這是由于溶解了二氧化碳?xì)怏w的緣故。如果其他酸性污染物也溶于雨水中，雨水的pH明顯下降。當(dāng)雨水的pH小于5.6時(shí)，我們就稱它為“酸雨”。2酸雨的成因酸雨中的酸度主要是由硫酸和硝酸所致，其中硫酸一般比硝酸多，稱硫酸型酸雨。其成因較復(fù)雜，一般認(rèn)為有兩種可能：(1) so2溶于水生成h2so3,h2so3被緩慢氧化成硫酸：SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O2一2H2SO4(2) SO2在空氣中的灰塵或NOx的催化下被02氧化成SO3,SO3溶于水形成H2SO4：

7、2SO2+02、催化劑'2SO3,SO3+H2O一H2SO4A3酸雨的危害(1) 酸雨使植物遭受嚴(yán)重侵蝕,生存受到威脅；(2) 酸雨會(huì)使土壤酸化,引起農(nóng)業(yè)減產(chǎn)；(3) 酸雨容易腐蝕水泥、大理石質(zhì)建筑物；(4) 酸雨侵蝕鋼鐵制品,使鋼鐵表面生銹；(5) 酸雨危害人體健康。4酸雨的防治減少酸雨的生成，必須控制空氣中SO2等氣體的含量。目前世界上減少二氧化硫排放量的措施主要有：()優(yōu)先使用低硫燃料,如含硫較低的低硫煤和天然氣等；(2)對煤和石油進(jìn)行脫硫或?qū)λ鼈內(nèi)紵笮纬傻臒煔庠谂欧胖俺チ虻难趸锏??！就卣埂浚ㄒ唬┯嘘P(guān)硫元素的價(jià)態(tài)變化規(guī)律1S的常見化合價(jià)有：-2、0、+4、+6。-2價(jià)是硫

8、元素的最低價(jià)態(tài)，只有還原性；0價(jià)和+4價(jià)是硫元素處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性，又有還原性；+6價(jià)是硫元素的最高價(jià)態(tài)，只有氧化性。2當(dāng)硫元素的化合價(jià)升高或降低時(shí)，一般升高或降低到其相鄰的價(jià)態(tài)。如3硫元素相鄰價(jià)態(tài)的微粒不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如：S和H2S、S和SO2、SO2和濃h2so4之間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。4有時(shí)硫的化合價(jià)會(huì)發(fā)生跳位轉(zhuǎn)化。如M怡遇到強(qiáng)氧化劑時(shí)，S稀hn°3>S6、g濃、叫>S6；又如條件發(fā)生改變時(shí)：asI濃壓sg（熱）憐（二）二氧化碳和二氧化硫的性質(zhì)比較相同點(diǎn)不同點(diǎn)物氣味：CO2無味，SO2有刺激性氣味理毒性：CO2無毒，SO2有毒性常溫下，都是無色氣體，密度都

9、大于空氣22質(zhì)溶解性：CO2微溶于水，SO2易溶于水液化：CO2難液化，SO2易液化化都是酸性氧化物氧化硫常表現(xiàn)還原性，氧化碳表現(xiàn)氧化性：學(xué)性都能和水反應(yīng)，生成的酸不穩(wěn)定，只能存2SO2+O2催化劑>2SO322A3質(zhì)在于溶液中：co2+h2o=h2co3,so2+CO2+C“2COH2O一一氧化硫能被酸性高錳酸鉀溶液、氯水、溴水、碘水等都能與堿反應(yīng)，但用量不同，均可以生成氧化劑氧化，一氧化碳不能兩種鹽。氧化硫具有漂白性，能漂白某些有色物質(zhì)，氧化SO2或CO2氣體通入澄清的石灰水中，都是碳不能先生成沉淀，當(dāng)氣體過量時(shí)沉淀又溶解影響大氣的結(jié)果不同：二氧化硫形成酸雨，二氧化碳引起溫室效應(yīng)Ca

