氮和硫讲义.doc

完整word)氮和硫讲义
永成教育一对一讲义
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课 题
第四章、无机非金属材料
学习目标与分析
氮循环和硫的转化
学习重点
氮、硫及其重要化合物之间的转化相应的化学方程式
学习方法
讲练结合法

硫和氮及其重要化合物之间的转化
硫S
⑴二氧化硫（SO2)
①物理性质：无色气体，有刺激性气味，密度比空气大，易液化(沸点为：-10℃），易溶于水（常温常压下，1体积水约能溶解40体积的二氧化硫),有毒.
②化学性质
I 具有酸性氧化物的通性
SO2+H2OH2SO3（可逆反应，H2SO3为中强酸，可使石蕊试液变红)
SO2+CaO=CaSO3
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O（SO2+NaOH=NaHSO3） Na2SO3+H2O+SO2 =2NaHSO3
SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O CaSO3+H2O+SO2 =Ca（HSO3)2
II 既具有氧化性又具有还原性，以还原性为主
a．显示还原性
2SO2+O22SO3(可逆反应，用于工业制H2SO4)
SO2+X2+2H2O=2HX+H2SO4（X=Cl、Br、I） （使碘水、溴水褪色）
SO2+NO2=SO3+NO SO2+H2O2=H2SO4
3SO2+2HNO3+2H2O=3H2SO4+2NO
SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+
5SO2+2MnO4—+2H2O=5SO42—+2Mn2++4H+（使高锰酸钾溶液褪色)
b．显示氧化性 SO2+2H2S=3S+2H2O
III 漂白性:使品红溶液褪色，加热又恢复原来颜色(可逆性）；SO2不能使紫色石蕊试液褪色；SO2、Cl2以1：1混合无漂白性（SO2+Cl2+H2O= H2SO4+2HCl）
⑵三氧化硫（SO3）
①溶于水生成硫酸：SO2+O2 2SO3 SO3+ H2O= H2SO4(工业制硫酸）
②与碱性氧化物或碱反应生成硫酸盐：SO3 +CaO=CaSO4 SO3 +Ca(OH）2= CaSO4+H2O
⑶硫酸（H2SO4）
现象或反应
体现性质
实际应用
NaCl+H2SO4(浓）=NaHSO4+HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓）=NaHSO4+HNO3↑
高沸点物质制低沸点物质
高沸点
酸性
实验室制备HCl、HNO3等
使石蕊试液变红
酸的通性
检验H2SO4的酸性
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
实验室制H2
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
金属除锈、生产硫酸盐等
2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O
中和碱、生产硫酸盐等
BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl
Ca3(PO4）2+3H2SO4=2H3PO4+3CaSO4
Ca3（PO4）2+2H2SO4=2CaSO4+Ca（H2PO4）2
SO42-的检验,生产磷酸、磷肥
敞口放置的浓硫酸一段时间后质量增加
吸水性
干燥剂,但不能干燥NH3、H2S、HI、HBr
C12H22O1112C+11H2O
脱水性
使有机物炭化或作脱水剂
C+2H2SO4（浓）△CO2↑+SO2↑+2H2O
S+2H2SO4(浓)△CO2↑+SO2↑+2H2O
2P+5H2SO4（浓)△2H3PO4+ 5SO2↑+2H2O
Cu+2H2SO4（浓)△CuSO4+2H2O +SO2↑
Zn+2H2SO4（浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O
H2S+H2SO4（浓）=S↓+SO2↑+2H2O
铁、铝在冷浓硫酸中“钝化”
强氧化性

铁、铝制容器可以贮运浓硫酸
酸性

5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
酸化剂
配制酸性KMnO4溶液
【延伸】①浓硫酸易溶于水并放出大量的热，故稀释浓硫酸时“酸入水且搅拌”。
②常见干燥剂：五氧化二磷、无水氯化钙、硅胶、碱石灰。

