第09讲 硫循环和氮循环【暑假自学课】2025年新高一化学暑假提升精品讲义（沪科版2020必修第一册）

第08讲 硫循环和氮循环 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 自然界中的硫循环 1．含硫物质的转化 （1）转化原理 ①硫元素常见价态： 常见化合价 含硫物质 －2 H2S、HgS、FeS 0 S ＋4 SO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3 ＋6 SO3、H2SO4、Na2SO4 ②原理：a.通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化； b.低价态的硫向高价态转化时需加入氧化剂，高价态的硫向低价态转化时需加入还原剂。 （2）不同价态硫元素的转化 ①硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。 ②利用氧化剂，可将硫元素从低价态转化为高价态；利用还原剂，可将硫元素从高价态转化为低价态。 ③常见转化关系 序号 转化目标 转化前的含硫物质 选择试剂 转化后的含硫物质 ① －2→0 H2S O2(不足) S SO2 ② 0→－2 S H2 H2S Fe或Cu FeS或Cu2S ③ －2→＋4 H2S O2(足量) SO2 ④ 0→＋4 S O2 SO2 ⑤ ＋4→0 SO2 H2S S ⑥ ＋4→＋6 SO2 O2 SO3 Cl2 H2SO4 ⑦ ＋6→＋4 H2SO4 Cu SO2 有关化学方程式：①2H2S＋O22S＋2H2O，SO2＋2H2S==3S＋2H2O； ②H2＋SH2S，Fe＋SFeS或2Cu＋SCu2S； ③2H2S＋3O22SO2＋2H2O； ④S＋O2SO2； ⑤SO2＋2H2S===3S＋2H2O； ⑥2SO2＋O22SO3，SO2＋Cl2＋2H2O==2HCl＋2H2SO4； ⑦Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑。 （3）同种价态含硫物质间的转化 上图物质间的转化可以通过不同的反应来实现，可以是元素化合价变化的氧化还原反应(对应图中横向箭头表示的转化)，也可以是元素化合价不变的非氧化还原反应(对应图中纵向箭头表示的转化)。 （4）含硫物质的连续氧化 H2S SO2SO3 H2SO4、SSO2 SO3 H2SO4 【易错提醒】硫单质及其化合物之间的转化规律 ①邻位价态原则：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，如 ②相邻价态规律：相邻价态的粒子不发生氧化还原反应：如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。 ③归中规律：硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2H2S＋SO2==3S↓＋2H2O，2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O或2S2－＋ SO＋6H＋===3S↓＋3H2O。 2．自然界中硫循环 （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）自然界中的硫循环：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。如下图所示： （3）含硫矿石中的硫循环：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。 （4）“价—类”二维图：自然界中含硫物质非常丰富，主要以H2S、S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO4、CaSO4等形式存在。在硫循环中各种含硫的物质会呈现—2、+4、+6 等不同的价态，这些物质通过氧化还原反应等转化过程构成了复杂的全球循环。如下图： 【易错提醒】①含＋6价硫的化合物不一定都有强氧化性，如浓硫酸具有氧化性，而稀硫酸、硫酸盐中的硫元素均不表现氧化性。 ②陆地中的含硫矿石被风化进入土壤，土壤中的硫可被植物吸收，或随水流进入海洋。陆地中的硫可随水流进入大海，或随火山爆发进入大气。海洋中的硫可沉积成矿物，也可被生物体吸收。生物体中的硫在生物体死亡、腐败过程中进入土壤、大气或海洋。大气中的硫可被生物体吸收进入土壤或海洋。 知识点2 自然界中的氮循环 1．含氮物质之间的转化 （1）主线：空气中的氮气与氧气在放电条件下反应，使游离态的氮转化为化合态的氮： （2） 规律： ①歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。如6NO＋4NH35N2＋6H2O、 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2．自然界中氮循环 （1）循环过程： （2）主要转化关系： ① ② ③ （3）“价—类”二维图 【易错提醒】氮氧化物对环境的污染、人体的危害包括： ①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。 ②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面。 ③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④NO与血红蛋白结合使人中毒。 知识点3 酸雨 1．常见污染类型 污染类型 污染原因 温室效应 CO2排放量过多，造成全球气温上升 赤潮水华 大量富含N、P等营养物质的废水的排放，使水体富营养化 臭氧层空洞 氟氯代烷、氮的氧化物等的大量排放使臭氧层大量损耗 光化学污染 主要是由氮的氧化物(主要指NO2)和碳氢化合物引起 白色污染 主要由废弃的难降解的塑料类制品造成 食品污染 人类在动物饲养和植物培养过程中，使用大量的生长激素、农药、化肥等造成 飘尘 烟雾、尘埃、煤灰或冷凝汽化物的固体长时间悬浮于空气中造成 酸雨 空气中硫、氮的氧化物在空气中形成硫酸型、硝酸型酸雨 汽车尾气 汽油不完全燃烧产生CO，气态烃及气缸中空气放电产生的氮的氧化物 2．酸雨的形成、危害与防治 （1）定义：正常雨水偏酸性，pH 约为 5.6，这是因为大气中的 CO2溶于雨水中的缘故。酸雨是指pH小于5.6的雨水。 （2）形成：NO2或SO2都会导致酸雨，酸雨的形成主要人为排放的氮氧化物和硫氧化物等酸性气体转化而成的NOx和SO2排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2或H2SO4，随雨雪降到地面。形成原理： ①硫酸型酸雨： 有关反应： ①2SO2+O22SO3； ②SO2＋H2O⇌H2SO3； ③SO3＋H2O===H2SO4； ④2H2SO3＋O2===2H2SO4。 ②硝酸型酸雨：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 【易错提醒】①空气中SO2的主要来源是煤、石油和某些金属矿物中含硫或含硫化合物的燃烧或冶炼； ②NOx的主要来源是汽车尾气排放、煤、石油的燃烧等，此外，汽车尾气中还含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物和颗粒等，严重污染大气，破坏环境。 （3）危害：①直接破坏农作物、草原、森林，使土壤、湖泊酸化； ②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。 （4）防治措施: ①调整能源结构，发展清洁能源； ②研究煤的脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放； ③加强工厂废气的回收处理； ④改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气的排放标准。 【易错提醒】（1）硫酸型酸雨的防治： ①消除污染源：首先要从消除污染源着手，研究开发替代化石燃料的新能源（如氢能、太阳能、核能等），这既有利于合理利用化石燃料这一有限的资源，又能从根本上防止酸雨的产生。 ②脱硫处理：利用物理及化学方法对含硫燃料预先进行脱硫处理，以减少二氧化硫的排放。 ③化学转化：对燃煤、工业生产中释放出的二氧化硫废气进行处理或回收利用。如在燃煤中加入生石灰就可减少二氧化硫的排放[SO2＋CaO===CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4（形成煤渣）]； ④树立环保意识：提高全民的环保意识，加强国际的合作，共同努力以减少硫酸型酸雨的产生。 （2）常见的NOx尾气处理方法 ①碱液吸收法：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O、NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n（NO2）≥n（NO），一般适用于工业尾气中NOx的处理。 ②催化转化法：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体（N2）或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体（N2和CO2，一般适用于汽车尾气中NOx的处理）。 教材习题01（P97） 在生产、生活中，与 NO2 的大量排放有关的环境问题是（ ） （A） 酸雨 （B） PM2.5 （C） 温室效应 （D） 白色污染 解题方法 在生产、生活中，与 NO2 的大量排放引起的有关环境污染问题包括：①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面。③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。④NO与血红蛋白结合使人中毒。故答案选A。 【答案】A 教材习题08（P100） 下图显示了酸雨形成的两种主要途径。 （1） X 是空气的主要成分之一，请推断 A 的化学式。 （2） 写出反应④的化学方程式 解题方法 解答：（1）结合题给信息和转化关系图可知：X为O2，A为SO3，B为H2SO3。故A的化学式为SO3。 （3） 化学方程式：①2SO2+O2==2SO3； ②SO3+H2O==H2SO4； ③SO2+H2O==H2SO3； ④2H2SO3+O2==2H2SO4 故反应④的化学方程式为2H2SO3+O2==2H2SO4 【答案】见“解答” 考点一 自然界中的硫循环 1．下列物质在氧化还原反应中,硫元素只表现还原性的是 A.H2S　　　　　　　 B.SO2 C.H2SO3 D.H2SO4 【答案】A 【解析】S有-2、0、+4、+6价,-2价是硫的最低价态,只表现还原性。0、+4价既可以表现还原性,也可以表现氧化性,+6价仅表现氧化性。 2．图为含硫物质之间的转化关系,其中属于氧化还原反应的有 A.1个　　　　　　 B.2个 C.3个 D.4个 【答案】B 【解析】H2S转化为S单质,S元素化合价由-2价变为0价,属于氧化还原反应;S单质转化为SO2,S元素化合价由0价变为+4价,属于氧化还原反应;SO2转化为H2SO3及Na2SO3,S元素化合价始终为+4价,属于非氧化还原反应。 3．硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。下列判断正确的是 A．硫是活泼的非金属元素，只以化合态存在于自然界中 B．反应①中生成的SO2具有漂白性，因此可使溴水褐色 C．反应①②③④都属于氧化还原反应 D．可以用CS2清洗实验③后附着在试管壁上的硫 【答案】D 【解析】A．在火山口存在游离态的硫，故A错误；B． SO使溴水褪色，体现SO还原性，与漂白性无关，故B错误；C．反应②中元素化合价不变，不是氧化还原反应，故C错误；D．硫易溶于CS2，可以用CS2清洗实验③后附着在试管壁上的硫，故D正确；选D。 4．硫元素在自然界中的循环如图所示，下列说法错误的是 A．硫是组成某些蛋白质的生命元素 B．地壳中化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在 C．硫粉在过量的纯氧中燃烧可以生成SO3 D．化石燃料的燃烧以及含硫矿物的冶炼是大气SO2污染的主要来源 【答案】C 【详解】A．蛋白质的组成元素主要有C、H、O、N，某些蛋白质还含有P、S等元素，A正确； B．大多数硫化物和硫酸盐比较稳定，地壳中化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在，B正确； C．硫粉在过量的纯氧中燃烧生成SO2，不能直接得到SO3，SO2进一步氧化得到SO3，C错误； D．化石燃料、含硫矿物均含有硫元素，高温下与空气反应生成SO2，是大气SO2污染的主要来源，D正确； 故选C。 5．2022年1月中旬南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛多次发生火山喷发并引发大范围海啸，大量的火山灰和火山气体对气候造成极大的影响。硫在自然界的循环过程如图所示。下图是火山喷发产生的化学物质，在自然界的转化历程和工业应用。下列说法错误的是 A．火山喷发形成硫酸型酸雨，反应总反应为2SO2+O2+H2O=2H2SO4 B．火山喷发会影响气温下降的可能原因是大量气体进入平流层形成硫酸气溶胶阻挡太阳辐射 C．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透遇到难溶的PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)，离子方程式为Cu2++ SO42-+Pb2++S2—=PbSO4↓+CuS↓ D．工业制备硫酸可用硫铁矿经FeS2→SO2→SO3→H2SO4多步反应制备 【答案】C 【解析】A项，由图可知，火山喷发会生成二氧化硫，二氧化硫与空气中的氧气和雨水反应生成硫酸，使雨水呈酸性形成硫酸型酸雨，反应的总反应方程式为2SO2+O2+H2O=2H2SO4，故A正确；B项，火山喷发产生的大量气体进入平流层后，会形成硫酸气溶胶阻挡太阳辐射从而导致气温下降，故B正确；C项，由题意可知，硫化铅转化为硫化铜的反应为硫化铅与硫酸铜溶液反应生成硫酸铅和硫化铜，反应的离子方程式为PbS+Cu2++ SO42-=CuS+PbSO4，故C错误；D项，工业上可以用煅烧硫铁矿的方法制备硫酸，硫铁矿经FeS2→SO2→SO3→H2SO4多步反应制得硫酸，故D正确；故选C。 考点二 自然界中的氮循环 6．氮及其化合物的转化关系如图所示。 则下列说法不正确的是 A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应 D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 【答案】D 【解析】氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，氮气与氧气不能直接生成NO2。 7．自然界中氮循环示意图如下，下列说法错误的是 A．图中共表示了两条固氮的途径 B．人类活动会对氮循环产生影响 C．硝酸盐参与到多条氮循环线路中 D．动植物体内氮主要存在于蛋白质中 【答案】A 【解析】A.氮的固定是指将单质氮转化为含氮化合物的过程，由题图可知，氮的固定有雷电作用、人工固氮、生物固氮（豆科植物的根瘤）3条固氮的途径，故A错误；B.人类在生产、生活中排放和消耗了大量含氮化合物，如摄取蛋白质，排放氮氧化物等，所以人类活动会对氮循环产生影响，故B正确；C.由题图可知，硝酸盐参与了蛋白质的制造和被细菌分解进入大气中，也参与了通过雷电作用、人工固氮和生物固氮合成硝酸盐等，故C正确；D.经过氮的固定，部分植物合成蛋白质，然后被动物摄食并在体内分解生成氨基酸，最后氨基酸重新合成蛋白质，所以动植物体内氮主要存在于蛋白质中，故D正确。 8.下列关于自然界中氮循环（如图）的说法错误的是 A．①和②均属于氮的固定 B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环 C．④中每生成1 mol NO，消耗2 mol O2 D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和被氧化 【答案】D 【解析】氮的固定指将单质氮转化为含氮化合物的过程，①和②均属于氮的固定，A正确；由题图可知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；④是O2将NH3氧化为NO，N元素化合价由－3价升高到＋5价，生成1 mol NO失去8 mol电子，失去的电子被O2得到，根据转移电子关系O2～4e－可知，转移8 mol电子，消耗2 mol O2，C正确；③中NO→NO，氮元素由+2→+5价。被氧化，⑤中NO→N2，氮元素由+5→0价。被还原，D错误。故选D。 9．自然界的氮循环如图所示，下列说法正确的是 1. A．①中N2与O2反应生成NO2是大气固氮 B．②中合成氨属于人工固氮 C．③中的氮元素被氧化 D．氮循环过程中没有氧元素参加 【答案】B 【解析】A．①中N2与O2反应生成NO是大气固氮，而不是N2与O2反应产生NO2，A错误；B．②中N2与H2在高温、高压、催化剂条件下反应产生NH3，是将游离态的氮转化为氮的化合物，因此合成氨属于人工固氮，B正确；C．③中细菌还原硝酸根中正五价的氮，生成无污染的0价的N2，所以③中氮元素化合价降低，得到电子被还原，而不是被氧化，C错误；D．