高中化學必修一第四章第三節(jié)硫和氮的氧化物

化學必修一第四章第三節(jié)硫和氮的氧化物一、二氧化硫和三氧化硫1.硫(1)硫的存在形式=1\*GB3①游離態(tài)的硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層里。=2\*GB3②化合態(tài)的硫主要以硫化物和硫酸鹽的形式存在，如硫鐵礦也稱黃鐵礦（FeS2）、黃銅礦（CuFeS2）、石膏（CaSO4·2H2O）和芒硝（Na2SO4·10H2O）。=3\*GB3③硫是一種生命元素，存在與某些蛋白質中，這也是石油、天然氣、煤等化石燃料中經(jīng)常含硫的原因。(2)硫的物理性質硫（俗稱硫磺）是一種淡黃色晶體，質脆，易研成粉末。硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。熔、沸點低。(3)硫的化學性質=1\*GB3①硫的氧化性△△△=1\*alphabetica.將硫粉和金屬鈉混合在研缽中研磨，可以聽到輕微的爆炸聲，將該混合物加熱，也可以發(fā)生反應：2Na+S==Na2S。△△△△=2\*alphabeticb硫與具有可變化合價的金屬發(fā)生反應時，金屬被氧化為低價態(tài)，如：Fe+S==FeS；2Cu+S==Cu2S?！?3\*alphabeticc硫蒸氣與H2的反應：H2+S==H2S。=2\*GB3②硫的還原性點燃硫在空氣中燃燒，產生微弱的淡藍色火焰；在氧氣中燃燒，產生明亮的藍紫色火焰。點燃S+O2=====SO2△=3\*GB3③硫與堿反應△附著在試管中的硫可以用熱堿溶液洗滌。3S+6NaOH==2Na2S+Na2SO3+3H2O。=1\*GB3①通常情況下，硫不能使變價金屬顯高價，說明S的氧化性比Cl2弱。=2\*GB3②不管O2多少，S只能被氧化為SO2。因為把SO2氧化為SO3需要特定條件。=3\*GB3③金屬汞撒落在地面可撒些硫磺覆蓋，防止汞蒸氣中毒，因為常溫下：Hg+S==HgS。2.二氧化硫(1)二氧化硫的實驗室制法實驗室里可用亞硫酸鈉固體與濃硫酸反應或銅與濃硫酸反應來制取SO2：△Na2SO3+H2SO4(濃)==Na2SO4+H2O+SO2↑△Cu+2H2SO4(濃)==CuSO4+H2O+SO2↑(2)二氧化硫的物理性質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，易液化，易溶于水，常溫常壓下，1體積水能溶解40體積SO2。(3)二氧化硫的化學性質=1\*GB3①實驗探究：SO2的化學性質實驗操作實驗現(xiàn)象=1\*GB3①液體充滿試管；=2\*GB3②滴加紫色石蕊溶液后，溶液變?yōu)榧t色；=3\*GB3③滴加品紅溶液振蕩后，溶液褪色；=4\*GB3④加熱后，試管中的溶液又顯紅色。實驗結論=1\*GB3①SO2易溶于水，其水溶液顯酸性；=2\*GB3②SO2具有漂白性，與有色物質混合生成不穩(wěn)定的無色物質=2\*GB3②SO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性a．和H2O反應：SO2+H2OH2SO3（亞硫酸能使紫色石蕊溶液變紅）b．和堿性氧化物反應：SO2+CaO==CaSO3c．和堿反應：SO2（少量）+2NaOH==Na2SO3+H2O+2CO2SO2（過量）+NaOH==NaHSO3d．和鹽反應：SO2（少量）+2NaHCO3==Na2SO3+H2O+2CO2（利用此反應可除去CO2中的SO2）SO2（過量）+NaHCO3==NaHSO3+CO2SO2和CO2都是酸性氧化物，都能使澄清石灰水變渾濁。故不能用澄清石灰水來鑒別SO2和CO2，可用品紅溶液來鑒別。=3\*GB3③二氧化硫的氧化性二氧化硫分子中硫元素為+4價，處于中間價態(tài)，所以二氧化硫既有氧化性，又有還原性。