高一化学 必修一第四章 第三节追风出品.docx

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高一化学必修一第四章第三节追风出品

第四章非金属及其化合物

第三节硫和氮的氧化物

一硫、二氧化硫和三氧化硫

（一）硫

1．硫的存在：

硫广泛存在于自然界中，游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里，化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在，如硫铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、石膏（CaSO4·2H2O）、芒硝（Na2SO4·10H2O）等

2．硫的物理性质：

硫通常是一种淡黄色固体，俗称硫磺，质脆，易研成粉末，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，沸点较低

3．硫的化学性质

硫的原子结构示意图为：

，硫原子最外层为6个电子，在化学反应中容易得到

2个电子达到稳定结构，所以硫是一种化学性质比较活泼的非金属单质，具有一定的氧化性，能与多种金属和非金属直接化合，常见化合价为－2，0，＋4，＋6

（1）弱氧化性

Fe＋S

FeS（2Fe＋3Cl2

2FeCl3）氧化性：

S＜Cl2

2Cu＋S

Cu2S（黑色）（Cu＋Cl2

CuCl2）氧化性：

S＜Cl2

S＋H2

H2S（反应较困难）

（2）还原性：

S＋O2

SO2

反应现象：

硫在空气中安静地燃烧，发出淡蓝色火焰；硫在在纯氧中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，同时有刺激性气味的气体生成

（二）二氧化硫

1．二氧化硫的物理性质

（1）色、味、态：

在通常情况下，SO2是一种无色、有刺激性气味、有毒的气体

（2）熔、沸点：

熔点－76℃，沸点－10℃（101kPa），容易液化

（3）密度：

在标准状况下，密度为2.86g/L，比空气的密度大

（4）溶解性：

易溶于水，在常温常压下，1体积水大约能溶解40体积的SO2

2．二氧化硫的化学性质

3．

【实验4－7】二氧化硫性质的实验探究

实验步骤

①把盛有SO2气体的试管倒立于水中，在水下打开胶塞，观察试管内水面的变化

②待水面高度不再变化时，在水下用胶塞塞紧试管口，取出试管，用pH试纸测定溶液的酸碱度

③在试管中保留1/3的溶液，滴入1~2滴品红溶液，振荡，观察颜色变化

④加热试管，再观察颜色变化，注意闻气体的气味

实验现象

①试管内的液面上升，溶液几乎充满整个试管

②pH试纸变红

③加入品红溶液，品红褪色

④加热后，溶液又变成红色，同时有刺激性气味的气体生成

实验结论

①SO2易溶于水，且与水反应生成了显酸性的物质

②SO2有漂白作用，但漂白后的新物质不稳定，易恢复为原来的颜色

（1）二氧化硫与水反应

SO2是一种酸性氧化物。

SO2与水反应，化合生成亚硫酸：

SO2＋H2O

H2SO3（亚硫酸），此反应为可逆反应

SO2与水化合生成H2SO3：

SO2＋H2O

H2SO3（亚硫酸，中强酸，稳定性弱，易分解）

说明：

①可逆反应：

在相同条件下，既能向正向进行，同时又能向逆向进行的化学反应。

对可逆反应，书写化学方程式时要用“

”

