高考化学复习硫氮及其化合物 9页

硫、氮及其化合物 一、硫及其重要化合物的主要性质及用途：‎ ‎1．硫：‎ ‎（1）物理性质：硫为淡黄色固体；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2（用于洗去试管壁上的硫）；硫有多种同素异形体：如单斜硫、斜方硫、弹性硫等。‎ ‎（2）化学性质：硫原子最外层6个电子，较易得电子，表现较强的氧化性。‎ ①与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成低价态）‎ 加热 ‎2Na+S===Na2S （剧烈反应并发生爆炸）‎ 加热 ‎ 2Al+3S Al2S3（制取Al2S3的唯一途径）‎ 加热 ‎ Fe+S FeS（黑色）‎ ‎2Cu + S Cu2S（黑色）‎ 点燃 ②与非金属反应 ‎ S+O2 SO2‎ ‎ S+H2 H2S（说明硫化氢不稳定）‎ 加热 ③与化合物的反应 ‎ S+6HNO3（浓） H2SO4+6NO2↑+2H2O 加热 S+2H2SO4（浓） 2SO2↑+2H2O 加热 ‎3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O（用热碱溶液清洗硫）‎ ‎（3）用途：大量用于制造硫酸、硫化天然橡胶，也用于制药和黑火药。‎ ‎．硫的氧化物：‎ ‎（1）二氧化硫：‎ ‎①SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，容易液化，易溶于水。‎ ‎②SO2是酸性氧化物，能跟水反应生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸。‎ ‎③SO2有强还原性 常见氧化剂（见上）均可与SO2发生氧化一还原反应 ‎ 如：SO2 + Cl 2 +2H2O == H2SO4 + 2HCl ‎④SO2也有一定的氧化性 2H2S + SO2 == 3S↓ +2H2O ‎⑤SO2具有漂白性，能跟有色有机化合物生成无色物质（可逆、非氧化还原反应）‎ ‎⑥实验室制法：Na2SO3 + H2SO4(浓) == Na2SO3 + H2O +SO2↑ ‎ 或Cu + 2H2SO4(浓) === CuSO4 + 2H2O + SO2↑‎ ‎（2）三氧化硫：是一种没有颜色易挥发的晶体；具有酸性氧化物的通性，遇水剧烈反应生成硫酸并放出大量的热。‎ ‎（3）比较SO2与CO2、SO3‎ SO2‎ CO2‎ SO3‎ 主要物性 无色、有刺激性气体、易液化易溶于水(1:40)‎ 无色、无气味气体能溶于水(1:1)‎ 无色固体.熔点（16.8℃）‎ 与水反应 SO2+H2O H2SO3 中强酸 CO2 ‎ CO2 ‎ CO2+H2O H2CO3 弱酸 SO3+H2O==H2SO4(强酸)‎ 与碱反应 SO2 ‎ SO2 ‎ Ca(OH)2 CaSO3↓ Ca(HSO3)2‎ 清液 白 清液 Ca(OH)2 CaCO3↓ ‎ ‎ Ca(HCO3)2‎ 清液 白↓ 清液 SO3+Ca(OH)2==CaSO4(微溶)‎ 紫色石蕊 变红 变红 变红 品红 褪色 不褪色 不褪色 鉴定存在 能使品红褪色 又能使清石灰变浑浊 不能使品红褪色 但能使清石灰水变浑浊 氧化性 SO2+2H2S=2S↓+2H2O CO2+2Mg = 2MgO+C CO2+C = 2CO 还原性 有 无 与Na2O2作用 Na2O2+SO2==Na2SO4‎ ‎2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2‎ ‎2Na2O2+2SO3‎ ‎==2NaSO4+O2↑‎ ‎（4）酸雨的形成和防治：‎ 酸雨的形成是一个十分复杂的大气化学和大气物理过程。酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质，其中又以硫酸为主。从污染源排放出来的SO2、NOx（NO、NO2）是酸雨形成的主要起始物，因为大气中的SO2在光照、烟尘中的金属氧化物等的作用下，经氧化、溶于水等方式形成H2SO4，而NO被空气中氧气氧化为NO2，NO2直接溶于水形成HNO3，造成了雨水pH值降低，便形成了酸雨。‎ 硫酸型酸雨的形成过程为：气相反应：2SO2+O2=2SO3、SO3+H2O=H2SO4；液相反应：SO2+H2O=H2SO3、2H2SO3+O2=2H2SO4。总反应：‎ 硝酸型酸雨的形成过程为：2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO。‎ 引起硫酸型酸雨的SO2人为排放主要是化石燃料的燃烧、工业尾气的排放、土法炼硫等。引起硝酸型酸雨的NOx人为排放主要是机动车尾气排放。‎ 酸雨危害：①直接引起人的呼吸系统疾病；②使土壤酸化，损坏森林；③腐蚀建筑结构、工业装备，电信电缆等。‎ 酸雨防治与各种脱硫技术：要防治酸雨的污染，最根本的途径是减少人为的污染物排放。因此研究煤炭中硫资源的综合开发与利用、采取排烟脱硫技术回收二氧化硫、寻找替代能源、城市煤气化、提高燃煤效率等都是防止和治理酸雨的有效途径。目前比较成熟的方法是各种 脱硫技术的应用。