10、(OH)2+SO2CaSO31+H2OCaSO3+SO2+H2O一Ca(HS03)2Ca(OH)2+COfCaCO3+H2OCaCO3+CO2+H2O-Ca(HCO3)2鑒別 利用二氧化硫的還原性，用酸性高錳酸鉀溶液或溴水鑒別 利用二氧化硫的漂白性，用品紅溶液鑒別三）常見的漂白劑及其漂白原理比較漂白劑HCIO(Na2O2、03、H2O2)SO2活性炭漂白原理HCIO（Na2O2、03、H2O2）具有強(qiáng)氧化性，將有色物質(zhì)氧化成無色物質(zhì)SO2能與某些有色物質(zhì)化合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)活性炭能夠吸附有色物質(zhì)特點(diǎn)不可逆，褪色后的物質(zhì)不能恢復(fù)到原來的顏色可逆，褪色后的物質(zhì)遇光、受熱或放置一段時(shí)間會(huì)分解為原

11、來的物質(zhì)而恢復(fù)原色X變化化學(xué)變化化學(xué)變化物理變化（四）工業(yè)吸收SO2常用的方法二氧化硫是空氣中有害氣體的罪魁禍?zhǔn)?。?dāng)空氣中二氧化硫的含量達(dá)到百萬分之零點(diǎn)一至百萬分之一時(shí)，植物、建筑物的結(jié)構(gòu)材料就會(huì)嚴(yán)重受損；當(dāng)達(dá)到百萬分之一至百萬分之十時(shí)，會(huì)引起人的呼吸道痙攣、流淚、咳嗽甚至死亡；若達(dá)到萬分之一時(shí)，一切生命都會(huì)完結(jié)。因此我國規(guī)定：廠礦周圍上空的空氣中二氧化硫的含量不得超過0.02mg/L。為了保護(hù)環(huán)境、變廢為寶，世界各國采用多種方法進(jìn)行煙道氣脫硫，以防止空氣污染，回收和利用二氧化硫。1“固硫”法將生石灰跟煤均勻混合，煤燃燒時(shí)放出的SO2跟生石灰反應(yīng)生成CaSO3,CaSO3再被空氣氧化成CaSO

12、4（石膏）而被“固化”從而減少SO2向大氣的排放。其反應(yīng)方程式為：SO2+CaOCaSO32CaSO3+O22CaSO42吸收法（1）硫酸廠通常用氨水吸收二氧化硫。SO2+2NH3+H2O（nh4）2so3（NH4）2SO3+SO2+H2O-2NH4HSO3當(dāng)吸收液達(dá)到一定濃度時(shí)，再用93%的濃硫酸酸化：2NH4HSO3+H2SO4-（NHJ2SO4+2SO2f+2H2O（nh4）2so3+h2so4一（NH4）2SO4+so2f+h2o放出的二氧化硫濃度達(dá)95%以上，經(jīng)液化得到液態(tài)二氧化硫，可用于制取漂白劑、消毒劑，也可用于生產(chǎn)硫酸。硫酸銨溶液經(jīng)過結(jié)晶、分離、干燥，可用作化肥（硫銨），這樣便

13、一舉數(shù)得。(2)用純堿溶液吸收二氧化硫。2Na2CO3+SO2+H2O-2NaHCO3+Na2SO32NaHCO3+SO2-Na2SO3+2CO2f+H2O這樣吸收設(shè)備簡單，效率也高，所得Na2SO3可用于造紙工業(yè)制造牛皮紙。(3)用Na2SO3溶液吸收二氧化硫。Na2SO3+SO2+H2O-2NaHSO32NaHSO3Na2SO3+SO2f+H2Of得到含高濃度S02、水蒸氣的副產(chǎn)品，同時(shí)生成的Na2SO3還可循環(huán)使用。此外，在減輕SO2等引起的環(huán)境污染方面，植樹造林也有一定功效，特別是梧桐、臭椿吸收SO2的效果甚佳。(一)固氮的途徑1氮元素存在形態(tài)空氣中含大量n2,是工業(yè)生產(chǎn)中n2的主要來

