专题4 硫、氮和可持续发展
第一单元 硫及其化合物的“功”与“过” 一、硫酸型酸雨的形成与防治 （一）酸雨
正常的雨水pH约为5.6(这是由于溶解了CO2的缘故).酸雨是指pH<5.6的雨水.通常可分为硫酸型酸雨和硝酸型酸雨两类。 1.形成
主要有两种形式 2.危害
① 影响水生生物的生长和繁殖 ② 破坏农作物和树木生长 ③ 腐蚀建筑物、雕塑、机器 ④ 危害人体健康等 3.防治
① 研究开发替代化石燃料的新能源(氢能、太阳能、核能等)
② 利用化学脱硫处理或尾气回收,如烟道气中SO2回收的两种方法(变废为宝) 石灰石-石膏法 2CaSO3+O2=2CaSO4 (CaSO4·2H2O为石膏)
SO 2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 氨水法 SO2+NH3+H2O=NH4HSO3 （二）二氧化硫
是一种无色有刺激性气味、有毒的气体、易液化、易溶于水(1体积水能溶约40体积SO2) 1.化学性质 ①酸性氧化物 SO2+H2O=H2SO3
H++HSO3 中强酸(能使紫色石蕊试液变红色)
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①2SO2+O2 飘尘 2SO3 SO3+H2O= H2SO4 ②SO2+H2O H2SO3 2H2SO3+O2 = 2H2SO4 SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O
2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 (一种肥料)
SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2 ②还原性
H2O2+SO2= H2SO4 SO2+Br2+2H2O=2HBr+ H2SO4 此外,SO2还能使氯水、酸性KMnO4溶液等褪色。 ③氧化性
SO2+2H2S=3S+2H2O （SO2、、H2S气体不能大量共存） ④漂白性
SO2能跟某些有色物质化合生成不稳定的无色化合物，如能漂白品红、纸浆、草编织品等；但其漂白性有一定的局限，如不能使酸碱指示剂褪色等。 常见几中漂白剂比较 漂白剂 Ca(ClO)2 (HClO) SO2(H2SO3) 活性炭、 Al(OH)3胶体 二、硫酸和硫酸盐 （一）硫酸的工业制法 1.反应原理
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漂白条件 水 水 多孔(表面积大) 漂白原理 Cl2+H2O=HCl+HClO 2HClO=2HCl+O2↑ 生成无色化合物 吸附 化合 物理变化 不稳定 不稳定 漂白类型 强氧化性 漂白产物稳定性 稳定 ①造气 S+O2SO2 (或4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2)
②接触氧化 2SO2+O2 催 化 2SO3
SO4 ③SO3的吸收 SO3+H2O=H22.流程图（见课本P84 图4-4） （二）硫酸
一种无色粘稠状液体，难挥发、沸点高，比水重，溶于水时放出大量的热。 1.化学性质
① 酸性:H2SO4=2H++SO42 稀H2SO4具有H的性质（酸的通性）及SO42的特性。
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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)。 ②难挥发性: NaCl+ H2SO4 (浓)
NaHSO4+HCl↑ (高沸点酸制低沸点酸)
③吸水性: 浓H2SO4能跟水分子强烈结合成水合物.如浓H2SO4吸收水蒸汽在科学实验中作干燥剂；浓H2SO4能夺取结晶水合物中的结晶水等。
④脱水性: 浓H2SO4按水的组成比夺取某些有机化合物中的氢、氧元素,形成水分子.如: C12H22O11
12C+11H2O
该反应放热使水蒸气蒸发,使生成碳呈疏松多孔状。过量的浓H2SO4这时还能继续氧化碳而产生SO2气体。
⑤强氧化性: 利用浓H2SO4的强氧化性,Al 、Fe常温下遇浓H2SO4可发生钝化(实际中有什么应用?);浓H2SO4能与绝大部分金属发生氧化还原反应,也能与一些非金属反应。如: Cu+2 H2SO4 (浓) C+2 H2SO4 (浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O CO2↑+SO2↑+2H2O
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。
2.用途：化肥、医药、农药的生产，金属矿石的处理，金属材料的表面清洗以及科学实验上的干燥剂，有机合成上的催化剂等。 （三）硫酸盐 1.SO42的检验
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盐酸酸化 BaCl 溶液 滴
检测液 无现象 2有白色沉淀 几种重要的硫酸盐及其应用 ①硫酸钙
利用上述反应制出各种模型及医疗上的石膏绷带。
②硫酸钡 俗称重晶石，不溶于水、酸等，不易被X射线透过。医疗上作检查肠胃内服的药剂（钡餐）。 ③硫酸亚铁 FeSO4·7H2O俗称绿矾，是防治缺铁性贫血的药剂。 ④硫酸铜 CuSO4·5H2O俗称胆矾，可配制“波尔多液”（农药）。
此外，还有明矾〔KAl(SO4)2·12H2O〕作净水剂；芒硝（Na2SO4·10H2O）作缓泻剂等。
三、硫和含硫化合物的相互转化 （一）硫和一些含硫化合物
自然界中既有游离态的硫，又有化合态的硫存在，如火山喷口附近、地壳岩层、矿物煤和石油等。 1.硫
淡黄色的硫能与铁、铜、汞、H2、O2等化合。
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2Cu?S ? Cu2S(黑色)??（?S具有较弱的氧化性）Fe?S ? FeS（黑色）??