‎ 在含硫矿物燃料中加生石灰，及时吸收燃烧过程中产生的SO2，这种方法称为“钙基固硫”，其反应方程式为：SO2+CaO=CaSO3，2CaSO3+O2=2CaSO4；也可采用烟气脱硫技术，用石灰浆液或石灰石在烟气吸收塔内循环，吸收烟气中的SO2，其反应方程式为：SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O，SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4。在冶金工业的烟道废气中，常混有大量的SO2和CO，它们都是大气的污染物,在773Ｋ和催化剂(铝矾土)的作用下，使二者反应可收回大量的硫黄，其反应原理为：SO2+2CO==S+CO2‎ ‎4．硫酸：‎ ‎①稀H2SO4具有酸的一般通性，而浓H2SO4具有酸的通性外还具有三大特性：‎ 浓H2SO4 ‎ 氧化性 ‎ Br2(I2、S)+SO2+H2O ‎ S、△ ‎ C、△ ‎ Al(或Fe) ‎ 冷 ‎ 足量Cu、△ ‎ 足量Zn、△ ‎ Fe2+ ‎ HBr(HI、H2S)‎ SO2+H2O ‎ SO2+CO2+H2O ‎ 钝化→运装浓H2SO4 ‎ CuSO4+SO2+H2O ‎ ZnSO4+SO2(后有H2)+H2O ‎ Fe3++SO2+H2O 只表现强 ‎ 氧化性 ‎ 兼有 ‎ 酸性 ‎ 脱水性 ‎ 吸水性 ‎ C2H5OH ‎ 去结晶水 ‎ 胆矾 ‎ 作干燥剂 ‎ C+H2O ‎ C2H4+H2O ‎ 糖等 ‎ 无水CuSO4 ‎ 中性气体 ‎ 无强还原性气体 ‎ 非碱性气体 ‎ 可干燥 ‎ ‎1700 ‎ ‎②SO42—的鉴定（干扰离子可能有：CO32-、SO32-、SiO32-、Ag＋、PO43－等）：‎ 待测液澄清液白色沉淀（说明待测液中含有SO42-离子）‎ ‎③硫酸的用途：制过磷酸钙、硫酸铵、硫酸铜、硫酸亚铁、医药、炸药，用于铅蓄电池，作干燥剂、制挥发性酸、作脱水剂和催化剂等。‎ 二、硫酸的工业制法──接触法：‎ ‎1．生产过程：‎ 三阶段 SO2制取和净化 SO2转化为SO3‎ SO3吸收和H2SO4的生成 三方程 ‎4FeS2(s)＋11O2(g) = 2Fe2O3(s)＋8SO2(g)；‎ ‎△H=-3412 kJ/mol ‎2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)；‎ ‎△H＝-196.6 kJ/mol SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)；△H=-130.3 kJ/mol 三设备 沸腾炉 接触室 吸收塔 有 关 原 理 矿石粉碎,以增大矿石与空气的接触面，加快反应速率 逆流原理(热交换器)目的: 冷热气体流向相反，冷的SO2、O2、N2被预热，而热的SO3、SO2、O2、N2被冷却.‎ 逆流原理(98.3%的浓硫酸从塔顶淋下，气体由下往上，流向相反，充分接触，吸收更完全)‎ 设备中排出的气 体 炉气:SO2.N2.O2.矿尘(除尘).砷硒化合物(洗涤). H2O气(干燥)……‎ 净化气:SO2.N2.O2‎ SO2、O2、N2、SO3‎ 尾气：SO2及N2、O2‎ 不能直接排入大气中 说 明 矿尘.杂质:易使催化剂“中毒”‎ H2O气:腐蚀设备、影响生产 反应条件——‎ 理论需要：低温、高压、催化剂；实际应用：400℃～500℃、常压、催化剂 实际用98.3%的浓硫酸吸收SO3,以免形成酸雾不利于气体三氧化硫被进一步吸收 ‎2．尾气处理： 氨水 (NH4)2SO3 (NH4)2SO4+ SO2↑‎ ‎ NH4HSO3 ‎ ‎【实例分析】‎ ‎【例1】常温下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可发生如下两个反应：2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O ，2Fe3++H2O2＝2Fe2++O2↑+2H+下列说法正确的是（ ）‎ A．H2O2的氧化性比Fe3+强，其还原性比Fe2+弱 B．在H2O2分解过程中，溶液的pH逐渐下降 ‎ C．在H2O2分解过程中， Fe2+和Fe3+的总量保持不变 D．H2O2生产过程要严格避免混入Fe2+‎ ‎【例2】某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。‎ ‎（1）请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH = ________________．‎ ‎（2）反应Cl2+Na2SO3+2 NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为________________．‎ ‎（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl、OH和SO．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的CO2的影响）．‎ ① 提出合理假设 ．‎ 假设1：只存在SO32-；假设2：既不存在SO32-也不存在ClO；假设3：_____________．‎ ② 设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3moLL-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液．