14、源。2N2的物理性質(zhì)氮?dú)怆y溶于水,難液化,密度比空氣略小(與空氣密度相近),只能用排水法收集N2。3N2的化學(xué)性質(zhì)由于氮分子的鍵能很大,所以氮?dú)獾男再|(zhì)很穩(wěn)定,只有在高溫條件下才能發(fā)生一些化學(xué)變化。(1) 與H2的反應(yīng)：N2+3H2、高溫、高壓、2NH3催化劑(2) 與O2的反應(yīng)：N2+O2放電T2NO(3) 與Mg的反應(yīng)：3Mg+N2點(diǎn)燃TMg3N24氮的固定(1) 定義：把大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程稱為固氮。(2) 氮的同定的途徑 生物固氮豆科植物的根部常附有小根瘤,其中含有固氮菌,能把空氣中游離的氮變成氨(銨態(tài)氮肥)作為養(yǎng)分吸收,所以這些植物可以少施肥,甚至不施肥。 大氣同氮閃

15、電時(shí),大氣中的氮轉(zhuǎn)化為氮的氧化物,經(jīng)降水生成極稀的硝酸(硝態(tài)氮肥),滲入土壤被植物根系吸收。N2+O2放電2NO2NO+O2f2NO23NO2+H2Of2HNO3+NO【注意】生物固氮和大氣固氮統(tǒng)稱自然固氮。 工業(yè)固氮氮?dú)夂蜌錃庠诟邷?、高壓并有催化劑存在的條件下，可以直接化合生成氮nh3)。N2+3H2、高溫、高壓、2NH3催化劑工業(yè)上就是利用這個(gè)原理來合成氨的。(二)氨氣1物理性質(zhì)氨氣是一種無色有刺激性氣味的氣體。密度比空氣小，極易溶于水，易液化，液氨汽化時(shí)吸收大量的熱，因此液氨可作制冷劑。2分子結(jié)構(gòu)HH電子式：，結(jié)構(gòu)式：I-'",分子空間構(gòu)型：三角錐型，鍵和鍵之間的夾角為

16、107°18',為極性分子。3化學(xué)性質(zhì)(1)與水反應(yīng)NH3+H2ONH3H2ONH4+OH-nh3是中學(xué)化學(xué)中唯一能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，常用此性質(zhì)檢驗(yàn)nh3的存在。噴泉實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)原理：如右圖所示，圓底燒瓶中充滿nh3，由于氨極易溶于水，擠壓膠頭滴管,少量的水即可溶解大量的氨(1:700)，導(dǎo)致燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，在外界大氣壓作用下使燒杯中滴有酚酞的水壓入燒瓶，形成美麗的紅色噴泉。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：產(chǎn)生紅色噴泉，這是因?yàn)榘比苡谒笮纬蓧A性溶液，遇酚酞顯紅色。 噴泉實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵：a. 燒瓶、預(yù)先吸液的滴管及長直玻璃管的外部都要干燥；b. 氣體要充滿圓底燒瓶；c瓶塞要嚴(yán)密，不漏

17、氣，止水夾要夾緊。 說明問題：a.氨極易溶于水.b.氨氣的水溶液顯堿性。實(shí)驗(yàn)拓展：a.從噴泉實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理可知，只要燒瓶內(nèi)的氣體能被膠頭滴管中擠出的少量液體快速吸收，使燒瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于外界大氣壓，就可形成噴泉。因此理論上大多數(shù)氣體都可做噴泉實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵是膠頭滴管中的少量液體要選得合適。如：12345燒瓶中的氣體6CO2h2sNO2+NOHCl滴管中的液體濃NaOH濃NaOH濃NaOH濃NaOHh2ob.此外，若改變噴泉實(shí)驗(yàn)裝置，也可以使某些本來不能形成噴泉的氣體形成噴泉，因此要從產(chǎn)生噴泉的條件認(rèn)識形成噴泉的本質(zhì)。(3)與酸反應(yīng)NH3+HCl-NH4Cl(生成白煙)2NH3+H3SO4f(N

