必修一硫氮和可持續(xù)發(fā)展

硫氮可持續(xù)開(kāi)展二氧化硫一、二氧化硫的性質(zhì)1.易溶于水?！参锢硇再|(zhì)：SO2是無(wú)色、有刺激性氣味的有毒氣體〕2.酸性氧化物：SO2+H2OH2SO3化學(xué)方程式：〔1〕往NaOH溶液中通入少量SO2〔2〕SO2與生石灰反響的化學(xué)方程式3．+4價(jià)的硫元素有一定的復(fù)原性。向另一支試管中參加5mL二氧化硫水溶液，滴加氯化鋇溶液，再滴加0.5mL3%的過(guò)氧化氫溶液，振蕩，放置片刻后滴加稀鹽酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?，F(xiàn)象：加BaCl2溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，加H2O2溶液生成白色沉淀，加鹽酸沉淀不溶解。H2SO3+H2O2=H2SO4+H2OH2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl結(jié)論：H2SO3具有復(fù)原性，能被氧化劑〔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、霧、雹、霰等〕形成過(guò)程①SO2+H2OH2SO32H2SO3+O2=2H2SO4②2SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4[練習(xí)1]某?；瘜W(xué)興趣小組同學(xué)在某城市采集了酸雨樣品，每隔一段時(shí)間用pH計(jì)測(cè)該雨水樣品的pH，所得數(shù)據(jù)如下：測(cè)定時(shí)間01小時(shí)2小時(shí)3小時(shí)4小時(shí)雨水pH為什么雨水的pH隨時(shí)間而發(fā)生變化?根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析和你已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)判斷二氧化硫是怎樣影響雨水的pH的?2氧化成硫酸，酸性增強(qiáng)。SO2+H2OH2SO32H2SO3+O2=2H2SO42SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4防治方法:①用新型的能源〔氫能、太陽(yáng)能、核能〕；②對(duì)含硫燃料進(jìn)行脫硫處理；SO2+CaO==CaSO3+H2O③對(duì)釋放出SO2廢氣進(jìn)行處理回收利用；等等2.漂白性，有漂白作用。SO2能漂白某些有色物質(zhì)〔如品紅〕，生成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)，加熱時(shí)，這些無(wú)色物質(zhì)又會(huì)分解，恢復(fù)原來(lái)的顏色。SO2漂白性的應(yīng)用：漂白草帽、報(bào)紙等硫酸一、硫酸的工業(yè)制法——接觸法制硫酸點(diǎn)燃1．二氧化硫的制取和凈化〔沸騰爐〕點(diǎn)燃高溫S+O2＝SO2高溫4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2催化劑加熱2．二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫〔接觸室催化劑加熱2SO2+O22SO33．三氧化硫的吸收和硫酸的生成〔吸收塔〕SO3+H2O==H2SO4稀硫酸的性質(zhì)：1．可以使紫色石蕊試液變紅2．與堿反響：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+H2O3．與金屬反響：H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑4．與金屬氧化物：H2SO4+CuO=CuSO4+H2O5．與某些鹽反響：H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl二、稀硫酸：二元強(qiáng)酸，具有酸的通性。三、濃硫酸的特性1．吸水性實(shí)驗(yàn)室常用濃硫酸作某些氣體的枯燥劑；久置的濃硫酸質(zhì)量會(huì)增加等蔗糖中參加濃硫酸，并把產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并加以解釋?，F(xiàn)象結(jié)論及解釋顏色白-棕-黑蔗糖脫水炭化體積膨脹，呈疏松海綿狀有氣體生成試管壁發(fā)熱濃硫酸吸水放熱品紅溶液褪色生成SO2C+2H2SO4〔濃〕=CO2↑+2SO2↑+2H2O2．脫水性脫水性：按水的組成比脫去有機(jī)物中的氫、氧元素，形成水分子，該實(shí)驗(yàn)也表達(dá)了濃硫酸的氧化性〔提示從化合價(jià)的變化分析〕。銅片加濃硫酸加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；冷卻將試管中物質(zhì)慢慢倒入水中，觀察現(xiàn)象。