但二氧化硫的氧化性不如還原性突出。2SO2+2H2S==3S↓+2H2OSO2與H2S在容器中相遇即可發(fā)生反應，生產黃色的固體硫附著在容器的內壁。SO2通入氫硫酸（H2S的水溶液）中，也發(fā)生同樣的反應，使溶液變渾濁。=4\*GB3④二氧化硫的還原性SO2能使鹵素單質的水溶液褪色。SO2+X2+2H2O==2HX+H2SO4(X=Cl、Br、I，F(xiàn)除外)SO2能使紫色的KMnO4溶液褪色。5SO2+2KMnO4+2H2O==K2SO4+2MnSO4+2H2SO4催化劑SO2能被Fe3+氧化。SO2+2FeCl3+2H2O==FeSO4+FeCl2+4HCl催化劑△SO2能被氧氣氧化成SO3：2SO2+O22SO3△=1\*GB3①SO2和O2反應生成SO3的催化劑通常為五氧化二釩（V2O5）。=2\*GB3②硫在空氣中加熱（點燃或加熱）只能生成SO2，不能生成SO3，是否生成SO3與O2是否足量無關。=5\*GB3⑤二氧化硫的漂白性向品紅溶液中通入SO2后，品紅溶液的顏色逐漸褪去。SO2具有漂白性，能漂白有色物質，如紙漿、毛、絲、草帽辮等。當給試管加熱時，溶液又變紅色，是因為生成的無色物質不穩(wěn)定，受熱分解而回復成原來的顏色。從氧化還原角度分析，二氧化硫起漂白作用時，所發(fā)生的反應不是氧化還原反應，這不同于臭氧、次氯酸鹽的漂白性。3.三氧化硫總的反應可表示為：4NO2+O2+2H2O==4HNO3NO2不是HNO3的酸酐，HNO3的酸酐是N2O5。NO與NO2都是不成鹽氧化物。(3)實驗室里可用銅與濃硝酸反應來制取NO2Cu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(4)冷卻NO2，顏色變淺，生成N2O42NO2(紅棕色)N2O4(無色)四氧化二氮的一個重要用途是做火箭的推進劑（燃料），偏二甲肼（C2H8N4）和四氧化二氮，兩者反應時放出大量的熱量把火箭送人太空。該反應的化學方程式如下：C2H8N4+2N2O4==3N2↑+2CO2↑+4H2O↑三、二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染二氧化硫和二氧化氮的來源空氣中二氧化硫主要來源于煤、石油和某些金屬礦物中含硫或硫的化合物燃燒或金屬冶煉和硫酸生產等產生的工業(yè)廢氣等。二氧化氮來源于燃料高溫條件下的燃燒（高溫他就是空氣中的氮氣往往也參與反應）、汽車尾氣（在發(fā)動機內活塞頻繁打出火花，像天空中的閃電，N2與O2反應生成NO）等。二氧化硫和二氧化氮的主要危害——酸雨（1）酸雨的形成大氣中二氧化硫和二氧化氮溶于水形成酸性溶液，隨雨水降下，就可能成為酸雨。目前，形成酸雨的最主要因素是二氧化硫。酸雨中的酸絕大部分是硫酸和硝酸。二氧化硫和二氧化氮在大氣中形成酸雨的過程十分復雜，可以簡要概括如下：（2）酸雨的概念在正常情況下，由于大氣中含有一定的二氧化碳，降雨時二氧化碳溶于水，形成酸性很弱的碳酸，因此正常的雨水呈弱酸性，pH約為5.6。酸雨的pH小于5.6。（3）酸雨的危害酸雨的危害很大，主要表現(xiàn)在對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響、對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響、對土壤的影響、對建筑物的影響、對人類健康的危害等幾個方面。同時，酸雨還污染引用水源，引起人類呼吸道系統(tǒng)疾病等。（4）酸雨的防治措施=1\*GB3①原煤脫硫；改進燃燒技術；對煤燃燒后形成的煙氣脫硫。=2\*GB3②工業(yè)廢氣在排入大氣前，要經(jīng)過回收處理。