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文本内容:
2019-2020年高考化学硫、氮及其化合物复习试题
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)2Na+S===Na2S(剧烈反应并发生爆炸)2Al+3SAl2S3(制取Al2S3的唯一途径)Fe+SFeS(黑色)2Cu+SCu2S(黑色)
②与非金属反应S+O2SO2S+H2H2S(说明硫化氢不稳定)
③与化合物的反应S+6HNO3(浓)H2SO4+6NO2↑+2H2OS+2H2SO4(浓)2SO2↑+2H2O3S+6NaOH2Na2S+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+Cl2+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CO
2、SO3SO2CO2SO3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+H2OH2SO3中强酸CO2+H2OH2CO3弱酸SO3+H2O==H2SO4强酸与碱反应CaOH2CaSO3↓CaHSO32清液白清液CaOH2CaCO3↓CaHCO32清液白↓清液SO3+CaOH2==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↓+2H2OCO2+2Mg=2MgO+CCO2+C=2CO还原性有无与Na2O2作用Na2O2+SO2==Na2SO42Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O22Na2O2+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SO
2、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=2SO
3、SO3+H2O=H2SO4;液相反应SO2+H2O=H2SO
3、2H2SO3+O2=2H2SO4总反应硝酸型酸雨的形成过程为2NO+O2=2NO
2、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+CaOH2=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+CO24.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
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
2、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SO3SO3吸收和H2SO4的生成三方程4FeS2s+11O2g=2Fe2O3s+8SO2g;△H=-3412kJ/mol2SO2g+O2g2SO3g;△H=-
196.6kJ/molSO3g+H2Ol=H2SO4l;△H=-
130.3kJ/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SO
2、O
2、N2被预热,而热的SO
3、SO
2、O
2、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:SO
2.N
2.O
2.矿尘除尘.砷硒化合物洗涤.H2O气干燥……净化气:SO
2.N
2.O2SO
2、O
2、N
2、SO3尾气SO2及N
2、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NH42SO3NH42SO4+SO2↑NH4HSO
32、氮的循环
3、氮及其化合物的衍变关系NH3←N2→NO→NO2→HNO3→NH4NO3→NH3NH3·H2ONH4+、OH-
4、氮氧化物
①各种价态氮氧化物(N2O)、(NO)、(N2O3)、(NO
2、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NO22NO+O2=2NO2NO2一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=CuNO32+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3稀=3Cu-NO32+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)CO2↑+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、秋季节加热加热加热点燃加热加热加热CO2CO2SO2SO2浓H2SO4氧化性Br2I
2、S+SO2+H2OS、△C、△Al或Fe冷足量Cu、△足量Zn、△Fe2+HBrHI、H2SSO2+H2OSO2+CO2+H2O钝化→运装浓H2SO4CuSO4+SO2+H2OZnSO4+SO2后有H2+H2OFe3++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+H2OC2H4+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。