(完整)高一化学必修一专题四_硫、氮和可持续发展复习提纲

第 1 页 共 8 页 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、有毒气体，具有刺激性气味，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：

① SO2 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 +2HBr

3）与H2O2反应： SO2 + H2O2 === H2SO4

4）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+）H2SO4

③ 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

④ 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。常用于实验室对 SO2 气体的检验

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、H2、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。

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 <==== > 2SO3 SO3 + 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 + H2O H2SO3 2H2SO3 + O2 == 2H2SO4 第 2 页 共 8 页 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。

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 ＝ 2CaSO4

② 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 <==== > 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

（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)。

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、H2、HBr等）。

② 脱水性：浓硫酸能将有机物中 H、O 按照 2∶1 的比例脱出，第 3 页 共 8 页 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

③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的分子格式比为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+ 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）：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 。第 4 页 共 8 页 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 ===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） === H2S

3）0价硫到+4价硫：

点燃S + O2 === SO2

4）+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 === 2H2SO4 （酸雨的酸性由弱变强的原因）

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S 第 5 页 共 8 页 ② 越位转化的特例：点燃H2S+ O2===2SO2 + 2H2O

③ 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 + 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：

① FeS + 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。

② 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。

③ Na2SO3 + H2SO4（浓）=== Na2SO4 + SO2↑+ H2O

实验室或工业上制取SO2的原理。

④ 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%。