②可逆反应的特点：

⑴向两个相反方向进行的两个化学反应，在相同条件下同时进行、共存，两个化学反应构成了一个对立的统一体系

⑵在反应体系中，反应不能进行到底，与反应有关的各种物质共存。

如亚硫酸溶液中有H2O、SO2、H2SO3分子

⑶在反应体系中，两边的物质互为反应物和生成物

（2）二氧化硫的漂白作用

SO2的漂白作用原理：

能使品红溶液褪色，其作用机理是SO2与有色物质结合生成了不稳定的无色物质，加热后，又恢复为红色，是由于又分解为原来物质的缘故

注意：

SO2漂白的实质是H2SO3的漂白性，干燥的SO2不能表现出漂白性

方法与技巧

几种具有漂白性物质的性质比较

具有漂白性的物质

物质

HClO、O3、H2O2、

Na2O2、Ca（ClO）2

SO2

木炭

原理

将有色的色素氧化为

稳定的无色物质

与色素结合成不稳定的无色物质

将有色物质的分子吸附在其表面

实质

氧化还原反应

（化学变化）

非氧化还原反应

（化学变化）

物理吸附

（物理变化）

效果

永久性（不可逆）

暂时性（可逆）

暂时性

范围

可漂白大多数有色物质，能使紫色石蕊褪色

可漂白某些有色物质，不能使石蕊试液褪色

可吸附某些有色物质的分子

注意：

SO2的漂白作用与HClO等漂白剂的漂白原理不同

（3）二氧化硫与酸碱指示剂作用

SO2与水反应生成亚硫酸，亚硫酸显酸性，所以SO2能使紫色石蕊试液变红、湿润的蓝色石蕊试纸变红

注意：

SO2只能使酸碱指示剂变色，不能使之褪色

（4）二氧化硫与某些碱性氧化物反应生成盐，如：

SO2属于酸性氧化物，与碱性氧化物化合：

Na2O＋SO2===Na2SO3CaO＋SO2===CaSO3（化石燃料的脱硫处理）

（5）二氧化硫与碱反应生成盐和水，如：

2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O（实验室用NaOH浓溶液吸收SO2）

2OH－＋SO2===SO32－＋H2O

SO2＋Ca（OH）2===CaSO3↓＋H2O

注意：

①SO2能使澄清石灰水变浑浊，原因是生成了CaSO3白色沉淀，所以不能用澄清石灰水鉴别CO2和SO2。

如需鉴别两者，可将两种气体分别通入品红溶液，观察溶液颜色的变化即可

②只含有SO2气体时的检验：

把无色气体通入品红溶液，品红溶液褪色，或者把无色有刺激性气味的气体通入澄清石灰水，产生白色沉淀，都能说明该气体是SO2

（7）二氧化硫的氧化性和还原性

SO2中硫元素为＋4价，是硫的中间价态，所以SO2既有氧化性，又有还原性，但还原性较强

①SO2的氧化性：

SO2可与强还原剂（H2S）反应：

2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O

②SO2的还原性：

SO2能被一些氧化剂氧化，如：

A．与卤素单质的反应：

SO2＋X2＋2H2O===H2SO4＋2HX（X为Cl2、Br2、I2）

注意：

①向氯水、溴水、碘水中通入SO2，其中SO2与卤素单质反应，生成对应的两种强酸，所以溶液颜色会逐渐褪去，体现了SO2的还原性，并不是SO2的漂白性

②氯水和SO2都具有漂白作用，但将SO2通入氯水中，若SO2与Cl2等量混合，则所得溶液将失去漂白性

B．二氧化硫与O2的反应

SO2在适当的温度和催化剂条件下，可被氧气氧化为三氧化硫，三氧化硫也是一种酸性氧化物，它溶于水生成硫酸：

2SO2＋O2

2SO3SO3＋H2O===H2SO4

注意：

S在氧气中燃烧只生成SO2，SO2只有在催化剂存在的环境下才能生成SO3，即由S不能一步合成SO3，同时，由上述两个方程式可知，由SO2制取H2SO4不能一步进行