如N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的NO气体，氧元素参与了反应，二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和NO，3NO2+H2O=2HNO3+NO，也有氧元素参加反应，D错误；故合理选项是B。 10．下图是氮元素形成物质的价—类二维图及氮循环的部分信息: 下列说法正确的是 ①可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式 ②可通过加氧化剂将e转化为f ③a→c→d→f这几个反应中,均发生了N元素被氧化的反应 ④g只具有氧化性,还可能与碱发生反应 ⑤可通过加Cu、C等还原剂,将f转化为d ⑥h可与f反应生成i A.①③⑤⑥　 B.①②③④　 C.②③⑥　 D.①④⑤ 【答案】A　 【解析】根据物质类别及其与N元素化合价的关系可知:a是NH3、b是N2、c是NO、d是NO2、e是N2O5、f是HNO3、g是HNO2、h是NH3·H2O、i是铵盐,其中氮元素显-3价和+5价,则i为NH4NO3。在雷电作用下N2与O2反应产生NO,属于氮的固定,①正确;N2O5与水反应产生HNO3,反应过程中元素化合价不变,因此反应不需要加入氧化剂就可以实现,②错误;NH3与O2在催化剂存在条件下加热发生反应产生NO,NO与O2发生反应产生NO2,NO2与H2O反应产生HNO3、NO,均发生了N元素被氧化的反应,③正确;g是HNO2,属于酸,N元素化合价是+3价,属于中间价态,因此既具有氧化性,也具有还原性,同时也能与碱发生中和反应产生盐和水,④错误;d是NO2,f是HNO3,浓硝酸具有强氧化性,可与Cu、C等还原剂发生氧化还原反应产生NO2气体,将HNO3转化为NO2,⑤正确;f是HNO3,h是NH3·H2O,i是NH4NO3,HNO3与NH3·H2O发生反应产生NH4NO3和水,⑥正确。 考点三 酸雨的形成与防治 11．下列对酸雨的叙述不正确的是 A．酸雨是指pH＜5.6的雨水 B．化石燃料的过度使用是酸雨形成的主要原因 C．飘尘在酸雨的形成过程中起到氧化剂的作用 D．开发新能源是控制酸雨的重要措施之一 【答案】C 【解析】酸雨是指pH＜5.6的雨水，A正确；化石燃料燃烧会产生大量的二氧化碳，因此过度使用是酸雨形成的主要原因，B正确；飘尘在酸雨的形成过程中起到催化剂的作用，C错误；开发新能源可以产生污染性气体的排放，是控制酸雨的重要措施之一，D正确。 12．某地区收集到的雨水样本，下列说法正确的是 A．可以用广泛pH试纸测试其是否为酸雨 B．若为硫酸型酸雨，其中只含有亚硫酸 C．汽车排气管上装有“催化转化器”，有利于酸雨的防治 D．常温下，该雨水pH值可能等于7 【答案】C 【解析】酸雨是指pH＜5.6的雨水，广泛pH试纸只能测定溶液酸碱性的整数值，A项错误；硫酸型酸雨中可能含有硫酸和亚硫酸，B项错误；汽车排气管上装有“催化转化器”，可使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2，从而减少NOx的排放，有利于酸雨的防治，C项正确；常温下，因水中溶有CO2呈酸性，pH小于7，D项错误。故选C。 13．酸雨的形成示意如图，下列关于酸雨的叙述中，不正确的是 A．硫酸型酸雨放置一段时间后，酸性会增强 B．酸雨形成的过程中不涉及氧化还原反应 C．汽车尾气及含硫物的燃烧都会形成酸雨 D．酸雨能直接损伤农作物，破坏森林和草原 【答案】B 【解析】硫酸型酸雨的形成：含硫燃料燃烧生成二氧化硫、排放到空气中的二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫、三氧化硫与水反应生成硫酸；二氧化硫也可以和水分反应生成亚硫酸、亚硫酸被氧气氧化成为硫酸。硝酸型酸雨的形成：汽车尾气中含一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，A正确； 据分析，酸雨形成的过程中涉及氧化还原反应，B不正确； 酸雨分硫酸型酸雨和硝酸型酸雨，汽车尾气及含硫物的燃烧都会形成酸雨，C正确； 酸雨有较强酸性，能直接损伤农作物，破坏森林和草原，D正确；答案选B。 14．下列说法正确的是 A．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在 B．NO可用于某些疾病的治疗 C．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象 D．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合 【答案】B 【解析】NO易被氧化为NO2；NO2通入FeSO4溶液中首先生成HNO3，然后生成的HNO3能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色；常温常压下，NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2。 15．下列有关硫元素及其化合物的说法或描述正确的是（ ） A．由硫黄制备硫酸经历两步：SSO3H2SO4 B．酸雨与土壤中的金属氧化物反应后，硫元素以亚硫酸盐的形式进入土壤中 C．在燃煤中加入石灰石可减少SO2排放，发生的反应为2CaCO3＋2SO2＋O22CO2＋2CaSO4 D．土壤中的闪锌矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液转化为铜蓝(CuS)，说明CuS很稳定，不具有还原性 【答案】C 【解析】S与O2点燃生成SO2而不是SO3，A错误；酸雨与土壤中的金属氧化物反应后，硫元素以硫酸盐的形式进入土壤中，B错误；燃煤中加入石灰石，使SO2转化为CaSO4，从而减少了SO2的排放，C正确；铜蓝(CuS)中硫元素的化合价为－2价，具有还原性，D错误。 ( 硫元素常见价态 ： -2、0、+4、+6 。 )知识导图记忆 ( 硫元素的转化 ： 。 ) ( 含硫物质的转化 ) ( 自然界中 的硫循环 ) ( 概念： 硫元素在岩石圈、水圈、 大气圈 、生物圈 以 及各种地质系统之间迁移 演化的地球 化学 过程。 ) ( 硫循环 ) ( 硫循环和氮循环 ) ( 含氮物质的转化： ) ( 原理 ： 不同 价态 的硫元素 ，通过 氧化还原 反应等转化构成了复杂的全球循环 。 ) ( 自然界中 的氮循环 ) ( 处理方法 ： 碱液 （ 如 NaOH ） 吸收法 、 催化转化法 （ 如 汽车尾气 ）。 ) ( 氮氧化物污染化 ) ( 类型 ： 光化学烟雾 、 酸雨 、 破坏臭氧层 、 NO与 血红蛋白 结合使人中毒 。 ) ( 定义 ： pH小于 5.6 的雨水 。 。 ) ( 形成 ： 人为排放的 氮氧化物 和 硫氧化物 等酸性气体 生成 HNO 3 和HNO 2 或 H 2 SO 4 。 ) ( 形成 ) ( 酸雨的形 成与防治 ) ( 危害 ) ( ① 直 接破坏农作物、草原、森林，使土壤、湖泊酸化； ② 加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀 。 。 ) ( ① 调整能源结构，发展 清洁 能源； ② 研究煤脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少 二氧化硫和氮氧化物 的排放； ③ 加强工厂 废气 的回收处理； ④ 改进汽车 尾气 的处理技术，控制汽车 尾气 的排放标准。 ) ( 防治 ) 知识目标复核 【学习目标】 1．联系生产、生活实际及含硫、含氮物质相互转化关系，知道酸雨的成因、主要危害及其防治措施。 2．通过对SO2、NOx来源和形成酸雨的认识，知道人类活动对硫循环和氮循环的影响。 3．通过对酸雨的形成、危害及防治的学习，感悟化学对促进人与自然和谐相处的意义。 4．认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值 【学习重难点】 1．含硫和含氮物质的转化关系。 1．酸雨的形成、危害与防治。 1．下列反应中，能产生的是 ①硫在空气中燃烧  ②亚硫酸钠和硫酸反应  ③碳和热的浓硫酸反应  ④铜和热的浓硫酸反应 A．①②③ B．②④ C．②③④ D．①②③④ 【答案】D 【解析】①硫在空气中燃烧生成SO2，故①符合题意；②亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠和SO2和水，故②符合题意；③碳和热的浓硫酸反应生成SO2和二氧化碳、水，故③符合题意；④铜和热的浓硫酸反应会产生SO2、硫酸铜和水，故④符合题意；综上所述，①②③④都能产生SO2；故选D。 2．下列有关环境问题的叙述不正确的是 A．赤潮、白色污染和绿色食品都与相关物质的颜色有关 B．pH小于5.6的雨水是酸雨 C．