1、專題4 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展本專題重難點(diǎn)突破一比較法理解二氧化硫的重要性質(zhì)1物質(zhì)的漂白性比較(1)漂白性分類比較漂白類型漂白原理常見代表物漂白特點(diǎn)加合型與有機(jī)色質(zhì)結(jié)合，形成不穩(wěn)定的無色化合物SO2一定條件下，SO2放出，又恢復(fù)原色氧化型將有色物質(zhì)氧化為無色物質(zhì)氯水、HClO、Ca(ClO)2、O3、H2O2、Na2O2褪色后不能恢復(fù)原色吸附型吸附作用物理變化活性炭通過一定的處理可以重復(fù)使用(2)SO2和Cl2的漂白性拓展向品紅溶液、石蕊溶液和溶有酚酞的NaOH溶液中通入SO2、Cl2或SO2和Cl2，相關(guān)的變化和現(xiàn)象為特別提示若將等物質(zhì)的量的Cl2和SO2氣體相混合，在溶液中會發(fā)生反應(yīng)：SO2C

2、l22H2O=H2SO42HCl，從而失去漂白能力。2SO2和CO2性質(zhì)的比較(常溫下)二氧化硫二氧化碳物理性質(zhì)氣味有刺激性氣味無味毒性有毒無毒溶解性易溶(與水的體積比140)可溶(與水的體積比11)化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)SO2H2OH2SO3CO2H2OH2CO3與堿反應(yīng)SO2和CO2通入澄清石灰水中，都先生成沉淀，當(dāng)氣體過量時沉淀又溶解Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O、CaSO3SO2H2O=Ca(HSO3)2Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O、CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2與堿性氧化物反應(yīng)SO2CaO=CaSO3CO2CaO=CaCO3弱氧化性SO22H2S=3S2H2O

3、CO2C2CO還原性SO2能被KMnO4(H)、X2(XCl、Br、I)、Fe3等氧化劑氧化無漂白性有，不穩(wěn)定無對環(huán)境的影響形成酸雨引起溫室效應(yīng)鑒別利用二氧化硫的還原性，用酸性高錳酸鉀溶液、溴水、FeCl3溶液、H2O2等鑒別利用二氧化硫的漂白性，用品紅溶液鑒別3.檢驗(yàn)CO2和SO2混合氣體中存在CO2和SO2氣體的方法4除去CO2中少量SO2的方法除去CO2中的SO2不能選用品紅溶液，可利用SO2的還原性選擇KMnO4(H)溶液、溴水、H2O2等氧化劑，或用飽和NaHCO3溶液：NaHCO3SO2=NaHSO3CO2?！镜淅?】下列實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明某無色氣體為SO2的是()能使澄清石灰水變渾濁能使

4、濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅能使品紅溶液褪色，加熱后又顯紅色能使溴水褪色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀產(chǎn)生A BC D解析能使澄清石灰水變渾濁的氣體有SO2、CO2；能使?jié)駶櫟乃{(lán)色石蕊試紙變紅的氣體為酸性氣體(如：HCl、HBr、SO2、CO2等)；能使品紅溶液褪色的氣體有Cl2、SO2，但Cl2有顏色，褪色后加熱又顯紅色的只有SO2；能使溴水褪色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，只有SO2氣體符合。答案C【典例2】濃H2SO4和木炭在加熱時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2H2SO4(濃)CCO22H2O2SO2請從圖中選用所需的儀器(可重復(fù)選用)組成一套進(jìn)行該反應(yīng)并檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)物的裝置?，F(xiàn)

5、提供濃H2SO4、木炭和酸性KMnO4溶液，其他固、液試劑自選。(連接和固定儀器所用的玻璃管、膠管、鐵夾、鐵架臺及加熱裝置等均略去)將所選的儀器按連接順序由上至下填入下表，并寫出該儀器中應(yīng)加試劑的名稱及作用。選用的儀器(填字母)加入的試劑作用解析木炭和濃硫酸的反應(yīng)符合固液氣體，故選C為反應(yīng)裝置。反應(yīng)產(chǎn)物有H2O、CO2和SO2，故應(yīng)先用無水CuSO4粉末檢驗(yàn)H2O的存在。CO2和SO2均可使澄清石灰水變渾濁，故應(yīng)先檢驗(yàn)SO2(用品紅溶液)，并用酸性KMnO4溶液除凈SO2，再次用品紅溶液確認(rèn)SO2已被完全吸收(此處品紅溶液不褪色)，最后用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2的存在。答案選用的儀器(填字母)加入

