专题4 硫与环境保护（知识清单） 化学苏教版2019必修第一册

专题4 硫与环境保护 01 思维导图 02 考点速记 课题1 含硫化合物的性质 考点1 硫单质的性质 1．自然界中硫元素的存在形式 (1)游离态：存在于火山喷口的岩层中。 (2)化合态：主要存在于硫化物和硫酸盐中，火山喷出物中含有硫的氢化物和氧化物等。 2．硫单质的物理性质 黄色或淡黄色固体；俗称硫黄，质脆，易研成粉末，密度比水大，难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。 3．硫单质的化学性质 (1)硫与氧气反应 化学方程式：S＋O2SO2； 现象：剧烈燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，有刺激性气味气体生成。 (2)与氢气反应：S＋H2H2S (3)与金属单质反应： 与Fe反应：S＋FeFeS 与Cu反应：S＋2CuCu2S 与Hg反应：S＋Hg===HgS (4)与碱、氧化剂反应 硫与热的NaOH溶液反应：3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O，所以可用热碱液洗涤熔化硫的试管。 硫单质的化合价处于中间价态，可被强氧化剂氧化：S＋2KNO3＋3CK2S＋3CO2↑＋N2↑ 考点2 二氧化硫的性质及应用 1．SO2的物理性质 颜色 状态 气味 毒性 密度 溶解性 无色 气体 刺激性气味 有毒 比空气大 易溶于水(1∶40) 2．SO2的化学性质 (1)与水反应：SO2+H2OH2SO3 (2)与碱（NaOH溶液、澄清石灰水）反应： SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O； SO2+Ca(OH)2===CaSO3↓+H2O (3)还原性 ①被O2氧化：2SO2+O22SO3 ②与H2O2反应：SO2+H2O2===H2SO4 (4)氧化性（与H2S反应）：SO2+2H2S===3S+2H2O (5)漂白性：使某些有色物质(如品红溶液)生成不稳定的无色物质，若加热，可恢复原来的颜色。 检验SO2气体的方法：将气体通入品红溶液中，品红溶液褪色，将褪色后的品红溶液加热又恢复红色，则一定为SO2气体。 3．亚硫酸的性质 (1)弱酸性（电离方程式）： H2SO3H++HSO (2)不稳定性：H2SO3SO2↑+H2O (3)强还原性（与O2、H2O2反应）： 2H2SO3+O2===2H2SO4 H2SO3+H2O2===H2SO4+H2O (4)弱氧化性（与H2S反应）：H2SO3+2H2S===3S↓+3H2O 4．二氧化硫实验室制法 实验室用Na2SO3粉末与较浓的硫酸反应制得二氧化硫，化学方程式为Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。 5．用途 二氧化硫常用作漂白剂、杀菌消毒剂、食品添加剂。 【特别提示】从物质分类的角度分析SO2性质 (1)从酸性氧化物的角度 (2)从元素化合价变化角度 考点3 硫酸的工业制备 1．工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程 根据上图回答下列问题： (1)填写下列各进口或出口物质的名称： A含硫矿石(如FeS2)；B炉渣；C二氧化硫、氧气、氮气；D尾气(SO2、O2、N2)。 (2)接触法制硫酸分为三个阶段，填写下表： 三步骤 三原料 三设备 三反应原理 造气 S或FeS2 沸腾炉 4FeS2＋11O28SO2＋2Fe2O3 接触氧化 O2 接触室 2SO2＋O22SO3 SO3吸收 98.3%浓H2SO4 吸收塔 SO3＋H2O===H2SO4 (3)工业上制备硫酸的问题探究 ①原料硫铁矿粉碎的目的是什么？ 使反应物充分接触，增大接触面积，提高反应速率，使反应物充分反应，提高原料的利用率。 ②沸腾炉中产生的气体为什么需要经过净化？ 防止催化剂中毒。 ③接触室中安装热交换器的目的是什么？ a．利用反应放出的热量预热二氧化硫和氧气。 b．冷却反应生成的三氧化硫。 ④多余的气体为什么要再充入接触室？ 为了提高原料的利用率。 ⑤用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫的目的是什么？ 防止SO3溶于水放出大量热导致酸雾，降低吸收效率。 2．化学工业制备的要求 (1)原料廉价且稳定，降低运输成本。 (2)从环保、成本等角度选择合适的化学反应，保证在反应中能充分接触。 (3)制备流程简单高效，能耗低，反应放出的热量尽可能加以循环利用，生成的副产物较少。 (4)制备过程绿色环保，不使用或生成对环境有害的物质。 考点4 浓硫酸的性质 1．浓硫酸的物理性质 (1)实验室常用的浓硫酸质量分数为98.3%，密度大（1.84 g·cm－3），沸点高，难挥发，常温下比较稳定。 (2)硫酸与水以任意比互溶，浓硫酸溶解时可放出大量的热；浓硫酸的稀释方法是将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓倒入水中，并用玻璃棒不断搅拌。 