‎ 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3 moLL-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中．‎ ‎[来源:Z*xx*k.Com]‎ 步骤2：‎ 步骤3：‎ ‎1.把SO2通入Fe(NO3)3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色,这时候若滴入BaCl2溶液,会产生白色沉淀,在上述一系列变化过程中,最终被还原的是 A．SO2 B. Cl- C. Fe3+ D .NO3-‎ ‎2．下列叙述正确的是 (　　)‎ A．将CO2通入BaCl2溶液中至饱和，无沉淀产生；再通入SO2，产生沉淀 B．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解 C．向AlCl3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加入过量NaHSO4溶液，沉淀消失 D．纯锌与稀硫酸反应产生氢气的速率较慢；再加入少量CuSO4固体，速率不改变 ‎3．在下图所示的实验装置中，实验开始一段时间后，观察到的现象不正确的是 (　　)‎ A．苹果块会干瘪 B．胆矾晶体表面有“白斑”‎ C．小试管内有晶体析出 D．pH试纸变红 ‎4．检验某未知溶液中是否含有SO的下列操作中最合理的是 (　　)‎ A．加入硝酸酸化的Ba(NO3)2‎ B．先加HNO3酸化，再加Ba(NO3)2溶液 C．先加盐酸酸化，再加BaCl2溶液 D．加入盐酸酸化了的BaCl2溶液 ‎5．对某酸性溶液(可能含有Br－、SO、H2SO3、NH)分别进行如下实验：‎ ‎①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色；‎ ‎②加碱调至碱性后，加热时放出的气体可以使润湿的红色石蕊试纸变蓝；‎ ‎③加入氯水时，溶液略显黄色，再加入BaCl2溶液，产生的白色沉淀不溶于稀硝酸．‎ 对于下列物质不能确认其在原溶液中是否存在的是 (　　)‎ A．Br－ B．SO C．H2SO3 D．NH ‎2、氮的循环：‎ ‎3、氮及其化合物的衍变关系：‎ NH3 ←N2 →NO→NO2→HNO3→NH4NO3→NH3 NH3·H2ONH4+、OH－‎ ‎4、氮氧化物：‎ ‎①各种价态氮氧化物：（N2O）、（NO）、（N2O3）、（NO2、N2O4）、（N2O5），其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾。‎ ‎②NO和NO2性质比较 NO：一种无色气体，难溶于水，不成盐氧化物。常温下，极易被氧化为NO2：2NO+O2=2NO2‎ NO2：一种有刺激性气味的红棕色气体,溶于水后与水反应：3NO2+H2O==2HNO3+NO ‎5、硝酸的重要特性：强氧化性：‎ ‎①浓、稀硝酸在与活泼或不活泼金属发生反应时，硝酸中被还原，一般不产生氢气。‎ ‎②浓、稀硝酸与活泼金属反应时，被还原，所得产物可以是（NO2）、（NO）、（N2O）、（N2）或（NH3），鉴于反应复杂，中学对活泼金属与浓、稀硝酸的反应不做要求。‎ ‎③浓、稀硝酸与金属铜的反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu-‎ ‎(NO3)2+2NO↑+4H2O。以上反应中，硝酸表现出氧化性同时还表现出酸性。其他不活泼金属类似于铜与浓、稀硝酸反应。注意：一定量的浓硝酸与足量的铜发生反应时，硝酸会由浓变稀，往往得到的是NO和NO2的混合气体。‎ ‎④浓硝酸与碳的反应：C+4HNO3（浓）CO 2↑+NO2↑+2H2O。硝酸只表现出氧化性。‎ ‎⑤在浓硝酸中滴加几滴石蕊试液、微热，先变红、后褪色，说明浓硝酸的酸性及氧化性。‎ ‎⑥冷的浓硝酸在常温下使铁、铝等活泼金属发生钝化(在其表面因氧化生成一层致密的氧化膜)。常温时，常把浓硝酸存放在铁质、铝质密闭容器里。但若加热，则会剧烈反应。‎ ‎⑦王水：浓硝酸与浓盐酸的混合物，其体积比为1:3。可溶解金、铂、钛等金属。‎ ‎7、NH4+的检验方法：‎ ‎8、光化学烟雾：‎ 氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（HC）在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后，发生复杂的化学反应，主要生成光化学氧化剂（主在是O3）及其他多种复杂的化合物，这是一种新的二次污染物，统称为光化学烟雾。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。‎ ‎【实例分析】‎ ‎【例1】（14分）洗车安全气囊是德国安全的重要保障。当车辆发生碰撞的瞬间，安全装置通电点火使其中的粉末分解释放出大量的氮气形成气囊，从而保护司机及乘客免受伤害。为研究安全气囊工作的化学原理，取安全装置中的粉末进行实验。经组成分析，确定该粉末仅Na、Fe、N、O四种元素。水溶性试验表明，固体粉末部分溶解。经检测，可溶物为化合物甲；不溶物为红棕色固体，可溶于盐酸。‎ 取13.0g化合物甲，加热使其完全分解，生成氮气和单质乙，生成的氮气折合成标准状况下的体积为6.72L。