18、H4)2HSO4(俗稱硫銨)NH3+HNO3fNH4NO3(俗稱硝銨)NH3+CO2+H2OfNH4HCO3(俗稱碳銨)(4)與O2反應(yīng)4NH3+5O2Pt4NO+6H2O(該反應(yīng)放熱)A【注意】 通常狀況下，氨在氧氣中不反應(yīng)。 反應(yīng)條件：催化劑(如鉑)、加熱。 該反應(yīng)放熱。 該反應(yīng)是工業(yè)上制硝酸的基礎(chǔ)。4. NH3的實(shí)驗(yàn)室制法及工業(yè)制法(1) 工業(yè)制法N2+3H2、高溫、高壓、2NH3催化劑【注意】該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，所以所得產(chǎn)品是nh3、n2、h2的混合物，利用nh3易液化的特點(diǎn)將nh3分離以后，n2、h2可循環(huán)使用。原料n2可通過蒸餾液態(tài)空氣獲得，而原料h2般通過焦炭與高溫水蒸氣反應(yīng)獲得，

19、有關(guān)反應(yīng)方程式為：c+h2o高溫Tco+h2,co+h2o高溫Tco2+h2,除去co2即得H2。(2) 實(shí)驗(yàn)室制法 原理：固態(tài)銨鹽與堿加熱反應(yīng)。2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3f+2H2O 發(fā)生裝置：加熱固體制取氣體的裝置，與制氧氣類同。 干燥：在干燥管中盛放堿石灰(CaO、NaOH的混合物)作干燥劑。不能用濃硫酸、無水氯化鈣作干燥劑，因CaCl2吸收氨氣生成CaCl28NH3。 收集：向下排空氣法。 驗(yàn)滿：a.用濕潤的紅色石蕊試紙放在瓶口，若變藍(lán)，則滿;b.用蘸有濃鹽酸的玻璃棒接近瓶口，若產(chǎn)生白煙，則滿。5. 氨的用途(1)作制冷劑；(2)制氮肥；(3)制硝酸；(4)制純堿

20、；(5)在有機(jī)合成工業(yè)中作原料。(三)銨鹽與化學(xué)肥料1銨根離子的結(jié)構(gòu)與銨鹽的定義HHFH*NH+-L曠節(jié)一HHHr電子式為，結(jié)構(gòu)式為，空間構(gòu)型為正四面體型，鍵和鍵之間的夾角為109°28'。銨鹽是由銨根離子和酸根離子構(gòu)成的鹽。在NH4+中存在著共價(jià)鍵和配位鍵，形成銨鹽的離子都是非金屬元素，但銨鹽屬于離子晶體，在銨鹽中存在的化學(xué)鍵有：離子鍵、共價(jià)鍵和配位鍵。銨鹽都是晶體，都能溶于水。2. 銨鹽的化學(xué)性質(zhì)(1) 銨鹽受熱分解如:NH4C1NH3f+HClfNH4HCO3nh3f+h2of+co2f【注意】 并不是所有的銨鹽受熱分解都產(chǎn)生nh3o NH4CI在試管中受熱分解的現(xiàn)象與碘的升華相似。但二者有本質(zhì)的差別，前者是NH4Cl分解后又化合成NH4Cl，屬于化學(xué)變化過程。而后者是物理變化過程。(2) 銨鹽與堿的反應(yīng)如:(NH4)2SO4+2NaOH一Na2SO4+2NH3f+2H2O.NH4NO3+NaOHNaNO3+NH3f+H2O?！咀⒁狻夸@鹽與堿共熱都能產(chǎn)生NH3,這是銨鹽的共同性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)室利用銨鹽的這一性質(zhì)來制取氨氣和驗(yàn)根離子的存在。3. 銨鹽的用途及貯存(1)用途：銨鹽可作氮肥。常用的氮肥有硝酸銨(nh4no3)、硫酸銨(nh4)2so