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约能源，保护环境 D．地震发生后，灾区急需大量消毒剂，而不可用于环境消毒 【答案】A 【解析】A． 赤潮与相关物质的颜色有关，而白色污染是指不可降解的塑料用品带来的污染，不都是白色的，绿色食品是指无污染的安全、优质营养食品，不都是绿色的，故A错误；B．正常雨水由于溶有二氧化碳，pH值为5.6，pH小于5.6的雨水是酸雨，故B正确；C．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约能源，保护环境，故C正确；D． SO2是大气污染物，不可用于环境消毒，故D正确；故选A。 3．下列有关防止或减少酸雨的措施中不可行的是 A．对燃煤及燃煤烟气进行脱硫 B．对含SO2、NO2的废气处理后再排放 C．人工收集大气雷电产生的氮的氧化物 D．推广天然气、甲醇等作为汽车的燃料 【答案】C 【解析】A．对燃煤及燃煤烟气进行脱硫，可以减少二氧化硫的排放，所以可以减少酸雨的产生，不选A；B．对含二氧化硫或二氧化氮气体进行处理后排空，可以减少酸雨的形成，不选B；C．雷电产生的氮的氧化物没有办法进行人工收集，所以不可行，选C；D．使用天然气或甲醇做燃料减少了二氧化硫的排放，所以可以减少酸雨的形成，不选D。 4．氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，有关氮及其化合物下列叙述正确的是 A．汽车尾气中的氮氧化物主要来源于汽油、柴油的燃烧 B．氮气的化学性质稳定，可用作冶炼镁时的保护气 C．由气态氨气转化为固态铵盐的过程叫做氮的固定 D．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂 【答案】D 【解析】A．汽车尾气中的氮氧化物的来源为：汽车发动机中汽油、柴油的燃烧产生高温，使进入发动机的空气中的N2和O2反应生成NO、NO进一步转变为NO2， A错误；B．在点燃下氮气与镁反应生成氮化镁，故氮气不能用作冶炼镁时的保护气，B错误；C．游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定，由气态氨气转化为固态铵盐的过程是化合物之间的转化，不属于氮的固定，C错误；D．NH3易液化，液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂，D正确；答案选D。 5．下列有关酸雨的说法不正确的是 A．酸雨有危害，使土壤、湖泊酸化，会加速建筑物、桥梁等的腐蚀 B．NO2或SO2都会导致酸雨的形成 C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因 D．汽车发动机的高温环境使N2和O2直接化合生成NO 【答案】C 【解析】A．酸雨呈酸性，它可能对植物，水生动物、土壤、湖泊产生有害影响，能造成桥梁等钢结构的腐蚀以及石材建筑物和雕像的风化，故A正确；B．NO2或SO2的过度排放是形成酸雨的主要原因，故B正确；C．工业废水任意排放引起江河湖泊的污染，而酸雨是由于SO2、NO2过度排放引起的，故C不正确，符合题意；D．汽车发动机的高温环境使N2和O2直接化合生成NO，NO再被氧气氧化为NO，故D正确， 6．酸雨是一种突出的环境问题。下列有关酸雨及其防治的说法正确的是 A．.酸雨主要是由空气中CO2的浓度增大引起的 B．酸雨能直接损伤农作物,破坏森林,加速桥梁的腐蚀 C．向煤中加入适量石灰石,在燃烧时SO2最终生成CaSO3,可减少酸雨 D．新能源汽车的推广与使用不能减少光化学烟雾的产生 【答案】B　 【解析】酸雨主要是由SO2、NO2等气体引起的,正常雨水由于溶解了CO2,其pH约为5.6,而SO2、NO2溶于雨水分别生成H2SO3(进一步氧化可生成H2SO4)和HNO3,使雨水pH<5.6,即为酸雨,故A错误;向煤中加入生石灰,CaO+SO2==CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,故C错误;新能源汽车的推广与使用，可减少化石燃料的使用，从而有利于减少光化学烟雾的产生，故D错误。 7．二氧化硫的减排与回收已成为环保领域急需解决的重大课题，某研究团队提出如下还原脱硫流程： 下列说法错误的是 A．“脱硫塔”反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 B．S2、S4、S6和S8互为同素异形体 C．“再生塔”需将CaSO4和煤粉碎处理，使其充分接触 D．M可以循环使用 【答案】A 【解析】“脱硫塔”反应中，CaS+2SO2==CaSO4+S2，CaS为还原剂，SO2既是氧化剂又是还原剂，根据电子守恒可知，氧化剂与还原剂物质的量比为1∶2，A错误；S2、S4、S6和S8是由S元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，B正确；将CaSO4和煤粉碎处理，可以使反应物充分接触，增大反应物的接触面积，使反应充分发生，C正确；再生塔中，硫酸钙和煤粉发生反应，煤粉被氧化为二氧化碳，硫酸钙被煤粉还原为硫化钙从而实现再生，因此，M是CaS，可以加入脱硫塔中处理SO2，因此M能够循环利用，D正确。 8．下列物质间的转化(其中A、B、C、D含同种元素,Y可以是纯净物,也可以是混合物,某些条件和产物已略去)如图所示。下列有关叙述中不正确的是 A．若A为硫单质,则Y可能是H2O2 B．若A为氮气,则D是硝酸 C．若B为一氧化氮,则A一定是氮气 D．若B为氧化钠,则D一定是氢氧化钠 【答案】C　 【解析】若A为硫单质,则B为二氧化硫,C为三氧化硫,D为硫酸,二氧化硫具有还原性,H2O2具有氧化性,二者可发生氧化还原反应生成硫酸,A正确;若A为氮气,则B为一氧化氮,C为二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,故D是硝酸,B正确;若B为一氧化氮,氨气发生催化氧化可生成一氧化氮,则A可能为氨气,C错误;若B为氧化钠,则C为过氧化钠,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,故D一定是氢氧化钠,D正确。 9．自然界中氮的部分循环过程如下，下列有关说法正确的是 A．过程①和②均属于自然固氮 B．X→Y发生化合反应 C．NH3→N发生氧化还原反应 D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y 【答案】B　 【解析】A.自然固氮指的是大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮化合物或通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，所以过程①是自然固氮，过程②不是氮的固定，A错误；B.X→Y发生的反应为2NO＋O2===2NO2，该反应是化合反应，B正确；C.NH3→N的过程并未发生化合价的改变，所以是非氧化还原反应，C错误；D.若为硫循环，则X为SO2，Y为SO3，X→Y的反应为2SO2＋O22SO3，S在空气中点燃不可能得到SO3，D错误。 10．氮和硫及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但氮氧化物和硫氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是 A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因 B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和CO2 C．燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都可以减少酸雨的产生 D．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氨的固定 【答案】C 【解析】A．NO2是红棕色且有刺激性气味的气体，而SO2是无色有刺激性气味的气体，A错误；B．汽车尾气中的主要大气污染物为碳与氮的氧化物，如NOx和CO等，二氧化碳不是，B错误；C．燃料的脱硫脱氮，SO2的回收利用和NOx的催化转化都可以减少SO2、NOx的排放，从而减少酸雨的产生，C正确；D．植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料，不能直接吸收空气中的氮氧化物，D错误；故选C。 11．30 ℃时，酸性环境中，含硫天然气在T．F菌作用下脱硫过程如图所示。下列说法正确的是 A．脱硫过程中需要不断补充Fe2 (SO4)3 B．过程i中反应的离子方程式为2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓ C．