⑤与浓硫酸反应:S + 2H2SO4(浓) (二)二氧化硫(SO2)
△ 3SO2 + 2H2O。
⑴ 物理性质:无色、有刺激性气味有毒的气体,易溶于水(1:40),密度比空气大,易液化。 ⑵ SO2的制备:S+O2=== SO2或Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O ⑶ 化学性质:
① SO2能与水反应SO2+H2O氧化),
此反应为可逆反应。可逆反应定义:在相同条件下,正逆方向同时进行的反应。 ② SO2为酸性氧化物,是亚硫酸(H2SO3)的酸酐,可与碱反应生成盐和水。 a、与NaOH溶液反应:SO2(少量)+2NaOH=Na2SO3+H2O SO2+2OH=SO32+H2O
-
-
点燃
H2SO3(亚硫酸是二元弱酸,不稳定,易分解,易被
SO2(过量)+NaOH=NaHSO3 SO2+OH=HSO3
b、与Ca(OH)2溶液反应:SO2(少量)+Ca(OH)2=CaSO3↓(白色)+H2O
2SO2(过量)+Ca(OH)2=Ca(HSO3) 2 (可溶) 对比CO2与碱反应:CO2(少量)+Ca(OH)2=CaCO3↓(白色)+H2O
2CO2(过量)+Ca(OH)2=Ca(HCO3) 2 (可溶)
将SO2逐渐通入Ca(OH)2溶液中先有白色沉淀生成,后沉淀消失,与CO2逐渐通入Ca(OH)2溶液实验现象相同,所以不能用石灰水来鉴别SO2和CO2。能使石灰水变浑浊的无色无味的气体一定是二氧化碳,这说法是对的,因为SO2是有刺激性气味的气体。
③ SO2具有强还原性,能与强氧化剂(如酸性高锰酸钾溶液、氯气、氧气等)反应。SO2能使酸性KMnO4溶液、新制氯水褪色,显示了SO2的强还原性(不是SO2的漂白性)。
(催化剂:粉尘、五氧化二钒)
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl(将SO2气体和Cl2气体混合后作用于有色溶液,漂白效果将大大减弱。)
④SO2的弱氧化性:如2H2S+SO2=3S↓+2H2O(有黄色沉淀生成)
⑤ SO2的漂白性:SO2能使品红溶液褪色,加热会恢复原来的颜色。用此可以检验SO2
的存在。 漂白的物质 原理 加热 SO2 漂白某些有色物质 与有色物质化合生成不稳定的无色物质 能恢复原色(无色物质分解) Cl2 使湿润有色物质褪色 与水生成HClO,HClO具有漂白性,将有色物质氧化成无色物质 不能复原 --
⑥SO2的用途:漂白剂、杀菌消毒、生产硫酸等。
4、SO2的危害:SO2是硫酸型酸雨形成的主要物质。它主要来自于化石燃料的燃烧排放的尾气,汽车的尾气,硫酸工业生产的尾气的排放等方面。SO2进入大气后在大气中的某些灰尘的催化下被O2氧化成SO3,SO3易溶于水,形成H2SO4,同时,SO2溶于水形成H2SO3,也易被氧化为H2SO4,当大气中的这些酸达到一定值时,下降的雨水的pH就会小于5.6,即形成了酸雨。酸雨的危害非常严重。如:直接危害的首先是植物,植物对酸雨反应最敏感的器官是叶片,叶片受损伤后光合作用降低,抗病虫害能力减弱,林木生长缓慢或死亡,农作物减产甚至绝收。其次,酸雨可破坏水土环境,危及生态平衡。酸雨被冠之“空中杀手”、
“空中恶魔”“空中死神”的诅咒名。另外,酸雨对文物古迹、建筑物、工业设备和通讯电缆等的腐蚀也令人心痛。酸雨还危及人体的健康。 5、酸雨的防治:
⑴ 最主要是控制污染源。主要途径有:
① 开发新能源替代化石燃料。如开发氢能、太阳能、核能等。 ② 利用物理和化学方法对含硫燃料预先进行脱硫处理,降低SO2的排放量。如在含硫燃煤中加氧化钙,在燃烧时有以下反应:CaO + SO2== CaSO3,CaO + H2O == Ca(OH)2,SO2 + Ca(OH)2==CaSO3 +H2O,2CaSO3 + O2== 2CaSO4.将硫元素转化成固体盐而减少排放。 ③ 加强技术研究,提高对燃煤、工业生产中释放的SO2废气的处理和回收。如用氨水对燃煤烟气的脱硫处理是:SO2 + 2NH3 + H2O == (NH4)2SO3,SO2 + NH3 + H2O==
NH4HSO3,2(NH4)2SO3 + O2== 2(NH4)2SO4,2NH4HSO3 + O2== 2NH4HSO4.(它们是氮肥) ④ 积极开发利用煤炭的新技术,对煤炭进行综合处理,推广煤炭的净化技术、转化技术。如对煤炭进行液化或气化处理,提高能源的利用率,减少SO2的排放。
⑵ 运用化学方法减轻酸雨对土壤和树木的危害。如对降酸雨地带喷洒石灰等手段。 ⑶ 提高全民的环保意识,加强国际合作,共同努力减少硫酸型酸雨的产生。 (三)硫酸(H2SO4)
1、 浓硫酸的物理性质:纯的硫酸为无色油状粘稠液体,能与水以任意比互溶(稀释浓硫酸
要规范操作:注酸入水且不断搅拌)。质量分数为98%(或18.4mol/l)的硫酸为浓硫酸。不挥发,沸点高,密度比水大。
2、浓硫酸三大性质:吸水性、脱水性、强氧化性。
① 吸水性:浓硫酸可吸收结晶水、湿存水和气体中的水蒸气,可作干燥剂,可干燥H2、
O2、SO2、CO2等气体,但不可以用来干燥NH3、H2S、HBr、HI、C2H4五种气体。
② 脱水性:能将有机物(蔗糖、棉花等)以水分子中H和O原子个数比2︰1脱水,炭化变黑。
③ 强氧化性:浓硫酸在加热条件下显示强氧化性(+6价硫体现了强氧化性),能与大
多数金属反应,也能与非金属反应。
(ⅰ)与大多数金属反应(如铜):2H2SO4 (浓)+Cu===CuSO4+2H2O+SO2↑
(此反应浓硫酸表现出酸性和强氧化性)
(ⅱ)与非金属反应(如C反应):2H2SO4(浓)+C===CO2 ↑+2H2O+SO2 ↑
(此反应浓硫酸表现出强氧化性)
注意:常温下,Fe、Al遇浓H2SO4或浓HNO3发生钝化。
浓硫酸的强氧化性使许多金属能与它反应,但在常温下,铝和铁遇浓硫酸时,因表面被浓硫酸氧化成一层致密氧化膜,这层氧化膜阻止了酸与内层金属的进一步反应。这种现象叫金属的钝化。铝和铁也能被浓硝酸钝化,所以,常温下可以用铁制或铝制容器盛放浓硫酸和浓硝酸。
3、H2SO4 的工业制法(接触法):
① 流程:S或含硫矿石煅烧生成SO2,将气体净化;
SO3;
将SO3进入吸收塔吸收生成H2SO4.
进入接触室进行催化氧化生成
△△
② 设备:沸腾炉:煅烧在沸腾炉中进行;产生的气体要进行除尘、洗涤、干燥等净化处理。
接触室:接触室中有多层催化剂,二氧化硫在催化剂的表面接触被氧化成三氧化硫;中间有热交换器,是为了充分利用能量而设计。
吸收塔:由于三氧化硫与水的反应放热大,形成酸雾,会降低吸收效率,因此改
用98.3%的浓硫酸来吸收,同时采取逆流原理。 ③ 主要反应式:S + O2
催化剂 加热 △ SO2 或 4FeS2 + 11O2
高温 2Fe2O3 + 8SO2;2SO2 + O2
2SO3,
SO3 + H2O == H2SO4.
④ 尾气处理:尽管生产中采取了许多有利于二氧化硫转化为三氧化硫的措施,但反应是可
逆的,因此尾气中仍然含有SO2气体,生产中常采用氨水吸收。SO2 + 2NH3·H2O == (NH4)2SO3 + H2O,(NH4)2SO3 + SO2 + H2O == 2 NH4HSO3.