氮N
⑴氮气的稳定性
由于分子结构很稳定,导致通常情况下,氮气的化学性质不活泼，很难与其它物质发生化学反应。但在一定条件下可以发生如下反应:
N2+3H22NH3(工业合成氨） N2+O22NO
⑵二氧化氮（NO2）
NO在空气中易与氧气化合生成NO2：NO+O2=2HNO3+NO
①物理性质：红棕色有刺激性气味的有毒气体，比空气重。
②二氧化氮与水的反应（工业制HNO3）：3NO2+H2O=2HNO3+NO
4NO2+2H2O+O2=4HNO3 4NO+2H2O+3O2=4HNO3
⑶氨(NH3）
①物理性质：氨气是无色有刺激性气味的气体,密度比空气小，易液化（沸点较高)，极易溶于水（常温常压下，1体积水约能溶解700体积的氨气)，氨水浓度越大，密度越小。
②实验室制法：NH4Cl+Ca（OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3↑,固热装置，Ca（OH）2,不用NaOH、KOH(易潮解，腐蚀玻璃）
③化学性质：
a）NH3+H2O NH3·H2O NH3+H+=NH4+
注意：I 氨水的成分：H2O、NH3、NH3·H2O、NH4＋、OH－、H+（极少量）.
II 氨水的不稳定性：受热容易逸出NH3。可以用于实验室制备少量氨气
NH3·H2O(浓)NH3↑+H2O或NH3·H2O(浓)+CaO = Ca（OH)2+NH3↑
b)NH3·H2O与AgOH、Cu（OH) 2生成可溶的络合物氢氧化二氨和银Ag（NH4） 2OH、氢氧化四氨合铜Cu(NH4) 4（OH) 2
Ag++NH3·H2O=AgOH↓+ NH4+ AgOH+2NH3·H2O=[Ag(NH3） 2］ ++ OH－+2H2O
c）NH3具有还原性:2NH3+3Cl2=N2+6HCl 8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl
6NOx+4xNH3=（3+2x）N2+6xH2O 4NH3+5O2=4NO+6H2O
⑷铵盐
物理性质
都是晶体，都易溶于水
化学性质
①受热易分解
a）非氧化性酸根铵盐受热分解生成氨气和对应的酸
NH4Cl△NH3↑+HCl↑，NH4HCO3△NH3↑+H2O↑+CO2↑
b)氧化性酸根铵盐受热发生氧化还原反应，不产生氨气
5NH4NO3△4N2+2 HNO3+9H2O
②与碱反应生成氨
NH4++OH - =NH3↑+H2O（浓溶液中），
NH4++OH —=NH3·H2O(稀溶液中）（检验NH4+）
⑸硝酸HNO3
物理性质
无色、易挥发(沸点83℃)→刺激性气味;
密度大于水，能与水以任意比互溶（不会出现分层现象）。
化学性质
酸的通性
①稀硝酸使石蕊试液变红，浓硝酸最终使石蕊试液褪色；
②能与金属反应,但无氢气放出；
③能与金属氧化物反应，生成盐和水，但FeO等例外；
④能与金属氢氧化物反应，生成盐和水，但Fe(OH）2等例外；
⑤能与某些盐反应,生成新酸和新盐,但FeCO3、Na2SO3等例外.
强氧化性
①氧化几乎所有金属(除Ag、Pt外）:
a)与活动性顺序表中排在H前的金属反应生成对应的盐、NO2和水
Fe+4HNO3 =Fe（NO3） 3+2NO2↑+2H2O(浓稀HNO3都将Fe氧化到三价）
b）与活动性顺序表中排在H后的金属反应，浓硝酸生成对应的盐、NO2和水，稀硝酸生成对应的盐、NO和水
Cu+4HNO3（浓)=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀）=3Cu（NO3)2+2NO↑+4H2O
（冷浓硝酸使铁、铝“钝化”）
②浓硝酸氧化部分非金属，生成对应的最高价含氧酸、NO2和水：
C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+2H2O
S+6HNO3(浓)加热H2SO4+6NO2↑+2H2O
P+5HNO3(浓)加热H3PO4+5NO2↑+H2O
③氧化一些具有较强还原性的化合物：
H2S→S，HI→I2,HBr→Br2；
SO2→H2SO4，FeO→Fe3+;
Fe（OH）2→Fe3+；
S 2—→S，I-→I2，Br—→Br2，SO32—→SO42-，Fe2+→Fe3+。
不稳定性
4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O（硝酸越浓,越容易分解）