2．浓硫酸的性质 (1)吸水性 浓硫酸具有很强的吸水性，可用作干燥剂。 在一支洁净的大试管内加入少量胆矾，再向试管中加入3 mL浓硫酸， 搅拌。 实验现象：蓝色晶体变为白色粉末。 实验结论：浓硫酸具有吸水性。 (2)脱水性 观察思考 实验现象 蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体 实验结论 浓硫酸具有脱水性、强氧化性 浓硫酸按水的组成比，夺取某些有机物中的氢、氧原子形成水分子。 (3)强氧化性 ①实验探究：浓硫酸与铜的反应 实验现象 a试管中铜丝表面有气泡产生； b试管中的溶液逐渐变为无色； c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色； d将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液显蓝色 实验结论 Cu和浓硫酸反应的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 在该反应中，氧化剂为浓H2SO4，还原剂为Cu ，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。浓硫酸在反应中既体现出强氧化性又体现出酸性。 ②与铁、铝的反应 常温下，铁、铝表面被浓硫酸氧化为致密的氧化膜而钝化，从而阻止了酸与内层金属的进一步反应，所以常温下可以用铁、铝质容器来盛装浓硫酸。 ③与非金属的反应 浓硫酸与木炭反应的化学方程式：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 3．硫酸和硫酸盐的应用 (1)硫酸在生产、生活和科学研究中有着广泛的应用。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等都要用到硫酸。 (2)硫酸盐和硫酸盐矿物也是化工生产、药物和颜料制备中的重要原料。 (3)几种重要的硫酸盐 ①生石膏：CaSO4·2H2O、熟石膏：2CaSO4·H2O，用于石膏绷带、水泥生产。 ②硫酸钡，天然的硫酸钡称为重晶石。BaSO4用于钡餐、油漆、油墨、造纸等。 ③硫酸亚铁，生产防治缺铁性贫血的药剂，工业上生产铁系净水剂和颜料氧化铁红的原料。 【特别提示】 1．浓硫酸吸水性和脱水性的区别 吸水性是被干燥物质本身具有H2O水分子被浓硫酸吸走（包括结晶水和自由水）； 脱水性是被脱水物质本身没有H2O水分子，但含有H和O，被浓硫酸按比例脱去（如蔗糖炭化实验）。 2．浓硫酸具有强氧化性，主要是构成酸根的中心原子易获得电子，显示出与稀硫酸不同的强氧化性。而稀硫酸具有的氧化性是电离出的H＋得到电子，如氧化较活泼的金属Zn、Fe等。 3．浓硫酸与金属反应的规律 (1)浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。 (2)浓硫酸与不活泼金属(如铜)反应时，随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，就不再与不活泼金属反应。 (3)浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时，开始浓硫酸表现其强氧化性，产生二氧化硫气体；当浓硫酸变为稀硫酸时，则产生的气体为氢气。 课题2 硫及其化合物的相互转化 考点1 含硫物质间的转化 1．不同价态含硫化合物 含硫物质 H2S、Na2S S SO2、H2SO3、Na2SO3 SO3、H2SO4、Na2SO4 硫元素化合价 －2 0 ＋4 ＋6 2．含硫化合物之间的相互转化 含硫物质多种多样，在一定条件下可相互转化。通过氧化还原反应可实现含有不同价态硫元素的物质之间的转化；通过非氧化还原反应可实现含有相同价态硫元素的不同物质间的转化。 (1)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的 如： 写出②③④反应的化学方程式： ②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O； ③Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑； ④SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3。 (2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的 当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，可用下图表示 如：H2SSSO2SO3 写出③④⑤反应的化学方程式： ③2SO2＋O22SO3； ④S＋H2H2S； ⑤SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O。 