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1专业专注认真负责专题四硫、氮和可持续发展一、含硫化合物的性质和应用：1、SO2的性质及其应用：（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SO2），易液化（沸点为-10℃）。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）化学性质：①SO2是酸性氧化物：②还原性：SO2中S为+4价，可与强氧化剂（如氧气等）反应生成+6价的S：1）SO2+O2====2SO3催化剂加热2）能使溴水褪色：SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr3）与H2O2反应：SO2+H2O2===H2SO44）SO2在水溶液中能被KMnO4（H+）、Cl2、Fe3+、HNO3等氧化，归纳如下（都在通常条件下进行）：KMnO4（H+）、Cl2、Fe3+、Br2、H2O2、HNO3SO2KMnO4（H+）H2SO4③氧化性：SO2中S为+4价，可以降低，表现出氧化性，但氧化性很弱：SO2+2H2S===3S↓+2H2O④漂白性：SO2可与某些有色物质反应，生成不稳定的无色物质，加热时这些无色物质又会发生分解，从而恢复原来的颜色，即漂白作用是可逆的（SO2不能漂白酸碱指示剂）。常用于实验室对SO2气体的检验（品红溶液）备注：漂白原理类型：①吸附型：活性炭漂白——活性炭吸附色素（包括胶体）②强氧化型：HClO、O3、H2O2、Na2O2等强氧化剂漂白——将有色物质氧化，不可逆③化合型：SO2漂白——与有色物质化合，可逆（3）酸雨——硫酸型酸雨：1）硫酸型酸雨的形成：PH值小于5.6(酸雨的pH＜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：SO2+O2====2SO3SO3+H2O===H2SO4催化剂加热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+H2OH2SO32H2SO3+O2==2H2SO42专业专注认真负责2）空气中二氧化硫的来源：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、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：三原料三阶段三反应三设备黄铁矿或S造气：SO2高温4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2点燃S+O2===SO2沸腾炉空气SO2接触氧化接触室(含热交换器)催化剂加热SO2+O2====2SO398.3%浓硫酸吸收SO3吸收塔SO3+H2O==H2SO4热交换器的作用：预热SO2和O2，降低SO3的温度，便于被吸收。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SO2的处理：用氨水处理后，再用硫酸处理：SO2+2NH3+H2O＝(NH4)2SO3，SO2+NH3+H2O＝NH4HSO3古代制硫酸的方法是：用绿矾(FeSO4·7H2O)为原料,放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸.在煅烧过程中,绿矾发生分解,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,便可得到硫酸。2(FeSO4·7H2O)===Fe2O3＋SO2＋SO3＋14H2O（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338℃，属于典型的难挥发性酸，密度为1.84g·cm-3。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,稀释放出的热量回使水沸腾,水喷溅出来危险.浓硫酸难挥发，故可以制取易挥发性酸，如：加热2NaCl+H2SO4===Na2SO4+HCl↑（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。如：Fe2O3+3H2SO4＝Fe2(SO4)3+3H2O可用于酸洗除锈（2）浓硫酸的特性：●热点链接：如何稀释浓H2SO4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)。3专业专注认真负责①吸水性：浓硫酸具有吸水性，通常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H2、O2、N2、CO、NO、CH4等；二、酸性气体：SO3、SO2、CO2、HCl、HF等；三、氧化性气体：O3、F2、Cl2.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、O按照2∶1的比例脱出，生成水，是有机物变黑。浓硫酸可用作许多有机反应的脱水剂和催化剂。C12H22O1112C+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+SO2↑+H2O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）。