寫(xiě)出反響的化學(xué)方程式?，F(xiàn)象：常溫下,無(wú)明顯現(xiàn)象；加熱后,銅片溶解，有氣泡生成，品紅溶液褪色，反響后生成物水溶液呈藍(lán)色。Cu+2H2SO4〔濃〕==CuSO4+SO2↑+2H2O3．強(qiáng)氧化性Cu+2H2SO4〔濃〕==CuSO4+SO2↑+2H2OC+2H2SO4〔濃〕==CO2↑+2SO2↑+2H2O有濃硫酸參與的反響，大多數(shù)是氧化復(fù)原反響，反響中濃硫酸作氧化劑。A.加熱，濃H2SO4能氧化大多數(shù)金屬(除Au、Pt)，一般不產(chǎn)生H2；B.常溫，濃H2SO4使Fe、Al鈍化；2SO4與金屬反響，表現(xiàn)酸性和氧化性硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化一、硫元素的存在形式硫元素主要化合價(jià)有：-2、0、+4、+6-20+4+6-20+4+6SSSSSSO2H2SOSSO2H2SO3Na2SO3SO3H2SO4Na2SO4CuSO4Na2SHgS二、硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化〔1〕S+Hg=HgS硫化汞沒(méi)有毒性，可以用硫處理散落在地上的汞，這樣就可以防止汞中毒了?！?〕工業(yè)上或?qū)嶒?yàn)室用亞硫酸鈉與濃硫酸反響制備二氧化硫。Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O〔3〕長(zhǎng)期露置在空氣中的亞硫酸鈉會(huì)被空氣中的氧氣氧化成硫酸鈉。2Na2SO3+O2＝2Na2SO4，Na2SO3應(yīng)密封保存?！?〕實(shí)驗(yàn)室常用過(guò)量的氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫尾氣，生成亞硫酸鈉。2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O[提問(wèn)]如果從化合價(jià)的角度來(lái)考慮，物質(zhì)什么時(shí)候具有氧化性，什么時(shí)候具有復(fù)原性？〔以硫元素為例〕[答復(fù)]元素處在最高價(jià)(＋6)只有氧化性，處在最低價(jià)(－2)只具有復(fù)原性；中間價(jià)(0、＋4)既態(tài)既具有氧化性、又具有復(fù)原性。[追問(wèn)]怎樣實(shí)現(xiàn)相同或不相同價(jià)態(tài)的含硫物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化？不同價(jià)態(tài)的含硫物質(zhì)間通過(guò)氧化復(fù)原反響規(guī)律來(lái)轉(zhuǎn)化，相同價(jià)態(tài)的含硫物質(zhì)間通過(guò)非氧化復(fù)原反響規(guī)律來(lái)轉(zhuǎn)化。某地區(qū)盛產(chǎn)硫磺，如何實(shí)現(xiàn)從硫單質(zhì)制備硫酸鈉？Na2Na2SO4H2SO4SO3SO2SNa2SO3點(diǎn)燃催化劑加熱[提示]SO2是酸性氧化物，可以發(fā)生酸堿型反響，同時(shí)SO點(diǎn)燃催化劑加熱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?dú)狻?〕與氧氣反響：N2+O2=2NO游離態(tài)的氮?dú)庵参餆o(wú)法吸收，只有“固定”下來(lái)的化合態(tài)的氮元素經(jīng)過(guò)一定形式的轉(zhuǎn)化，才有可能被植物吸收利用。在這些轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，一氧化氮和二氧化氮就是兩種重要的中間產(chǎn)物。二、一氧化氮和二氧化氮2的物理性質(zhì)：NO：無(wú)色、無(wú)味、微溶于水的有毒氣體。NO2：紅棕色、有剌激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易液化，易溶于水。NO和NO2的化學(xué)性質(zhì)〔1〕NO不與水反響，在常溫下易與O2化合生成NO2:2NO+O2=2NO2〔2〕NO2難被O2氧化，易與水反響生成HNO3和NO。3NO2+H2O=2HNO3+NO氮的其它氧化物：N2O俗名笑氣，是一種麻醉劑；N2O3是亞硝酸〔HNO2〕的酸酐；N2O4是無(wú)色氣體；N2O5是硝酸的酸酐，是一種白色固體。氮氧化物的用途：制氮肥、硝酸等。人體中極少量NO會(huì)促進(jìn)血管擴(kuò)張，防止血管栓塞。氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染和防治氮肥的生產(chǎn)形成硝酸型酸雨使用清潔能源來(lái)源金屬的冶煉危害破壞臭氧層。防治汽車(chē)尾氣轉(zhuǎn)化汽車(chē)等交通工具的使用造成光化學(xué)煙霧化肥、硝酸廢氣處理其他措施。