C．二氧化硫与其他氧化剂反应：

SO2与KMnO4反应，从而使KMnO4溶液褪色

2KMnO4＋5SO2＋2H2O===2MnSO4＋3K2SO4＋2H2SO4

说明：

利用该性质，也可用于鉴别CO2和SO2

3．二氧化硫的用途

（1）制造硫酸：

2SO2＋O2

2SO3SO3＋H2O===H2SO4

（2）可以漂白白纸浆、毛、丝、草编制品等

（3）杀灭霉菌和细菌

（4）作食物和干果的防腐剂

（三）三氧化硫

1．三氧化硫的物理性质

常温下，SO3是无色透明的油状液体，具有强刺激性臭味。

熔点16.83℃，沸点是44.8℃

2．三氧化硫的化学性质

（1）SO3是一种酸性氧化物，也是硫酸（H2SO4）的酸酐，SO3溶于水生成硫酸：

SO3＋H2O===H2SO4

（2）三氧化硫与碱性氧化物或碱反应时生成对应的硫酸盐，如：

CaO＋SO3===CaSO4SO3＋Ca（OH）2===CaSO4↓＋H2O

（四）亚硫酸（H2SO3）的性质

1．H2SO3是SO2对应的水化物，SO2是H2SO3的酸酐，SO2与H2O直接化合生成H2SO3

2．H2SO3是热稳定性很弱的酸，溶于水，只存在于稀的水溶液中，且还易分解为SO2和H2O，所以SO2与H2O的反应是可逆反应，即：

SO2＋H2O

H2SO3，浓度越大，温度越高，H2SO3分解越快

3．H2SO3为二元中强酸，是弱电解质，在水溶液中按下式电离：

第一步电离：

H2SO3

H+＋HSO3－，第二步电离：

HSO3－

H+＋SO32－，以第一步电离为主。

H2SO3的酸性比H2SO4、HCl等强酸的酸性弱，比H2SiO3、H2CO3、HClO、CH3COOH等弱酸的酸性强。

H2SO3的盐有正盐（如Na2SO4）和酸式盐（如NaHSO4）两类

4．H2SO3是具有漂白性是酸，SO2的漂白性实质上是H2SO3的漂白性，干燥的SO2不能表现出漂白性

5．H2SO3是既有氧化性，又有还原性的酸。

因为其中S的化合价为＋4价，既可被氧化为H2SO4（S的化合价为＋6价），又可被还原为S（S的化合价为0价）。

例如：

2H2SO3＋O2===2H2SO42H2S＋H2SO3===3S↓＋3H2O

【小结】硫及其化合物的转化关系

二一氧化氮和二氧化氮

1．一氧化氮和二氧化氮的生成

约占空气体积

的N2，在通常情况下，与O2不发生反应；当在放电或高温条件下能与O2直接化合生成NO：

N2＋O2

2NO

NO很容易在常温下与空气中的O2化合，生成NO2：

2NO＋O2===2NO2

说明：

使空气中游离态的氮气转化为可利用的含氮化合物的过程，称为氮的固定，简称固氮。

在雷雨天气，放电的条件下，N2转化为NO的过程称为自然固氮；采用人工条件使氮气转化为含氮化合物的过程称为人工固氮

2．一氧化氮、二氧化氮的物理性质

（1）一氧化氮：

通常为无色无味气体，难溶于水，密度比空气略大

说明：

①实验室只能用排水法收集NO

②NO在人体血管系统内具有传送信号的功能，NO能让体内某部位的信号传送到另一部分，所以NO在医疗上应用于开发治疗心血管疾病的药物

（2）二氧化氮：

通常为红棕色、有刺激性气味的气体，密度比空气大，有毒、易液化、易溶于水

说明：

实验室只能用向上排空气法收集NO2，并注意吸收和处理过量的NO2，以免造成空气污染

3．一氧化氮、二氧化氮的化学性质

（1）一氧化氮：

不与水反应，在通常情况下易被氧气氧化为NO2：

2NO＋O2===2NO2

（2）二氧化氮

①难被氧气氧化，但易与水反应生成HNO3和NO：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO3NO2＋H2O===2H+＋2NO3—＋NO

说明：

①利用该性质，工业上，用于制取硝酸

②在通常情况下，NO2能自身转化生成无色的N2O4：

2NO2

N2O4

③氮有多种氧化物（N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5），其中N2O3是HNO2（亚硝酸）的酸酐，N2O5是HNO3的酸酐；氮的氧化物都有毒，是大气的污染物