Hg+S=HgS （黑） (常温下进行，可用于硫磺处理洒落的汞) H2+S
H2S S+O2
SO2
2.亚硫酸钠
亚硫酸钠同亚硫酸一样易氧化。2Na2SO3+O2= 2Na2SO4 (亚硫酸盐要密封保存) Na2SO3+Cl2+H2O =Na2SO4+2HCl （二）含硫物质的相互转化
第二单元 生产生活中的含氮化合物 一、氮氧化物的生产 （一）氮及其氧化物 1、氮气
无色无味的气体，难溶于水。
（1）与O2的化合（放电或高温条件下）
FeS Na2SO3 Na2SO4 H2S S SO2 SO3 H2SO4 HgS H2SO3 BaSO4 N2?O2放电2NO 2NO?O2?2NO2 3NO2?H2O?2HNO3?NO
（2）与H2的化合 N2+3H2
2NH3
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）。 （二）氮氧化物对环境的污染与防治 1.形成
氮肥的生产、金属的冶炼和汽车等交通工具的使用等，产生大量的氮氧化物，火山爆发、雷鸣电闪等也会将氮气转变为氮氧化物。 2.危害
（1）产生硝酸型酸雨 （2）产生光化学烟雾 3.防治
①使用洁净能源，减少氮氧化物的排放
②为机动车辆安装尾气转化装置，将汽车尾气中的CO和NO转化成CO2和N2
2CO?2NO催化剂2CO2?N2
③对生产化肥、硝酸的工厂排放的废气进行处理
2NO2?2NaOH?NaNO3?NaNO2?H2ONO2?NO?2NaOH?2NaNO2?H2O二、氮肥的生产和使用 （一）氨气
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1.氨气的合成 N2+3H22.氨气的性质
2NH3
氨是没有颜色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。液态的氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，所以液氨常用作制冷剂。
氨气极易溶于水（1体积水能溶解700体积的NH3），水溶液叫氨水，其密度随质量分数的增大而下降。 氨的化学性质主要有： ①与水反应 NH3+H2O
NH3·H2O
NH4＋OH
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氨水是混合物，溶液中含有H2O、NH3·H2O、NH3等分子和NH4、OH（还含有极少量的H+）等离子（氨在水中大部分以NH3·H2O形式存在），所以，溶液呈弱碱性，能使无色的酚酞试液变红色。 氨水易挥发，受热时容易逸出氨气（NH3·H2O②与酸反应 NH3+HCl=NH4Cl
呈现冒白烟现象，白烟是生成的NH4Cl小颗粒，这可以检验氨气的存在。 ③与一些氧化剂的反应 4NH3+5O23.氨气的实验室制备 Ca(OH)2+2NH4ClNaOH的混合物）的干燥管。 （二）铵盐
由铵根离子（NH4）和酸根离子构成的化合物叫铵盐，铵盐都是晶体、易溶于水。 1.不稳定性
一般铵盐受热分解出氨气和相应的酸。 NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+ H2O （NH4）2SO4
2NH3↑+H2SO4 NH4Cl
NH3↑+HCl↑
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NH3↑+ H2O），不易运输保存等，所以常将氨转化成各种铵盐。
4NO+6H2O CaCl2+2NH3↑+2H2O
收集NH3用向下排空气法；检验用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）或用蘸有浓盐酸的玻璃棒（冒白烟）；干燥用盛碱石灰（CaO和
NH4Cl受热分解有类似“升华”现象（2.与碱的反应 NH4Cl+NaOH
NaCl+ NH3↑+ H2O
NH3?HCl冷NH4Cl），可用于物质的提纯，如NaCl混入NH4Cl中可加热提纯。
铵盐与碱共热都能产生氨气，这是铵盐的特征反应。可据此检验铵盐的存在，即取样品与NaOH溶液共热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，说明样品含铵盐。
贮存铵盐应密封包装并放在阴凉通风处，铵盐属于铵态氮肥，在施用铵态氮肥时，要避免与碱性肥料混合施用。 三、硝酸
（一）硝酸的工业制法 4NH3+5O2
4NO+6H2O
4NO+3O2+2H2O=HNO3 （二）硝酸的性质
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，能以任意比溶解于水。69%的硝酸被称为浓硝酸，98%的浓硝酸通常叫“发烟硝酸”，浓硝酸常带有黄色。 1.不稳定性
4 HNO3光或热2H2O?4NO2??O2?2.强氧化性
硝酸应贮存在避光、低温处。
3Cu＋8HNO3（稀）=3 Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3（浓）= Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
浓HNO3还能使铁、铝等发生钝化现象。所以可用铝制容器装运浓硝酸。 四、规律总结
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