6、的試劑作用C濃H2SO4和木炭產(chǎn)生氣體B無水CuSO4檢出H2OA品紅溶液檢出SO2A酸性KMnO4溶液吸收SO2A品紅溶液確認(rèn)SO2已被完全吸收A澄清石灰水檢出CO2二濃硫酸與稀硫酸的比較與判斷1濃硫酸、稀硫酸的比較名稱濃H2SO4稀H2SO4溶質(zhì)的主要存在形式H2SO4分子H、SO導(dǎo)電性純H2SO4幾乎不導(dǎo)電強(qiáng)酸性強(qiáng)弱弱(不能制H2)強(qiáng)遇堿反應(yīng)反應(yīng)遇NaCl固體2NaClH2SO4(濃)Na2SO42HCl(用于制HCl氣體)不反應(yīng)氧化性強(qiáng)弱6價硫，強(qiáng)氧化性，屬于氧化性酸，還原產(chǎn)物為SO2H，弱氧化性，屬非氧化性酸，還原產(chǎn)物為H2遇Fe、Al(常溫)鈍化反應(yīng)遇Cu、C(加熱)反應(yīng)不反應(yīng)脫水

7、性有無吸水性有無2.濃硫酸、稀硫酸的判斷方法各取少量試樣，做以下實(shí)驗(yàn)，都可區(qū)分。(1)稱量：取等體積，重者為濃硫酸(用手掂掂也能分辨出來)。(2)放出H2：分別加入到有Fe片的試管中，放出氣體者為稀硫酸。(3)脫水性：用玻璃棒分別蘸取試樣在紙上寫字，在常溫下，一會兒變黑者為濃硫酸。也可用木屑、蔗糖等做相似的實(shí)驗(yàn)。(4)吸水性：加到CuSO45H2O晶體中，使晶體變白者為濃硫酸；得藍(lán)色溶液者為稀硫酸。(5)吸水性：各取等質(zhì)量試樣，敞口放置一段時間后稱量，增重者為濃硫酸。(6)氧化性：分別加入到有Cu片的試管中，加熱，放出刺激性氣味氣體者為濃硫酸。(7)酸堿指示劑：在藍(lán)色石蕊試紙上滴12滴溶液，變

8、紅色者為稀硫酸，一會兒變黑者為濃硫酸。【典例3】工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃硫酸。為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下探究活動：探究一(1)將已去除表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是_。(2)另稱取鐵釘6.0 g放入15.0 mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y。甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe3外還可能含有Fe2。若要確認(rèn)其中的Fe2，應(yīng)選用_(填字母)。aKSCN溶液和氯水 b鐵粉和KSCN溶液c濃氨水 d酸性KMnO4溶液乙同學(xué)取336 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)：SO

9、2Br22H2O=2HBrH2SO4，然后加入足量BaCl2溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體2.33 g。由此推知?dú)怏wY中SO2的體積分?jǐn)?shù)為_。探究二分析上述實(shí)驗(yàn)中SO2體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H2和Q氣體。為此設(shè)計了下列探究實(shí)驗(yàn)裝置(圖中夾持儀器省略)。(3)裝置B中試劑的作用是_。(4)認(rèn)為氣體Y中還含有氣體Q的理由是_(用化學(xué)方程式表示)。(5)為確認(rèn)Q的存在，需在裝置中添加M于_(填字母)。aA之前 bAB間cBC間 dCD間(6)如果氣體Y中含有H2，預(yù)計實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)是_。答案(1)鐵釘表面被鈍化(或其他合理答案)(2)d66.7%(或其他合理答案)(3)檢驗(yàn)SO2是否