变式

1．下列污染现象主要与SO2有关的是（）

A．臭氧空洞B．酸雨C．光化学烟雾D．温室效应

2．下列污染现象主要与NO2有关的是（）

A．臭氧空洞B．水体富营养化C．光化学烟雾D．温室效应

3．有关亚硫酸的下列叙述中，不正确的是（）

A．亚硫酸是SO2的水溶液，显酸性

B．亚硫酸不稳定，容易分解为水和SO2

C．亚硫酸具有漂白性，能够使品红溶液褪色

D．亚硫酸对人体有害，所以用SO2漂白过的食品不能食用

4．实验室中制取的下列气体中，可以用排空气法收集的是（）

A．N2B．SO2C．COD．NO

5．下列气体中，无色无味的是（）

A．SO2B．NO2C．Cl2D．N2

6、在常温常压下，下列各组气体不能共存的是（）

A．SO2与O2B．NO2与NOC．O2与N2D．NO与O2

7．下列气体溶解于水，没有发生氧化还原反应的是《双选》（）

A．SO2溶解于水B．NO2溶解于水C．CO2溶解于水D．Cl2溶解于水

9．飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂浮物，颗粒很小，不易沉降。

它与空气中的SO2和O2接触时，SO2会部分转化为SO3，使空气的酸度增加，环境污染更为严重。

其中飘尘所起的作用可能是：

（）

A．氧化剂B．还原剂C．催化剂D．载体

10．某冶炼厂利用炼铜产生的SO2生产硫酸，变废为宝，化害为利。

其原理是（）

A．利用了SO2的水溶性，将SO2直接通入水中

B．利用了SO2的氧化性，将SO2直接通入水中

C．利用了SO2的氧化性，使其与O2反应而转化为SO3，再与水反应

D．利用了SO2的还原性，使其与O2反应而转化为SO3，再与水反应

11．右上图是化学实验常用装置之一,若气体从右管进入，可用来收集的气体是《双选》

A．NOB．NO2C．COD．SO2

12．全社会都在倡导诚信，然而总是有一部分不法商贩却在背道而驰。

如有些商贩为了使银耳增白，就用硫磺（燃烧硫磺）对银耳进行熏制，用这种方法制取的洁白的银耳对人体是有害的。

这些不法商贩所制取银耳利用的是（）

A．S的漂白性B．S的还原性C．SO2的漂白性D．SO2的还原性

13．上世纪80年代后期人们逐渐认识到，NO在人体内起着多方面的重要生理作用。

下列关于NO的说法错误的是（）

A．NO是具有刺激性的红棕色气体

B．NO是汽车尾气的有害成分之一

C．NO在人体的血管系统内具有传送信号的功能

D．NO能够与人体血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒

14．如图所示，试管中盛装的是红棕色气体（可能是混合物），当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体《双选》（）

A．可能是N2与NO2的混和气体B．可能是O2与NO2的混和气体

C．可能是NO与NO2的混和气体D．只可能是NO2一种气体

15．某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。

现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。

对于原混合气体成分的判断中正确的是《双选》（）

A．肯定有SO2和NOB．肯定没有Cl2、O2和NO2

C．可能有Cl2和O2D．肯定只有NO

16．盛有NO和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半。

则原混合气体中NO和NO2的体积比是（）

A．3∶1B．1∶3C．2∶1D．1∶2

19．（12分）汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NO及汽油、柴油等物质，这种尾气越来越成为城市空气污染的主要来源，必须予以治理。