过程ii中每消耗1.12 L O2可脱去3.2 g S D．天然气脱硫有利于控制酸雨的产生 【答案】D 【解析】A．从脱硫过程图可知，Fe2(SO4)3先被H2S还原成FeSO4，FeSO4又被O2氧化成Fe2(SO4)3，所以脱硫过程中不需要补充Fe2(SO4)3，故A错误；B．H2S是弱电解质，写离子方程式时不能拆开，故B错误；C．本题未标是否在标准状况下，故C错误；D．天然气若不脱硫，在燃烧过程中生成SO2引起酸雨，所以天然气脱硫有利于控制酸雨的产生，故D正确。故选D。 12．（2022·新高考江苏卷）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（　　） A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 【答案】A 【解析】A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为含氮化合物，但不一定转化为NH3，A错误；B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O＋NH3＋CO2＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，B正确；C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，C正确；D.氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，D正确。 13．自然界中不同价态硫元素之间的转化如图所示，下列说法正确的是 A．上图中，酸雨的含硫成分只有，由SO2溶于水生成 B．芒硝在浓硫酸中失水的过程体现了浓硫酸的脱水性 C．黄铁矿燃烧产生的尾气，与空气混合后通入碳酸钙的浆状物，可用来制备石膏 D．凝聚法是将SO2通入H2S稀溶液中得到S胶体，该反应中氧化剂：还原剂=2：1 【答案】C 【解析】A项，酸雨的含硫成分有硫酸和亚硫酸，故A错误；B项，芒硝是Na2SO4·10H2O失水后生成Na2SO4，体现了浓硫酸的吸水性，浓硫酸的脱水是指无水去“H”“O”形成水的过程，故B错误；C项，黄铁矿燃烧产生SO2和氧化铁，其中尾气是SO2，SO2与空气混合后通入碳酸钙生成硫酸钙，可用来制备石膏，故C正确；D项，SO2与H2S的反应为：2H2S+SO2=3S↓+2H2O，该反应中氧化剂是SO2，还原剂是H2S，比值为1：2，故D错误；故选C。 14．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法去可制得硝酸，反应过程如图： N2NH3NONO2HNO3 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是 A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中 B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体 C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率 D．转化④中，当V(NO2)：V(O2)=4：1时，理论上NO2全部转化为HNO3 【答案】B 【解析】A项，常温下铝或铁遇浓硝酸钝化，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中，A正确；B项，硝酸是氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成NO，B错误；C项，工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，降低生成物浓度，同时将未反应的原料气送回合成塔，增大反应物浓度，因此可以提高原料的利用率，C正确；D项，转化④中，当V(NO2)：V(O2)=4：1时发生反应4NO2+O2+2H2O＝4HNO3，理论上NO2全部转化为HNO3，D正确；故选B。 15．物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。下图是硫元素的“价—类”二维图。 根据图示回答下列问题： （1）X的化学式为　　　　，将X与SO2混合，可生成淡黄色固体，该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为　　　　。 （2）过量的Fe粉与一定量W的浓溶液混合加热反应，生成　　　　（填化学式）气体。转化①可由S粉与热的W的浓溶液反应实现，反应的化学方程式为________________________________________。 （3）欲制备Na2S2O3，从氧化还原角度分析，下列合理的是　　　　（填字母）。 A．Na2S＋S　　　　　 　 B．Na2SO3＋S C．Na2SO3＋Na2SO4 D．SO2＋Na2SO3 （4）工业制硫酸中，转化②是在　　　　（填设备名称）进行的。进行转化③时，不用水而用98.3%的浓硫酸吸收SO3，原因是___________________________________________________________。 （5）NaHSO4溶液显强酸性，向NaHSO4溶液中滴入Ba（OH）2溶液，恰好使溶液呈中性，发生反应的离子方程式为__________________________________________________。 【答案】（1）H2S　2∶1　（2）SO2和H2　2H2SO4（浓）＋S3SO2↑＋2H2O　 （3）B　（4）接触室　SO3溶于水转化为H2SO4过程中放热，产生酸雾，会降低SO3的吸收效率　 （5）2H＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋2H2O 【解析】（1）X为硫元素的气态氢化物，且硫元素的化合价为－2价，故X的化学式为H2S。将H2S与SO2混合，可生成淡黄色固体硫，反应的化学方程式是2H2S＋SO2===3S＋2H2O，S既是氧化产物又是还原产物，且氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1，故二者的质量之比也为2∶1。（2）W是硫酸，过量的Fe粉与一定量浓硫酸混合加热反应，首先生成的气体是SO2，随着反应的进行，硫酸浓度变小，后期有H2生成。 16．含氮化合物的处理对环境保护意义重大。 （1）用H2或CO催化还原NO均能达到消除污染的目的，反应的氧化产物为_______。 （2）实验室常用NaOH溶液吸收NOx(NO和NO2的混合气体)，反应的化学方程式如下：(已知NO不能与NaOH溶液反应，不考虑NO2与N2O4的转化) NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O ①若NOx能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为_______ ②若nmolNaOH恰好完全反应，则被吸收的NOx的体积为_____L(标准状况)。 （3）用V2O5作催化剂，NH3将NO还原成N2的一种反应历程如图-1所示，则总反应方程式为_____。 （4）一种将氨氮(NH )废水中的氮元素转变为N2脱除的机理如下： 已知：氧气浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低。 ①参与I中反应的n(NH)：n(O2)=_______ ②废水溶解氧浓度(DO)对氮的脱除率的影响如图-2所示。当1mg/L＜DO＜2mg/L时，随着DO的增大氮的脱除率下降，其原因可能是_______。 ( V 2 O 5 )【答案】（1）H2O、CO2 （2）① 1.5≤X＜2 ②22.4n （3）4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O （4）①2：3 ②随着DO的增大，厌氧氨氧化菌活性降低；部分NO2-被氧化为NO3- 【解析】（1）用H2或CO催化还原NO均能达到消除污染的目的，反应中氢气、CO是还原剂，所以反应的氧化产物为H2O、CO2。 （2）①根据方程式可知若NOx能被NaOH溶液完全吸收，则二氧化氮和一氧化氮的物质的量之比≥1，所以x的取值范围为1.5≤X＜2；②由于生成物是NaNO2、NaNO3，若n mol NaOH恰好完全反应，根据Na和N原子守恒可知被吸收的NOx的物质的量是n mol，体积为22.4n L(标准状况)。 ( V 2 O 5 )（3）根据反应历程可判断反应物是氨气、NO和氧气，生成物是氮气和水，则总反应方程式为4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O。 （4）①I中反应是氧气氧化铵根生成亚硝酸根和水，1 mol氧气得到4个电子，1mol铵根失去6个电子，则根据电子得失守恒可知参与I中反应的n(NH4+)：n(O2)= 2：3；②由于随着DO的增大，厌氧氨氧化菌活性降低，且部分NO2-被氧化为NO3-，所以当1 mg/L＜DO＜2 mg/L时，随着DO的增大氮的脱除率下降 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第08讲 硫循环和氮循环 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 自然界中的硫循环 1．含硫物质的转化 （1）转化原理 ①硫元素常见价态： 常见化合价 含硫物质 H2S、HgS、FeS S SO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3 SO3、H2SO4、Na2SO4 ②原理：a.通过 反应实现不同价态含硫物质的相互转化； b.低价态的硫向高价态转化时需加入 剂，高价态的硫向低价态转化时需加入 剂。 （2）不同价态硫元素的转化 ①硫元素常见的化合价有 ，可以通过 反应实现不同价态含硫物质的相互转化。 ②利用氧化剂，可将硫元素从 价态转化为 价态；利用还原剂，可将硫元素从 价态转化为 价态。 ③常见转化关系 序号 转化目标 转化前的含硫物质 选择试剂 转化后的含硫物质 ① －2→0 H2S O2(不足) SO2 ② 0→－2 S H2 Fe或Cu ③ －2→＋4 H2S O2(足量) ④ 0→＋4 S O2 ⑤ ＋4→0 SO2 H2S ⑥ ＋4→＋6 SO2 O2 Cl2 ⑦ ＋6→＋4 H2SO4 Cu 有关化学方程式：①2H2S＋O22S＋2H2O，SO2＋2H2S== ； ②H2＋SH2S，Fe＋S 或2Cu＋S ； ③2H2S＋3O22SO2＋2H2O； ④S＋O2SO2； ⑤SO2＋2H2S===3S＋2H2O； ⑥2SO2＋O22SO3，SO2＋Cl2＋2H2O== ； ⑦ 。 （3）同种价态含硫物质间的转化 上图物质间的转化可以通过不同的反应来实现，可以是元素化合价变化的氧化还原反应(对应图中横向箭头表示的转化)，也可以是元素化合价 的非氧化还原反应(对应图中纵向箭头表示的转化)。 （4）含硫物质的连续氧化 H2S SO2SO3 H2SO4、SSO2 SO3 H2SO4 【易错提醒】硫单质及其化合物之间的转化规律 ①邻位价态原则：当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其 的价态，即台阶式升降，如 ②相邻价态规律：相邻价态的粒子不发生氧化还原反应：如S和 、S和 、SO2和 之间不发生氧化还原反应。 ③归中规律：硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成 价态，如2H2S＋SO2== ，2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4=== 或2S2－＋ SO＋6H＋=== 。 2．自然界中硫循环 （1）SO2的来源：含硫 燃烧、含硫 冶炼、硫酸生产等。 （2）自然界中的硫循环：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 ，形成了硫在自然界中的循环。如下图所示： （3）含硫矿石中的硫循环：地壳中的硫黄矿、 矿和 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 等气体，这些气体有些进入大气，有些转化为亚硫酸盐、 溶入河流或海洋，还有些则被土壤中的硫化细菌吸收。 （4）“价—类”二维图：自然界中含硫物质非常丰富，主要以H2S、S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO4、CaSO4等形式存在。在硫循环中各种含硫的物质会呈现—2、+4、+6 等不同的价态，这些物质通过氧化还原反应等转化过程构成了复杂的全球循环。如下图： 【易错提醒】①含＋6价硫的化合物 都有强氧化性，如浓硫酸具有氧化性，而稀硫酸、硫酸盐中的硫元素均 表现氧化性。 ②陆地中的含硫矿石被风化进入土壤，土壤中的硫可被植物吸收，或随水流进入海洋。陆地中的硫可随水流进入 ，或随火山爆发进入 。海洋中的硫可沉积成 ，也可被生物体吸收。生物体中的硫在生物体死亡、腐败过程中进入 、 。大气中的硫可被生物体吸收进入土壤或海洋。 知识点2 自然界中的氮循环 1．含氮物质之间的转化 （1）主线：空气中的氮气与氧气在放电条件下反应，使游离态的氮转化为化合态的氮： （2） 规律： ①歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中 。如：3NO2＋H2O== 、 2NO2＋2NaOH== ②归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中 。如6NO＋4NH35N2＋6H2O、 NO2＋NO＋2NaOH== 2．自然界中氮循环 （1）循环过程： （2）主要转化关系： ① ② ③ （3）“价—类”二维图 【易错提醒】氮氧化物对环境的污染、人体的危害包括： ①光化学烟雾： 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。 ②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成 ，随雨水降到地面。 ③破坏臭氧层： 可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④NO与 结合使人中毒。 知识点3 酸雨 1．常见污染类型 污染类型 污染原因 温室效应 CO2排放量过多，造成全球气温上升 赤潮水华 大量富含N、P等营养物质的废水的排放，使水体富营养化 臭氧层空洞 氟氯代烷、氮的氧化物等的大量排放使臭氧层大量损耗 光化学污染 主要是由氮的氧化物(主要指NO2)和碳氢化合物引起 白色污染 主要由废弃的难降解的塑料类制品造成 食品污染 人类在动物饲养和植物培养过程中，使用大量的生长激素、农药、化肥等造成 飘尘 烟雾、尘埃、煤灰或冷凝汽化物的固体长时间悬浮于空气中造成 酸雨 空气中硫、氮的氧化物在空气中形成硫酸型、硝酸型酸雨 汽车尾气 汽油不完全燃烧产生CO，气态烃及气缸中空气放电产生的氮的氧化物 2．酸雨的形成、危害与防治 （1）定义：正常雨水偏酸性，pH 约为 5.6，这是因为大气中的 CO2溶于雨水中的缘故。酸雨是指pH 5.6的雨水。 （2）形成：NO2或SO2都会导致酸雨，酸雨的形成主要人为排放的氮氧化物和硫氧化物等酸性气体转化而成的 和 排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2或H2SO4，随雨雪降到地面。形成原理： ①硫酸型酸雨： 有关反应： ①2SO2+O22SO3； ②SO2＋H2O⇌H2SO3； ③SO3＋H2O===H2SO4； ④2H2SO3＋O2===2H2SO4。 ②硝酸型酸雨：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 【易错提醒】①空气中SO2的主要来源是 和某些 中含硫或含硫化合物的燃烧或冶炼； ②NOx的主要来源是汽车尾气排放、 等，此外，汽车尾气中还含有 、未燃烧的 、含铅化合物和颗粒等，严重污染大气，破坏环境。 （3）危害：①直接破坏农作物、草原、森林，使土壤、 酸化； ②加速 、 、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。 （4）防治措施: ①调整能源结构，发展 能源； ②研究煤的脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少 和 的排放； ③加强工厂 的回收处理； ④改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气的排放标准。 【易错提醒】（1）硫酸型酸雨的防治： ①消除污染源：首先要从消除污染源着手，研究开发替代化石燃料的新能源（如 等），这既有利于合理利用化石燃料这一有限的资源，又能从根本上防止 的产生。 ②脱硫处理：利用物理及化学方法对含硫燃料预先进行脱硫处理，以减少 的排放。 ③化学转化：对燃煤、工业生产中释放出的二氧化硫废气进行处理或回收利用。如在燃煤中加入 就可减少二氧化硫的排放[SO2＋CaO===CaSO3， （形成煤渣）]； ④树立环保意识：提高全民的环保意识，加强国际的合作，共同努力以减少硫酸型酸雨的产生。 （2）常见的NOx尾气处理方法 ①碱液吸收法：2NO2＋2NaOH=== 、NO2＋NO＋2NaOH=== NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n（NO2）≥n（NO），一般适用于工业尾气中NOx的处理。 ②催化转化法：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体（ ）或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体（N2和 ，一般适用于汽车尾气中NOx的处理）。 教材习题01（P97） 在生产、生活中，与 NO2 的大量排放有关的环境问题是（ ） （A） 酸雨 （B） PM2.5 （C） 温室效应 （D） 白色污染 解题方法 在生产、生活中，与 NO2 的大量排放引起的有关环境污染问题包括：①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面。③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。④NO与血红蛋白结合使人中毒。故答案选A。 【答案】A 教材习题08（P100） 下图显示了酸雨形成的两种主要途径。 （1） X 是空气的主要成分之一，请推断 A 的化学式。 （2） 写出反应④的化学方程式 解题方法 解答：（1）结合题给信息和转化关系图可知：X为O2，A为SO3，B为H2SO3。故A的化学式为SO3。 （3） 化学方程式：①2SO2+O2==2SO3； ②SO3+H2O==H2SO4； ③SO2+H2O==H2SO3； ④2H2SO3+O2==2H2SO4 故反应④的化学方程式为2H2SO3+O2==2H2SO4 【答案】见“解答” 考点一 自然界中的硫循环 1．下列物质在氧化还原反应中,硫元素只表现还原性的是 A.H2S　　　　　　　 B.SO2 C.H2SO3 D.H2SO4 2．图为含硫物质之间的转化关系,其中属于氧化还原反应的有 A.1个　　　　　　 B.2个 C.3个 D.4个 3．硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)。下列判断正确的是 A．硫是活泼的非金属元素，只以化合态存在于自然界中 B．反应①中生成的SO2具有漂白性，因此可使溴水褐色 C．反应①②③④都属于氧化还原反应 D．可以用CS2清洗实验③后附着在试管壁上的硫 4．硫元素在自然界中的循环如图所示，下列说法错误的是 A．硫是组成某些蛋白质的生命元素 B．地壳中化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在 C．硫粉在过量的纯氧中燃烧可以生成SO3 D．化石燃料的燃烧以及含硫矿物的冶炼是大气SO2污染的主要来源 5．2022年1月中旬南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛多次发生火山喷发并引发大范围海啸，大量的火山灰和火山气体对气候造成极大的影响。硫在自然界的循环过程如图所示。下图是火山喷发产生的化学物质，在自然界的转化历程和工业应用。下列说法错误的是 A．火山喷发形成硫酸型酸雨，反应总反应为2SO2+O2+H2O=2H2SO4 B．火山喷发会影响气温下降的可能原因是大量气体进入平流层形成硫酸气溶胶阻挡太阳辐射 C．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透遇到难溶的PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)，离子方程式为Cu2++ SO42-+Pb2++S2—=PbSO4↓+CuS↓ D．工业制备硫酸可用硫铁矿经FeS2→SO2→SO3→H2SO4多步反应制备 考点二 自然界中的氮循环 6．氮及其化合物的转化关系如图所示。 则下列说法不正确的是 A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应 D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 7．自然界中氮循环示意图如下，下列说法错误的是 A．图中共表示了两条固氮的途径 B．人类活动会对氮循环产生影响 C．硝酸盐参与到多条氮循环线路中 D．动植物体内氮主要存在于蛋白质中 8.下列关于自然界中氮循环（如图）的说法错误的是 A．①和②均属于氮的固定 B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环 C．④中每生成1 mol NO，消耗2 mol O2 D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和被氧化 9．自然界的氮循环如图所示，下列说法正确的是 1. A．①中N2与O2反应生成NO2是大气固氮 B．②中合成氨属于人工固氮 C．③中的氮元素被氧化 D．氮循环过程中没有氧元素参加 10．下图是氮元素形成物质的价—类二维图及氮循环的部分信息: 下列说法正确的是 ①可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式 ②可通过加氧化剂将e转化为f ③a→c→d→f这几个反应中,均发生了N元素被氧化的反应 ④g只具有氧化性,还可能与碱发生反应 ⑤可通过加Cu、C等还原剂,将f转化为d ⑥h可与f反应生成i A.①③⑤⑥　 B.①②③④　 C.②③⑥　 D.①④⑤ 考点三 酸雨的形成与防治 11．下列对酸雨的叙述不正确的是 A．酸雨是指pH＜5.6的雨水 B．化石燃料的过度使用是酸雨形成的主要原因 C．飘尘在酸雨的形成过程中起到氧化剂的作用 D．开发新能源是控制酸雨的重要措施之一 12．某地区收集到的雨水样本，下列说法正确的是 A．可以用广泛pH试纸测试其是否为酸雨 B．若为硫酸型酸雨，其中只含有亚硫酸 C．汽车排气管上装有“催化转化器”，有利于酸雨的防治 D．常温下，该雨水pH值可能等于7 13．酸雨的形成示意如图，下列关于酸雨的叙述中，不正确的是 A．硫酸型酸雨放置一段时间后，酸性会增强 B．酸雨形成的过程中不涉及氧化还原反应 C．汽车尾气及含硫物的燃烧都会形成酸雨 D．酸雨能直接损伤农作物，破坏森林和草原 14．下列说法正确的是 A．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在 B．NO可用于某些疾病的治疗 C．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象 D．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合 15．下列有关硫元素及其化合物的说法或描述正确的是（ ） A．由硫黄制备硫酸经历两步：SSO3H2SO4 B．酸雨与土壤中的金属氧化物反应后，硫元素以亚硫酸盐的形式进入土壤中 C．在燃煤中加入石灰石可减少SO2排放，发生的反应为2CaCO3＋2SO2＋O22CO2＋2CaSO4 D．土壤中的闪锌矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液转化为铜蓝(CuS)，说明CuS很稳定，不具有还原性 ( 硫元素常见价态 ： 。 )知识导图记忆 ( 硫元素的转化 ： 。 ) ( 含硫物质的转化 ) ( 自然界中 的硫循环 ) ( 概念： 硫元素在岩石圈、水圈、 、生物圈 以 及各种地质系统之间迁移 演化的地球 过程。 ) ( 硫循环 ) ( 原理 ： 价态 的硫元素 ，通过 反应等转化构成了复杂的全球循环 。 ) ( 硫循环和氮循环 ) ( 含氮物质的转化： ) ( 自然界中 的氮循环 ) ( 类型 ： 光化学烟雾 、 、 破坏臭氧层 、 NO与 结合使人中毒 。 ) ( 氮氧化物污染化 ) ( 处理方法 ： 碱液 （ 如 NaOH ） 吸收法 、 催化转化法 （ 如 ）。 ) ( 定义 ： pH小于 的雨水 。 。 ) ( 形成 ) ( 形成 ： 人为排放的 和 等酸性气体 生成 和HNO 2 或 。 ) ( ① 直 接破坏农作物、草原、森林，使土壤、湖泊酸化； ② 加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀 。 。 ) ( 危害 ) ( 酸雨的形 成与防治 ) ( ① 调整能源结构，发展 能源； ② 研究煤脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少 的排放； ③ 加强工厂 的回收处理； ④ 改进汽车 的处理技术，控制汽车 的排放标准。 ) ( 防治 ) 知识目标复核 【学习目标】 1．联系生产、生活实际及含硫、含氮物质相互转化关系，知道酸雨的成因、主要危害及其防治措施。 2．通过对SO2、NOx来源和形成酸雨的认识，知道人类活动对硫循环和氮循环的影响。 3．