10、除盡(4)C2H2SO4(濃)CO22SO22H2O(5)c(6)D中固體由黑變紅且E中固體由白變藍(lán)解析(1)鐵釘(碳素鋼)放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強(qiáng)的氧化性，能使鐵釘鈍化阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。(2)2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀溶液褪色，溶液中已經(jīng)有3價鐵離子，選擇a會造成干擾。選c生成兩種沉淀，受氫氧化鐵沉淀顏色的影響無法分辨。(3)A除去SO2，B可以檢驗(yàn)A中是否完全除去SO2。(5)Q為CO2，它與二氧化硫一樣都能使澄清石灰水變渾濁，選擇a或b受二氧化硫的影響無法判斷Q的存在；選擇d，Q會被堿石灰吸收。(6)氫氣還原氧化銅生成的水蒸氣能使白色的無水硫酸銅粉末變藍(lán)色。三噴泉實(shí)驗(yàn)原理分析(

11、加試要求)噴泉實(shí)驗(yàn)是氨氣易溶于水的外在體現(xiàn)，這種有趣的實(shí)驗(yàn)需要把握其實(shí)驗(yàn)原理，然后應(yīng)用原理設(shè)計其他物質(zhì)的噴泉實(shí)驗(yàn)。1噴泉實(shí)驗(yàn)基本原理從原理上分析使容器內(nèi)外產(chǎn)生較大壓強(qiáng)差的情況有以下兩種：(1)容器內(nèi)氣體極易溶于水(或容器內(nèi)氣體易與溶液反應(yīng))，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)迅速減小，在外界大氣壓的作用下，外部液體快速進(jìn)入容器，通過尖嘴導(dǎo)管噴出，形成噴泉。(2)容器內(nèi)的液體由于受熱揮發(fā)或由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使容器內(nèi)部產(chǎn)生了大量的氣體，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大，促使容器內(nèi)的氣體迅速向外流動，也能形成噴泉。噴霧器、火山噴發(fā)就是此原理。2能產(chǎn)生噴泉的“氣體液體”組合下表列出的氣體遇相應(yīng)的吸收劑，就能形成噴泉。氣體HClNH3CO

12、2、Cl2、SO2NO2O2H2S吸收劑水或堿溶液水或酸溶液堿溶液水或堿溶液堿溶液或CuSO4溶液3.噴泉實(shí)驗(yàn)常見的幾種裝置(1)圖甲裝置形成“噴泉”是因?yàn)闊績?nèi)氣體極易溶解于燒杯和滴管中的液體，使燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)突然減小而產(chǎn)生壓強(qiáng)差形成“噴泉”。(2)圖乙裝置形成“噴泉”可采用使燒瓶受熱，瓶內(nèi)氣體膨脹，打開止水夾，趕出玻璃管內(nèi)的空氣，使瓶內(nèi)氣體與液體接觸而溶解，使燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小形成壓強(qiáng)差而形成“噴泉”。(3)圖丙裝置下部錐形瓶中的物質(zhì)相互反應(yīng)產(chǎn)生氣體，使錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大而產(chǎn)生壓強(qiáng)差，將液體從下瓶壓入上瓶形成“噴泉”。4噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵首先瓶內(nèi)外壓強(qiáng)差要足夠大，其次還要注意以下幾個方面：(1

13、)盛氣體的燒瓶必須干燥，否則瓶中有液體，會使在實(shí)驗(yàn)前已有大量氣體溶解，造成壓強(qiáng)差不大，形成的噴泉現(xiàn)象不明顯。(2)氣體要充滿燒瓶。(3)燒瓶不能漏氣(實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置氣密性)。5實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，水不能充滿整個燒瓶的原因可能是(1)實(shí)驗(yàn)方法得當(dāng)時：實(shí)驗(yàn)所用氣體與水反應(yīng)后產(chǎn)生另一種不溶于水的氣體產(chǎn)物，占據(jù)燒瓶內(nèi)一定體積，使水不能充滿燒瓶。如：3NO2H2O=2HNO3NO。(2)因操作不當(dāng)而引起時：裝置漏氣；燒瓶不干燥；注入的水太少或?qū)Ч芴L，使水只能沿導(dǎo)管上升但無法進(jìn)入燒瓶內(nèi)形成噴泉；氣體溶解度不大或溶液選擇不當(dāng)。噴泉實(shí)驗(yàn)中也可以是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只要燒瓶中的氣體消耗掉，使燒瓶內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)差，就可以