考点2 氧化还原反应方程式的配平 1．配平原理 化合价升降法（即化合价升降总数相等），电子守恒原理。 2．基本步骤：(以浓硫酸与碳反应生成二氧化碳、二氧化硫和水为例) (1)标变价 ＋ H2O4(浓) —— O2↑ ＋ O2↑ ＋ H2O (2)求一分子氧化剂和还原剂的降、升价数 ＋ H2O4(浓) —— O2↑ ＋ O2↑ ＋ H2O ↑4　 ↓2 (3)求升降数的最小公倍数，确定氧化剂和还原剂化学计量数 ＋ H2O4(浓)——O2↑＋O2↑＋H2O ↑4×1　 ↓2×2 C＋2H2SO4(浓)——SO2↑＋CO2↑＋H2O (4)观察配平其他计量数 C＋2H2SO4(浓)2SO2↑＋CO2↑＋2H2O (5)检查反应前后的原子是否守恒，电子是否守恒，电荷是否守恒。 3．氧化剂和还原剂的判断 有多种价态的元素，其高价态的化合物可能具有氧化性，在氧化还原反应中可作氧化剂；其低价态的化合物可能具有还原性，在氧化还原反应中可作还原剂；其中间价态的化合物，在不同的化学反应中可能表现出氧化性，也可能表现出还原性。 【特别提示】氧化还原反应方程式的配平技巧 (1)正向配平 ①氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，以反应物为基准从左边配平。 ②归中反应(变价元素只有一种，“高价＋低价→中间价”)以反应物为基准从左边配平。 (2)逆向配平 ①适用对象：氧化剂、还原剂中某元素化合价部分变的；自身氧化还原反应；歧化反应(变价元素只有一种，中间价→高价＋低价)。 ②方法：从右边生成物着手配平，即：选择氧化产物、还原产物为基准物质 (3)缺项配平 缺项方程式：某些反应物或生成物的分子式未写出(缺项)，它们一般为水、酸、碱。 ①先根据化合价变化找出氧化剂、还原剂及还原产物、氧化产物； ②再根据质量守恒、电荷守恒确定所缺的物质的化学式(分子或离子)，若反应物缺正电荷，一般加H＋，生成物加水；若反应物缺负电荷，一般加OH－，生成物加水。 ③最后观察配平其他物质系数。 课题3 防治二氧化硫对环境的污染 考点1 自然界中的硫循环 1．自然界中的硫循环 (1)地壳的岩石里、生物体内以及大气与水中都含有硫元素。随着地壳运动、生命活动以及大气与水的流动，这些含硫物质不断地发生转化和转移，形成了硫在自然界中的循环。 (2)地壳中的硫黄矿、硫铁矿和煤等都含有硫元素，这些矿物通过风化分解、燃烧、火山爆发等方式释放出SO2、H2S等气体，这些气体有些进入大气，有些转化为亚硫酸盐、硫酸盐溶入河流或海洋，还有些则被土壤中的硫化细菌吸收。 2．自然界中含硫物质非常丰富 如H2S、S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO4、CaSO4等。 上述物质在“价—类”二维图中的相应位置如下： 考点2 酸雨的形成及其防治 1．SO2的来源： 含硫化石燃料燃烧、含硫金属矿石冶炼、硫酸生产等。 2．硫酸型酸雨的形成 (1)酸雨：pH＜5.6的降水被称为酸雨。 (2)形成： 写出图中标号表示的化学方程式： ①2SO2＋O22SO3。 ②SO2＋H2OH2SO3。 ③SO3＋H2O===H2SO4。 ④2H2SO3＋O2===2H2SO4。 3．酸雨的危害 (1)鱼类难以生存，影响水生植物的繁殖。 (2)土壤肥力下降，植被遭到破坏，危害农作物生长。 (3)加快桥梁、雕塑等建筑物腐蚀。 4．酸雨的防治 (1)消除污染源，研究开发新能源(如太阳能、核能、氢能等)。 (2)对含硫燃料进行脱硫处理。 (3)对SO2废气进行处理或回收利用。 5．二氧化硫的处理回收 工业上选择处理SO2的方法，会考虑环保、成本、工艺流程是否简便易行等因素。 (1)实验室通常用烧碱溶液来吸收二氧化硫：SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O。 (2) 用熟石灰吸收：SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O。 (3)海水吸收：利用海水的微碱性，用海水吸收除去烟气中的二氧化硫。 (4)石灰石—石膏法： 将石灰石浆液与烟气充分接触混合并氧化，最终生成石膏（CaSO4·2H2O）。化学方程式为：CaCO3+SO2===CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2==CaSO4。 (4)氨脱硫法：化学方程式为：2NH3+H2O+SO2===(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4。 考点3 空气质量评价 1．空气质量指数(AQI) 人们研究空气污染，可以通过空气质量指数AQI来获取空气质量状况的信息。 (1)定义 空气质量指数是根据空气中的细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳的浓度计算出来的数值。 (2)与空气质量的关系 空气质量指数越小，空气质量越好，对人体健康的危害就越小。 