催化劑催化劑汽車(chē)尾氣〔含烴類(lèi)、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車(chē)排氣管裝上催化轉(zhuǎn)化器，使NO或NO2與CO反響生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無(wú)毒氣體，相應(yīng)的化學(xué)方程式來(lái)表示催化劑催化劑2CO+NO=2CO2+N24CO+2NO2=4CO2+N2制硝酸的過(guò)程中發(fā)生了下面的反響，理論上通過(guò)屢次循環(huán)吸收，可使原料充分利用，并減少污染物的排放以保護(hù)環(huán)境。2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NONO2或NO與O2以何種物質(zhì)的量比通入水中能恰好被水完全吸收？4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3高溫高壓催化劑高溫高壓催化劑一、工業(yè)合成氨N2+3H22NH3二、氨氣氨是無(wú)色、有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化，氨液化的同時(shí)放出大量的熱；液態(tài)氨汽化時(shí)要吸收周?chē)臒崃?，使周?chē)目諝庋杆僮兝洹渤Ｓ米髦吕鋭?。極易溶于水〔體積比1：700〕。氨水易揮發(fā)，氨氣的水溶液具有堿性?！?〕氨氣與水的反響NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-[實(shí)驗(yàn)1]NH3與HCl的反響現(xiàn)象：燒杯中出現(xiàn)白煙。解釋：濃氨水、濃鹽酸具有揮發(fā)性，NH3與HCl結(jié)合，有固體NH4Cl生成?！?〕氨氣與酸的反響NH3+HCl=NH4Cl〔白煙〕將實(shí)驗(yàn)1中濃鹽酸換成濃硝酸或濃硫酸：NH3+HNO3=NH4NO3〔白煙〕2NH3+H2SO4=〔NH4〕2SO4三、銨鹽的性質(zhì)現(xiàn)象：加熱，試管中產(chǎn)生白煙，試管口重新生成白色固體。NH4Cl=NH3↑+HCl↑NH3+HCl=NH4ClNH4HCO3=NH3↑+H2O+CO2↑由上述反響式可以看出,NH4Cl、NH4HCO3受熱都能分解，都有NH3產(chǎn)生,但不是所有的銨鹽受熱分解都能產(chǎn)生NH3。例如NH4NO3的分解:2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O現(xiàn)象：產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3↑根據(jù)上述性質(zhì)，分析討論此性質(zhì)有何應(yīng)用？銨根離子的檢驗(yàn)；氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法；〔3〕防止銨態(tài)氮肥與堿性肥料混合施用。硝酸的性質(zhì)一、硝酸的用途：制氮肥、塑料、炸藥、硝酸鹽等。二、硝酸的物理性質(zhì)。硝酸是無(wú)色、有刺激氣味的液體，易溶于水，低沸點(diǎn)〔83℃〕，易揮發(fā)。常用硝酸密度為1.503g/cm3，濃度為69%，15.6mol/L。三、硝酸化學(xué)性質(zhì)1.硝酸具有酸的通性：一元強(qiáng)酸HNO3=H++NO3-①久置濃硝酸為什么呈黃色？久置硝酸分解產(chǎn)生的NO2溶于溶液中,使得溶液變黃！加熱加熱或光照2.硝酸的不穩(wěn)定性：4HNO3=O2↑+2H2O+4NO2↑②硝酸應(yīng)如何保存？硝酸保存在避光、低溫處。3.硝酸具有強(qiáng)氧化性?！?〕能與大多數(shù)金屬反響，但一般不生成氫氣。金屬與濃硝酸反響一般生成NO2,與稀HNO3反響一般生成NO。[實(shí)驗(yàn)探究1]①濃硝酸與銅反響現(xiàn)象：銅片溶解,常溫下反響劇烈；有紅棕色的氣體產(chǎn)生；溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色。反響的化學(xué)方程式：Cu＋4HNO3(濃)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O[實(shí)驗(yàn)探究2]②稀硝酸與銅反響現(xiàn)象：反響緩慢，銅片溶解；有無(wú)色的氣體產(chǎn)生，氣體接觸空氣時(shí)立即變成紅棕色；溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色。反響的化學(xué)方程式：3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O3Cu＋8H+＋2NO3—＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O〔2〕常溫下，濃硝酸使鐵、鋁發(fā)生“鈍化”。Fe＋HNO3(濃)→生成致密的氧化膜〔鈍化〕Al＋HNO3(濃)→生成致密的氧化膜〔鈍化〕〔3〕濃硝酸能與某些非