通过对酸雨的形成、危害及防治的学习，感悟化学对促进人与自然和谐相处的意义。 4．认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值 【学习重难点】 1．含硫和含氮物质的转化关系。 1．酸雨的形成、危害与防治。 1．下列反应中，能产生的是 ①硫在空气中燃烧  ②亚硫酸钠和硫酸反应  ③碳和热的浓硫酸反应  ④铜和热的浓硫酸反应 A．①②③ B．②④ C．②③④ D．①②③④ 2．下列有关环境问题的叙述不正确的是 A．赤潮、白色污染和绿色食品都与相关物质的颜色有关 B．pH小于5.6的雨水是酸雨 C．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约能源，保护环境 D．地震发生后，灾区急需大量消毒剂，而不可用于环境消毒 3．下列有关防止或减少酸雨的措施中不可行的是 A．对燃煤及燃煤烟气进行脱硫 B．对含SO2、NO2的废气处理后再排放 C．人工收集大气雷电产生的氮的氧化物 D．推广天然气、甲醇等作为汽车的燃料 4．氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，有关氮及其化合物下列叙述正确的是 A．汽车尾气中的氮氧化物主要来源于汽油、柴油的燃烧 B．氮气的化学性质稳定，可用作冶炼镁时的保护气 C．由气态氨气转化为固态铵盐的过程叫做氮的固定 D．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂 5．下列有关酸雨的说法不正确的是 A．酸雨有危害，使土壤、湖泊酸化，会加速建筑物、桥梁等的腐蚀 B．NO2或SO2都会导致酸雨的形成 C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因 D．汽车发动机的高温环境使N2和O2直接化合生成NO 6．酸雨是一种突出的环境问题。下列有关酸雨及其防治的说法正确的是 A．.酸雨主要是由空气中CO2的浓度增大引起的 B．酸雨能直接损伤农作物,破坏森林,加速桥梁的腐蚀 C．向煤中加入适量石灰石,在燃烧时SO2最终生成CaSO3,可减少酸雨 D．新能源汽车的推广与使用不能减少光化学烟雾的产生 7．二氧化硫的减排与回收已成为环保领域急需解决的重大课题，某研究团队提出如下还原脱硫流程： 下列说法错误的是 A．“脱硫塔”反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 B．S2、S4、S6和S8互为同素异形体 C．“再生塔”需将CaSO4和煤粉碎处理，使其充分接触 D．M可以循环使用 8．下列物质间的转化(其中A、B、C、D含同种元素,Y可以是纯净物,也可以是混合物,某些条件和产物已略去)如图所示。下列有关叙述中不正确的是 A．若A为硫单质,则Y可能是H2O2 B．若A为氮气,则D是硝酸 C．若B为一氧化氮,则A一定是氮气 D．若B为氧化钠,则D一定是氢氧化钠 9．自然界中氮的部分循环过程如下，下列有关说法正确的是 A．过程①和②均属于自然固氮 B．X→Y发生化合反应 C．NH3→N发生氧化还原反应 D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y 10．氮和硫及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但氮氧化物和硫氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是 A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因 B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和CO2 C．燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都可以减少酸雨的产生 D．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氨的固定 11．30 ℃时，酸性环境中，含硫天然气在T．F菌作用下脱硫过程如图所示。下列说法正确的是 A．脱硫过程中需要不断补充Fe2 (SO4)3 B．过程i中反应的离子方程式为2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓ C．过程ii中每消耗1.12 L O2可脱去3.2 g S D．天然气脱硫有利于控制酸雨的产生 12．（2022·新高考江苏卷）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（　　） A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 13．自然界中不同价态硫元素之间的转化如图所示，下列说法正确的是 A．上图中，酸雨的含硫成分只有，由SO2溶于水生成 B．芒硝在浓硫酸中失水的过程体现了浓硫酸的脱水性 C．黄铁矿燃烧产生的尾气，与空气混合后通入碳酸钙的浆状物，可用来制备石膏 D．凝聚法是将SO2通入H2S稀溶液中得到S胶体，该反应中氧化剂：还原剂=2：1 14．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法去可制得硝酸，反应过程如图： N2NH3NONO2HNO3 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是 A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中 B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体 C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率 D．转化④中，当V(NO2)：V(O2)=4：1时，理论上NO2全部转化为HNO3 15．物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。下图是硫元素的“价—类”二维图。 根据图示回答下列问题： （1）X的化学式为　　　　，将X与SO2混合，可生成淡黄色固体，该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为　　　　。 （2）过量的Fe粉与一定量W的浓溶液混合加热反应，生成　　　　（填化学式）气体。转化①可由S粉与热的W的浓溶液反应实现，反应的化学方程式为________________________________________。 （3）欲制备Na2S2O3，从氧化还原角度分析，下列合理的是　　　　（填字母）。 A．Na2S＋S　　　　　 　 B．Na2SO3＋S C．Na2SO3＋Na2SO4 D．SO2＋Na2SO3 （4）工业制硫酸中，转化②是在　　　　（填设备名称）进行的。进行转化③时，不用水而用98.3%的浓硫酸吸收SO3，原因是___________________________________________________________。 （5）NaHSO4溶液显强酸性，向NaHSO4溶液中滴入Ba（OH）2溶液，恰好使溶液呈中性，发生反应的离子方程式为__________________________________________________。 16．含氮化合物的处理对环境保护意义重大。 （1）用H2或CO催化还原NO均能达到消除污染的目的，反应的氧化产物为_______。 （2）实验室常用NaOH溶液吸收NOx(NO和NO2的混合气体)，反应的化学方程式如下：(已知NO不能与NaOH溶液反应，不考虑NO2与N2O4的转化) NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O ①若NOx能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为_______ ②若nmolNaOH恰好完全反应，则被吸收的NOx的体积为_____L(标准状况)。 （3）用V2O5作催化剂，NH3将NO还原成N2的一种反应历程如图-1所示，则总反应方程式为_____。 （4）一种将氨氮(NH )废水中的氮元素转变为N2脱除的机理如下： 已知：氧气浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低。 ①参与I中反应的n(NH)：n(O2)=_______ ②废水溶解氧浓度(DO)对氮的脱除率的影响如图-2所示。当1mg/L＜DO＜2mg/L时，随着DO的增大氮的脱除率下降，其原因可能是_______。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$