(4) 硫酸的用途:用于化肥、农药、医药、金属矿的处理等生产中。
4、硫酸的用途:干燥剂、化肥、炸药、蓄电池、农药、医药等。 (四)几种常见的硫酸盐
⑴ CaSO4:自然界中是石膏(CaSO4·2H2O)的形式存在,加热到150时会失去部分结晶水,
生成熟石膏(2CaSO4·H2O).用于各种模型和医疗的石膏绑带,水泥生产的原料之一。
⑵ BaSO4:重晶石,不容易被X射线透过,医疗上作为“钡餐”,也可作为白色颜料,可用
于油漆、油墨、造纸、塑料、橡胶的原料及填充剂。
⑶ FeSO4:FeSO4·7H2O俗称绿矾,医疗上用于生产治贫血的药剂工业上是生产净水剂和颜料的原料。 [练习]
12、下列物质无漂白作用的是( )
A、氯水 B、氨水 C、二氧化硫 D、次氯酸 13、关于SO2和Cl2的叙述错误的是( )
A、都是大气污染物 B、都具有漂白性,能使有色物质永久性褪色 C、水溶液都呈酸性 D、密度都比空气大
14、浓硫酸能使石蕊试纸变红,后来又变黑,这是因为浓H2SO4具有( )
A、酸性和吸水性 B、强氧化性 C、酸性和脱水性 D、脱水性和强氧化性 15、将二氧化硫通入溴水中发生如下的反应:SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,反应中转
移的电子数和还原剂是( )
A、2e,H2SO4 B、4e,SO2 C、2e,Br2 D、2e,SO2
16、有色物质( )
A、立即褪色 B、缓慢褪色 C、先褪色后复原 D、颜色不褪 17、能够用于鉴别CO2和SO2的试剂是( )
A、品红溶液 B、紫色石蕊试液 C、澄清石灰水 D、氯化钡溶液 四、氮及其化合物 1、氮气
⑴ 物理性质:无色无味的气体,难溶于水,是空气的主要成分。 ⑵ 化学性质:通常情况氮气的性质比较稳定,常用作保护气。但在一定条件下可发生反应。
①放电条件下与氧气反应:N2 + O2
通电 -
-
-
-
2NO,
②在一定条件下,与H2反应:N2 + 3H2
催化剂 高温高压 2NH3 (工业合成氨的主要反
应,也是人工固氮的方法。)自然固氮主要是雷雨和豆科植物的根瘤菌的固氮。 ③与金属反应:3Mg + N2 △ Mg3N2,
1、氮的氧化物:NO2和NO
2.氮的氧化物
⑴ NO是无色无味的有毒气体,微溶于水,在空气中易被氧化为NO2。2NO + O2== 2NO2.在有氧气的条件下,NO和O2混合气被水吸收:4NO + 3O2 + 2H2O == 4HNO3. ⑵ NO2:红棕色有刺激性味有毒气体,溶于水,并与水反应:3NO2 + 2H2O == 2HNO3 + NO . 在有氧气的条件下:4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3. 另外,NO和NO2的混和气体也可以被碱液吸收:NO + NO2 + 2NaOH == 2NaNO2 + H2O. ⑶ NO、NO2的污染:大气中的氮的氧化物主要来源于汽车的尾气和工业生产的尾气的排放等,大气中的NO、NO2不仅可以形成酸雨,也能形成光化学烟雾,还能破坏臭氧层。因此要严格控制氮的氧化物的排放。 3、硝酸(HNO3):
⑴ 硝酸物理性质:纯硝酸是无色、有刺激性气味的油状液体。低沸点(83℃)、易挥发,在
空气中遇水蒸气呈白雾状。98%以上的硝酸叫“发烟硝酸”,常用浓硝酸的质量分数为69%
⑵ 硝酸的化学性质:具有一般酸的通性,稀硝酸遇紫色石蕊试液变红色,浓硝酸遇紫色石
蕊试液先变红(H作用)后褪色(浓硝酸的强氧化性)。用此实验可证明浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂,能氧化大多数金属,但不放出氢气,通常浓硝酸产生NO2,稀硝酸产生NO,如:
①Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
反应①还原剂与氧化剂物质的量之比为1︰2;反应②还原剂与氧化剂物质的量之比为3︰2。
常温下,Fe、Al遇浓H2SO4或浓HNO3发生钝化,(说成不反应是不妥的),加热时能发生反应:
Fe+6HNO3(浓)
+
+
△ Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
-
当溶液中有H和NO3时,相当于溶液中含HNO3,此时,因为硝酸具有强氧化性,使
--+---
得在酸性条件下NO3与具有强还原性的离子如S2、Fe2、SO32、I、Br(通常是这几种)因发生氧化还原反应而不能大量共存。(有沉淀、气体、难电离物生成是因发生复分解反应而不能大量共存。) ⑶ 硝酸的工业制法:
流程:氨气的催化氧化→NO→进一步氧化生成NO2→用水吸收生成硝酸。
催化剂 设备:①氧化炉:4NH3 + 5O2△ 4NO + 6H2O,进一步氧化:2NO + O2== 2NO2.
②吸收塔:用水吸收:4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3.