【典型例题】
例1。 下列过程属于人工固氮的是( ）
A。 分离液态空气制氮气 B。 闪电时N2 转化为NO
C. 合成氨 D. 豆科作物根瘤菌将N2 转化为NH3
例2。 采用不同的分类方法，可将非金属氧化物分为不同的类别。例如,从某种意义讲P2O5、SO2、SO3、CO2、Cl2O7等归为一类，则下列氧化物中与它们同属一类的是( )
A. CO B。 NO C. N2O5 D. NO2
例3。 有关氨的性质的叙述中正确的是（ )
A。 氨不能在空气中燃烧
B。 氨水呈碱性
C. 氨气和酸相遇能产生白色烟雾
D. 在反应 NH3 + H+＝ NH4+ 中，氨失去电子被氧化
例4。 为了测定某铜银合金的成分，将30。0 g 合金溶于80 mL 13.5 mol·L-1的浓HNO3中,待合金完全溶解后，收集到气体6.72 L （标准状况)，并测得溶液中c(H+)＝1mol·L-1。假设反应后溶液的体积仍为80 mL，试计算:
（1)被还原的HNO3 的物质的量；
（2）合金中银的质量分数。

例题5下列关于浓硫酸的叙述正确的是（ ）
A. 浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化
B。 浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C. 浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气。氢气等气体
D. 浓硫酸在常温下能够使铁铝等金属钝化
例题6。 强热条件下，硫酸亚铁固体发生分解：2FeSO4＝Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑,如将此反应生成的气体通入BaCl2溶液中，则( ）
A。 析出BaSO3沉淀 B。 析出BaSO4沉淀
C. 逸出SO3气体 D。 逸出SO2气体
例题7.实验证明铜不能在常温下与氧气反应，铜不与稀硫酸反应，但工业上却在废铜屑与热的稀硫酸混和物中，通入空气制硫酸铜溶液。
（1）写出上述反应的化学方程式___________
（2）利用铜制备硫酸铜溶液还有什么方法?写出反应的化学方程式_____________。
比较哪种方法好?为什么？
例题8. 某学生课外活动小组利用右图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；加热时溶液颜色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：_____________。

