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1、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： SO2是酸性氧化物：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 +2HBr 3）与
2、H2O2反应： SO2+ H2O2 = H2SO44）SO2在水溶液中能被KMnO4（H+） 、Cl 2、Fe3+、HNO 3等氧化，归纳如下（都在通常条件下进行）：KMnO4（H+）、 Cl2、Fe3+、Br2 、H2O2、HNO3 SO2 KMnO4（H+）H2SO4 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+ 2H2O 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：
3、漂白原理类型：吸附型 ：活性炭漂白 活性炭吸附色素（包括胶体）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： 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 2SO3 SO3 + H2O = H2SO4催化
4、剂加热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 + H2OH2SO3 2H2SO3 + O2 = 2H2SO4 2 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： 石灰石 -石膏法脱硫 （钙基固硫法） ：CaO + SO2 CaSO3，SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O，2CaSO3 + O2 2CaSO4 氨水脱硫：SO2 + 2NH3+H2O(NH4)2SO3，2(NH4)2SO
5、3 + 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（CaSO42H2O）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 2SO3 98.3%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
6、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+H2ONH4HSO3 古代制硫酸的方法是：用绿矾(FeSO47H2O)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(FeSO47H2O) =Fe2O3SO2SO314H2O （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%
7、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
8、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 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
9、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. 脱水性 ：浓硫酸能将有机物中H、O 按照 21 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+11H2O 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
10、， 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+2H2O 2HI + H2SO4 (浓) =I2+ SO2+2H2O 2HBr + H2SO4 (浓) =Br2
11、+ 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
12、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
13、、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、 S H2 、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）
14、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 =FeS 2Cu + 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+ 2H2O 5）+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 = 2H2SO
15、4 （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：邻位转化规律： -2 价 S 0 价 S +4 价 S +6 价 S 越位转化的特例：点燃 H2S+ O2=2SO2 + 2H2O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。归中反应规律：加热 S + 2 H2SO4（浓） =3 SO2 + 2H2O（4）含硫化合物间通过非氧化还原反应相互转化： FeS + H2SO4（稀） =FeSO4 + H2S， FeS + 2H+=Fe2+ + H2S实验室制备
16、 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。H2S + 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。 Na2SO3 + H2SO4（浓） = Na2SO4+ SO2+ H2O 实验室或工业上制取SO2的原理。Na2SO3 + 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