尾气处理:在工业生产中,将尾气进行循环使用,处理后进行进一步氧化,再生产硝酸。 4、氨气(NH3)
⑴ 氨气的物理性质:无色气体,有刺激性气味、比空气轻,易液化,极易溶于水,1体积
水可以溶解700体积的氨气(可做红色喷泉实验)。浓氨水易挥发出氨气。
⑵ 氨气的化学性质:
a.溶于水溶液呈弱碱性:NH3+H2O
NH3·H2O
NH4+OH
△ +-
生成的一水合氨NH3·H2O是一种弱碱,很不稳定,受热会分解:NH3·H2O↑+H2O
NH3
氨气或液氨溶于水得氨水,氨水的密度比水小,并且氨水浓度越大密度越小,计算氨水浓度时,溶质是NH3,而不是NH3·H2O。
氨水中的微粒:H2O、NH3、NH3·H2O、NH4、OH、H(极少量,水微弱电离出来)。 喷泉实验的原理:是利用气体极易被一种液体吸收而形成压强差,使气体容器内压强降低,外界大气压把液体压入气体容器内,在玻璃导管尖嘴处形成美丽的“喷泉”。 喷泉实验成功的关键:(1)气体在吸收液中被吸收得既快又多,如NH3、HCl、HBr、HI、NO2用水吸收,CO2、SO2,Cl2、H2S等用NaOH溶液吸收等。(2)装置的气密性要好。(3)烧瓶内的气体纯度要大。 b.氨气可以与酸反应生成盐:
①NH3+HCl=NH4Cl ②NH3+HNO3=NH4NO3③ 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 因NH3溶于水呈碱性,所以可以用湿润的红色石蕊试纸检验氨气的存在,因浓盐酸有挥发性,所以也可以用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近集气瓶口,如果有大量白烟生成,可以证明有NH3存在。 ⑶ 氨气的实验室制法:
1)原理:铵盐与碱共热产生氨气
???2)装置特点:固+固?气体,与制O2相同。 3)收集:向下排空气法。
4)验满:a.湿润的红色石蕊试纸(NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)
b.蘸浓盐酸的玻璃棒(产生白烟)
5) 干燥:用碱石灰(NaOH与CaO的混合物)或生石灰在干燥管或U型管中干燥。不
能用CaCl2、P2O5、浓硫酸作干燥剂,因为NH3能与CaCl2反应生成CaCl2·8NH3。P2O5、浓硫酸均能与NH3反应,生成相应的盐。所以NH3通常用碱石灰干燥。
6) 吸收:在试管口塞有一团湿的棉花其作用有两个:一是减小氨气与空气的对流,方
便收集氨气二是吸收多余的氨气,防止污染空气。
⑷ 氨气的用途:液氨易挥发,汽化过程中会吸收热量,使得周围环境温度降低,因此,液
氨可以作制冷剂。
5、铵盐
铵盐均易溶于水,且都为白色晶体(很多化肥都是铵盐)。 (1)受热易分解,放出氨气:NH4Cl △ +
—
+
NH3↑+HCl↑ NH4HCO3
△ NH3↑+H2O↑
+CO2↑
(2)干燥的铵盐能与碱固体混合加热反应生成氨气,利用这个性质可以制备氨气:
2NH4Cl+Ca(OH)2
△ 2NH3↑+CaCl2+2H2O
(3)NH4的检验:样品加碱混合加热,放出的气体能使湿的红色石蕊试纸变蓝,则证明该物质会有NH4。 [练习]
18、直接排放下列物质不会造成大气污染的是()
A、CO2 B、SO2 C、NO D、Cl2
19、将下列物质敞放于空气中,放置一段时间后质量增大的是()
A、浓盐酸 B、浓氨水 C、浓硫酸 D、浓硝酸 20、以下气体能用水作喷泉实验的是()
A、NH3 B、CO2 C、NO2 D、Cl2
21、将铁屑溶于过量盐酸后,再加入下列物质,会有三价铁生成的是( )A、硫酸 B、
氯水C、硝酸锌 D、氯化铜
22、Murad等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能,近年来次领域研究有很大发
展,因此这三位教授荣获1998年诺贝尔医学及生理学奖。关于NO的下列叙述中不正确的是( )
A、在放电条件下,N2和O2可直接化合生成NO B、NO气体难溶于水
C、打开盛NO气体的瓶盖,立即看到瓶口有红棕色气体生成 D、NO是红棕色气体 23、下列叙述不正确的是( )
A、NH3易液化,液氨常用作制冷剂
B、与金属反应时,稀HNO3可能被还原为更低价态,则稀HNO3氧化性强于浓HNO3 C、氨盐受热易分解,因此贮存氨态氮肥时要密封保存,并放在阴凉通风处 D、稀HNO3和活泼金属反应时主要得到氢气
24、欲迅速除去水壶底的水垢,又不损坏铝壶,最好选用( )
A、浓盐酸 B、稀硝酸 C、冷的浓硫酸 D、冷的浓硝酸 25、制取时不需加尾气吸收(或收集)装置的气体是()
A、SO2 B、Cl2 C、CO2 D、NO2 E、NO F、O2 26、下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述正确的是( )
A、都具有吸水性和强氧化性
B、分别露置在空气中,容器内溶质的物质的量浓度都降低 C、常温下都能和铝很快地反应,放出气体 D、分别露置在空气中,容器内溶质的质量都变小 27、下列情况会对人体健康造成较大危害的是( )
A、自来水中通入少量Cl2进行消毒杀菌
B、用米醋清洗热水瓶胆内壁附着的水垢(含CaCO3) C、用SO2漂白食品
D、用小苏打(NaHCO3)发酵面团,制作馒头
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