催化劑=3\*GB3③汽車尾氣的主要成分是氮氧化物（主要是氣缸中的高溫使鼓入的空氣中的N2、O2化合所導致），還含有CO，改進技術，使之在催化劑的作用下轉化為五毒的N2和CO2：催化劑2NO+2CO=======N2+2CO2拓展一二氧化硫的漂白性1.SO2與其他漂白劑的比較物質效果原因作用類型SO2暫時褪色和有色物質化合成無色的不穩(wěn)定物質光合作用Na2O2、O3、Cl2(HClO)永久褪色將有色物質氧化成無色物質氧化作用活性炭暫時褪色物理吸附吸附作用2.不屬于二氧化硫漂白性的褪色（1）二氧化硫使堿的酚酞溶液褪色滴有酚酞的氫氧化鈉溶液呈紅色，當通入二氧化硫氣體時發(fā)生如下反應：SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O或SO2+NaOH==NaHSO3反應使溶液堿性降低，因而溶液褪色，不是二氧化硫的漂白性所致。（2）二氧化硫使氯水、溴水、碘水褪色氯水、溴水、碘水分別呈黃綠色、橙色、棕黃色，當通入二氧化硫氣體時發(fā)生如下反應：SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HClSO2+Br2+2H2O==H2SO4+2HBrSO2+I2+2H2O==H2SO4+2HI反應使氯水、溴水、碘水溶液褪色，這些都是氧化還原反應所造成的褪色，不是二氧化硫的漂白性所致。（3）二氧化硫使高錳酸鹽溶液褪色KMnO4溶液呈紫紅色，當通入二氧化硫氣體時發(fā)生如下反應：5SO2+2KMnO4+2H2O==K2SO4+2MnSO4+2H2SO4這也是氧化還原反應所造成的褪色，不是二氧化硫的漂白性所致。（4）二氧化硫使鐵鹽溶液褪色鐵鹽溶液如FeCl3溶液呈黃色，當通入二氧化硫氣體時發(fā)生如下反應：SO2+2FeCl3+2H2O==FeSO4+FeCl2+4HCl這同樣是氧化還原反應所造成的褪色，不是二氧化硫的漂白性所致。拓展二二氧化硫和二氧化碳的比較1.SO2和CO2的性質比較SO2CO2類型酸性氧化物酸性氧化物顏色無色無色氣味有刺激性氣味無氣味水溶性易溶（1:40）能溶（1:1）水溶液酸性中強酸（比碳酸強）△弱酸△氧化性SO2+2H2S==3S↓+2H2OCO2+C==2CO還原性SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl——遇石灰水變渾濁Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O變渾濁Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2OCaCl2或BaCl2不反應不反應品紅溶液褪色不褪色酸性KMnO4溶液或溴水褪色不褪色2.鑒別和分離（1）SO2和CO2的鑒別方法=1\*GB3①用品紅溶液：使品紅溶液褪色的是SO2，不能使品紅溶液褪色的是CO2；=2\*GB3②用氫硫酸溶液：出現(xiàn)淡黃色渾濁的是SO2，無明顯現(xiàn)象的是CO2；=3\*GB3③用酸性KMnO4溶液：能使KMnO4溶液紫色褪去的是SO2，無明顯現(xiàn)象的是CO2；=4\*GB3④用溴水：能使溴水褪色的是SO2，無明顯現(xiàn)象的是CO2；=5\*GB3⑤用FeCl3溶液：能使FeCl3溶液黃色變?yōu)闇\綠色的是SO2，無明顯現(xiàn)象的是CO2；（2）常用來鑒別和分離SO2和CO2的裝置如上圖所示的裝置中各部分的作用：裝置A檢驗SO2的存在；裝置B除去SO2氣體；裝置C檢驗SO2氣體是否除去，并進一步吸收SO2；裝置D檢驗CO2氣體并吸收。拓展三氮的氧化物溶于水的計算1.相關化學方程式=1\*GB3①3NO2+H2O==2HNO3+NO=2\*GB3②2NO+O2==2NO2=3\*GB3③4NO2+O2+2H2O==4HNO3=4\*GB3④4NO+3O2+2H2O==4HNO32.氮的氧化物溶于水的可能情況（反