2．空气质量指数(AQI)的确定 (1)确定方法 空气质量监测人员测出空气质量指数中这六大污染物的浓度，再换算成它们的质量指数，其中指数最大的污染物会被确定为首要污染物，首要污染物的质量指数即为该地区的空气质量指数。 (2)与空气质量等级的关系 空气质量指数越大，空气质量等级污染程度越严重。 3．雾霾 (1)定义：大量极细微的颗粒物均匀地悬浮在空中，这些颗粒物容易吸附空气中的水蒸气形成雾滴，使空气水平能见度小于10km，我们把这种空气混浊现象叫作雾霾。 (2)颗粒物分类依据是颗粒物直径的大小。 (3)颗粒物分类 (4)SO2的排放与雾霾形成的关系 空气中的SO2在一定条件下形成CaSO4，硫酸盐在PM2.5中所占比例较大。 4．大气污染的防治 (1)改变能源结构； (2)控制SO2等有害气体的排放； (3)提高污染排放标准。 【特别提示】常见的污染现象及其危害 (1)酸雨 主要是由SO2和氮氧化物造成的；能使土壤酸化、腐蚀建筑物等。 (2)光化学烟雾 主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的；危害人体健康，影响植物生长。 (3)臭氧空洞 主要是由氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的；使地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧。 (4)温室效应 主要是由大气中CO2含量的不断增加造成的；会使全球气候变暖。 (5)白色污染 形成原因是聚乙烯塑料的大量使用以及随意丢弃；会破坏土壤结构和生态环境。 (6)赤潮和水华 形成原因是含氮、磷等营养成分的生活污水和工农业废水的任意排放；会使藻类过度繁殖，鱼类死亡，水质恶化，若发生在淡水中称为水华，发生在海水中称为赤潮。 03 素养提升 1．单质硫的性质易错提醒 (1)硫单质的氧化性较弱，与具有可变化合价的金属发生反应时，只生成低价态化合物。 (2)硫的特殊反应：S＋Hg===HgS，此反应常温下进行，故可用硫粉除去少量洒落的汞。 (3)硫黄在空气或纯氧中燃烧均生成SO2，在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰。 2．二氧化硫的漂白性易错提醒 (1)漂白是针对有机化合物的，如品红褪色、有色布条褪色。SO2也能与KMnO4反应，现象溶液为紫色褪去，但不是漂白，而是体现SO2的还原性。 (2)SO2的漂白具有选择性和可逆性的特点，只漂白品红溶液，不能漂白石蕊等试剂。 (3)三类常见的漂白剂比较 类型 举例 原理 特点 氧化型 HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等 将有机色质内部“生色团”破坏掉 不可逆、持久 加合型 SO2 与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质 可逆、不持久 吸附型 活性炭 将有色物质(色素)吸附而褪色 物理变化 3．浓硫酸在化学反应中表现性质的判断 浓硫酸具有强酸性，又具有强氧化性，因此在化学反应中可表现氧化性或酸性，也可同时表现氧化性和酸性。 (1)若硫酸在生成物中以盐的形式存在，反应前后硫元素化合价不变，则只表现酸性。 (2)若硫酸在化学反应中全部被还原，生成物中无硫酸盐生成，则只表现氧化性。 (3)若硫酸在化学反应中硫元素化合价一部分降低生成了SO2，同时生成硫酸盐，则硫酸既表现酸性，又表现了氧化性。 4．硫及其化合物间的转化规律 (1)在硫元素的不同价态中，是硫元素的最低价态，只有还原性；是硫元素的最高价态，只有氧化性；、是硫元素的中间价态，既有氧化性又有还原性。 (2)当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态。 (3)当遇到强氧化剂或强还原剂时，硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。例如： H2S＋3H2SO4(浓)4SO2↑＋4H2O，8HI＋H2SO4(浓)===H2S↑＋4I2＋4H2O。 (4)硫元素的相邻价态之间一般不会发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和H2SO4，所以可用浓硫酸干燥SO2气体。 (5)连续氧化关系：SSO2SO3。 5．氧化还原反应方程式的配平易错提醒 (1)利用化合价升降法配平的只是发生氧化还原反应那部分元素的化学计量数，若某元素在反应中化合价部分变化，部分没有变化，则最后用观察法，将没有发生氧化还原反应的元素也加上。 (2)利用电子守恒计算时，只能算发生氧化还原反应的那部分元素，没有发生氧化还原反应的那部分不能计算在内。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！13 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$