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。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)==S↓+SO2↑+2H2O2HI+H2SO4(浓)==I2↓+SO2↑+2H2O2HBr+H2SO4(浓)==Br2+SO2↑+2H2O（5）几种重要的硫酸盐：（6）浓硫酸和稀硫酸的鉴别方法：1）:取等重量的样品，放置在天平两端，并暴露在空气中，下沉一端为浓硫酸。因为浓硫酸具有吸水性，吸收空气中的水2）：取样，将样品倒入水中，并插入温度计，升温的一个是浓硫酸。3）：插入铁片，没什么现象的是浓硫酸，持续冒气泡的是稀硫酸。因为浓硫酸有强氧化性，使铁钝化，阻止两者反应，稀硫酸则不能。所以可用铁器装浓硫酸。4专业专注认真负责4）：放入炭块，膨胀的是浓硫酸，没反应的是稀硫酸。因为浓硫酸具有吸水性。5）：插入铜片，反应并生成刺激性气味的是浓硫酸，没反应的是稀硫酸。同样因为浓硫酸有强氧化性。6）：取等体积样平，密封放在天平两端，重的是浓硫酸。因为浓硫酸密度较大。7）：晃动观察，稠的是浓硫酸，透明均一的是稀硫酸。8）：放入5水硫酸铜，颜色退去的是浓硫酸，没反应的是稀硫酸。同样因为浓硫酸具有吸水性。3、硫和含硫化合物的相互转化：（1）硫的存在及物理性质：硫以游离态（火山口附近或地壳的岩层里）和化合态（硫化物和硫酸盐）存在。硫是淡黄色松脆的晶体，俗名硫磺，熔点112.8℃，沸点444.6℃，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2.（2）不同价态的硫的化合物-2价：H2S、Na2S、FeS；+4价：SO2、H2SO3、Na2SO3+6价：SO3、H2SO4、Na2SO4、BaSO4、CaSO4、FeSO4（3）通过氧化还原反应实现含不同价态硫元素的物质之间的转化KMnO4（H+）、Cl2、Br2、Fe3+、I2、Br2、H2O2、HNO3、O2、SH2、C、金属等-2S0Cl2、Br2、Fe3+、Br2、H2O2、HNO3、I2、O2、C、金属等S+6O2H2SS+4反应举例：1）-2价硫到0价硫硫化氢不完全燃烧：点燃H2S+O2===2S↓+2H2O硫化氢通入卤水中：H2S+X2==S↓+2HX（X代表CL、Br、I）现象：卤水溶液褪色，产生淡黄色沉淀。向Na2S溶液中通入氯气：Na2S+Cl2==2NaCl+S↓2）0价硫到-2价硫与金属反应：S+2Na==Na2S，将S和Na混合，研磨可爆炸。加热Fe+S===FeS2Cu+S===Cu2S加热S+Hg===HgS在常温下进行，常用于除去撒落的汞，且汞显高价。与非金属反应：加热H2+S（蒸汽）===H2S3）0价硫到+4价硫：点燃S+O2===SO24）+4价硫到0价硫：SO2+H2S===3S↓+2H2O5）+4价硫到+6价硫：SO2+O2====2SO3催化剂加热SO2+X2+H2O===H2SO4+2HX（（X代表CL、Br、I）2H2SO2+O2===2H2SO4（酸雨的酸性由弱变强的原因）5专业专注认真负责6）+6价硫到+4价硫：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S②越位转化的特例：点燃H2S+O2===2SO2+2H2O③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。④归中反应规律：加热S+2H2SO4（浓）===3SO2+2H2O（4）含硫化合物间通过非氧化还原反应相互转化：①FeS+H2SO4（稀）===FeSO4+H2S↑，FeS+2H+==Fe2++H2S↑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。②H2S+2NaOH==Na2S+2H2O实验室中常用NaOH溶液吸收多余的H2S气体，防止空气污染。③Na2SO3+H2SO4（浓）===Na2SO4+SO2↑+H2O实验室或工业上制取SO2的原理。④Na2SO3+H2SO4（稀）===Na2SO4+SO2↑+H2O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、氮氧化物的产生及转化（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N2+O2===2NON2+3H2======2NH3N2+3Mg===Mg3N2高温高压点燃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）氮氧化物：①NO：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+3O2+2H2O＝4HNO3②NO2：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：3NO2+H2O===2HNO3+NO4NO2+O2+2H2O＝4HNO32NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2ONO2+2KI==I2+2KNO2（能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝）6专业专注认真负责2NO2N2O4(NO2和N2O4之间可