治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂）。

它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使汽油、柴油等物质充分燃烧及SO2的转化。

（1）汽车尾气中NO的来源是。

A．汽油、柴油中含氮，是其燃烧产物

B．是空气中的N2与汽油、柴油的反应产物

C．是空气中的N2与O2在汽车气缸内的高温环境下的反应产物

D．是汽车高温尾气导致了空气中N2与O2的化合反应

（2）写出CO与NO反应的化学方程式：

。

（3）“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是

。

（4）控制或者减少城市汽车尾气污染的方法可以有。

（多选）

A．开发氢能源B．使用电动车C．限制车辆行驶D．使用乙醇汽油

方法与技巧

鉴别二氧化氮气体和溴蒸气的方法

NO2和Br2蒸气都是有刺激性气味的红棕色气体，但它们在水溶液中能表现出不同的性质和现象。

鉴别这两种气体的常用方法有：

（1）水溶液法

分别向盛有NO2和Br2蒸气的集气瓶中导入适量的蒸馏水，振荡集气瓶使气体溶解，观察现象。

若集气瓶中形成了无色溶液，被溶解的气体为NO2；若集气瓶中形成橙红色溶液，被溶解的气体为Br2蒸气

（2）AgNO3溶液实验法

将NO2和Br2蒸气分别通入AgNO3溶液中，观察现象。

若溶液中无明显现象，被检验的气体为NO2；若溶液中生成了淡黄色沉淀，被检验的气体为Br2蒸气

注意：

NO2和Br2蒸气都能使湿润的KI淀粉试纸显蓝色，故不能用湿润的KI淀粉试纸鉴别NO2和Br2蒸气

4．NO2与H2O反应的实验探究

实验目的

设计实验，要求尽可能多地使NO2被水吸收

实验步骤

①将充满NO2的试管倒立于盛有水的水槽中

②当液面在试管中不再上升时，通过导气管通入少量O2，并暂停片刻，等待液面上升

③当液面停止上升，仍有气体剩余，可再通入少量O2，这样反复操作几次，直至液体充满整个试管

实验现象

充满NO2的试管倒立于盛有水的水槽中，液体进入试管中，并慢慢上升到试管高度的

处；试管内气体由红棕色慢慢变为无色，剩余原气体体积的

；当如此重复几次，最终几乎没有气体剩余，液体充满整个试管

实验结论及解析

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO2NO＋O2===2NO2

（红棕色）（无色）（无色）（红棕色）

总的反应可表示为：

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

说明：

由上述总反应式可知，NO2可完全与O2和水反应，得到硝酸。

由此在工业上生产硝酸时，可向吸收后的尾气中再通入适量的氧气，经过多次的循环氧化吸收，可充分利用原料，并减少NO的排放以保护环境

【小结】氮及其化合物的转化关系

三二氧化硫和二氧化氮对大气的污染

1．空气中二氧化硫和二氧化氮的来源

（1）煤、石油和某些金属矿物中含硫或硫的化合物，燃烧或冶炼时，往往会产生SO2

（2）在燃料燃烧生产的高温条件下，空气中的N2往往也参与反应，生成NO，在空气中NO又迅速被氧化为NO2

（3）汽车排放的尾气中含有NO，在空气中最终变为NO2

2．二氧化硫和二氧化氮的危害

SO2和NO2都是有刺激性气味、有毒的气体，其危害性主要表现为：

（1）直接危害人体健康，引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡

（2）大气中的SO2和NO2溶于水后形成酸性溶液，随雨水降下，成为酸雨。

正常雨水由于溶解了CO2，pH为5.6，而酸雨的pH＜5.6。

酸雨有很大的危害，能直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具机电缆的腐蚀

（3）NO2是造成光化学烟雾的主要因素

变式

　1．SO2是常见的大气污染物之一，我国规定空气中SO2含量不得超过0.02mg·L－1。

下列措施中能够减少SO2排放量的是（　　）

　　①用天然气代替煤炭作民用燃料　②提高热能利用率　③使用CS2萃取煤炭中的硫　④燃煤中加入石灰后使用

　　　　A．全部　　　　B．①②④　　　C．①②③　　　　D．①③④

2．下列物质不属于“城市空气质量日报”报道内容的是（　　）

　　　　A．二氧化硫　　　　　　　　　　B．氮氧化物

　　　　C．二氧化碳　　　　　　　　　　D．悬浮颗粒

5．下列物质能使品红溶液褪色的是（　　）

　　①活性炭②过氧化钠③氯水④二氧化硫⑤臭氧