14、引發(fā)漂亮的噴泉產(chǎn)生?！镜淅?】利用如圖所示的裝置，可以驗(yàn)證NH3和HCl的有關(guān)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)前a、b、c活塞均關(guān)閉。(已知HCl極易溶于水且能快速溶解)(1)若要在燒瓶中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，燒瓶中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，其操作方法是_。(2)若先打開a、c活塞，再擠壓膠頭滴管，可觀察到的現(xiàn)象是_。(3)通過擠壓膠頭滴管和控制活塞的開關(guān)，在燒瓶中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，燒瓶中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，其操作方法是_。解析要形成噴泉，必須使燒瓶中的氣壓急劇減小。氣壓減小有物理方法(如擠壓膠頭滴管使滴管中的水進(jìn)入燒瓶，NH3被水溶解)和化學(xué)方法(如兩個燒瓶連通使氣體反應(yīng))等。當(dāng)燒瓶中的氣壓減小到一定程度后，打開a、b活塞

15、，則中形成噴泉。先打開a、c活塞，片刻后，關(guān)閉a活塞，然后打開b活塞，則中可形成噴泉，中不形成噴泉。答案(1)先打開a、b活塞，再擠壓膠頭滴管(或先擠壓膠頭滴管，再打開a、b活塞)(2)導(dǎo)管口產(chǎn)生白煙(3)先打開a、c活塞，再擠壓膠頭滴管(或先打開a活塞，擠壓膠頭滴管，再打開c活塞)，片刻后，關(guān)閉a活塞，然后打開b活塞四硝酸與金屬反應(yīng)的有關(guān)計算方法(加試要求)硝酸與金屬反應(yīng)時，金屬被氧化生成金屬陽離子，硝酸被還原為低價氮的化合物。有關(guān)的計算方法：1依據(jù)守恒規(guī)律計算(1)電子守恒：硝酸與金屬反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，N原子得到的電子數(shù)等于金屬原子失去的電子數(shù)，由此可求出氮元素被還原后的價態(tài)，根據(jù)價態(tài)

16、確定反應(yīng)產(chǎn)物。(2)原子守恒：硝酸與金屬反應(yīng)時，一部分以NO的形式存在，一部分轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中N的物質(zhì)的量與反應(yīng)消耗的HNO3中N的物質(zhì)的量相等。(3)電荷守恒：Mn和H所帶正電荷總數(shù)應(yīng)等于NO所帶負(fù)電荷總數(shù)(因?yàn)檫@種溶液中OH濃度很小，可被忽略)。2利用離子方程式計算HNO3與H2SO4混合液跟金屬的反應(yīng)，當(dāng)金屬足量時，不能用HNO3與金屬反應(yīng)的化學(xué)方程式計算，應(yīng)用離子方程式計算，因?yàn)樯傻南跛猁}的NO借助H仍能繼續(xù)與金屬反應(yīng)?！镜淅?】將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。請回答：(1)NO的體積

17、為_L，NO2的體積為_L。(2)參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量是_。(3)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a molL1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為_molL1。解析(1)n(Cu)0.51 mol，設(shè)混合氣體中NO的物質(zhì)的量為x，NO2的物質(zhì)的量為y。根據(jù)氣體的總體積為11.2 L，有：xy0.5 mol。根據(jù)得失電子守恒有：3xy0.51 mol2。(得失電子守恒)解方程組得：x0.26 mol，y0.24 mol。則：V(NO)0.26 mol22.4 Lmol15.8 L， V(NO2)11.2 L5.8 L5.4 L。(2)參加反應(yīng)的HNO3