单质乙在高温隔绝空气的条件下与不溶物红棕色粉末反应生成化合物丙和另和一种单质。化合物丙与空气接触可转化为可溶性盐。‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）甲的化学式为 ，丙的电子式为 。‎ ‎（2）若丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为 。‎ ‎（3）单质乙与红棕色粉末发生反应的化学方程式为 ，安全气囊中红棕色粉末的作用是 。‎ ‎（4）以下物质中，有可能作为安全气囊中红棕色粉末替代品的是 。‎ A. KCl B. KNO3 C. Na2S D. CuO ‎（5）设计一个实验方案，探究化合物丙与空气接触后生成可溶性盐的成分（不考虑结晶水合物） 。‎ ‎【例2】某兴趣小组用题27图装置探究氨的催化氧化。‎ ‎（1）氨催化氧化的化学方程式为___________________．‎ ‎（2）加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是_________反应（填“吸热”或“放热”）．‎ ‎（3）为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入_________；若取消3，在4中仅观察到大量白烟，原因是___________________．‎ ‎（4）为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置_________（填装置代号）；化合物X为_________（只写一种），Na2O2的作用是___________________．‎ ‎1.三氟化氮（NF3）是一种新型电子材料，它在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应，其反应的产物有： HF、 NO 和 HNO3 。则下列说法正确的是：‎ A.反应过程中，被氧化与被还原的元素的物质的量之比为2：1 ‎ B.NF3在空气中泄漏时不易被察觉 C.若NF3泄漏，可以用NaOH溶液喷淋的方法减少污染 D.若反应中生成1.0mol HNO3，转移的电子数目为6.02×1023‎ ‎2．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是 (　　)‎ A．①② B．②③ C．③④ D．①③‎ ‎3．下列对反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO的说法中正确的是(　　)‎ A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2‎ B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2‎ C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D．若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 ‎4．某实验过程如图所示：‎ 则图③的试管中的现象是 (　　)‎ A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应 B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色 C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体 D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色 ‎5．将Mg、Cu组成的2.64 g混合物投入适量稀硝酸中恰好反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体0.896 L(标准状况)，向反应后的溶液中加入2 mol/L的NaOH溶液60 mL时金属离子恰好沉淀完全.则形成沉淀的质量为 (　　)‎ A．4.32 g B．4.68 g C．5.36 g D．6.38 g ‎6．(10分)亚硝酸(HNO2)是一种比醋酸略强的弱酸，很不稳定，易发生自身氧化还原反应而分解.‎ ‎(1)低温下，将等物质的量的NO和NO2通入水中，可制得HNO2，反应的化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ ‎(2)NO既有氧化性又有还原性，其氧化产物或还原产物与溶液的pH的关系如下表所 示：‎ pH范围 大于7‎ 小于7‎ 产物 NO NO、N2O、N2中的一种 ‎①在碱性条件下，NaNO2溶液与NaClO溶液反应的离子方程式为 ‎________________________________________________________________________.‎ ‎②若HNO2与氢碘酸反应时按物质的量之比1∶2进行，且I－被氧化成I2，则产物中含 氮的物质为________(填化学式).‎ ‎(3)在冷冻的NaNO2溶液中加入或通入下列物质，不能制得HNO2的是________(填字 母).‎ a．稀H2SO4　　 　　b．稀HCl c．CO2 d．SO2‎