　　A．①③④B．②④⑤

　　　C．①②③④　　　　　　　　　　　D．①②③④⑤

6．贮满干燥的某种气体的试管倒置于水中，轻轻振荡，水可以充满试管。

该气体不可能是（　　）

　　　　A．HI　　　　　B．NO2　　　　　C．SO2　　　　　D．NH3

7．下列气体不会造成大气污染的是（　　）

　　　　A．二氧化硫　　B．氮气　　　　　C．一氧化碳　　D．一氧化氮

8．1998年出现的全球温度大幅度升高，产生了显著的“厄尔尼诺”现象，干旱和暴雨危害了许多地区。

为了防止气候进一步变暖，联合国环境保护组织于1998年通过大会要求各国减少工业排放量的气体是（　　）

　　　　A．SO2　　　　B．H2S　　　　　C．SO3　　　　　D．CO2

9．为了除去混入CO2中的SO2，最好将混合气体通入下列哪种溶液中（　　）

　　　　A．饱和烧碱溶液　　　　　　　　B．饱和小苏打溶液

　　　　C．饱和纯碱溶液　　　　　　　　D．浓硫酸

10．以下气体因与人体血液中血红蛋白作用引起中毒的是（　　）

　　　　A．NO　　　　　B．CO　　　　　C．NO2　　　　D．NH3

12．汞蒸气有毒。

①万一把汞洒出，可以在有微细汞滴的部位撒一层硫磺粉，这时发生反应的化学方程式是

　　②室内有汞蒸气时应进行通风以降低汞蒸气浓度，这时通风口装在墙的________（填“上”或“下”）部的效率高。

13．一氧化氮是大气污染物之一。

目前，有一种治理方法是在400℃左右、有催化剂存在的情况下，用氨把一氧化氮还原为氮气和水。

请写出该反应的化学方程式______

14．利用图4－3所示装置收集以下8种气体（图中烧瓶的位置不得变化）

　　①H2　②Cl2　③CH4　④HCl　⑤NH3　⑥NO　⑦H2S　⑧SO2

（1）若烧瓶是干燥的，则由B口进气收集的气体有________（写序号）；

（2）若烧瓶充满水，可收集的气体有________，这时气体由________进入。

　　（3）若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体有________。

　　（4）若在烧瓶内装入浓硫酸使气体干燥，则可用此装置来干燥的气体有________，这时气体由________口进入。

15．某学生课外活动小组利用图4－4所示装置分别做如下实验：

（1）在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是________溶液；加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是___________________________。

（2）在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液变为红色，冷却后恢复无色，则此溶液可能是________溶液；加热时溶液由无色变为红色的原因是________________________________。

16．我国农业因遭受酸雨而造成每年损失高达15亿多元。

为了有效控制酸雨，目前国务院已批准了《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。

（1）现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下表：

测试时间/h

0

1

2

3

4

雨水的pH

4.73

4.62

4.56

4.55

4.55

　　分析数据，回答下列问题：

（已知Cl2＋SO2＋2H2O

H2SO4＋2HCl）

　　①雨水样品的pH变化的原因是（用化学反应方程式表示）____________________。

　　②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________（填“大”或“小”）。

（2）你认为减少酸雨产生的途径可采用的措施是________。

　　①少用煤作燃料　②把工厂烟囱造高　③燃料脱硫　④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源

　　　　A．①②③　　　B．②③④⑤　　C．①③⑤　　　D．①③④⑤

（3）在英国进行的一个研究结果表明：

高烟囱可以有效地降低地表面SO2浓度。

在20世纪的60年代～70年代的10年间，由发电厂排放出的SO2增加了35％，但由于建筑高烟囱的结果，地面SO2浓度降低了30％之多。

请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取?

简述其理由。