【模拟试题】（硫的转化)
一、选择题(每题有1或2个正确答案)
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 硫是一种淡黄色的能溶于水的晶体
B。 硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里
C. 单质硫既有氧化性又有还原性
D。 硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫,在纯氧中的燃烧产物是三氧化硫
2. 向50mL 18mol/L 的H2SO4 溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后，被还原的H2SO4 的物质的量（ ）
A. 小于0。45mol B。 等于0.45mol
C。 在0。45mol和0.9mol之间 D. 大于0.9 mol
3。 对下列事实的解释错误的是（ ）
A. 在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象,说明浓硫酸具有脱水性
B. 浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定
C. 常温下，浓硝酸可以用铝制容器储存，说明铝与浓硝酸不反应
D。 反应 CuSO4 ＋ H2S → CuS ↓＋ H2SO4 能进行,说明硫化铜既不溶于水也不溶于稀硫酸
4. 检验SO2气体中是否混有CO2气体，可以采用的方法是 （ ）
A. 通过品红溶液
B. 通过澄清的石灰水
C. 先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水
D. 先通过酸性KMnO4溶液，再通过澄清石灰水
5. 重金属离子有毒。实验室有甲、乙两种废液，均有一定毒性. 甲废液经检验呈碱性，主要有毒离子为Ba2＋离子，将甲乙两种废液按一定比例混和，毒性明显降低.乙废液中可能含有的离子是（ ）
A. Cu2＋ 和SO42- B。 Cu2＋ 和Cl-
C。 K＋ 和SO42— D。 Ag＋ 和 NO3-
6. 从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应：
14 CuSO4 ＋ 5FeS2 ＋ 12H2O ＝7Cu2S ＋ 5FeSO4 ＋ 12 H2SO4 ，下列说法正确的是（ )
A. Cu2S 既是氧化产物又是还原产物
B. 5 mol FeS2 发生反应，有10mol 电子转移
C。 产物中的SO42- 离子有一部分是氧化产物
D。 FeS2只作还原剂
7. 将SO2 通入 BaCl2 溶液至饱和，未见沉淀生成，继续通入另一种气体，仍无沉淀,则通入的气体可能是（ ）
A. CO2 B。 NH3 C. NO2 D。 Cl2
8. 当铁与硫的混合物29g 在密闭条件下加热反应后,冷却至室温,再与足量稀H2SO4 反应,得到气体8.4 L (标准状况下）,则原混和气体中铁与硫的物质的量之比为( ）
A。 1：1 B。 1:2 C. 2:3 D. 3:2
9. 已知下列氧化剂均能氧化＋4的硫（元素），为了除去稀H2SO4 中的亚硫酸，宜选用的氧化剂是（ ）
A. O2 B. Cl2 C。 H2O2 D. Na2O2
10. X盐和Y酸反应，产生有气味的气体Z ，Z 和 NaOH 溶液反应，又得到X ，Z的氧化产物为W ，W溶于水又得到Y ，则 X盐和Y酸分别是（　　）　
A。 NaHSO3 和 H2SO4 B. Na2CO3 和 H2SO4
C. Na2SO3 和 H2SO4 D。 NaCl 和 HCl

二、填空题
11. 室温时，向V L 真空容器中，通入n mol SO2 和 m mol H2S。
（1）若n ＝2 ,当m＝ ___________时,反应后容器内气体密度最小。
（2）若2n>m ， 则反应后氧化产物与还原产物的质量差为__________g 。
(3）若5n＝m , 且反应后氧化产物与还原产物的质量差为48g， 则m＋n＝ ______。
12. 下图表示某种盐的制备步骤:

已知:水合盐B含有45.3％的水；无水盐C焙烧分解，放出两种无色刺激性气体E和F， 并生成红棕色固体D。
请写出物质的化学式或名称
A____________，B_____________，C___________,D_______________，E___________，F____________。
13. 已部分氧化的亚硫酸钠，为确定其纯度，要进行如下实验 ：①称取样品W1g ②将样品溶解于蒸馏水中 ③给溶液加稍过量的经盐酸酸化的BaCl2 溶液 ④过滤。洗涤,干燥,沉淀,称其质量为W2g,试回答:
（1）BaCl2 用盐酸酸化的原因____________________;
(2）BaCl2 溶液要加入稍过量的原因____________________；
(3）怎样检查SO42- 是否完全除去___________________；
(4)判断沉淀是否洗掉的方法___________________；
(5）Na2SO3 纯度的表示式_________________.
三、计算题
14。 已知SO2 ＋2 H2S ＝ 3S ＋2H2O,在50g Na2S 和 Na2SO3 的混和溶液中加入50g稀H2SO4 溶液（过量），充分反应后得到气体448mL （标准状况)，过滤沉淀后得溶液96。8g，求原混和液中的 Na2S的物质的
量。

一、选择题 （氮循环）
1。 铜粉放入稀硫酸中，加热后无现象,当加入一点钠盐后，铜粉质量减少,新加入的盐可能是下列中的（ ）
A. 氯化物 B. 硫酸盐 C。 硝酸盐 D。 磷酸盐
2. 通常状况下能共存，且能用浓硫酸干燥的一组气体是（ ）
A。 H2、O2、N2 B。 O2、NO、NO2 C. H2、N2、NH3 D. NH3、HCl、NO2
3. 下列关于硝酸的叙述正确的是(　　　　　）
A. 稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸
B. 铜与浓硝酸和稀硝酸都能反应生成二氧化氮
C。 浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
D. 稀硝酸与活泼金属反应放出氢气，而浓硝酸则使金属钝化
4. NH4HCO3 在试管中加热，使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠的干燥管，足量浓H2SO4 的洗气瓶，最后得到的气体是（ ）
A. NH3 B. O2 C。 H2O D. CO2
5. 在一定条件下,将等体积的NO 和 O2 的混和气体置于试管中，并将试管倒立于水槽的水中,充分反应后剩余气体的体积约为原总体积的（ ）
A. 1/4 B。 3/4 C。 1/8 D。 3/8
6。 下列反应中硝酸既表现氧化性又表现酸性的是( ）
A。 H2SO3 与稀HNO3 反应
B。 铁和热的浓HNO3
C。 Ag 和稀硝酸共热
D. Fe（OH）3 和稀HNO3
7。 在Fe、Cu的混合物中，加入一定量的稀HNO3 并微热。充分反应后剩余金属ag。再向其中加入一定量的稀盐酸并加热，充分振荡后还剩金属bg ,则（ ）
A. a 可能等于b B. a 一定等于b
C。 a 可能小于b D。 a 一定大于b
8. 在一定条件下，将m体积NO和n体积O2 同时通入倒立于水中且盛满水的容器内,充分反应后，容器内残留m/2 体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色，则m与n的比值为（ ）
A. 3：2 B。 2:3 C。 8：3 D。 3：8
9。 用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。下列不易区分真伪的方法是（ ）
A。 测定密度 B. 放入硝酸中 C. 放入盐酸中 D. 观察外观
10。 某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只有单一的还原产物。当参加反应的金属与被还原的HNO3 的物质的量之比为2：1 时，还原产物是(　　　)
A。 NO2 B。 NO C. N2O D. N2

二、填空题
11. 有一瓶无色混和气体,是由HCl、O2、NH3、NO、CO2、N2中的某些气体组成。①把混和气体通过浓硫酸后，气体体积明显减小；② 剩余气体通过碱石灰后，气体体积又明显减小；③ 最后，剩余气体接触空气时，立即变为红棕色。由此可见，原混和气体中，一定含有________________，一定不含__________________（提示: NH3 可与H2SO4 反应而被吸收，而干燥时与CO2 不反应).
12。 在硝酸生成过程中所排放出来的废气中含有NO 和NO2 ， 它们污染环境。现在氨通过催化还原法将它们转化为无毒气体___________直接排入空气中。写出有关的反应方程式：______________.假设NO和NO2 物质的量之比恰好为1:1，则两者的混合物相当于一种酸酐。写出由烧碱溶液吸收这种酸酐的化学方程式_____________.
13。 根据你学习的有关氨的知识，完成下面的问题.
（1)合成氨对化学工业具有重要意义.写出氨的两种重要用途_________；__________。
(2）实验室制备氨气，下列方法中最适宜选用的是______________。
①固态氯化氨加热分解
②固体氢氧化钠中滴加浓氨水
③氯化氨溶液与氢氧化钠溶液共热
④固态氯化氨与氢氧化钙混和加热

三计算题
14. 将32。64 g 铜与140 mL 一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和 NO2 混和气体在标准状况下的体积为11.2 L，请回答：
（1）NO 的体积为_________L ，NO2 的体积为____________L；
（2）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmL amol/L的NaOH 溶液，恰好使溶液中的Cu2+ 全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_________mol/l；
(3）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH 溶液中全部转化为NaNO3， 至少需要30％的双氧水____________g。

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